趙海新

（北京交大微聯(lián)科技有限公司，北京 100043）

近年來(lái)，城市軌道交通的迅速發(fā)展為城市經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大商機(jī)，極大地促進(jìn)了周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)加強(qiáng)區(qū)域交流與協(xié)作有著積極作用，強(qiáng)化了城市綜合服務(wù)功能，改善了城市交通環(huán)境，同時(shí)也為信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了良好的市場(chǎng)前景，而既有的以地面信號(hào)為主的信號(hào)系統(tǒng)難以滿足高密度、高安全、高可靠的要求，城市軌道的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)均對(duì)信號(hào)系統(tǒng)有更高的要求。無(wú)線通信技術(shù)日趨成熟，城市軌道交通中基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)(communication-based train control，CBTC)得到了廣泛應(yīng)用，并成為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn)。

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)(computer interlocking，CI)處于信號(hào)系統(tǒng)最核心的位置，對(duì)于列車(chē)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有至關(guān)重要的作用，是保證軌道交通安全運(yùn)行的不可或缺的系統(tǒng)之一。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是通過(guò)技術(shù)方法，使信號(hào)機(jī)、道岔和進(jìn)路按照一定程序并滿足一定條件后才能動(dòng)作或建立起來(lái)的相互制約關(guān)系，其中區(qū)段占用狀態(tài)作為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)最基本的聯(lián)鎖檢查條件，是鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)最基本、最重要的參數(shù)狀態(tài)之一，將直接影響列車(chē)運(yùn)行效率和行車(chē)安全。

目前廣泛使用的CBTC，相對(duì)既往信號(hào)系統(tǒng)更具有列車(chē)追蹤間隔時(shí)間短的顯著優(yōu)勢(shì)，這與信號(hào)系統(tǒng)對(duì)軌道區(qū)段的劃分方式密切相關(guān)。通過(guò)將物理區(qū)段細(xì)分為多個(gè)較短的邏輯區(qū)段，使得同一個(gè)大物理區(qū)段可以容納多列車(chē)追蹤運(yùn)行，但同時(shí)也引入了新的問(wèn)題，需處理兩種區(qū)段狀態(tài)。在CBTC系統(tǒng)中區(qū)段占用狀態(tài)有兩個(gè)信息來(lái)源，在特定情況下會(huì)出現(xiàn)兩者信息不一致的情況，造成信號(hào)故障關(guān)閉或進(jìn)路不能正常解鎖，影響運(yùn)營(yíng)效率。

在此背景下，研究區(qū)段占用狀態(tài)的處理對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的影響，對(duì)于保證列車(chē)的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行有至關(guān)重要的作用。

1 物理區(qū)段與邏輯區(qū)段介紹

在基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制CBTC系統(tǒng)中，區(qū)段主要?jiǎng)澐譃槲锢韰^(qū)段和邏輯區(qū)段兩種，其占用或空閑狀態(tài)分別從計(jì)軸系統(tǒng)和區(qū)域控制器(zone controller，ZC)2個(gè)通道采集得到。

物理區(qū)段由安裝在軌旁的計(jì)軸磁頭分割，也稱(chēng)為計(jì)軸區(qū)段。計(jì)軸設(shè)備基于統(tǒng)計(jì)車(chē)軸數(shù)的原理，在區(qū)間兩端分別設(shè)置計(jì)軸磁頭，室外磁頭連接至室內(nèi)計(jì)軸主機(jī)，通過(guò)脈沖磁場(chǎng)檢測(cè)車(chē)輪的駛?cè)?、駛出?shù)量并進(jìn)行對(duì)比，從而判斷該物理區(qū)段的占用或空閑狀態(tài)信息，再通過(guò)繼電器接口提供給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

