淺析“三點檢查”在信號領域的運用

彭 嵐 胡 剛 單 冬 方志剛

彭 嵐:北京交大微聯(lián)科技有限公司 工程師 100195 北京

胡 剛:北京交大微聯(lián)科技有限公司 工程師 100195 北京

單 冬:北京交大微聯(lián)科技有限公司 高級工程師 100195北京

方志剛:北京交大微聯(lián)科技有限公司 工程師 100195 北京

“三點檢查”作為聯(lián)鎖設備控制車站進路內(nèi)軌道電路區(qū)段正常解鎖的條件而被廣泛應用。從6502電氣集中到計算機聯(lián)鎖，對進路內(nèi)軌道電路區(qū)段的正常解鎖一般都使用了三點檢查方法。在6502電氣集中聯(lián)鎖中，參與三點檢查的每段軌道電路需要多個繼電器配合，才能記錄下相關信息，從而為進路內(nèi)軌道電路區(qū)段的正常解鎖提供可能。在計算機聯(lián)鎖中，則依據(jù)“站細”并結合三點檢查，在軟件配置基礎上，按照邏輯照查式的檢查方法來執(zhí)行正常進路下軌道電路區(qū)段的解鎖，其中增加了進路的延遲解鎖等措施，這是為了防止進路內(nèi)軌道電路區(qū)段分路不良的錯誤解鎖。

1 軌道電路的特點

軌道電路以鋼軌作為導體，并用引接線連接信號電源，與接收設備構成電氣回路，反映車列占用或出清軌道電路區(qū)段的狀況。在軌道電路被機車車輛占用時，從軌道電路電源發(fā)出的信號電壓因機車車輛車軸和限流電阻的分流，而只有很少一部分信號電壓送至軌道電路的接收設備。接收設備的繼電器因額定電壓不足而不能勵磁，繼電器失磁使其前接點斷開后接點閉合，即發(fā)出軌道被占用的信息。軌道電路具備斷軌檢查、分路檢查和作為傳遞信號信息的載體等功能。閉路式軌道電路的特點是在電路出現(xiàn)故障時，接收設備的繼電器都不能勵磁，而發(fā)出軌道電路區(qū)段被占用的信息，這是符合鐵路信號故障-安全原則設計的。軌道電路在功能上做到了反映軌道電路區(qū)段空閑或者占用狀況，但是故障導向安全側還有一些不足。

鐵路信號設備判斷軌道電路空閑或者占用，是通過采集軌道繼電器的狀態(tài)給予反映?？陀^上，它存在如下3種可能:區(qū)段有車時軌道繼電器落下，區(qū)段無車時軌道繼電器吸起;區(qū)段有車時瞬間失去分路軌道繼電器吸起 (分路不良);區(qū)段無車時瞬間分路軌道繼電器落下 (故障)。而這些繼電器狀態(tài)是6502電氣集中、計算機聯(lián)鎖等設備進行二點或三點檢查的運算依據(jù)，是CTC車次信息傳遞邏輯運算的基礎和信息來源，也是客運專線車站列控中心系統(tǒng)進行軌道電路低頻信息編碼與區(qū)間信號機點燈的依據(jù)條件之一。

2 二點或三點檢查邏輯特點

以圖1為例，當車列從左向右運行時，判斷車列通過軌道電路區(qū)段2G的邏輯關系是:①2G空閑、3G空閑;②2G占用、3G空閑;③2G占用且3G占用;④2G空閑、3G占用，2G出清。

圖1 二點檢查邏輯示意圖

二點檢查的方法是著眼本區(qū)段并顧及后區(qū)段的情況，從而作為是否正常解鎖本區(qū)段的依據(jù)條件。二點檢查一般只用于進路范圍內(nèi)不具備三點檢查條件下的軌道電路區(qū)段解鎖邏輯判斷。二點檢查解鎖無法防護因車列頭部跳動出現(xiàn)的分路不良現(xiàn)象。

