本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)系統(tǒng)方案研究

馮振興

（中國鐵路總公司 機(jī)輛部，北京 100844）

多年來，調(diào)車作業(yè)情況復(fù)雜、完全依靠人控，調(diào)車作業(yè)中闖藍(lán)燈、擠道岔、越出站界、破壞列車進(jìn)路等事故時有發(fā)生，尤以本務(wù)機(jī)車最為突出。隨著專調(diào)機(jī)車陸續(xù)加裝無線調(diào)車機(jī)車信號和監(jiān)控系統(tǒng)（STP），專調(diào)機(jī)車作業(yè)安全得到極大保證。相對而言，本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)無任何技防手段，調(diào)車作業(yè)事故多發(fā)的現(xiàn)狀沒有得到根本性改善，急需加裝先進(jìn)實用的技防設(shè)備，提高本務(wù)機(jī)車段內(nèi)走行、站內(nèi)轉(zhuǎn)線、中間站調(diào)車等調(diào)車作業(yè)安全系數(shù)，防止慣性事故、惡性事故的發(fā)生。

1 本務(wù)機(jī)車運用現(xiàn)狀

1.1 調(diào)車作業(yè)場景

調(diào)車作業(yè)是除列車運行以外，機(jī)車車輛在站線或其他線路上進(jìn)行一切有目的的移動，是車站特別是技術(shù)站的重要生產(chǎn)活動，包括列車編組、解體、摘掛、轉(zhuǎn)線，車輛取送、轉(zhuǎn)場、調(diào)移，以及機(jī)車出入段、中間站轉(zhuǎn)線等。

1.1.1 出入段作業(yè)

本務(wù)機(jī)車出入段作業(yè)是擔(dān)任列車牽引任務(wù)的本務(wù)機(jī)車在機(jī)務(wù)段內(nèi)整備作業(yè)完畢后，根據(jù)機(jī)車交路出段擔(dān)任牽引任務(wù)，或完成牽引任務(wù)到達(dá)機(jī)車交路的終點站后，本務(wù)機(jī)車需入段進(jìn)行整備技術(shù)作業(yè)，包括段內(nèi)、站內(nèi)單機(jī)走行和轉(zhuǎn)線，也會臨時執(zhí)行本列車輛的甩掛作業(yè)。

1.1.2 中間站調(diào)車作業(yè)

擔(dān)任客貨列車牽引任務(wù)的本務(wù)機(jī)車，尤其是小運轉(zhuǎn)列車、摘掛列車等在中間站有時需利用本務(wù)機(jī)車進(jìn)行調(diào)車作業(yè)。中間站調(diào)車作業(yè)為平面牽出作業(yè)，需甩掛車輛、對貨位、專用線取送等。調(diào)車場景包括：

（1）調(diào)車到牽出線、盡頭線作業(yè)時接近土擋；

（2）調(diào)車接近站界、越出站界、跟蹤出站；

（3）調(diào)車進(jìn)出專用線，經(jīng)過電氣集中與非電氣集中轉(zhuǎn)換區(qū)；

（4）調(diào)車經(jīng)過道岔特殊限速地點；

（5）調(diào)車接近接觸網(wǎng)終點標(biāo)；

（6）調(diào)車經(jīng)過一些安全關(guān)鍵信號機(jī)與安全關(guān)鍵地點等。

1.1.3 其他調(diào)車作業(yè)

本務(wù)機(jī)車除擔(dān)任牽引客貨列車任務(wù)外，還需承擔(dān)一些臨時性任務(wù)，如擔(dān)當(dāng)列車救援任務(wù)進(jìn)入?yún)^(qū)間、牽引施工路用列車等，擔(dān)當(dāng)救援任務(wù)時從自動閉塞區(qū)段反方向進(jìn)入?yún)^(qū)間需將LKJ轉(zhuǎn)入調(diào)車模式，路用列車在施工地段也會根據(jù)需要將LKJ轉(zhuǎn)入調(diào)車模式進(jìn)行控制。

1.2 調(diào)車作業(yè)方式和現(xiàn)有技防手段

在出入段作業(yè)、中間站調(diào)車作業(yè)、擔(dān)當(dāng)救援或路用列車任務(wù)等場景下，本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)方式及現(xiàn)有技防手段主要有以下幾方面：