邏輯區(qū)段由物理區(qū)段在邏輯上進(jìn)行劃分而得，也稱(chēng)為虛擬區(qū)段。在基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)管轄區(qū)域內(nèi)，列車(chē)采用高精度的定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車(chē)的自主實(shí)時(shí)精確定位，車(chē)載超速防護(hù)(automatic train protection，ATP)系統(tǒng)對(duì)列車(chē)進(jìn)行防護(hù)。車(chē)載ATP會(huì)將列車(chē)的位置匯報(bào)給ZC，然而物理區(qū)段的設(shè)計(jì)不便于列車(chē)的高精度定位，因此將物理區(qū)段在邏輯上劃分為若干個(gè)較短的邏輯區(qū)段[1]，ZC會(huì)將物理區(qū)段狀態(tài)與列車(chē)精確定位進(jìn)行校核，并由ZC把列車(chē)定位信息轉(zhuǎn)換為邏輯區(qū)段的占用或空閑狀態(tài)信息，再通過(guò)通信接口提供給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

如圖1所示，TA1101為物理區(qū)段，TA1101A、TA1101B、TA1101C、TA1101D為邏輯區(qū)段。

圖1 兩種區(qū)段示意 Figure 1 Two kinds of section occupation

當(dāng)列車(chē)駛?cè)朐搮^(qū)段時(shí)，若聯(lián)鎖與ZC通信中斷，聯(lián)鎖無(wú)法從ZC獲取邏輯區(qū)段狀態(tài)信息，則只能使用物理區(qū)段狀態(tài)信息進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯處理，因此，如圖1所示列車(chē)位置，聯(lián)鎖界面上只會(huì)顯示出物理區(qū)段TA1101占用。

當(dāng)聯(lián)鎖與ZC通信正常時(shí)，ZC可從聯(lián)鎖獲得物理區(qū)段狀態(tài)，同時(shí)從車(chē)載ATP得到位置報(bào)告信息，ZC綜合處理這些信息，對(duì)邏輯區(qū)段狀態(tài)進(jìn)行判斷并發(fā)送給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。因此，如圖1所示列車(chē)位置，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)除了能顯示物理區(qū)段TA1101占用之外，還可顯示TA1101A、TA1101B、TA1101C占用，TA1101D未占用的信息。

顯然，通過(guò)劃分邏輯區(qū)段，大大提高了列車(chē)運(yùn)行控制精度，也提高了列車(chē)位置顯示的精度。當(dāng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)針對(duì)移動(dòng)閉塞信號(hào)控制級(jí)別進(jìn)路進(jìn)行條件檢查時(shí)，前行列車(chē)出清監(jiān)控區(qū)段(如第1邏輯區(qū)段)之后，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)綜合判斷邏輯區(qū)段和物理區(qū)段的狀態(tài)信息，該條進(jìn)路的信號(hào)即可為后續(xù)列車(chē)開(kāi)放，從而實(shí)現(xiàn)了多列車(chē)同一進(jìn)路運(yùn)行，大幅提高運(yùn)行效率。

2 區(qū)段占用狀態(tài)不一致的原因

物理區(qū)段的狀態(tài)信息來(lái)源于計(jì)軸系統(tǒng)，邏輯區(qū)段的狀態(tài)信息來(lái)源于ZC對(duì)接收到的列車(chē)定位信息的判斷處理。從兩個(gè)通道得到的兩種區(qū)段類(lèi)型、區(qū)段狀態(tài)信息都是安全的，都可以作為聯(lián)鎖的安全輸入數(shù)據(jù)而參與聯(lián)鎖運(yùn)算[2]，但是計(jì)軸系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障，車(chē)載ATP的列車(chē)定位存在誤差，另外各子系統(tǒng)間信息傳遞還會(huì)因傳輸延時(shí)影響ZC和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)區(qū)段狀態(tài)的判斷，以上多方面因素都可能導(dǎo)致兩種區(qū)段信息不同步[3]。以下為3種影響區(qū)段狀態(tài)的典型場(chǎng)景。

2.1 計(jì)軸ARB故障

計(jì)軸設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展之后，已經(jīng)擁有了很高的安全性，但是由于受強(qiáng)電干擾、磁頭受到金屬物干擾，或者通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)測(cè)速過(guò)低、計(jì)軸器自身故障等原因，計(jì)軸系統(tǒng)還是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障[4]。

ARB為Always Report Block的縮寫(xiě)，意為總是匯報(bào)占用。計(jì)軸ARB故障是指計(jì)軸區(qū)段中實(shí)際無(wú)車(chē)，而計(jì)軸卻向計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)報(bào)告物理區(qū)段占用的一種故障。

