婺源站跨場(chǎng)轉(zhuǎn)線作業(yè)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)方法

徐德龍

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究所，北京100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司國(guó)家鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京100081)

高速鐵路列車在樞紐站高速場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，存在轉(zhuǎn)線去其他線路的情況。樞紐站一般都由多個(gè)車場(chǎng)組成，包含多個(gè)高速場(chǎng)或普速場(chǎng)，中型站也存在多個(gè)場(chǎng)的情況[1-2]。2條高速鐵路線并行銜接時(shí)，每條高速鐵路在樞紐站各設(shè)置1個(gè)高速場(chǎng)，2個(gè)高速場(chǎng)的站型布局多采用橫列式。2個(gè)高速場(chǎng)之間的列車需要轉(zhuǎn)線作業(yè)，一般轉(zhuǎn)線有3種方式，一是樞紐站面積大，在車站外方設(shè)置線路所，作為轉(zhuǎn)線的解決方案[3]。二是2個(gè)場(chǎng)間距離比較大，在2個(gè)高速場(chǎng)的每個(gè)咽喉各設(shè)置一條聯(lián)絡(luò)線。三是車站空間狹窄，在2個(gè)高速場(chǎng)間鋪設(shè)銜接道岔，銜接道岔作為2個(gè)高速場(chǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線[4-5]，受車站面積等限制，第3種方式在新建線路中應(yīng)用越來越多。婺源站采用了第3種方式，該方式在運(yùn)輸轉(zhuǎn)線作業(yè)和信號(hào)控制技術(shù)上相對(duì)復(fù)雜，但可以較好地解決同一調(diào)度指揮中心管轄范圍內(nèi)不同高速場(chǎng)之間難于互通的問題，消除了同一調(diào)度臺(tái)管轄范圍內(nèi)不同高速場(chǎng)由于作業(yè)方式不統(tǒng)一給運(yùn)輸人員帶來的困擾，最后詳細(xì)分析了轉(zhuǎn)線作業(yè)過程，并給出計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

1 婺源站情況及分界問題

1.1 車站設(shè)置情況

婺源站在合福高速鐵路(合肥—福州)開通時(shí)設(shè)置婺源合福場(chǎng)，隨后衢九高速鐵路(衢州—九江)引入，婺源站擴(kuò)建衢九場(chǎng)，合福高速鐵路和衢九高速鐵路在婺源站四線并行并銜接，婺源合福場(chǎng)與衢九場(chǎng)并行、銜接示意圖如圖1所示。合福高速鐵路為CTCS-3級(jí)線路，全線車站采用常態(tài)不顯示的信號(hào)機(jī)(常態(tài)滅燈)；衢九高速鐵路為CTCS-2級(jí)線路，全線車站采用常態(tài)有顯示的信號(hào)機(jī)(常態(tài)點(diǎn)燈)，高速鐵路列車除了按照合福、衢九正線運(yùn)行外，福州方向的列車需要轉(zhuǎn)線至九江方向，合肥方向的列車也需要轉(zhuǎn)線至衢州方向。因此，有必要在2個(gè)高速場(chǎng)之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)線，從而滿足高速鐵路列車轉(zhuǎn)線的需要。合福場(chǎng)的5股道(5G)和衢九場(chǎng)的6股道(6G)，2個(gè)股道緊鄰，空間面積有限，因而鋪設(shè)銜接道岔作為跨場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線，即由121/123#、125/127#2個(gè)交叉渡線道岔連通2個(gè)高速場(chǎng)。