（1）出入段作業(yè)。從機(jī)務(wù)段到貨車編組場、客運技術(shù)作業(yè)站，本務(wù)機(jī)車屬于調(diào)車作業(yè)狀態(tài)，需將LKJ轉(zhuǎn)入調(diào)車模式。在本務(wù)機(jī)車出入段作業(yè)過程中，除正常單機(jī)走行外，還有利用盡頭線轉(zhuǎn)線、接近站界轉(zhuǎn)線、接近接觸網(wǎng)終點標(biāo)轉(zhuǎn)線、途經(jīng)電力機(jī)車禁停區(qū)、途經(jīng)固定脫軌器設(shè)置點、途經(jīng)特殊調(diào)車信號機(jī)、途經(jīng)限速區(qū)段等作業(yè)場景，作業(yè)條件復(fù)雜，安全風(fēng)險較大，目前沒有可靠實用的技防手段，完全采用機(jī)車乘務(wù)員瞭望信號、控制速度等人控方式。

（2）中間站調(diào)車作業(yè)。本務(wù)機(jī)車中間站調(diào)車作業(yè)目前主要采用無線調(diào)車燈顯設(shè)備，雖能及時顯示調(diào)車組指令，但僅能卡控調(diào)車作業(yè)速度，不能復(fù)示地面調(diào)車信號顯示，對站界、土擋等安全關(guān)鍵點仍只能依靠機(jī)車乘務(wù)員瞭望確認(rèn)等人控方式，無其他可靠實用的技防手段與安全裝備。

（3）其他調(diào)車作業(yè)。本務(wù)機(jī)車在承擔(dān)臨時性任務(wù)（如單機(jī)進(jìn)入?yún)^(qū)間執(zhí)行列車救援任務(wù)、牽引施工路用列車）時，既有調(diào)車作業(yè)方式，又有列車運行模式，也無任何技防手段，安全卡控主要依賴機(jī)車乘務(wù)員。

2 需求分析

根據(jù)對現(xiàn)有本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)場景和作業(yè)方式的分析，實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)的安全防護(hù)控制，主要應(yīng)滿足以下5個方面的需求：

（1）地面調(diào)車信號顯示狀態(tài)在本務(wù)機(jī)車車載復(fù)示的需求。本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)受站場環(huán)境復(fù)雜、機(jī)車乘務(wù)員對站場不熟悉、瞭望條件有限等因素影響，機(jī)車乘務(wù)員容易誤認(rèn)地面調(diào)車信號造成作業(yè)事故。若地面調(diào)車信號在機(jī)車上實現(xiàn)復(fù)示，將大大提高信號確認(rèn)的安全性。

（2）獲取站界、土擋、接觸網(wǎng)終點標(biāo)等關(guān)鍵點位置的需求。實現(xiàn)對調(diào)車信號、站界、土擋、接觸網(wǎng)終點標(biāo)等關(guān)鍵點進(jìn)行防護(hù)，首先要求獲取這些點的精準(zhǔn)位置信息，才能實時結(jié)合機(jī)車位置實現(xiàn)距離防護(hù)功能。

（3）調(diào)車作業(yè)防冒、防撞、防超的安全防護(hù)需求。調(diào)車作業(yè)過程中，主要有越過關(guān)閉調(diào)車信號、越出站界、越過接觸網(wǎng)終點標(biāo)等冒進(jìn)風(fēng)險，側(cè)面沖突、軋脫軌器、沖撞土擋等沖突風(fēng)險，超過規(guī)定速度通過限速區(qū)段、特殊道岔等超速風(fēng)險，應(yīng)通過LKJ設(shè)備的解除牽引力、常用或緊急制動控制功能，實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)防冒、防撞、防超的安全防護(hù)，最大限度實現(xiàn)機(jī)控。

（4）語音（聲音）警示功能需求。通過機(jī)車既有LKJ顯示器，實現(xiàn)本務(wù)機(jī)車在上述防冒、防撞和防超控制時，提前進(jìn)行報警提示，警示機(jī)車司機(jī)控制運行速度，防止越過目標(biāo)地點，實現(xiàn)設(shè)備安全控制。

（5）相關(guān)數(shù)據(jù)記錄分析需求。對調(diào)車作業(yè)全過程進(jìn)行記錄，記錄下載后可進(jìn)行回放分析，為機(jī)務(wù)調(diào)車作業(yè)安全管理、事故分析提供條件及依據(jù)。