對(duì)于計(jì)軸ARB故障，由于在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，列車(chē)追蹤間隔短，運(yùn)行間隔小，計(jì)軸故障后依靠人工操作計(jì)軸復(fù)位功能，立即解決設(shè)備故障的難度較大，也會(huì)降低CBTC系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率。因此，CBTC系統(tǒng)中設(shè)計(jì)ZC能夠結(jié)合物理區(qū)段占用信息和列車(chē)位置信息，自動(dòng)識(shí)別并屏蔽計(jì)軸ARB故障，提高運(yùn)營(yíng)效率。

2.2 列車(chē)定位誤差

邏輯區(qū)段的狀態(tài)信息來(lái)源于ZC對(duì)接收到的列車(chē)定位信息的判斷處理，但由于信號(hào)設(shè)備延時(shí)、測(cè)速裝置本身的安裝誤差、測(cè)速設(shè)備的精度、車(chē)輛的空轉(zhuǎn)滑行、車(chē)輛輪徑的磨損等因素，都會(huì)造成列車(chē)測(cè)速測(cè)距的誤差；除此之外，還有設(shè)備間的傳輸延時(shí)(包括允許的通信中斷時(shí)間)、列車(chē)與軌旁設(shè)備間的響應(yīng)時(shí)間等，這些因素都會(huì)造成設(shè)備獲知的列車(chē)位置、速度與列車(chē)實(shí)際的位置、速度之間的誤差，從而構(gòu)成列車(chē)的定位誤差。由于列車(chē)的定位誤差，列車(chē)的所有可能位置構(gòu)成一個(gè)區(qū)間，這個(gè)區(qū)間就是列車(chē)安全包絡(luò)。

如圖2所示，列車(chē)的安全包絡(luò)主要由測(cè)距誤差、保護(hù)距離余量、估計(jì)運(yùn)行距離等組成[5]。

圖2 進(jìn)行安全包絡(luò)補(bǔ)償后的列車(chē)位置示意 Figure 2 Train position after safety envelope compensation

1) 測(cè)距誤差：指列車(chē)從速度傳感器等定位設(shè)備獲得的列車(chē)位置與列車(chē)真實(shí)位置之間的誤差；

2) 保護(hù)距離余量：指為了保持列車(chē)追蹤間隔，保證在最不利情況下，如列車(chē)發(fā)生較大的空滑，或者制動(dòng)力部分失效的情況下，不發(fā)生列車(chē)追尾或碰撞等事故而加上的保護(hù)距離；

3) 估計(jì)運(yùn)行距離：指在通信延遲的條件下，列車(chē)從車(chē)載設(shè)備產(chǎn)生當(dāng)前列車(chē)位置通過(guò)無(wú)線通信的方式發(fā)送給地面設(shè)備使用該位置期間，估算的列車(chē)行駛距離。

對(duì)于列車(chē)的定位誤差，系統(tǒng)采取了一系列的措施來(lái)盡量縮小該誤差，如采用高精度的速度傳感器、設(shè)置地面應(yīng)答器綜合定位等。高精度的速度傳感器能獲取更高精度的定位數(shù)據(jù)；應(yīng)答器能對(duì)經(jīng)過(guò)該應(yīng)答器的列車(chē)進(jìn)行絕對(duì)位置校正，縮小列車(chē)定位誤差。但受當(dāng)前列車(chē)定位方法制約，列車(chē)的定位誤差終不能完全消除。

2.3 系統(tǒng)的延時(shí)

系統(tǒng)的延時(shí)主要存在于各設(shè)備間進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^(guò)程中。當(dāng)車(chē)地通信中斷時(shí)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)只能從計(jì)軸系統(tǒng)獲取物理區(qū)段占用信息，信息傳輸過(guò)程的延時(shí)很少；當(dāng)車(chē)地連續(xù)通信時(shí)，信息傳輸過(guò)程如圖3所示，系統(tǒng)延時(shí)可能在3個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生。

圖3 車(chē)地連續(xù)通信時(shí)信息傳輸示意 Figure 3 Information transmission in vehicle-ground continuous communication

1) 車(chē)載ATP向ZC實(shí)時(shí)報(bào)告列車(chē)位置，位置報(bào)告需要通過(guò)無(wú)線傳輸，可能發(fā)生較長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)。