以圖2為例介紹三點檢查邏輯。當車列從左向右運行時，判斷車列通過軌道電路區(qū)段2G的邏輯關系是:①1G空閑、2G空閑、3G空閑;②1G占用、2G空閑、3G空閑;③1G占用、2G占用、3G空閑;④1G空閑、2G占用、3G空閑;⑤1G空閑、2G占用、3G占用;⑥1G空閑、2G空閑、3G占用，2G出清。

圖2 三點檢查邏輯示意圖

三點檢查的方法是根據(jù)本區(qū)段情況，并瞻前(進路中僅先于本軌道電路區(qū)段占用的軌道電路區(qū)段)顧后 (進路中僅次于本軌道電路區(qū)段占用的軌道電路區(qū)段)綜合判斷，最后作為是否解鎖本軌道電路區(qū)段的依據(jù)條件。三點檢查解鎖繼承了二點檢查的優(yōu)勢，既可以防止一定程度上車列頭部跳動出現(xiàn)的分路不良而錯誤解鎖現(xiàn)象，同時結合延時解鎖等措施，對于車列尾部跳動引起分路不良而錯誤解鎖現(xiàn)象有一定防護作用。

對于進路的存在，是為列車和調(diào)車車列準備的，當軌道電路區(qū)段因為故障導致不滿足二點或三點檢查條件時，一般不予以解鎖。為確保二點或者三點檢查的有效性，車列的存在是前提，而要知道車列存在，進路的存在是一個預設前提條件。因為進路一般與道岔關聯(lián)，而控制道岔的操作必須是在人工參與下進行的，這樣對進路內(nèi)首區(qū)段的占用就可認為是有車占用，如此后續(xù)的三點檢查才有一個邏輯基礎。對于正常的車列進路，只有通過并滿足二點或三點檢查，才可以對已經(jīng)駛過了的軌道電路區(qū)段解鎖。在實際應用中，是根據(jù)站細等條件做如下解鎖處理:對于繁忙干線，車列進路是逐段解鎖，以提高車列的作業(yè)效率;但是對支線或者不繁忙線路，一般為車列通過進路后，在完全出清咽喉區(qū)后一次性解鎖;對于進路內(nèi)首區(qū)段的解鎖，具備三點檢查的使用三點檢查即可解鎖首區(qū)段;為防止軌道電路區(qū)段瞬間分路不良造成提前錯誤解鎖，采用車列出清區(qū)段延時解鎖，以保證安全。

對于通過軌道電路區(qū)段2G的出清解鎖，需要判斷車列確實是從1G過來，并滿足軌道繼電器的順序動作時，才可以解鎖，為此克服了二點檢查對“頭跳”防止不力的缺陷。

3 目前“三點檢查”的應用特點

目前三點檢查的優(yōu)點:①進路存在為前提，進路是為車列作業(yè)準備的，而控制進路一般與道岔關聯(lián)，而控制道岔的操作必須是在人工參與下進行的，所以可信;②進路內(nèi)方首段軌道電路區(qū)段占用即認為有車列存在，不管是否是故障因素導致的，其結果的檢查邏輯和解鎖是安全的;③進路所包含的軌道電路區(qū)段數(shù)量有限，其三點檢查邏輯推斷所得出軌道電路區(qū)段的解鎖比較可信;④三點檢查方法可以防止車列頭部瞬時分路不良所導致的對軌道電路區(qū)段的錯誤解鎖;⑤在三點檢查基礎上，通過對車列尾部軌道電路區(qū)段的延時解鎖，可防止車列尾部瞬時分路不良導致的區(qū)段錯誤解鎖。

三點檢查存在的不足:①雖然進路內(nèi)軌道電路區(qū)段占用表示即認為有車列，但識別不出車列真正在某個軌道電路區(qū)段，不利于三點邏輯檢查;②雖然進路內(nèi)軌道電路區(qū)段空閑表示即認為無車列，但車列進入某軌道電路區(qū)段 (股道)存在由占用表示轉為空閑表示可能，所以一旦車列表示信息丟失，可能發(fā)生危險;③進路內(nèi)方第一區(qū)段有車占用的可信度比進路內(nèi)第二段軌道電路區(qū)段有車占用可信度高，如此類推，后續(xù)的軌道電路區(qū)段有車列的判斷可信度下降，其軌道電路區(qū)段解鎖的理論依據(jù)可靠性減弱，相應的危險性也增加。

