鐵路信號基礎知識第三講 準移動閉塞的選擇

傅世善

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

1 選擇準移動閉塞

列車運行控制系統(tǒng)是保證列車按照空間間隔控制運行的技術方法，是靠控制列車運行速度的方式來實現的。

運行列車之間必須保持的空間間隔首先是滿足制動距離的需要，當然還要考慮適當的安全余量和確認信號時間內的運行距離。所以根據列控系統(tǒng)采取的不同控制模式會產生不同的閉塞制式。列車間的追蹤運行間隔越小，運輸能力就越大。

在高速鐵路列車運行控制系統(tǒng)前期探索時，最早統(tǒng)一意見的就是決定發(fā)展目標-距離式列車運行控制系統(tǒng)，也就是說采用準移動閉塞方式，這是經過長期的選擇和體驗的結果。

鐵道部組織制定的中國列車運行自動控制系統(tǒng)CTCS技術規(guī)范分5個應用等級，各應用等級均采用目標-距離一次制動方式?？刂颇Ｊ绞橇锌叵到y(tǒng)主要技術特征和性能之一，控制模式也決定了閉塞方式和列車運行間隔，從而決定了運輸能力。

我國階梯式和曲線式分級速度控制都曾用過，取得了經驗，好在并未形成規(guī)模，CTCS規(guī)范推薦采用目標-距離控制模式是適宜的，符合國際列控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

廣深準高速鐵路采用了法國CSEE公司的列控系統(tǒng)TVM300。該系統(tǒng)采用滯后階梯式速度監(jiān)控方式，只檢查列車進入閉塞分區(qū)軌道區(qū)段的入口速度，不檢查出口速度，因此為確保安全，它需要有一個保護區(qū)段，這對線路的通過能力有一定影響，如圖1所示。

圖1中實線條為階梯式速度監(jiān)控曲線，虛線條為列車實際運行曲線。階梯式速度監(jiān)控曲線只控制列車進入閉塞分區(qū)軌道區(qū)段的入口速度，在閉塞分區(qū)范圍內速度監(jiān)控線是條平直線，由司機自行控制減速至下一閉塞分區(qū)的入口速度。萬一控制不當就會撞上監(jiān)控曲線的橫線或豎線，產生緊急制動。若在最后一個閉塞分區(qū)范圍內撞上監(jiān)控曲線，則列車會進入下一個閉塞分區(qū)，所以要把下一個閉塞分區(qū)設成保護區(qū)段。運用實踐證明，司機并不喜歡這種控制方式。

秦沈客運專線采用了TVM430列控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分級速度曲線控制方式進行速度監(jiān)控，也按速度等級分段制動的，其列車追蹤間隔主要與閉塞分區(qū)的劃分和列車速度有關。而一般閉塞分區(qū)的長度的確定是以線路上運行的最壞性能的列車為依據，對高中速列車混合運行的線路采用這種模式能力是要受到較大影響，如圖2所示。

中國列車運行控制系統(tǒng)CTCS-2級和CTCS-3級，采用目標-距離一次制動模式曲線方式，車載設備根據地面?zhèn)魉蛠淼囊苿釉S可和線路數據，車載信號設備根據列車性能計算列車運行速度，若列車接近前方減速點時，即刻生成目標-距離一次制動模式曲線。目標-距離一次制動模式曲線縮短了制動距離，并可根據列車性能給出不同的模式曲線，提高了運輸效率，如圖3所示。

圖3中由外至內，粗實線為目標-距離一次制動模式的緊急制動曲線：點虛線為目標-距離一次制動模式的常用制動曲線；階梯式細實線為滯后階梯式速度監(jiān)控曲線；點劃虛線為分級曲線式監(jiān)控曲線。

2 準移動閉塞的概念

列控系統(tǒng)有兩大基本要素：列車運行控制方式與車地信息傳輸方式。列控系統(tǒng)往往以兩者之一來命名，例如，“基于準移動閉塞的列控系統(tǒng)”或“基于無線通信的列控系統(tǒng)”。