2) 邏輯區(qū)段占用信息由ZC向聯(lián)鎖傳輸時(shí)，以及物理區(qū)段占用信息由聯(lián)鎖向ZC傳輸時(shí)可能發(fā)生延時(shí)。

3) 物理區(qū)段占用信息由計(jì)軸系統(tǒng)報(bào)告給聯(lián)鎖，再由聯(lián)鎖轉(zhuǎn)發(fā)給ZC，ZC處理后得出邏輯區(qū)段狀態(tài)再反饋給聯(lián)鎖，經(jīng)校正后的邏輯區(qū)段狀態(tài)比物理區(qū)段狀態(tài)滯后了兩個(gè)通信傳輸時(shí)間加ZC的處理時(shí)間。

對(duì)于系統(tǒng)的延時(shí)，雖然可以通過(guò)采用提高無(wú)線信號(hào)質(zhì)量等方法盡量減少系統(tǒng)延時(shí)，但也不能完全避免。

3 區(qū)段占用狀態(tài)不一致時(shí)的處理方法

當(dāng)兩種區(qū)段占用狀態(tài)不一致時(shí)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)如何對(duì)這兩種區(qū)段狀態(tài)信息進(jìn)行處理，直接影響到聯(lián)鎖本身的功能和安全。

3.1 “只使用邏輯區(qū)段狀態(tài)信息”處理方法

在CBTC系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞功能，必須要使用邏輯區(qū)段狀態(tài)信息。因此聯(lián)鎖可采用“只使用邏輯區(qū)段狀態(tài)信息”的處理方法。具體實(shí)現(xiàn)為：除了聯(lián)鎖與ZC通信中斷，聯(lián)鎖只能使用物理區(qū)段狀態(tài)信息的情況，只要聯(lián)鎖與ZC能進(jìn)行正常通信，聯(lián)鎖就僅使用從ZC采集到的邏輯區(qū)段狀態(tài)信息。

但采用該處理方法，由于列車(chē)定位誤差及系統(tǒng)延時(shí)的存在，可能出現(xiàn)邏輯區(qū)段占用狀態(tài)與區(qū)段實(shí)際占用狀態(tài)不一致而影響運(yùn)營(yíng)效率的情況，下面通過(guò)具體場(chǎng)景進(jìn)行分析。

初始狀態(tài)為保持ZC與車(chē)載ATP持續(xù)通信的列車(chē)占用物理區(qū)段TA1101，占用邏輯區(qū)段TA1101B、TA1101C，如圖4(a)所示。

這時(shí)若發(fā)生無(wú)線通信中斷，位置不能實(shí)時(shí)更新，系統(tǒng)出于安全考慮會(huì)擴(kuò)大列車(chē)安全包絡(luò)，若列車(chē)安全包絡(luò)越過(guò)信號(hào)機(jī)，則會(huì)導(dǎo)致列車(chē)占用物理區(qū)段TA1101，占用邏輯區(qū)段TA1101B、TA1101C、TA1102A，如圖4(b)所示。

隨著列車(chē)的行駛，列車(chē)通過(guò)應(yīng)答器校正位置，回縮包絡(luò)，信號(hào)機(jī)后第一邏輯區(qū)段TA1102A出清，區(qū)段占用狀態(tài)變?yōu)椋赫加梦锢韰^(qū)段TA1101，占用邏輯區(qū)段TA1101B、TA1101C，如圖4(c)所示。

圖4 連續(xù)通信中斷導(dǎo)致列車(chē)包絡(luò)變化場(chǎng)景示意 Figure 4 Train envelope change caused by continuous communication interruption

此時(shí)若簡(jiǎn)單地用邏輯區(qū)段狀態(tài)信息作為區(qū)段狀態(tài)信息，聯(lián)鎖會(huì)檢測(cè)到信號(hào)機(jī)后第一邏輯區(qū)段TA1102A沒(méi)有正常順序占用出清。出于安全考慮，聯(lián)鎖將關(guān)閉信號(hào)燈，需要進(jìn)行人工干預(yù)才能恢復(fù)，降低了列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率。因此聯(lián)鎖簡(jiǎn)單地只使用邏輯區(qū)段狀態(tài)而屏蔽物理區(qū)段狀態(tài)的方案是不完備的，有可能導(dǎo)致已開(kāi)放的信號(hào)故障關(guān)閉，需再次開(kāi)放信號(hào)。