三點檢查應用前提:①軌道電路區(qū)段信息是設備或者系統(tǒng)進行三點檢查邏輯運算的基礎和前提;②站內(nèi)以進路存在為前提，如果沒有進路，站內(nèi)的三點檢查順序占用解鎖理論將無實際意義，只有在進路存在前提下，首區(qū)段軌道繼電器落下才可以定位車列，也才有進路內(nèi)后續(xù)區(qū)段車列的出清解鎖;③進路內(nèi)軌道電路區(qū)段數(shù)量有限是應用三點檢查的前提。

三點檢查應用范圍:①在站內(nèi)，配合進路使用，解鎖進路內(nèi)的軌道電路區(qū)段，防止對分路不良區(qū)段的錯誤解鎖;②仿真試驗，在進路存在下通過仿真測試，可驗證聯(lián)鎖設備對進路內(nèi)軌道電路區(qū)段的解鎖邏輯是否滿足三點檢查以及站細要求，其結論可作為測試條件與工程驗收條件;③CTC系統(tǒng)進行車次號跟蹤傳遞所依賴的一種技術手段與方法。

三點檢查應用特點:①因為采集或者軌道電路區(qū)段自身因素，可導致系統(tǒng)或設備無法識別出發(fā)生了分路不良的軌道電路區(qū)段現(xiàn)象，在該現(xiàn)象下雖有進路，但有可能識別不出車列真正出清某軌道電路區(qū)段，從而錯誤地對其軌道電路區(qū)段解鎖，這樣將存在一定的風險。②由于信號設備對車列所在軌道電路區(qū)段位置信息不記憶或者不完全記憶，一旦某軌道電路區(qū)段發(fā)生分路不良，就有發(fā)生危險的可能。③三點檢查不可能判斷出車列在某軌道電路區(qū)段，僅作為車列在進路內(nèi)順序占用解鎖的條件。三點檢查是在進路存在條件下，明確車列即將駛入，但是車列駛入后，進路內(nèi)軌道電路區(qū)段繼電器動作符合三點檢查，也不能說明車列真正過了某軌道電路區(qū)段，所以還存在錯誤解鎖而導致危險的可能。④三點檢查的目的是為了防止對分路不良軌道電路區(qū)段的錯誤解鎖，其方法雖然有助于識別車列在某區(qū)段，但不構成充分條件。所以通過三點檢查方法判斷出的分路不良現(xiàn)象，如果與車列所在軌道電路區(qū)段不能對應或者確定，則風險必然存在。因為分路不良屬于世界級難題，鐵路信號人一直想方設法來盡可能解決。⑤從信號角度，不僅軌道電路區(qū)段出現(xiàn)分路不良可以導致其錯誤結果輸出，也可以由于采集問題導致與分路不良現(xiàn)象一致的輸出結果。

4 三點檢查應用的思考

三點檢查作為信號設備所控制范圍內(nèi)進路中軌道電路區(qū)段正常解鎖條件，其目的是防止對進路內(nèi)軌道電路區(qū)段狀態(tài)異常下的錯誤解鎖，以此來保障行車安全和人身財產(chǎn)安全。具備條件的車站在信號設計時，需要具備三點檢查實施的基礎設施配置，由此可見三點檢查在信號領域的應用地位和作用。但是在鐵路信號系統(tǒng)中，一般說來區(qū)間還未嚴格納入聯(lián)鎖運算中，有必要深入思考，以期把區(qū)間納入聯(lián)鎖安全保障運算。

首先，需要論證三點檢查能不能判斷出車列在某軌道電路區(qū)段。根據(jù)車列的運行方向，對軌道電路區(qū)段占用、空閑的先后順序進行邏輯判斷。以圖2為例，當車列從左向右運行時，假設軌道電路區(qū)段的動作如下并滿足三點檢查:①1G空閑、2G空閑、3G空閑;②1G占用、2G空閑、3G空閑;③1G占用、2G占用、3G空閑;④1G空閑、2G占用、3G空閑;⑤1G空閑、2G占用、3G占用;⑥1G空閑、2G空閑、3G占用，2G正常解鎖。

