鄒 楓

(中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司， 天津 300142)

重載鐵路運(yùn)輸因具有運(yùn)能大、效率高、運(yùn)輸成本低等優(yōu)勢而受到世界各國的廣泛重視，是世界上大宗貨物最經(jīng)濟(jì)有效的運(yùn)輸方式。目前，重載鐵路一般采用四顯示自動閉塞。四顯示自動閉塞采用分級速度控制模式，用兩個閉塞分區(qū)長度滿足列車從規(guī)定速度(最高速度)到0的制動距離。列車的制動距離只能以制動性能最差的車型來計算，對線路通過能力有一定的制約，從而影響運(yùn)量。且其系統(tǒng)保障的追蹤間隔在10 min左右，無法滿足運(yùn)量快速增長的要求，急需縮短追蹤間隔以進(jìn)一步提升運(yùn)輸能力。

基于無線通信的移動閉塞是保證重載列車運(yùn)輸安全和提高運(yùn)輸效率的技術(shù)手段之一。移動閉塞依托大容量、雙向冗余的車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)和融合衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的高精度車載自主定位，能實現(xiàn)基于列車實時位置的安全追蹤運(yùn)行，不同編組之間的列車追蹤間隔更加靈活，可最大限度地發(fā)揮機(jī)車車輛的制動特性，提高線路允許通過能力。

1 重載鐵路移動閉塞系統(tǒng)方案

重載鐵路移動閉塞系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 重載鐵路移動閉塞原理圖

由圖1可知，重載鐵路列車車載設(shè)備通過速度傳感器和雷達(dá)主動計算列車位置，根據(jù)應(yīng)答器信息對列車位置進(jìn)行校準(zhǔn)，得到列車位置信息后，通過TD-LTE無線通信系統(tǒng)發(fā)送到地面RBC設(shè)備，同時接收RBC下達(dá)的行車許可數(shù)據(jù)來計算列車制動曲線，將控車命令通過列車接口單元傳遞給機(jī)車制動系統(tǒng)，用以實施常用制動或緊急制動。地面RBC設(shè)備根據(jù)接收到的列車位置，為列車計算行車許可，并通過地面LTE無線通信單元將行車許可發(fā)送至車載設(shè)備。最后，重載列車CTC子系統(tǒng)根據(jù)時刻表，向聯(lián)鎖子系統(tǒng)下達(dá)進(jìn)路辦理命令。

移動閉塞系統(tǒng)在顯著縮短行車間隔和提升線路運(yùn)輸能力的同時，可有效改善重載鐵路車站接發(fā)車的辦理方式，通過CTC、RBC、聯(lián)鎖與車載設(shè)備的信息交互，提高多進(jìn)路發(fā)車能力，進(jìn)而提高運(yùn)輸效率。

2 移動閉塞下重載鐵路車站作業(yè)組織

車站作業(yè)組織工作主要包括接發(fā)列車、調(diào)車、技術(shù)站作業(yè)、車站作業(yè)計劃與調(diào)度指揮、統(tǒng)計分析等工作，其中與閉塞制式相關(guān)的主要是接發(fā)列車工作。移動閉塞下，車站作業(yè)組織的改變主要體現(xiàn)在車站列車進(jìn)路的辦理方式上，其它作業(yè)均不受影響。

2.1 移動閉塞下車站發(fā)車進(jìn)路辦理

移動閉塞模式下，當(dāng)前車出清兩條發(fā)車進(jìn)路沖突的道岔區(qū)段后，可為另一條股道上的列車辦理發(fā)車進(jìn)路，如圖2所示。

圖2 移動閉塞模式下發(fā)車進(jìn)路辦理示意圖

從圖2可以看出，先發(fā)列車A從IG發(fā)車，當(dāng)列車A出清道岔區(qū)段9DG，且9DG被解鎖后，可為3G上的移動閉塞模式的列車B辦理發(fā)車進(jìn)路。任意兩條發(fā)車進(jìn)路間都可遵循這個規(guī)則，具體辦理過程如下：

(1)列車A辦理IG發(fā)車進(jìn)路，當(dāng)列車A出清9DG后，聯(lián)鎖對9DG完成延時解鎖，CTC車站值班員終端上顯示9DG已被解鎖，如圖3所示。

圖3 移動閉塞模式下發(fā)車進(jìn)路解鎖示意圖

(2)3G待發(fā)列車B升級為移動閉塞模式，CTC車站值班員終端上顯示3G發(fā)車信號機(jī)S3為滅燈狀態(tài)。

(3)當(dāng)過程(1)和(2)同時滿足時，車站值班員依次點擊S3和XN對應(yīng)的進(jìn)路始、終端按鈕，為列車B辦理發(fā)車進(jìn)路。