3 目標(biāo)和要求

3.1 總體目標(biāo)

通過獲取站場信息和機(jī)車精確位置，綜合處理形成本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)所需的安全防護(hù)控制信息，并結(jié)合LKJ實現(xiàn)本務(wù)機(jī)車調(diào)車防冒、防撞和防超的功能，解決目前本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)缺乏有效技防手段的問題，降低調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險。

3.2 總體要求

（1）安全可靠地實現(xiàn)本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)功能；

（2）機(jī)車定位精度高、實時性強(qiáng)，防護(hù)關(guān)鍵點準(zhǔn)確識別；

（3）車地信息交互及時、準(zhǔn)確，網(wǎng)絡(luò)傳輸安全可靠；

（4）人機(jī)界面簡潔、友好，易于操作人員使用；

（5）不對外部接口系統(tǒng)的正常工作造成影響；

（6）充分考慮模塊化和可擴(kuò)展性，便于設(shè)備的管理、擴(kuò)展、維修；

（7）設(shè)備穩(wěn)定性和電磁兼容性好，滿足實際環(huán)境要求；

（8）安裝調(diào)試簡便，建設(shè)周期短。

4 方案設(shè)計

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）架構(gòu)見圖1。系統(tǒng)由3部分構(gòu)成：地面中心設(shè)備、站段地面設(shè)備和車載設(shè)備。

4.1.1 地面中心設(shè)備

地面中心設(shè)備主要包括地面中心服務(wù)器和相關(guān)監(jiān)控終端，由中國鐵路總公司（簡稱總公司）、鐵路局集團(tuán)公司2級地面設(shè)備組成。設(shè)在總公司的設(shè)備包括遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器和終端設(shè)備，設(shè)在各鐵路局集團(tuán)公司的設(shè)備包括站場信息接口服務(wù)器、地面服務(wù)器組和監(jiān)控終端等設(shè)備[1]。

（1）總公司遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器和終端設(shè)備?？偣镜倪h(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器用于遠(yuǎn)程查詢和顯示各鐵路局集團(tuán)公司本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)系統(tǒng)作業(yè)和調(diào)車過程控制狀態(tài)。

圖1 本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

（2）鐵路局集團(tuán)公司站場信息接口服務(wù)器。站場信息接口服務(wù)器主要負(fù)責(zé)與TDCS/CTC系統(tǒng)進(jìn)行接口，獲取道岔、軌道區(qū)段和調(diào)車信號等聯(lián)鎖信息，并轉(zhuǎn)換成特定數(shù)據(jù)格式后發(fā)送至鐵路局集團(tuán)公司地面服務(wù)器組。

（3）鐵路局集團(tuán)公司地面服務(wù)器組。地面服務(wù)器組由通信服務(wù)器、系統(tǒng)服務(wù)器等組成。通信服務(wù)器負(fù)責(zé)中心地面設(shè)備對外信息交互，主要與站段地面設(shè)備通信獲取衛(wèi)星地基參考站的北斗差分信息，與車站和機(jī)務(wù)段的站場信息接口服務(wù)器獲取非TDCS系統(tǒng)車站或機(jī)務(wù)段地面聯(lián)鎖信息，與MTUP平臺接口實現(xiàn)與車載設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)服務(wù)器主要功能是進(jìn)行功能應(yīng)用計算、北斗地基參考站管理及差分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、站場數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)管理，并為鐵路局集團(tuán)公司監(jiān)控終端實時提供管轄范圍內(nèi)的站場、機(jī)車等信息顯示。

4.1.2 站段地面設(shè)備

站段地面設(shè)備主要由車站設(shè)置的衛(wèi)星地基參考站、非TDCS系統(tǒng)車站和機(jī)務(wù)段設(shè)置的站場信息接口服務(wù)器等接口設(shè)備組成。

