計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞實(shí)現(xiàn)方式的研究與探討

吳 筆

隨著鐵路現(xiàn)代化的發(fā)展，我國(guó)鐵路經(jīng)歷了多次大提速，列車的運(yùn)行時(shí)間在不斷地縮短，確認(rèn)線路是否被占用是保證行車高速、安全運(yùn)行的條件。特別是CTC(調(diào)度集中)建設(shè)進(jìn)程的日益加快，對(duì)單線半自動(dòng)閉塞區(qū)段實(shí)現(xiàn)占用檢查的需求越來(lái)越迫切。在鐵科技〔2004〕78號(hào)文件發(fā)布的《鐵道部主要技術(shù)政策》中就已明確指出:“單線半自動(dòng)閉塞區(qū)段，應(yīng)完善區(qū)間列車占用安全檢查設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞”。

目前，我國(guó)單線鐵路有4萬(wàn)多公里，約占全路營(yíng)業(yè)里程的50%，其閉塞制式大多采用的是64D繼電半自動(dòng)閉塞。由于該制式需要人工確認(rèn)區(qū)間空閑，存在安全隱患，而且隨著CTC系統(tǒng)的推廣，半自動(dòng)閉塞區(qū)段均需要增加區(qū)間空閑檢查設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞。

1 單線區(qū)段實(shí)現(xiàn)站間區(qū)間檢查的方案比選

區(qū)間軌道檢查裝置主要有計(jì)軸設(shè)備和軌道電路2種。計(jì)軸設(shè)備是檢查線路、道岔、平面交叉和道口區(qū)段占用或空閑狀態(tài)的安全設(shè)備，其作用與軌道電路等效。

目前，用于區(qū)間檢查的軌道電路設(shè)備是ZPW-2000系列的無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)。它主要用于將站間區(qū)間分成若干個(gè)閉塞分區(qū)的占用空閑檢查，并構(gòu)成自動(dòng)閉塞系統(tǒng)。對(duì)于單線線路，站間區(qū)間若采用此設(shè)備檢查，就需要增加多個(gè)中繼點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣既增加工程造價(jià)，又增加了后期維護(hù)費(fèi)用。對(duì)于超長(zhǎng)區(qū)間來(lái)說(shuō)，軌道電路設(shè)備難以滿足要求。而計(jì)軸設(shè)備在站間通道滿足條件的情況下，站間距離長(zhǎng)度不受限制，而且不受道床電阻影響，在鋼軌軌面生銹條件下仍能正常工作。

2 利用計(jì)軸設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞

單線半自動(dòng)閉塞區(qū)段，在原有繼電半自動(dòng)閉塞基礎(chǔ)上增加計(jì)軸區(qū)間檢查設(shè)備，構(gòu)成計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞，它能夠利用計(jì)軸設(shè)備不間斷檢查區(qū)間空閑，隨著辦理發(fā)車進(jìn)路自動(dòng)構(gòu)成站間閉塞，待列車出清區(qū)間后，自動(dòng)解除閉塞。這種方式即為“基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)”。

此外，越來(lái)越多新建單線鐵路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞功能不以64D為基礎(chǔ)，而是利用計(jì)軸設(shè)備通過(guò)其站間通道傳遞站間閉塞安全信息，通過(guò)結(jié)合電路將計(jì)軸的區(qū)間檢查輸出條件和它所傳遞的閉塞條件直接與車站聯(lián)鎖設(shè)備相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)“一體化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)”。

2.1 基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)保留64D半自動(dòng)閉塞的所有條件，利用計(jì)軸完成區(qū)間空閑檢查，通過(guò)結(jié)合電路將原人工辦理過(guò)程中的“同意接車”和“到達(dá)復(fù)原”自動(dòng)化。當(dāng)發(fā)車站辦理發(fā)車進(jìn)路時(shí)，站間自動(dòng)構(gòu)成閉塞狀態(tài);列車到達(dá)接車站，經(jīng)計(jì)軸檢查區(qū)間空閑后，自動(dòng)解除閉塞。當(dāng)計(jì)軸設(shè)備故障后，可切換回原繼電半自動(dòng)閉塞?；?4D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式有5種，見(jiàn)表1所示。

目前，應(yīng)用最廣泛的是方式一，見(jiàn)圖1所示。在成熟的64D半自動(dòng)閉塞基礎(chǔ)上疊加計(jì)軸設(shè)備，即使用64D實(shí)現(xiàn)閉塞的辦理過(guò)程，用計(jì)軸設(shè)備完成對(duì)列車完整到達(dá)的檢查，從而構(gòu)成自動(dòng)站間閉塞電路。這種構(gòu)成方式需要2個(gè)不同的通道分別用于計(jì)軸及閉塞過(guò)程的辦理。

表1 基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式分類表

圖1 基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)方式一結(jié)構(gòu)圖

方式二和方式三則是取消了半自動(dòng)閉塞外線，增加閉塞信息傳輸設(shè)備，改由光纖通道 (2 Mb/s數(shù)字通道或獨(dú)立光纖通道)傳遞半自動(dòng)閉塞站間信息，具體結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖2所示。