(4)聯(lián)鎖將道岔9操控到反位后，9DG再次鎖閉，3G的發(fā)車進(jìn)路鎖閉并開放S3，如圖4所示。

圖4 移動閉塞模式下發(fā)車進(jìn)路辦理過程示意圖

若后發(fā)列車采用非移動閉塞模式時，需按傳統(tǒng)方式(即前車出清離去后)為后車辦理發(fā)車進(jìn)路。

2.2 移動閉塞下車站發(fā)車進(jìn)路解鎖

當(dāng)一條進(jìn)路被兩輛及以上列車占用時，需根據(jù)最后一輛列車占用出清的順序，解鎖進(jìn)路。前車運(yùn)行區(qū)段占用出清后，仍需持續(xù)為后車鎖閉。

基于發(fā)車進(jìn)路辦理，列車B出清9DG區(qū)段示意如圖5所示。

圖5 列車B出清9DG區(qū)段示意圖

聯(lián)鎖開始對9DG進(jìn)行延時解鎖，解鎖后如圖6所示。

前車A運(yùn)行通過的區(qū)段，在列車B未通過之前需保持鎖閉狀態(tài)，如圖7所示。即列車A雖然出清了離去區(qū)段，但離去區(qū)段以及列車B前方的區(qū)段仍需保持鎖閉。

圖6 區(qū)段9DG延時解鎖示意圖

圖7 移動閉塞模式下追蹤列車間區(qū)段保持鎖閉示意圖

2.3 移動閉塞下故障場景及處理

3G上的列車B辦理了發(fā)車進(jìn)路后，列車B故障降級，如圖8所示。

圖8 列車B故障降級示意圖

系統(tǒng)以及車站值班員處理過程如下：

(1)后車降級后，聯(lián)鎖會關(guān)閉S3信號，CTC終端上S3信號機(jī)顯示為亮燈狀態(tài)，同時列車B占用的區(qū)段顯示為非移動閉塞列車占用狀態(tài)。

(2)后車降級對前車A無影響，列車A正常運(yùn)行。

(3)若在列車A出清離去區(qū)段前，列車B重新升級為移動閉塞級別，則車站值班員可將S3信號重開。

(4)若直到列車A出清離去后，列車B仍未升級為移動閉塞級別，則值班員可在聯(lián)鎖上位機(jī)上對3G發(fā)車進(jìn)路進(jìn)行總?cè)私獠僮鳎越怄i3G的發(fā)車進(jìn)路。

2.4 移動閉塞下車站通過進(jìn)路的辦理方式

移動閉塞下，一條列車進(jìn)路內(nèi)允許存在多輛列車，無需等到前車完全出清進(jìn)路且整條進(jìn)路解鎖，即可為后面追蹤的移動閉塞模式的列車再次辦理通過進(jìn)路并開放始端信號。移動閉塞模式下通過進(jìn)路辦理示意如圖9所示。

圖9 移動閉塞模式下通過進(jìn)路辦理示意圖

對于多列車通過進(jìn)路的辦理、解鎖與故障場景的處理，后車與前車路徑完全一致時，聯(lián)鎖無需為后車操控道岔。

若后面追蹤的為非移動閉塞模式列車，需按傳統(tǒng)方式(即等到前車完全出清進(jìn)路后)，才能為后車再次辦理通過進(jìn)路。

2.5 移動閉塞下車站側(cè)線接車進(jìn)路的辦理

與通過進(jìn)路不同，對于側(cè)線接車進(jìn)路，移動閉塞下也不允許追蹤辦理，即某一側(cè)線上有車時，不允許向該側(cè)線再次辦理進(jìn)路。因為實際運(yùn)營中不允許側(cè)線追蹤。接車進(jìn)路辦理示意如圖10所示。

圖10 接車進(jìn)路辦理示意圖

從圖10可以看出，3G上已經(jīng)停有一列車，后車即使是移動閉塞模式下的列車，也不`能再次向3G辦理接車進(jìn)路。

移動閉塞是安全性、完整性等級最高(SIL4級)的列控系統(tǒng)，以顯示的車載速度作為行車憑證，能實現(xiàn)列車緊密追蹤和列車超速防護(hù)，可有效解決現(xiàn)行機(jī)車信號與LKJ結(jié)合使用在控車安全性方面存在的不足(如惡劣天氣條件下，仍以地面信號顯示作為行車憑證，LKJ數(shù)據(jù)管理復(fù)雜，更換不便)。

3 移動閉塞下重載鐵路混合運(yùn)行方案

當(dāng)移動閉塞模式列車與傳統(tǒng)基于自動閉塞的LKJ模式列車同時在線路上運(yùn)行時，需明確不同級別列車間的追蹤方式。同時，需考慮移動閉塞模式列車的故障降級場景及故障恢復(fù)過程。