3.2 “區(qū)段融合”處理方法

目前，聯(lián)鎖對(duì)區(qū)段占用狀態(tài)處理的主流方式為采用“區(qū)段融合”處理方法，即在原有的“只使用邏輯區(qū)段信息”判斷策略的基礎(chǔ)上，對(duì)邏輯區(qū)段的狀態(tài)判定使用“與占用”判斷策略，當(dāng)邏輯區(qū)段和物理區(qū)段都判斷該區(qū)段占用時(shí)聯(lián)鎖才判定區(qū)段占用，具體運(yùn)算過(guò)程如表1所示。

表1 “與占用”方案對(duì)邏輯區(qū)段狀態(tài)運(yùn)算結(jié)果 Table 1 Operation results of “and occupation” scheme on logical section status

采用“區(qū)段融合”處理方法，可有效通過(guò)物理區(qū)段的空閑來(lái)屏蔽由于列車(chē)定位誤差導(dǎo)致的邏輯區(qū)段不正常占用出清的問(wèn)題。但在對(duì)邏輯區(qū)段采用“與占用”判斷策略時(shí)，只有在物理區(qū)段和邏輯區(qū)段都為占用時(shí)才判定區(qū)段占用，即當(dāng)物理區(qū)段和邏輯區(qū)段占用狀態(tài)不一致時(shí)，聯(lián)鎖都將判定區(qū)段空閑，也有可能影響列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率，下面通過(guò)具體場(chǎng)景進(jìn)行分析。

初始狀態(tài)為保持ZC與車(chē)載ATP持續(xù)通信的列車(chē)從TA1101向TA1102方向高速行駛，占用物理區(qū)段TA1101；由于列車(chē)高速運(yùn)行，列車(chē)頭部的安全包絡(luò)會(huì)向前延伸較長(zhǎng)距離，越過(guò)信號(hào)燈，占用邏輯區(qū)段TA1101B、TA1101C、TA1102A，如圖5(a)所示。

隨著列車(chē)的行駛，當(dāng)列車(chē)通過(guò)應(yīng)答器時(shí)會(huì)校正列車(chē)位置，而此時(shí)由于車(chē)載ATP向ZC發(fā)送列車(chē)位置信息時(shí)發(fā)生延時(shí)，使ZC沒(méi)有及時(shí)接收應(yīng)答器修正誤差后的列車(chē)位置信息，ZC會(huì)依然判定邏輯區(qū)段TA1102A為占用狀態(tài)，如圖5(b)所示。

圖5 高速行駛時(shí)受系統(tǒng)延時(shí)影響情景示意 Figure 5 Scenarios affected by system delay when the train is running at a high speed

在列車(chē)實(shí)際越過(guò)信號(hào)機(jī)后，聯(lián)鎖中物理區(qū)段TA1102及邏輯區(qū)段TA1102A均為占用狀態(tài)，如圖5(c)所示。需要注意的是，此時(shí)聯(lián)鎖中物理區(qū)段TA1102的占用狀態(tài)為列車(chē)實(shí)際位置到達(dá)TA1102導(dǎo)致的占用，而邏輯區(qū)段TA1102A的占用狀態(tài)信息為之前列車(chē)包絡(luò)跨壓導(dǎo)致的占用。

聯(lián)鎖從計(jì)軸系統(tǒng)采集到物理區(qū)段TA1102占用的信息后，會(huì)將TA1102占用信息轉(zhuǎn)發(fā)給ZC。在ZC在收到物理區(qū)段TA1102的占用信息前，ZC會(huì)根據(jù)收到的經(jīng)過(guò)應(yīng)答器修正誤差的列車(chē)位置信息判定TA1102A為空閑狀態(tài)，如圖5(d)所示。

