關(guān)于進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器丟失防護(hù)的研究

徐效寧 范 明

在CTCS-2級(jí)和CTCS-3級(jí)線(xiàn)路，列控車(chē)載設(shè)備以CTCS-2級(jí)運(yùn)行時(shí)，是通過(guò)應(yīng)答器接收前方的線(xiàn)路數(shù)據(jù)，并結(jié)合軌道電路信息計(jì)算行車(chē)許可的。因此，應(yīng)答器提供線(xiàn)路數(shù)據(jù)的正確性直接關(guān)系到行車(chē)安全。

在CTCS列控系統(tǒng)中，不論前方車(chē)站排列直向、側(cè)向進(jìn)路，當(dāng)前車(chē)站的出站口應(yīng)答器以及兩站之間的區(qū)間應(yīng)答器，均發(fā)送默認(rèn)直向線(xiàn)路的數(shù)據(jù)。即CTCS-2級(jí)地面設(shè)計(jì)不能保證列車(chē)收到的每組應(yīng)答器數(shù)據(jù)都是根據(jù)車(chē)站實(shí)際進(jìn)路描述的線(xiàn)路狀況。

當(dāng)前方車(chē)站排列側(cè)向進(jìn)路時(shí)，前方車(chē)站的進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器給出與進(jìn)路相符的側(cè)線(xiàn)數(shù)據(jù)。在這種情況下，如果車(chē)載設(shè)備不對(duì)未收到進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器的情況進(jìn)行安全防護(hù)，一旦丟失該應(yīng)答器，車(chē)載設(shè)備將錯(cuò)誤使用之前的直向數(shù)據(jù)，列車(chē)就可能冒進(jìn)信號(hào)，造成安全事故。

1 車(chē)載設(shè)備處理邏輯

1.1 列控車(chē)載技術(shù)規(guī)范對(duì)側(cè)線(xiàn)進(jìn)站時(shí)的特殊處理

針對(duì)側(cè)線(xiàn)進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器丟失可能造成的風(fēng)險(xiǎn)，鐵道部科技運(yùn) ［2007］45號(hào)“既有線(xiàn)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備技術(shù)規(guī)范 (暫行)”規(guī)定了車(chē)載設(shè)備在側(cè)線(xiàn)進(jìn)站時(shí)的特殊處理邏輯。

1．列車(chē)接近車(chē)站時(shí)，在接近區(qū)段的軌道電路上接收到UU、UUS碼后，首先廢棄之前收到的除大號(hào)碼道岔信息包以外的應(yīng)答器信息;然后，根據(jù)從進(jìn)站端應(yīng)答器得到的信息進(jìn)行控制。如圖1所示，廢棄來(lái)自B應(yīng)答器的信息，按照來(lái)自A應(yīng)答器的信息進(jìn)行控制。

圖1 側(cè)線(xiàn)進(jìn)站車(chē)載處理邏輯

2．進(jìn)站端應(yīng)答器丟失時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式輸出最大常用制動(dòng)停車(chē)。由于車(chē)載設(shè)備已廢棄之前的應(yīng)答器數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有收到進(jìn)站端應(yīng)答器，則因數(shù)據(jù)不足將轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式。

近年來(lái)隨著客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和高速鐵路的建設(shè)，有的特殊線(xiàn)路進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器發(fā)送的數(shù)據(jù)并不完整，這時(shí)，車(chē)載設(shè)備如果按照上述技術(shù)規(guī)范廢棄了之前的應(yīng)答器數(shù)據(jù)，那么當(dāng)收到進(jìn)站端應(yīng)答器時(shí)，雖然未丟失該應(yīng)答器，但由于應(yīng)答器數(shù)據(jù)不完整，車(chē)載設(shè)備仍不能保持完全監(jiān)控模式。當(dāng)車(chē)載設(shè)備轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式后，收到HU碼，將輸出最大常用制動(dòng)停車(chē)，極大影響了行車(chē)效率。

考慮現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，鐵總運(yùn) ［2014］29號(hào)“CTCS-2級(jí)列控車(chē)載設(shè)備暫行技術(shù)規(guī)范”，對(duì)側(cè)線(xiàn)進(jìn)站時(shí)的特殊處理邏輯進(jìn)行了如下修改:①接近車(chē)站進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方軌道電路區(qū)段上收到UU或UUS時(shí)，車(chē)載設(shè)備應(yīng)使用進(jìn)站應(yīng)答器描述的線(xiàn)路數(shù)據(jù);②在列車(chē)側(cè)線(xiàn)進(jìn)站，經(jīng)過(guò)進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方軌道電路區(qū)段的過(guò)程中，如果發(fā)生應(yīng)答器丟失、接收異常等情況，應(yīng)丟棄所保存的線(xiàn)路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入PS模式，并觸發(fā)最大常用制動(dòng)。