分析:①三段軌道電路區(qū)段都空閑或者部分區(qū)段分路不良;②1G占用，1G可能有車或者1G發(fā)生故障;③1G占用2G占用，可以說明順序動作關系，表明2G可能有車，也可能2G是故障所致;④1G空閑2G占用，可能是1G分路不良，也可能1G故障排除，也可能是1G無車;⑤1G空閑、2G占用、3G占用，3G可能發(fā)生故障或者有車;⑥1G空閑、2G空閑、3G占用，可能是2G有車分路不良，也可能2G故障排除，也可能是無車。雖然三點檢查此時可以判斷出車列過了軌道電路區(qū)段2G，但是并不能說明3G此時有車。所以僅僅依靠三點檢查并不能判斷出車列在某個軌道電路區(qū)段。

其次，三點檢查在站內(nèi)之所以可以使用，其前提是進路的存在。如果無進路存在，對于站內(nèi)軌道電路區(qū)段不進行三點檢查，也無解鎖要求;當存在進路時，該進路準備接車或者發(fā)車 (為了敘述方便，以下將以接車進路來描述，發(fā)車進路以此類推)，此時也包含并明確了進路首區(qū)段將有車列進入。車列進入是三點檢查運算的基礎，若無車列進入無從說起占用、出清、解鎖，一旦進路內(nèi)方首區(qū)段占用，則認為是有車列存在，其余的軌道電路區(qū)段占用表示，或許是故障，或許是車列存在。而也只有車列在某軌道電路區(qū)段存在的前提下，才可以進行三點檢查以便防止對分路不良軌道電路區(qū)段的錯誤解鎖。同時也只有順著進路方向軌道電路區(qū)段的順序占用出清，才邏輯認為車列駛入駛出一致的外在體現(xiàn)。

這樣在車列駛入所防護的進/出站信號機后，信號控制設備檢測到占用表示，立即控制信號機默認顯示 (點紅燈或者其余禁止信號表示燈)，以防止后續(xù)車列駛入禁止信號。同時，也由于任意一條進路內(nèi)軌道電路區(qū)段數(shù)量有限，所以根據(jù)三點檢查邏輯來進行順序占用解鎖是可以防護住有限數(shù)量的軌道電路區(qū)段分路不良，從而避免錯誤解鎖導致的危險。

最后，三點檢查在站內(nèi)的應用是否可以推廣到區(qū)間，答案是肯定的。站內(nèi)防護軌道電路區(qū)段的順序占用解鎖雖然可以遷移到區(qū)間，但是需要更新相關的理念。

5 區(qū)間引入“進路”信號機

5.1 設置

防護二離去區(qū)段的區(qū)間信號機，默認為紅燈或者滅燈狀態(tài)。當聯(lián)鎖辦理向區(qū)間方向的發(fā)車進路時，客運專線列控中心系統(tǒng)或者普速線路下的繼電器點燈邏輯是:在區(qū)間方向信息符合條件下，如果二離去閉塞分區(qū)空閑，則防護二離去閉塞分區(qū)的區(qū)間信號機點燈 (根據(jù)閉塞分區(qū)空閑狀態(tài)點黃燈或者綠燈)，否則保持紅燈，直到二離去閉塞分區(qū)空閑。也只有防護二離去閉塞分區(qū)的區(qū)間信號機點燈狀態(tài)為許可狀態(tài)下，聯(lián)鎖控制的出站信號機才可以點許可信號。區(qū)間其余的閉塞分區(qū)信號機，按照既有的點燈邏輯進行點燈控制。