而在ZC收到物理區(qū)段TA1102的占用信息后，判定邏輯區(qū)段TA1102A占用，如圖5(e)所示。

因此圖5(d)所示的TA1102A空閑的狀態(tài)只會(huì)短暫出現(xiàn)，就馬上變?yōu)閳D5(e)所示的TA1102A占用狀態(tài)。

聯(lián)鎖中物理區(qū)段TA1102和邏輯區(qū)段TA1102A的狀態(tài)信息變化如圖6所示。在列車(chē)實(shí)際進(jìn)入?yún)^(qū)段TA1102A之后，聯(lián)鎖中接收到邏輯區(qū)段TA1102A的狀態(tài)信息依次為“占用”“出清”“占用”，而物理區(qū)段TA1102的狀態(tài)信息一直為“占用”。

圖6 聯(lián)鎖中區(qū)段狀態(tài)變化示意 Figure 6 Section status change in interlocking

在這種情況下，即使采用“區(qū)段融合”處理方法，也會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)到區(qū)段TA1102A的狀態(tài)信息不正常占用出清的情況，可能會(huì)因系統(tǒng)未防范該情況而造成進(jìn)路不能正常解鎖，影響列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率。

3.3 新的解決方案

經(jīng)過(guò)上述分析，目前主流的“區(qū)段融合”處理方法雖然有一定效果，但也沒(méi)有完全解決聯(lián)鎖在對(duì)區(qū)段占用狀態(tài)判斷過(guò)程中出現(xiàn)的所有問(wèn)題。對(duì)此本文提出兩種新的解決方案。

1) 在“區(qū)段融合”的基礎(chǔ)上，聯(lián)鎖與ZC接口信息中增加“列車(chē)跨壓(跨壓就是表示列車(chē)實(shí)際位置已經(jīng)越過(guò)信號(hào)機(jī)內(nèi)第一區(qū)段，尚未出清信號(hào)機(jī)接近區(qū)段的狀態(tài))信號(hào)機(jī)信息”，由ZC依據(jù)當(dāng)前列車(chē)位置進(jìn)行判斷選擇信息發(fā)送時(shí)機(jī)，聯(lián)鎖收到此信息且采集到的信號(hào)機(jī)內(nèi)第一區(qū)段占用后，關(guān)閉進(jìn)路防護(hù)信號(hào)機(jī)，并開(kāi)始進(jìn)行進(jìn)路解鎖流程判斷。增加異常處理方式：如沒(méi)有收到“列車(chē)跨壓信號(hào)機(jī)”信息，等列車(chē)完全進(jìn)入信號(hào)機(jī)防護(hù)區(qū)段后，聯(lián)鎖自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)，進(jìn)路不解鎖，如圖7中(g)、(h)；如收到“列車(chē)跨壓信號(hào)機(jī)”信息，而信號(hào)機(jī)內(nèi)方第一區(qū)段無(wú)占用，則聯(lián)鎖不關(guān)閉信號(hào)。聯(lián)鎖對(duì)進(jìn)路的處理能規(guī)避TA1102A區(qū)段短暫的“占用-空閑-占用”狀態(tài)變化，如圖7所示。

圖7 聯(lián)鎖中區(qū)段狀態(tài)變化示意 Figure 7 Section status change in interlocking

2) 在現(xiàn)有“區(qū)段融合”處理方法的基礎(chǔ)上，增加“即時(shí)占用，延時(shí)出清”的判斷策略，即基于“區(qū)段融合”方式，聯(lián)鎖在檢測(cè)到區(qū)段狀態(tài)由空閑轉(zhuǎn)換為占用時(shí)立即將區(qū)段狀態(tài)判定為占用，而在檢測(cè)到區(qū)段狀態(tài)由占用轉(zhuǎn)換為空閑時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間再將區(qū)段狀態(tài)由占用轉(zhuǎn)換為空閑。

采用“區(qū)段融合”處理方法，可有效通過(guò)物理區(qū)段的空閑來(lái)屏蔽由于列車(chē)定位誤差導(dǎo)致的邏輯區(qū)段不正常占用出清的問(wèn)題，但在特殊場(chǎng)景下，即使采用“區(qū)段融合”處理方法，也會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)到區(qū)段狀態(tài)不正常占用出清的情況，可能會(huì)因系統(tǒng)未防范該情況而造成進(jìn)路不能正常解鎖，影響列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率。若增加“即時(shí)占用，延時(shí)出清”的判斷策略，則可有效過(guò)濾干擾狀態(tài)，下面通過(guò)圖8中的具體場(chǎng)景進(jìn)行分析。