1.2 側(cè)線(xiàn)進(jìn)站特殊處理邏輯存在的安全性問(wèn)題

新的車(chē)載技術(shù)規(guī)范對(duì)側(cè)線(xiàn)進(jìn)站時(shí)的特殊處理邏輯進(jìn)行了修改，數(shù)據(jù)更新的方式由原來(lái)的“刪除更新”改為了“覆蓋更新”，解決了地面進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題，但同時(shí)帶來(lái)新的風(fēng)險(xiǎn)。

原“刪除更新”的邏輯是:車(chē)載設(shè)備在接近區(qū)段收到UU、UUS時(shí)，主動(dòng)刪除進(jìn)站信號(hào)機(jī)后方的線(xiàn)路數(shù)據(jù);當(dāng)收不到進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器時(shí)，車(chē)載設(shè)備將無(wú)線(xiàn)路數(shù)據(jù)可用，轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式。而“覆蓋更新”的邏輯是:車(chē)載設(shè)備在接近區(qū)段收到UU、UUS時(shí)，不主動(dòng)刪除線(xiàn)路數(shù)據(jù);當(dāng)收到進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器時(shí)，用該應(yīng)答器的數(shù)據(jù)覆蓋之前的線(xiàn)路數(shù)據(jù)，如果發(fā)生應(yīng)答器丟失、接收異常等情況，車(chē)載則廢棄數(shù)據(jù)。由此得出，車(chē)載設(shè)備“覆蓋更新”刪除線(xiàn)路數(shù)據(jù)的前提是需要判斷出應(yīng)答器丟失、接收異常的情況。如果車(chē)載設(shè)備無(wú)法判斷應(yīng)答器丟失、接收異常，則不會(huì)刪除線(xiàn)路數(shù)據(jù)，存在安全問(wèn)題。

下面列舉一種可能的情況。圖2中，地面A處為進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器，C處的應(yīng)答器通過(guò)【ETCS-5】包鏈接B處和A處的應(yīng)答器，B處的應(yīng)答器通過(guò)【ETCS-5】包鏈接A處的應(yīng)答器。如果連續(xù)丟失C處和B處的應(yīng)答器，則車(chē)載設(shè)備將不知道A處有一組應(yīng)答器。這樣如果車(chē)載設(shè)備未收到A處的應(yīng)答器信息，即無(wú)法得知該處的應(yīng)答器丟失，導(dǎo)致車(chē)載設(shè)備不刪除原直向的線(xiàn)路數(shù)據(jù)，造成安全問(wèn)題。

圖2 連續(xù)丟失應(yīng)答器的情況

1.3 側(cè)線(xiàn)進(jìn)站特殊處理邏輯存在的可用性問(wèn)題

討論基于鏈接信息完整的情況。由于進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器無(wú)特殊標(biāo)志，車(chē)載設(shè)備即使存有鏈接信息，仍無(wú)法準(zhǔn)確判斷哪一組應(yīng)答器才是真正的進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器。在實(shí)際運(yùn)用中，不同的車(chē)載設(shè)備起初通過(guò)判斷應(yīng)答器是否含【CTCS-1】包、距進(jìn)站信號(hào)機(jī)是否在一定距離范圍內(nèi)等條件，來(lái)標(biāo)識(shí)進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器。但現(xiàn)場(chǎng)情況錯(cuò)綜復(fù)雜，這些方式均可能出現(xiàn)一定的誤判或漏判。

為了提高系統(tǒng)安全性，車(chē)載設(shè)備后續(xù)采用的一般措施是，當(dāng)列車(chē)在UU、UUS接近區(qū)段上任一應(yīng)答器丟失時(shí)，車(chē)載設(shè)備均刪除線(xiàn)路數(shù)據(jù)。這種處理方式雖提高了系統(tǒng)的安全性，但犧牲了一定的可用性。當(dāng)接近區(qū)段發(fā)生非進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器丟失時(shí)，車(chē)載設(shè)備仍刪除線(xiàn)路數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到部分監(jiān)控模式，降低了系統(tǒng)的可用性。

腕表搭載的飛行陀飛輪、品牌圖騰“靈燕”以及無(wú)卡度游絲，是表款高復(fù)雜機(jī)心的基石。飛行陀飛輪是將所有框架支撐都設(shè)置在底部，陀飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如同懸浮一般，與象征著“神秘”“祥瑞”的靈燕相得益彰，將古老的東方美學(xué)與現(xiàn)代高復(fù)雜技藝融合，對(duì)深邃東方文化遙相呼應(yīng)。而無(wú)卡度游絲對(duì)手工技藝要求極高，需純手工調(diào)節(jié)，是對(duì)制表技藝的極致考驗(yàn)。