這樣，當車站站內(nèi)列車冒進出站信號機后，即使進入?yún)^(qū)間，也可以進一步予以防護，阻止其繼續(xù)非法行駛，而不是車列非法行駛進入?yún)^(qū)間就可以獲得合法許可的信號。同時，根據(jù)多點檢查條件，在防護二離去閉塞分區(qū)的區(qū)間信號機點燈后，當區(qū)間進路首區(qū)段軌道繼電器落下，即認為有車列駛入，可提供并增加車列判斷的合法依據(jù)。在此基礎上，即可對區(qū)間車列的安全給予防護，以便后續(xù)車列的跟蹤，從而確保車列未徹底駛出的閉塞分區(qū)得到防護。

5.2 措施

二離去閉塞分區(qū)的點燈需要具備一定條件:如果該信號機接近區(qū)段未曾占用，進路內(nèi)首區(qū)段軌道繼電器落下，信號機點紅燈，此時需要人工給予恢復;如果信號機接近區(qū)段曾經(jīng)有占用，進路內(nèi)首區(qū)段軌道繼電器落下，信號機點紅燈，立即認為該軌道區(qū)段有車列存在，為后續(xù)的區(qū)間完成三點檢查置入條件 (無車列無所謂出清，有車列才有車列出清)，后續(xù)的區(qū)間軌道區(qū)段在此基礎上進行三點檢查，以便對有車列的區(qū)段或閉塞分區(qū)通過出清或者解鎖以恢復使用，從而予以對車列的防護。一旦出現(xiàn)異常 (不滿足三點檢查條件)，在確保車列不在對應軌道區(qū)段的前提下，采取人工恢復或者自動恢復措施，以確保系統(tǒng)在安全前提下的可用性。

6 建議方案的特點

在區(qū)間增設進路信號機的概念，對應信號機的點燈狀態(tài)是根據(jù)站內(nèi)是否辦理駛入?yún)^(qū)間的發(fā)車進路為前提，并結合區(qū)間運行方向，以及該進路閉塞分區(qū)的空閑狀態(tài)來點燈。首先確認了當車列冒進出站信號機進入?yún)^(qū)間時而獲得行車許可是一種錯誤授權行為;其次，為區(qū)間納入聯(lián)鎖安全保障提供了可能。在此基礎上，當進路信號內(nèi)方軌道區(qū)段繼電器落下就可確認有車列，從而為區(qū)間的順序占用出清以及車列跟蹤提供了可能。

不足之處是:區(qū)間與站內(nèi)關聯(lián)，相關邏輯處理需要作出調(diào)整，同時異常情況下的恢復需要納入站內(nèi)或者區(qū)間單獨處理。

優(yōu)點是:①區(qū)間引進了進路，為車列位置確定與軌道區(qū)段對應，提供了可靠基礎與保障;②可把區(qū)間納入聯(lián)鎖安全保障技術范圍，為區(qū)間納入聯(lián)鎖安全保障技術應用創(chuàng)造了條件與可能;③客觀上的設置，對冒進出站信號機進入?yún)^(qū)間的車列，可有效阻止其非法獲得區(qū)間行車許可的權限。

作為一種建議方案，該方案的實現(xiàn)會涉及到相關的一系列技術以及配置的變動，而這樣的一系列技術等，還需要探討甚至專題討論。

［1］ 高繼祥．鐵路信號運營基礎［M］．北京:中國鐵道出版社，2005 ．

［2］ 趙志熙.車站計算機聯(lián)鎖ABC［M］．北京:中國鐵道出版社．2007．

［3］ 何文卿．6502電氣集中電路［M］．北京:中國鐵道出版社，2007．

［4］ 中華人民共和國鐵道部.鐵科技［2009］212號關于印發(fā)鐵路客運專線技術管理辦法(試行)的通知［S］.2009.

［5］ 中華人民共和國鐵道部.科技運［2010］138號關于印發(fā)列控中心技術規(guī)范的通知［S］.2010.

［6］ 中華人民共和國鐵道部.運基信號［2010］38號關于發(fā)布石太客運專線SEI系統(tǒng)聯(lián)鎖技術條件(暫行)的通知［S］.2010.

［7］ 中華人民共和國鐵道部.運基信號［2011］299號.技術站集中操控技術原則［S］.2011.

［8］ 運基信號［2011］242號.高鐵信號系統(tǒng)強化安全措施研討會議紀要［S］.2011.