圖8 聯(lián)鎖中區(qū)段狀態(tài)變化示意 Figure 8 Section status change in interlocking

初始狀態(tài)為保持ZC與車(chē)載ATP持續(xù)通信的列車(chē)從TA1101向TA1102方向高速行駛，占用物理區(qū)段TA1101；由于列車(chē)高速運(yùn)行使得列車(chē)頭部的安全包絡(luò)會(huì)向前延伸較長(zhǎng)距離，越過(guò)信號(hào)燈，占用邏輯區(qū)段TA1101B、TA1101C、TA1102A，隨著列車(chē)的行駛，當(dāng)列車(chē)通過(guò)應(yīng)答器時(shí)會(huì)校正列車(chē)位置，而此時(shí)由于車(chē)載ATP向ZC發(fā)送列車(chē)位置信息時(shí)發(fā)生延時(shí)，使ZC沒(méi)有及時(shí)接收應(yīng)答器修正誤差后的列車(chē)位置信息，ZC會(huì)依然判定邏輯區(qū)段TA1102A為占用狀態(tài)，當(dāng)ZC在收到物理區(qū)段TA1102的占用信息前，ZC會(huì)根據(jù)收到的經(jīng)過(guò)應(yīng)答器修正誤差的列車(chē)位置信息判定TA1102A為空閑狀態(tài)，之后ZC收到物理區(qū)段TA1102的占用信息后，判定邏輯區(qū)段TA1102A占用，導(dǎo)致TA1102A空閑的狀態(tài)會(huì)短暫出現(xiàn)，再立即變?yōu)檎加脿顟B(tài)。

在這種情況下，即使采用“區(qū)段融合”處理方法，也會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)到區(qū)段TA1102A的狀態(tài)信息不正常占用出清的情況，可能會(huì)因系統(tǒng)未防范該情況而造成進(jìn)路不能正常解鎖，影響列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率。若是增加“即時(shí)占用，延時(shí)出清”的判斷策略，即將ZC根據(jù)收到的經(jīng)過(guò)應(yīng)答器修正誤差后的列車(chē)位置信息延遲2 s左右判定TA1102A為空閑狀態(tài)，則能有效得到連續(xù)的占用和空閑狀態(tài)。

與原有方案相比，此方案能有效避免上述場(chǎng)景分析中出現(xiàn)的問(wèn)題，提高運(yùn)營(yíng)效率。

以上兩種新的解決方案，基于物理區(qū)段和邏輯區(qū)段占用、出清狀態(tài)進(jìn)行綜合處理，采用“列車(chē)跨壓信號(hào)機(jī)信息” 的判斷策略，保證了信號(hào)機(jī)的關(guān)閉時(shí)機(jī)和進(jìn)路解鎖與列車(chē)的實(shí)際走行一致；采用“即時(shí)占用，延時(shí)出清”的判斷策略，確保了因列車(chē)定位誤差、系統(tǒng)延遲導(dǎo)致的邏輯區(qū)段狀態(tài)突變不會(huì)對(duì)聯(lián)鎖進(jìn)路處理造成影響，且“即時(shí)占用，延時(shí)出清”對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)而言也是導(dǎo)向安全側(cè)的處理措施。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)區(qū)段占用狀態(tài)的判斷是聯(lián)鎖最基本的功能之一，也直接影響到列車(chē)的運(yùn)行效率及行車(chē)安全。本文中提出的新方案從理論上分析并解決了CBTC系統(tǒng)中聯(lián)鎖從2個(gè)通道獲取的區(qū)段占用狀態(tài)不同步的問(wèn)題，在不降低信號(hào)系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上提高了列車(chē)運(yùn)行效率。

目前將聯(lián)鎖與ZC接口信息中增加“列車(chē)跨壓信號(hào)機(jī)信息”的方案已應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，在多條線路的實(shí)際應(yīng)用中證明理論分析是合理正確的，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中取得了很好的效果；增加“即時(shí)占用，延時(shí)出清”的方案也已通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，后續(xù)還需現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，才能確保方案的安全性和可靠性。