移動閉塞下，司機(jī)不以地面信號和機(jī)車信號作為行車憑證，而是根據(jù)車載移動授權(quán)信息以及限制速度和推薦速度駕駛列車。

當(dāng)前后追蹤列車均為移動閉塞模式列車時，后車可追蹤至前車車尾(車尾加一定安全余量)。

列車的安全距離與列車的速度有關(guān)，如若傳統(tǒng)意義上的閉塞分區(qū)長度大于后車的安全制動距離，前后兩移動閉塞列車可追蹤到同一閉塞分區(qū)內(nèi)。

3.1 移動閉塞列車追蹤LKJ列車

當(dāng)前車為LKJ模式列車時，RBC無法準(zhǔn)確確定前車位置，后車無法追蹤到前車車尾。后移動閉塞列車只能追蹤到前LKJ列車所在閉塞分區(qū)后一個閉塞分區(qū)的始端，如圖11所示。

圖11 移動閉塞列車追蹤LKJ列車圖

3.2 LKJ列車追蹤前方列車

當(dāng)后方追蹤列車為LKJ模式列車時，按傳統(tǒng)自動閉塞追蹤運(yùn)行，不受前車模式的影響，如圖12所示。

圖12 LKJ列車追蹤前方列車圖

3.3 故障場景

導(dǎo)致移動閉塞列車降級的場景主要有：(1)移動閉塞車載設(shè)備故障；(2)移動閉塞車載設(shè)備與RBC通信中斷；(3)移動閉塞車載設(shè)備丟失應(yīng)答器信息；(4)前后車均為移動閉塞模式列車，前車降級導(dǎo)致后車的移動授權(quán)撤回，后車越過移動授權(quán)終點。

移動閉塞車載系統(tǒng)應(yīng)具備故障導(dǎo)向安全原則，發(fā)生上述故障后，會引起ATP制動，引起列車停車。

3.4 故障恢復(fù)

上述移動閉塞故障場景除車載設(shè)備故障為不可恢復(fù)的故障場景外，其它故障場景情況下，車載系統(tǒng)在滿足條件下均可自動恢復(fù)升級。故障恢復(fù)流程如圖13所示。

圖13 移動閉塞列車故障恢復(fù)流程圖

從圖13可以看出，移動閉塞列車降級后，車載ATP會進(jìn)行緊急制動，停車后由司機(jī)確認(rèn)緩解降級為目視行車模式。司機(jī)在目視行車模式下駕駛列車，列車限速運(yùn)行，若列車降級并丟失位置，則首先要進(jìn)行定位。列車先后經(jīng)過兩個應(yīng)答器后可確定運(yùn)行方向及具體位置。列車定位后，會持續(xù)向RBC匯報位置。RBC根據(jù)車載匯報的位置進(jìn)行前端篩選和進(jìn)路匹配檢查，檢查成功后向車載發(fā)送移動授權(quán)，列車進(jìn)而升級為移動閉塞模式，故障恢復(fù)。

列車升級需滿足以下條件：

(1)車地通信良好。若通信故障不能恢復(fù)，則列車只能目視行車到車站，再進(jìn)行通信故障維修。

(2)地面人員需保證列車進(jìn)路的正常辦理。列車在區(qū)間運(yùn)行，若不存在反向運(yùn)營需求，則無需匹配進(jìn)路；若列車在車站范圍內(nèi)運(yùn)行，RBC需確認(rèn)列車運(yùn)行在已辦理且進(jìn)路方向與列車行進(jìn)方向相同的進(jìn)路上，或是列車已接近已辦理且進(jìn)路方向與列車行進(jìn)方向相同的進(jìn)路。

(3)列車前端篩選。當(dāng)列車距離閉塞分區(qū)末端的距離小于1個單機(jī)的長度，同時前方1個閉塞分區(qū)空閑時，移動閉塞列車前端篩選成功升級，如圖14所示。篩選成功后，RBC向車載發(fā)送行車許可，當(dāng)行車許可的距離大于列車按當(dāng)前速度所需的制動距離時，列車會升級為移動閉塞模式，故障恢復(fù)。反之，則列車需繼續(xù)向前運(yùn)行，直到滿足條件。

圖14 移動閉塞列車前端篩選成功升級圖

對于司機(jī)來講，列車降級后，只需確認(rèn)緩解后按照目視行車模式駕駛即可，滿足上述條件后，車載設(shè)備會自動升級為移動閉塞模式。

4 結(jié)束語

本文闡述了重載鐵路移動閉塞給車站作業(yè)組織帶來的改變，并說明了不同級別列車的混合運(yùn)行方案。移動閉塞在明顯提升運(yùn)營能力的同時，并未使車站作業(yè)組織以及區(qū)間列車追蹤方式復(fù)雜化，這也從另一方面說明了移動閉塞用于重載鐵路乃至客運(yùn)鐵路的可行性。