（1）衛(wèi)星地基參考站。用于提供一定區(qū)域（半徑30 km左右）的衛(wèi)星差分定位數(shù)據(jù)。

（2）站場信息接口服務(wù)器。非TDCS系統(tǒng)車站的站場信息接口服務(wù)器用于與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備接口，獲取車站聯(lián)鎖信息；機(jī)務(wù)段站場信息接口服務(wù)器用于與機(jī)務(wù)段的聯(lián)鎖系統(tǒng)或股道自動化系統(tǒng)接口，獲取機(jī)務(wù)段內(nèi)的聯(lián)鎖信息。對于無股道自動化系統(tǒng)的機(jī)務(wù)段，不設(shè)置站場接口服務(wù)器，系統(tǒng)僅實現(xiàn)除信號防護(hù)外的安全防護(hù)控制。

4.1.3 車載設(shè)備

車載設(shè)備與地面中心設(shè)備優(yōu)先采用GSM-R網(wǎng)絡(luò)通信，移動公網(wǎng)虛擬專網(wǎng)通信為補(bǔ)充，并預(yù)留數(shù)傳電臺通信方式。車載設(shè)備實時接收地面系統(tǒng)發(fā)送的站場聯(lián)鎖信息和調(diào)車進(jìn)路信息，并將車載北斗定位模塊的位置信息與地面中心設(shè)備交互，獲取地面中心設(shè)備計算的機(jī)車精確位置信息（定位精度誤差不大于30 cm）。車載設(shè)備將調(diào)車進(jìn)路信息及機(jī)車精確位置信息通過LKJ接口插件發(fā)送至LKJ，由LKJ進(jìn)行控車防護(hù)。車載設(shè)備由組合天線、調(diào)車防護(hù)主機(jī)組成：

（1）組合天線。車載天線使用四合一組合天線，由衛(wèi)星定位天線、GSM-R天線、公網(wǎng)移動通信天線及數(shù)傳電臺通信天線組成，用于收發(fā)GPS/BDS信號及GSM-R、3G/4G和數(shù)傳電臺的通信信號。

（2）調(diào)車防護(hù)主機(jī)。調(diào)車防護(hù)主機(jī)具備GPS/BDS定位、GSM-R通信、3G/4G通信及數(shù)傳電臺通信功能，通過GPS/BDS定位模塊獲取機(jī)車衛(wèi)星定位信息，通過GSM-R、移動公網(wǎng)虛擬專網(wǎng)或數(shù)傳電臺通信模塊獲取調(diào)車進(jìn)路信息、站場圖數(shù)據(jù)、機(jī)車精確定位信息等。

調(diào)車防護(hù)主機(jī)配置LKJ接口插件，專用于與LKJ系統(tǒng)通信，實現(xiàn)與LKJ系統(tǒng)的物理隔離。調(diào)車防護(hù)主機(jī)將獲取的調(diào)車進(jìn)路信息、站場圖數(shù)據(jù)、機(jī)車精確定位信息等通過該LKJ接口插件發(fā)送至LKJ系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信

系統(tǒng)中車載設(shè)備、站段地面設(shè)備和地面中心設(shè)備間需要實時進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，網(wǎng)絡(luò)通信是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障，需滿足傳輸及時、準(zhǔn)確和安全的要求。

根據(jù)目前鐵路既有應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)情況分析，可采用GSM-R[2]、移動公網(wǎng)虛擬專網(wǎng)[3]、無線數(shù)傳電臺、WLAN等通信方式[4]，綜合分析比較見表1。

綜合考慮網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、傳輸速率、投資成本、通信安全性、擴(kuò)展性等因素，優(yōu)先采用GSM-R作為系統(tǒng)車地通信通道，并以移動公網(wǎng)虛擬專網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)作為補(bǔ)充，預(yù)留無線數(shù)傳電臺通信功能。

表1 通信方式綜合分析比較

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信部署方式如下：

（1）與TDCS通信。系統(tǒng)從TDCS接收站場實時數(shù)據(jù)。在TDCS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)置站場信息接口服務(wù)器，該接口服務(wù)器從TDCS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取TDCS的站場實時數(shù)據(jù)，并通過專線將數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)站場信息接口服務(wù)器，經(jīng)接口服務(wù)器處理轉(zhuǎn)換成特定專用數(shù)據(jù)格式。

（2）與車載設(shè)備通信。車載設(shè)備通過鐵路專網(wǎng)或移動公網(wǎng)虛擬專網(wǎng)，經(jīng)鐵路網(wǎng)絡(luò)安全平臺接口實現(xiàn)與地面中心設(shè)備的實時信息數(shù)據(jù)傳輸交互。