圖2 基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)方式二和方式三結(jié)構(gòu)圖

方式四和方式五是一種新型應(yīng)用方式。隨著鐵道部(運(yùn)基信號(hào)［2010］537號(hào))《基于光通信的站間安全信息傳輸系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)條件(暫行)》正式頒布，該標(biāo)準(zhǔn)適用于線路速度160 km/h及以下普速鐵路的64D半自動(dòng)閉塞區(qū)段、自動(dòng)站間閉塞區(qū)段、站間或場(chǎng)間聯(lián)系的安全信息傳輸。計(jì)軸設(shè)備軟件和硬件滿足該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。因此，將64D半自動(dòng)閉塞站間傳輸通道由架空明線(或電纜)改為光纖通道，并和計(jì)軸設(shè)備通道合二為一變?yōu)榭赡?。?jì)軸除了完成基本功能外，還可以完成半自動(dòng)閉塞信息光電轉(zhuǎn)換傳輸功能。見(jiàn)圖3所示，將計(jì)軸設(shè)備作為安全信息傳輸?shù)挠布脚_(tái)，在站間傳遞64D的正負(fù)電條件，從而保證64D半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)在采用數(shù)字通道時(shí)的繼電邏輯和時(shí)序關(guān)系保持不變。

2.2 一體化計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

圖3 基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)方式四和方式五結(jié)構(gòu)圖

在越來(lái)越多的新建單線線路 (如烏魯木齊局的奎北線、烏準(zhǔn)線、喀和線)中，由于地理環(huán)境較差，地廣人稀、站間距離長(zhǎng)、設(shè)備維護(hù)難度大，擬選用的閉塞制式為自動(dòng)站間閉塞，且自動(dòng)站間閉塞功能的實(shí)現(xiàn)不以64D為基礎(chǔ)。針對(duì)這些工程特點(diǎn)和需求，提出了一體化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)解決方案。

該方案中，站間閉塞信息和計(jì)軸信息共用一條傳輸通道，傳輸通道采用2芯獨(dú)立光纖或2 Mb/s通道，利用計(jì)軸設(shè)備傳遞計(jì)軸信息的同時(shí)，還傳遞自動(dòng)站間閉塞信息，通過(guò)結(jié)合電路將計(jì)軸的區(qū)間檢查輸出條件和它所傳遞的閉塞條件直接與車站聯(lián)鎖設(shè)備相結(jié)合，自動(dòng)檢查區(qū)間空閑，隨著辦理發(fā)車進(jìn)路自動(dòng)辦理閉塞，待列車出清區(qū)間后自動(dòng)解除閉塞，從而實(shí)現(xiàn)一體化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞。當(dāng)計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)故障停用后，作業(yè)程序改用電話閉塞法行車。

根據(jù)鐵道部 (運(yùn)基信號(hào) ［2010］537號(hào))《基于光通信的站間安全信息傳輸系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)條件 (暫行)》中的規(guī)定及要求，自動(dòng)站間閉塞信息作為站間安全信息傳輸?shù)囊徊糠?，利用?jì)軸設(shè)備進(jìn)行站間信息傳遞，計(jì)軸設(shè)備必須滿足該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的功能、設(shè)備組成、技術(shù)要求、工作環(huán)境及通信接口協(xié)議的所有要求，因此保證了自動(dòng)站間閉塞信息進(jìn)行站間傳輸?shù)陌踩浴Ｒ惑w化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式有2種。見(jiàn)表2所示。

目前，方式一應(yīng)用最廣泛，見(jiàn)圖4所示。自動(dòng)站間閉塞電路、站內(nèi)聯(lián)鎖條件、計(jì)軸設(shè)備之間采用繼電器結(jié)合電路，由計(jì)軸設(shè)備傳遞站間閉塞信息，構(gòu)成一體化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)。

表2 一體化計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式分類表

方式二的應(yīng)用作為未來(lái)發(fā)展方向，它提供了一體化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)的新型先進(jìn)應(yīng)用思路，見(jiàn)圖5所示。在信號(hào)機(jī)械室取消所有繼電器，繼電器邏輯電路由全電子執(zhí)行設(shè)備通過(guò)軟件邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)軸設(shè)備與全電子執(zhí)行設(shè)備之間采用標(biāo)準(zhǔn)RS-422串行通信接口，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與全電子執(zhí)行設(shè)備間也采用通信接口。自動(dòng)站間閉塞電路由全電子執(zhí)行設(shè)備軟件邏輯實(shí)現(xiàn)，本站和鄰站站間閉塞信息、站間區(qū)間占用空閑信息、計(jì)軸設(shè)備狀態(tài)信息及計(jì)軸復(fù)零信息都是通過(guò)通信接口在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備、全電子執(zhí)行設(shè)備、計(jì)軸設(shè)備間交換。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合以上各種實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)于既有單線半自動(dòng)閉塞改造為自動(dòng)站間閉塞區(qū)段，采用方式四、方式五方案，可以大大降低工程造價(jià)，而且整合后設(shè)備利于維護(hù)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信技術(shù)的快速發(fā)展，可以考慮將信號(hào)設(shè)備進(jìn)行整合，對(duì)于單線線路均為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的車站來(lái)說(shuō)，可將室內(nèi)設(shè)備整合，將64D半自動(dòng)閉塞全電子化或站內(nèi)繼電器邏輯全電子化，取消計(jì)軸室內(nèi)設(shè)備，由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖完成室內(nèi)計(jì)軸設(shè)備功能，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖站區(qū)一體化控制管理。

(責(zé)任編輯:張 利)