1.2 2 個(gè)場(chǎng)間分界點(diǎn)的選取

婺源站站場(chǎng)較大，運(yùn)輸作業(yè)也相對(duì)獨(dú)立，在站場(chǎng)上一般都劃分為獨(dú)立的單位，在裝備政策上，按照有多個(gè)場(chǎng)的車站要求分場(chǎng)設(shè)置計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“CBI”)[6]。對(duì)于2個(gè)場(chǎng)或者2套CBI設(shè)備的分界點(diǎn)，如果選擇設(shè)置在CTCS-2、CTCS-3分界點(diǎn)，即123#道岔前分割、125#道岔前分割，優(yōu)點(diǎn)是將道岔的歸屬權(quán)完全劃分給合福場(chǎng)，不足是使九江方向向6G 的接車進(jìn)路在空間上被分割成了3段徑路，辦理接發(fā)車進(jìn)路的操作過于復(fù)雜。另一個(gè)分界點(diǎn)是2個(gè)場(chǎng)的中間位置，即交叉渡線反位絕緣節(jié)處分界，該方式對(duì)于本場(chǎng)進(jìn)路為一次辦理，對(duì)于跨場(chǎng)進(jìn)路為分段辦理，辦理2次。與前一個(gè)方式相比，提高了可行性，成為可行且惟一的選擇。

圖1 婺源合福場(chǎng)與衢九場(chǎng)并行、銜接示意圖Fig.1 Schematic diagram of parallel and linking between Wuyuan Hefufield and Qujiufield

1.3 設(shè)置虛擬信號(hào)及命名

已確定婺源合福場(chǎng)和衢九場(chǎng)在交叉渡線反位絕緣節(jié)分界后，為滿足辦理跨場(chǎng)作業(yè)的需要，采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)時(shí)需要在分界點(diǎn)設(shè)置虛擬信號(hào)，作為辦理跨場(chǎng)列車作業(yè)的按鈕和顯示條件，虛擬信號(hào)室外并無標(biāo)志牌或其他設(shè)備，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確辦理跨場(chǎng)進(jìn)路，防止錯(cuò)誤辦理，結(jié)合跨場(chǎng)作業(yè)的進(jìn)路，虛擬信號(hào)的命名采取以字母“N”開頭的方式，“N”后的編號(hào)為跨場(chǎng)進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)的名稱。合福場(chǎng)和衢九場(chǎng)分界點(diǎn)虛擬信號(hào)設(shè)置圖如圖2所示，NX6為6股道(出站信號(hào)機(jī)X6)辦理向合福場(chǎng)發(fā)車時(shí)的虛擬信號(hào)，ND208為D208辦理調(diào)車時(shí)的虛擬信號(hào)，NX6、ND208歸合福場(chǎng)控制。NHF為合福場(chǎng)進(jìn)站口辦理6G接車時(shí)的虛擬信號(hào)；NS5為S5辦理發(fā)車時(shí)的虛擬信號(hào)，NHF、NS5歸衢九場(chǎng)控制。

圖2 合福場(chǎng)和衢九場(chǎng)分界點(diǎn)虛擬信號(hào)設(shè)置圖Fig.2 Virtual signal setting of Wuyuan Hefufield and Qujiufield boundary points

2 跨場(chǎng)轉(zhuǎn)線作業(yè)場(chǎng)景及技術(shù)分析

2.1 接發(fā)車作業(yè)場(chǎng)景和技術(shù)分析

列車轉(zhuǎn)線作業(yè)在信號(hào)上主要依靠計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)。由于場(chǎng)間沒有列車信號(hào)機(jī)防護(hù)，跨場(chǎng)間的列車進(jìn)路為一段進(jìn)路分2段組成，辦理時(shí)需要2個(gè)場(chǎng)的人員和設(shè)備共同完成，因而要設(shè)計(jì)跨場(chǎng)分段進(jìn)路操作及控制功能。經(jīng)過該渡線道岔的接發(fā)車進(jìn)路由合福場(chǎng)和衢九場(chǎng)按照一定的時(shí)序辦理“跨場(chǎng)分段進(jìn)路”拼接成1條列車進(jìn)路，以下分別對(duì)接車和發(fā)車進(jìn)行運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景分析。