（3）站段地面設(shè)備與地面中心設(shè)備通信。站段地面設(shè)備通過鐵路內(nèi)網(wǎng)與地面設(shè)備通信，在特殊條件下不具備鐵路內(nèi)網(wǎng)接入條件的，站段地面設(shè)備通過GSM-R或移動公網(wǎng)虛擬專網(wǎng)接入鐵路網(wǎng)絡(luò)安全平臺，與地面中心設(shè)備進(jìn)行衛(wèi)星差分信息和站段聯(lián)鎖信息的傳輸。

4.3 站場聯(lián)鎖信息采集

系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)的關(guān)鍵是判別調(diào)車作業(yè)進(jìn)路、調(diào)車信號，其首要條件是站場聯(lián)鎖信息的實時采集，可選用的數(shù)據(jù)采集接口設(shè)備有：TDCS/CTC、計算機(jī)聯(lián)鎖、集中監(jiān)測等。系統(tǒng)可與既有鐵路TDCS/CTC[5]、車站計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)和集中監(jiān)測系統(tǒng)接口獲取車站聯(lián)鎖信息，綜合分析比較見表2。

綜合考慮數(shù)據(jù)接口范圍、維護(hù)性、信息實時性、系統(tǒng)投資及系統(tǒng)采集延時等因素，系統(tǒng)主要通過TDCS/CTC采集站場聯(lián)鎖信息。對于非TDCS車站，通過增設(shè)站場信息接口服務(wù)器與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)接口獲取站場聯(lián)鎖信息；對于機(jī)務(wù)段，通過增設(shè)站場信息接口服務(wù)器與機(jī)務(wù)段TDCS或股道自動化系統(tǒng)接口獲取機(jī)務(wù)段內(nèi)的站場聯(lián)鎖信息。

通過TDCS/CTC采集站場聯(lián)鎖信息的接口、傳輸信息內(nèi)容及傳輸方式的設(shè)計如下（非TDCS/CTC車站及機(jī)務(wù)段內(nèi)的聯(lián)鎖信息采集方式參照執(zhí)行）。

4.3.1 接口設(shè)計

在鐵路局集團(tuán)公司TDCS/CTC中心子系統(tǒng)中部署站場信息接口服務(wù)器，采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)只單向接收TDCS/CTC數(shù)據(jù)，不向TDCS/CTC發(fā)送數(shù)據(jù)。

為保證對TDCS/CTC網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)，TDCS/CTC內(nèi)網(wǎng)的接口服務(wù)器與本系統(tǒng)站場信息接口服務(wù)器間使用非以太網(wǎng)絡(luò)信道專線進(jìn)行連接；在TDCS/CTC側(cè)及系統(tǒng)側(cè)均設(shè)置防火墻，TDCS側(cè)防火墻設(shè)置禁止接入規(guī)則，在系統(tǒng)側(cè)防火墻設(shè)置禁止連出規(guī)則，且僅設(shè)置單一準(zhǔn)入端口用于接收TDCS/CTC接口服務(wù)器發(fā)送的特定格式數(shù)據(jù)信息；系統(tǒng)側(cè)接口服務(wù)器的硬盤增加邏輯鎖保護(hù)，保證非管理者無法變更接口服務(wù)器的軟件配置和接口服務(wù)器不被惡意篡改。

4.3.2 傳輸信息內(nèi)容

基本通信內(nèi)容為鐵路局集團(tuán)公司TDCS/CTC所有車站的聯(lián)鎖信息，用以反映各站場聯(lián)鎖元素狀態(tài)，各站場聯(lián)鎖信息包括：