與列車運行控制方式緊密相關的有3個概念：一次制動模式、目標-距離和準移動閉塞。

一次制動模式、目標-距離和準移動閉塞是相互關聯，相互對應，存在著必然的聯系，從3個不同角度來描述的概念。

一次制動模式和目標-距離是列控系統(tǒng)最基本的技術特征，標志著列控系統(tǒng)的技術水平和主要性能，所以介紹列控系統(tǒng)時說的多。準移動閉塞是列控系統(tǒng)采取的閉塞方式，標志著列控系統(tǒng)的追蹤間隔，是運輸能力的體現，工程設計方面的人員常提及。

準移動閉塞的提法最早見于城軌交通，現鐵路方面也開始習慣于如此稱呼。

鐵路信號過去概括為“信集閉”，信號是給司機的命令；集中是車站電氣集中；閉塞是區(qū)間運行間隔控制。

閉塞是控制區(qū)間列車運行間隔的方式，其主要的安全需求是防止列車追尾和對撞。列控系統(tǒng)是采取控制列車速度來達到控制區(qū)間列車運行間隔的系統(tǒng)，是信號設備的集成，把閉塞的概念包含其中，也可說是實行閉塞的設備。

當今介紹鐵路信號時，多見列車運行控制系統(tǒng)，少提閉塞方式，難怪有人提問：區(qū)間閉塞那去了？本文以講基本概念為主，所以題名冠以準移動閉塞，實際上是在講三者的關系。

2.1 三個角度

從列車制動方式角度，有一次制動模式和分級制動模式之分，分級制動模式又可分為階梯式、曲線式，而階梯式中又細分為超前式和滯后式。分級制動模式是指列車在制動時按速度等級分步實施制動，有制動-緩解，再制動-緩解，直至停車的過程；一次制動模式是指列車在制動時按常用制動或緊急制動曲線實施一次操作。

從車載信號顯示方式角度，有速差式、目標-距離式之分。速差式在車載信號顯示屏上僅能顯示出列車運行前方閉塞分區(qū)入口速度和出口限制速度；目標-距離式在車載信號顯示屏上顯示出本列車距前行列車所占用軌道區(qū)段始端的全長距離和全程制動曲線。引發(fā)制動的目標點可以是前行列車所占用軌道區(qū)段始端，也可以是其他限速點。當前行列車出清所占用的軌道區(qū)段時，車載信號顯示的距離和全程制動曲線會發(fā)生突然前伸。

從閉塞方式角度，有固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞之分。

固定閉塞的追蹤目標點為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，后行列車從最高速開始制動的計算點為要求開始減速的閉塞分區(qū)的始端，這兩個點都是固定的，空間間隔的長度也是固定的，所以稱為固定閉塞。

準移動閉塞的追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，而后行列車從最高速度開始制動的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點相對固定，在同一閉塞分區(qū)內不依前行列車的走行而變化，而制動的起始點是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的，由于要與移動閉塞相區(qū)別，所以稱為準移動閉塞。

移動閉塞的追蹤目標為前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關，是隨時變化的，后行列車從最高速開始制動的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的，是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。

2.2 相互關聯

一次制動模式、目標-距離和準移動閉塞相互關聯，相互對應，存在著必然的聯系。

固定閉塞時列控系統(tǒng)采取分級速度控制模式，是要把速度分級的，兩個速度等級間存在一個速差，其對應的信號顯示就表達了這個速差意義，所以稱為速差式信號顯示。固定閉塞中，采用階梯式速度控制模式時，只要求地對車傳輸運行前方制動距離范圍內閉塞分區(qū)空閑個數就行，所以機車信號的信息量就可滿足；采用分級速度曲線式控制模式時，還需要地對車傳輸就近一個閉塞分區(qū)的距離和線路參數，列控系統(tǒng)TVM430，地面采用UM2000數字化軌道電路，信息量達228位。

準移動閉塞時車載列控設備給出的一次連續(xù)的制動速度控制曲線是根據目標距離、線路參數和列車自身的性能計算而定，線路參數可以通過地對車信息實時傳輸。因為給出的制動速度控制曲線是一次連續(xù)的，需要一個全制動距離內所有的線路參數，地對車信息傳輸的信息量相當大，可以通過無線通信、數字軌道電路、軌道電纜、應答器等地對車信息傳輸系統(tǒng)傳輸。據測算信息量應當在250位以上。