（1）接車場(chǎng)景分析。以合肥方向X進(jìn)站信號(hào)機(jī)向衢九場(chǎng)6股道接車為例。作業(yè)場(chǎng)景和相關(guān)技術(shù)如下：衢九場(chǎng)先辦理NHF至S6的進(jìn)路(時(shí)序B1)，虛擬信號(hào)NHF的同意接車條件滿足后，向合福場(chǎng)發(fā)出后半段滿足條件(時(shí)序B2)。接下來可排列合福場(chǎng)始端的半段進(jìn)站信號(hào)機(jī)X至NX6的進(jìn)路(時(shí)序B3)，待進(jìn)路鎖閉后，合福場(chǎng)進(jìn)站信號(hào)機(jī)X信號(hào)開放，至此，進(jìn)站信號(hào)機(jī)X向6股道的接車進(jìn)路辦理完畢，辦理進(jìn)路流程示意圖如圖3所示。因合肥方向?yàn)槌B(tài)滅燈的線路，如果列車為動(dòng)車組，可滅燈接車(地面信號(hào)不顯示)；如果為非動(dòng)車組上線，應(yīng)按照點(diǎn)燈接車(地面信號(hào)有顯示)。非動(dòng)車組接車時(shí)，為了在股道停車時(shí)有明確的紅燈阻擋信號(hào)，亦應(yīng)對(duì)信號(hào)機(jī)X6進(jìn)行點(diǎn)燈操作，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖開放X進(jìn)站信號(hào)機(jī)時(shí)額外檢查阻擋信號(hào)機(jī)X6紅燈點(diǎn)亮[7]。辦理引導(dǎo)接車的情況類似，不再詳述。

（2）發(fā)車場(chǎng)景分析。以6股道向合福場(chǎng)進(jìn)站信號(hào)機(jī)XF口發(fā)車為例。合福場(chǎng)排列NX6至進(jìn)站信號(hào)機(jī)XF的半段進(jìn)路，待虛擬信號(hào)NX6的同意發(fā)車條件滿足后，衢九場(chǎng)可辦理S6至NHF的半段進(jìn)路。在檢查虛擬信號(hào)NX6開放后，出站信號(hào)機(jī)S6開放。由于S6為常態(tài)點(diǎn)燈信號(hào)機(jī)且進(jìn)站信號(hào)機(jī)XF口區(qū)間為不設(shè)置通過信號(hào)機(jī)的線路，辦理發(fā)車尚不能從技術(shù)上區(qū)分追蹤運(yùn)行和站間閉塞，因此，要從運(yùn)輸管理上保證閉塞方式，動(dòng)車組列車按四顯示原則行車，非動(dòng)車組列車由人工確認(rèn)區(qū)間空閑后發(fā)車[8]，另外，出站信號(hào)機(jī)S6信號(hào)的發(fā)車表示器仍能正常指示發(fā)車方向，顯示相應(yīng)的“小白燈”，向司機(jī)顯示發(fā)車方向，技術(shù)上為根據(jù)后半段進(jìn)路的走向通過通信信息互通實(shí)現(xiàn)。

（3）進(jìn)路的正常解鎖與人工取消。列車駛?cè)脒M(jìn)路后，隨著列車的占用、出清，跨場(chǎng)進(jìn)路將逐段自動(dòng)解鎖。如果需要取消預(yù)排的跨場(chǎng)進(jìn)路，操作人員作業(yè)的順序?yàn)橄热∠M(jìn)路始端的半段進(jìn)路，再取消進(jìn)路終端的半段進(jìn)路。取消進(jìn)路流程示意圖如圖4所示，取消進(jìn)站信號(hào)機(jī)X至S6的接車進(jìn)路流程為：先取消合福場(chǎng)進(jìn)站信號(hào)機(jī)X至NX6的進(jìn)路(時(shí)序D1、D2)，后取消衢九場(chǎng)虛擬信號(hào)NHF至S6的進(jìn)路(時(shí)序D3)。