例如:①京津城際由于LEU報(bào)文容量有限，一組應(yīng)答器同時(shí)鏈接2組不同進(jìn)路的應(yīng)答器，雖然鏈接反應(yīng)標(biāo)識(shí)為無(wú)反應(yīng)，但車(chē)載設(shè)備由于側(cè)線(xiàn)進(jìn)站的特殊處理無(wú)法區(qū)分，仍會(huì)轉(zhuǎn)到部分監(jiān)控模式降低可用性;②正在建設(shè)的采用CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)方案的城際鐵路，車(chē)站股道布置多組冗余的精確定位應(yīng)答器，以提高ATO自動(dòng)停車(chē)精度，如果車(chē)載設(shè)備丟失任一精確定位應(yīng)答器，ATP將刪除線(xiàn)路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到部分監(jiān)控模式，退出自動(dòng)駕駛模式，導(dǎo)致的結(jié)果是應(yīng)答器的冗余布置反而降低了系統(tǒng)的可用性。

2 ETCS處理邏輯

在ETCS的設(shè)計(jì)規(guī)范中，地面提供的線(xiàn)路數(shù)據(jù)與實(shí)際的進(jìn)路相關(guān)聯(lián)。如圖3所示，即使所設(shè)置的進(jìn)路通過(guò)一段復(fù)雜的線(xiàn)路，線(xiàn)路數(shù)據(jù)總是按進(jìn)路縱向延伸。

圖3 ETCS列車(chē)實(shí)際進(jìn)路與認(rèn)識(shí)進(jìn)路

為了避免前方進(jìn)路變化導(dǎo)致線(xiàn)路數(shù)據(jù)的改變，歐標(biāo)通過(guò)連續(xù)丟失2組應(yīng)答器的處理進(jìn)行防護(hù)。如果連續(xù)丟失2組已經(jīng)被鏈接信息預(yù)告的鏈接應(yīng)答器組，且已通過(guò)了第2組應(yīng)答器組期望窗的末端，車(chē)載設(shè)備應(yīng)實(shí)施常用制動(dòng)。列車(chē)停止后，車(chē)載設(shè)備應(yīng)將MA和線(xiàn)路描述信息 (如果車(chē)載設(shè)備可用)縮短到列車(chē)當(dāng)前位置，并應(yīng)通知司機(jī)。同時(shí)，考慮到對(duì)車(chē)載設(shè)備丟失可能造成不安全因素的應(yīng)答器，地面將其鏈接反應(yīng)描述為“常用制動(dòng)”或“緊急制動(dòng)”，當(dāng)車(chē)載設(shè)備丟失時(shí)，可以通過(guò)制動(dòng)進(jìn)行防護(hù)。

3 建議方案

列控系統(tǒng)是由地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備組成的一個(gè)有機(jī)整體。針對(duì)地面設(shè)備造成的問(wèn)題，認(rèn)為不能僅僅靠車(chē)載設(shè)備的特殊處理解決。參考ETCS標(biāo)準(zhǔn)和CTCS的特點(diǎn)，建議地面設(shè)備增加以下處理，以提高系統(tǒng)的安全。

1．對(duì)進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器組的鏈接反應(yīng)Q_LINKREACTION，描述為“常用制動(dòng)”或“緊急制動(dòng)”。

鐵道部科技運(yùn) ［2010］136號(hào)，“CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則 (V2.0)”規(guī)定:一般車(chē)站及區(qū)間，應(yīng)答器鏈接失敗時(shí)，Q_LINKREACTION=“無(wú)反應(yīng)”。鏈接信息包中，特殊車(chē)站鏈接出站信號(hào)機(jī)處有源應(yīng)答組或區(qū)間應(yīng)答器組，當(dāng)應(yīng)答器丟失后，ATP控車(chē)可能存在不安全因素時(shí)，Q_LINKREACTION=“緊急反應(yīng)”。

2．區(qū)間多組應(yīng)答器增加對(duì)進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器的鏈接。該措施主要針對(duì)車(chē)載設(shè)備丟失多組應(yīng)答器，造成無(wú)鏈接信息不能判斷丟失進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器的問(wèn)題。CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)區(qū)間無(wú)源應(yīng)答器不提供臨時(shí)限速信息，若參考ETCS標(biāo)準(zhǔn)車(chē)載連續(xù)丟失2組應(yīng)答器即刪除列車(chē)數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致區(qū)間丟失2組應(yīng)答器后車(chē)載設(shè)備只能以部分模式運(yùn)行，極大影響了效率。因此，建議區(qū)間多組應(yīng)答器［ETCS-5］包增加鏈接個(gè)數(shù)，均對(duì)進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器進(jìn)行鏈接，提高系統(tǒng)的安全性。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)答器丟失防護(hù)方式的分析，結(jié)合ETCS技術(shù)規(guī)范和CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出地面設(shè)備增加防護(hù)的措施。該措施同樣適用于其他丟失可能存在不安全因素的應(yīng)答器。

［1］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2010］136號(hào)．CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V2.0)［S］．2010．

［2］ 中國(guó)鐵路總公司．鐵總運(yùn)［2014］29號(hào)．CTCS-2級(jí)列控車(chē)載設(shè)備暫行技術(shù)規(guī)范［S］．2014．

［3］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2007］45號(hào)．既有線(xiàn)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備技術(shù)規(guī)范(暫行)［S］．2007．