（1）列車信號機(jī)狀態(tài)：列車信號開放、調(diào)車信號開放、引導(dǎo)信號。

（2）調(diào)車信號機(jī)狀態(tài)：調(diào)車信號開放。

（3）道岔狀態(tài)：定表、反表。

（4）區(qū)段狀態(tài)：占用、鎖閉。

4.3.3 信息傳輸方式

TDCS鐵路局集團(tuán)公司查詢子系統(tǒng)以固定周期向系統(tǒng)站場信息接口服務(wù)器發(fā)送站場表示信息幀。正常情況下，從TDCS完成信息采集到發(fā)送出數(shù)據(jù)的間隔時間應(yīng)不超過2 s。TDCS鐵路局集團(tuán)公司查詢子系統(tǒng)采用每個車站聯(lián)鎖信息單獨打包的方式發(fā)送，打包信息包括車站站號、CRC校驗碼等內(nèi)容。當(dāng)TDCS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部某個車站的通信中斷時，應(yīng)停止向本系統(tǒng)發(fā)送此站數(shù)據(jù)。TDCS鐵路局集團(tuán)公司查詢子系統(tǒng)以固定周期向系統(tǒng)站場信息接口服務(wù)器發(fā)送心跳信息幀，包括發(fā)送序號、TDCS時間、CRC校驗碼等內(nèi)容。系統(tǒng)站場信息接口服務(wù)器對每個車站設(shè)立信息接收計時器，當(dāng)某一車站聯(lián)鎖信息接收中斷超過設(shè)定時長時，認(rèn)為此站通信故障并執(zhí)行相關(guān)故障處理。

表2 數(shù)據(jù)采集方式綜合分析比較

4.4 機(jī)車精確定位技術(shù)

系統(tǒng)實現(xiàn)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)，關(guān)鍵需要實時獲取機(jī)車在站場中的精確位置信息。主流的機(jī)車定位手段有高精度衛(wèi)星定位[6]、電子標(biāo)簽定位和通信基站定位，根據(jù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)的環(huán)境，機(jī)車定位方式綜合分析比較見表3。

通過綜合考慮定位精度、可靠性、穩(wěn)定性、信息安全、系統(tǒng)投資、場景適用性等因素，系統(tǒng)采用衛(wèi)星差分定位技術(shù)實現(xiàn)機(jī)車在站場中的精確定位[7]。系統(tǒng)車載設(shè)備通過接收地面差分基站發(fā)送的衛(wèi)星差分信息[8]，結(jié)合車載設(shè)備自身接收的衛(wèi)星定位信息，實時計算機(jī)車經(jīng)緯度坐標(biāo)，通過與車載數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)置的經(jīng)緯度信息進(jìn)行比對，確定機(jī)車在站場中的精確位置信息[9]。

5 系統(tǒng)防護(hù)控制功能

5.1 顯示功能

系統(tǒng)在實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)功能時，機(jī)車停車狀態(tài)下LKJ屏幕顯示器顯示站場圖形界面，機(jī)車運行狀態(tài)下顯示當(dāng)前調(diào)車進(jìn)路的調(diào)車防護(hù)控制模式曲線。

（1）停車狀態(tài)顯示（見圖2）。機(jī)車停車狀態(tài)下，以站場信號平面圖為顯示主體，能夠?qū)崟r顯示站場各股道和軌道區(qū)段列車出清和占用情況、站場各調(diào)車信號機(jī)的開放和關(guān)閉狀態(tài)、各道岔的開通方向狀態(tài)。該顯示方式主要便于機(jī)車乘務(wù)員了解站場運行環(huán)境和站場信號狀態(tài)。

圖2 停車狀態(tài)顯示界面

（2）運行狀態(tài)顯示（見圖3）。機(jī)車運行狀態(tài)下，以當(dāng)前調(diào)車進(jìn)路的調(diào)車防護(hù)控制模式曲線為顯示主體，控制模式曲線顯示內(nèi)容與LKJ通常模式下的顯示風(fēng)格保持一致。速度標(biāo)尺以上區(qū)域用于顯示可控信號設(shè)備的位置和設(shè)備狀態(tài)，如信號機(jī)、道岔、電控脫軌器；速度標(biāo)尺以下區(qū)域用于顯示固定控制點信息，如區(qū)段限速、固定脫軌器、禁停區(qū)、一度停車點、無接觸網(wǎng)起點等。

5.2 語音提示功能

系統(tǒng)判斷處于調(diào)車作業(yè)防護(hù)狀態(tài)時，滿足規(guī)定條件的，LKJ屏幕顯示器輸出語音和報警提示，主要分為：

表3 機(jī)車定位方式綜合分析比較

圖3 運行狀態(tài)顯示界面

（1）語音提示。調(diào)車作業(yè)防護(hù)狀態(tài)的語音提示包括調(diào)車信號狀態(tài)變化語音提示、調(diào)車進(jìn)路變化語音提示、調(diào)車防護(hù)控制類型變化語音提示等。