圖3 辦理進(jìn)路流程示意圖Fig.3 Schematic diagram of processing route

圖4 取消進(jìn)路流程示意圖Fig.4 Schematic diagram of canceling route

2.2 操縱銜接道岔場(chǎng)景及技術(shù)分析

銜接道岔不同于普通道岔，其特殊之處是銜接道岔由合福場(chǎng)單方面控制，為了作業(yè)安全，對(duì)操縱道岔設(shè)計(jì)授權(quán)邏輯，辦理跨場(chǎng)進(jìn)路前需要人工操縱銜接道岔至反位。相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)對(duì)銜接道岔進(jìn)行了規(guī)定，如銜接道岔應(yīng)歸一方控制，操縱必須經(jīng)得對(duì)方同意，平時(shí)在定位[9]。因此，在跨場(chǎng)作業(yè)時(shí)，操作人員需經(jīng)過交接權(quán)作業(yè)，將道岔操縱至反位，待作業(yè)完畢后，將道岔操縱至定位，合福場(chǎng)釋放控制權(quán)，從而完成一次操縱道岔作業(yè)。

（1）操縱道岔。操縱銜接道岔為辦理跨場(chǎng)進(jìn)路的前序作業(yè)，因而操縱銜接道岔也是轉(zhuǎn)線作業(yè)的重要組成部分。操縱銜接道岔由一個(gè)高速場(chǎng)授權(quán)，另一個(gè)高速場(chǎng)將道岔操縱至反位。辦理場(chǎng)聯(lián)操縱道岔流程示意圖如圖5所示，場(chǎng)景和技術(shù)要求如下：經(jīng)操作人員電話聯(lián)系后，衢九場(chǎng)操作人員先按下“同意動(dòng)岔”按鈕(時(shí)序A1)，向合福場(chǎng)發(fā)出可以操縱道岔的條件(時(shí)序A2)，合福場(chǎng)操作人員確認(rèn)“同意動(dòng)岔”亮白燈，并且“道岔鎖閉”滅燈時(shí)，合福場(chǎng)可以對(duì)121/123#道岔進(jìn)行操縱道岔操作(時(shí)序A3)，包括單操道岔、選路轉(zhuǎn)岔等，道岔經(jīng)室外動(dòng)作后轉(zhuǎn)換到反位(時(shí)序A4)。

當(dāng)衢九場(chǎng)排列經(jīng)過121/123#道岔反位的進(jìn)路且進(jìn)路鎖閉后(時(shí)序C1)，“同意動(dòng)岔”按鈕復(fù)原(時(shí)序C2)，自動(dòng)結(jié)束本次授權(quán)操作，實(shí)現(xiàn)了一次授權(quán)僅允許一次操縱道岔，提高了作業(yè)的安全性。亦可通過人工彈出按鈕提前結(jié)束銜接道岔的授權(quán)。

圖5 辦理場(chǎng)聯(lián)操縱道岔流程示意圖Fig.5 Schematic diagram offield switching operation process

（2）道岔封鎖和單鎖。考慮維護(hù)人員的作業(yè)安全，在實(shí)施銜接道岔封鎖后，衢九場(chǎng)和合福場(chǎng)設(shè)備均禁止排列經(jīng)過該道岔的進(jìn)路。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，封鎖道岔要對(duì)雙動(dòng)道岔兩端同步實(shí)施。按照操縱跨場(chǎng)道岔的原理，衢九場(chǎng)為授權(quán)方，設(shè)置“同意封鎖”按鈕，授權(quán)后，合福場(chǎng)可以對(duì)121/123#道岔進(jìn)行封鎖操作。同樣考慮授權(quán)的一次有效性，合福場(chǎng)辦理道岔封鎖后，衢九場(chǎng)的“同意封鎖”按鈕自動(dòng)復(fù)原。為了減少聯(lián)鎖關(guān)系的復(fù)雜性，單鎖沒有設(shè)計(jì)交接權(quán)處理。合福場(chǎng)、衢九場(chǎng)分別對(duì)銜接道岔執(zhí)行單鎖。