實現何種閉塞方式需要車地信息傳輸系統(tǒng)的技術支撐。車地信息傳輸系統(tǒng)有足夠的信息量，可以把全制動距離內所有的線路參數和目標距離傳輸給車載列控設備，車載列控設備才能給出一次連續(xù)的制動速度控制曲線，才能實現準移動閉塞。

制動模式、顯示方式和閉塞方式相互關聯如表1所示。

3 準移動閉塞的優(yōu)越性

準移動閉塞的優(yōu)越性就是目標-距離一次制動模式的優(yōu)越性。

表1 制動模式、顯示方式和閉塞方式相互關聯表

3.1 準移動閉塞的列車運行追蹤間隔要小于固定閉塞

固定閉塞的每個閉塞分區(qū)都要滿足每一速度級差的制動距離加上確認信號時間內列車的走行距離，而且還以制動性能最差的列車為準，所以閉塞分區(qū)的長度較長。列車運行追蹤間隔也是以制動性能最差的列車為準，以固定的若干個閉塞分區(qū)來計算，列車開始制動起始點為閉塞分區(qū)始端。

目標-距離一次制動模式制動的起始點是車載信號設備根據自身列車性能計算的，不是由閉塞分區(qū)分界點來決定的，沒有速度等級的劃分，閉塞分區(qū)長度與制動無關，可以按軌道電路性能等長設計。所以準移動閉塞的列車運行追蹤間隔要小于固定閉塞。

3.2 準移動閉塞適用于不同性能的列車混合運輸

固定閉塞的最小閉塞分區(qū)長度是由性能最差的列車來決定的，對性能良好的列車是一種損失，準移動閉塞時，不同性能不同速度的列車可以根據本身性能決定制動的起始點和模式曲線。

3.3 駕駛輕松，舒適度好，全制動過程縮短，提高了旅行速度

目標-距離一次制動模式司機能知道從最高速到目標點（停車點或限速點）全程的平滑的速度曲線（含速度和距離），所以司機采用一次制動，與分級速度控制相比，減少了制動-緩解，再制動-緩解的過程，司機駕駛輕松，旅客舒適度好，全制動過程縮短，提高了旅行速度。

3.4 便于設計和施工

準移動閉塞的能力與閉塞分區(qū)長度關系不大，所以閉塞分區(qū)原則上可以等長劃分，可以充分利用軌道電路的最大長度，節(jié)省設備，也減小了設計的工作量，并便于施工。

3.5 安全性和可用性提高

CTCS-2的目標距離是靠軌道電路提供的信息計算的，由于信息量有限，目標距離的長度有限，但足夠。CTCS-3的目標距離是靠無線傳送的信息計算的，信息量大，可以更提前預告。也就是說司機距前行列車較遠有可能獲得目標距離，司機更事先早知道。

在不考慮前行列車后退的前提下，全程的平滑的速度曲線只會前伸，不會丟失，系統(tǒng)可以容忍瞬時的信息中斷，例如無線通信規(guī)定容許中斷6 s以下，又例如，列車過道岔側向無電碼化時，即使CTCS-2沒有無線通信，也能智能掌握道岔區(qū)段的長度而安全渡過。

采用固定閉塞的列控系統(tǒng)基于機車信號，機車信號稍不穩(wěn)定，就導致閃白燈或制動，造成司機不滿意，旅客受驚。我們曾下很大的功夫提高機車信號的安全性、可靠性、連續(xù)性，曾下很大功夫研究進路電碼化、車站閉環(huán)電碼化等，這對機車信號主體化是非常必要的。固定閉塞的列控系統(tǒng)對車地信息傳輸的連續(xù)性要求很高。但是目標-距離一次制動模式的列控系統(tǒng)由于智能化能容忍瞬時的信息中斷，使列控系統(tǒng)的安全性和可用性提高了。

CTCS-3的工程開通初期，無線通信網絡不可能即時穩(wěn)定，可以暫時加大容許中斷信息的時間，以求系統(tǒng)穩(wěn)定，即使無線通信長時間中斷，還可以系統(tǒng)降級為CTCS-2模式，不會影響正常運輸，

如此的系統(tǒng)設計才能保證CTCS-3的順利開通。從系統(tǒng)設計角度看，準移動閉塞具有更多的寬容度。

所以，閉塞制式從固定閉塞發(fā)展到準移動閉塞是一個重要的里程碑。