2.3 采用調(diào)度集中自動(dòng)控制方法及其效果分析

高速鐵路全線都設(shè)置調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)，通過調(diào)度指揮中心統(tǒng)一作業(yè)，提高了自動(dòng)化程度，減少人為失誤的同時(shí)也減少了勞動(dòng)強(qiáng)度[10]。對(duì)于婺源站的跨場(chǎng)進(jìn)路和銜接道岔，因辦理復(fù)雜，若能采用調(diào)度集中模式，將大幅提升樞紐車站的效率，使車站安全更有保障。采用調(diào)度集中模式的技術(shù)改進(jìn)及其運(yùn)輸效果如下。

（1）跨場(chǎng)進(jìn)路。既有CTC的自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路遵循由近及遠(yuǎn)的原則，但不符合婺源站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖辦理跨場(chǎng)進(jìn)路先辦后半段、后辦前半段的時(shí)序要求。因此，CTC的觸發(fā)機(jī)制、流程等應(yīng)按照婺源的要求設(shè)計(jì)，由遠(yuǎn)及近分2次觸發(fā)，完成一條跨場(chǎng)進(jìn)路的作業(yè)。為防止2個(gè)高速場(chǎng)自動(dòng)辦理進(jìn)路錯(cuò)誤組合的情況，還需要根據(jù)車次、計(jì)劃將進(jìn)路進(jìn)行2個(gè)場(chǎng)比對(duì)一致。采用調(diào)度集中作業(yè)后，跨場(chǎng)進(jìn)路自動(dòng)按運(yùn)行圖觸發(fā)，無需人工干預(yù)，極大提高了跨場(chǎng)轉(zhuǎn)線作業(yè)的運(yùn)輸效率。

（2）銜接道岔。由于“同意動(dòng)岔”為破封操作，有人工確認(rèn)的要求，是否自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)仍有爭(zhēng)議，目前方案為調(diào)度指揮中心人工辦理。由圖5辦理場(chǎng)聯(lián)操縱道岔流程的原理可知，調(diào)度人員完成這項(xiàng)作業(yè)需要的時(shí)間可以按公式∑T=T電話聯(lián)系時(shí)間+TA1+TA2+TA3+TA4計(jì)算得到。其中，時(shí)序TA1，TA2，TA3的時(shí)間在 15 ～ 30 s之間，電話聯(lián)系的時(shí)間T電話聯(lián)系時(shí)間為0 s，考慮道岔轉(zhuǎn)換時(shí)間TA4在10 ～ 30 s間，得出操縱銜接道岔總時(shí)間在25 ～ 60 s間。因此，由調(diào)度指揮中心統(tǒng)一辦理，雖然未實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化作業(yè)，但節(jié)約電話聯(lián)系時(shí)間15 ～ 30 s，在保證安全的前提下，一定程度上提高了運(yùn)輸效率。

3 結(jié)束語

針對(duì)合福高速鐵路和衢九高速鐵路在婺源站四線并行、銜接的轉(zhuǎn)線作業(yè)問題，從車站布局、合福場(chǎng)與衢九場(chǎng)銜接后的分界點(diǎn)的選取、設(shè)置虛擬信號(hào)及命名方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)跨場(chǎng)轉(zhuǎn)線的接發(fā)車作業(yè)、操縱銜接道岔的場(chǎng)景進(jìn)行技術(shù)分析，給出了詳細(xì)的轉(zhuǎn)線作業(yè)時(shí)序和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)，解決了婺源站2個(gè)高速場(chǎng)轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)的跨場(chǎng)進(jìn)路和銜接道岔問題。該計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)方法為跨場(chǎng)轉(zhuǎn)線作業(yè)提供了技術(shù)保障，有利于推進(jìn)互聯(lián)互通、全程全網(wǎng)的發(fā)展。同時(shí)，該設(shè)計(jì)方法對(duì)調(diào)度指揮中心、車站人員運(yùn)輸作業(yè)效率提升、保證安全具有重要意義，有利于辦理作業(yè)更加規(guī)范。然而，從安全的角度出發(fā)，該設(shè)計(jì)方法未能考慮銜接道岔操縱的自動(dòng)化方案，還需要結(jié)合成熟技術(shù)和管理實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)。