（2）報警提示。調(diào)車作業(yè)防護(hù)狀態(tài)的報警提示包括調(diào)車防護(hù)動作報警提示、調(diào)車作業(yè)防護(hù)系統(tǒng)故障報警提示、調(diào)車作業(yè)限速報警提示等。

5.3 防護(hù)控制功能

（1）白燈限速防護(hù)。運行前方調(diào)車信號機(jī)的顯示為白燈時，LKJ按調(diào)車最高運行速度監(jiān)控車列越過該調(diào)車信號機(jī)[10]?？刂颇Ｊ揭妶D4。

圖4 白燈限速防護(hù)控制模式示意圖

（2）禁止信號控制。運行前方調(diào)車信號機(jī)為禁止信號時，LKJ以該調(diào)車信號機(jī)為控制目標(biāo)點，監(jiān)控車列在該信號機(jī)前停車?？刂颇Ｊ揭妶D5。

（3）存留車股道限速控制。前方線路中停有存留車輛，監(jiān)控車列以前方有存留車輛進(jìn)路的調(diào)車信號機(jī)為限速控制目標(biāo)點，出口限速按規(guī)定的速度值（缺省為20 km/h）確定固定模式限速值監(jiān)控車列越過該信號機(jī)，越過該信號機(jī)后按前方調(diào)車信號進(jìn)行控制。控制模式見圖6。

圖5 禁止信號控制模式示意圖

圖6 存留車股道限速控制模式示意圖

（4）特殊限速控制。前方進(jìn)路中存在特殊限速（如道岔限速、股道限速等）時，以限速起點位置為限速控制目標(biāo)點，計算產(chǎn)生平滑的控制曲線，監(jiān)控車列以不超過該限速運行，并按該限速確定固定模式限速值，監(jiān)控車列通過該限速區(qū)段?？刂颇Ｊ揭妶D7。

圖7 特殊限速控制模式示意圖

（5）停車點防護(hù)。系統(tǒng)判斷機(jī)車前方進(jìn)路中存在停車點（如機(jī)車為電力機(jī)車且進(jìn)路信息有接觸網(wǎng)終點、站界、盡頭線、一度停車點等）時，LKJ監(jiān)控車列在停車點前停車?？刂颇Ｊ揭妶D8。

圖8 停車點防護(hù)控制模式示意圖

（6）推進(jìn)作業(yè)限速防護(hù)。系統(tǒng)計算判斷機(jī)車推進(jìn)作業(yè)時，按推進(jìn)限速值監(jiān)控車列運行。控制模式見圖9。

圖9 推進(jìn)作業(yè)限速防護(hù)控制模式示意圖

5.4 運行記錄數(shù)據(jù)記錄和分析

系統(tǒng)通過LKJ記錄調(diào)車作業(yè)全過程的機(jī)車運行速度、機(jī)車工況、列車管壓力、制動缸壓力、均衡風(fēng)缸壓力等運行狀態(tài)信息，以及調(diào)車作業(yè)過程中的地面調(diào)車進(jìn)路和機(jī)車位置信息。通過地面配套的專用分析軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)車作業(yè)過程的回放、調(diào)車作業(yè)過程中安全項點的自動檢索分析等功能。

6 系統(tǒng)維護(hù)

6.1 站場數(shù)據(jù)維護(hù)

系統(tǒng)實現(xiàn)站場內(nèi)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)，需預(yù)先存儲或?qū)崟r讀取站場圖數(shù)據(jù)和站場測繪數(shù)據(jù)。

（1）站場圖數(shù)據(jù)。站場圖數(shù)據(jù)主要用于在LKJ屏幕顯示器上以站場平面圖的方式顯示站場信號機(jī)、道岔、軌道區(qū)段的狀態(tài)信息；同時系統(tǒng)中心地面設(shè)備的系統(tǒng)服務(wù)器也需將站場聯(lián)鎖信息與站場圖數(shù)據(jù)結(jié)合，實時計算機(jī)車的調(diào)車進(jìn)路信息。因此，站場圖數(shù)據(jù)需與實際地面站場設(shè)備設(shè)施保持一致。

系統(tǒng)建設(shè)初期需根據(jù)TDCS/CTC的站場圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生成用于系統(tǒng)使用的站場圖數(shù)據(jù)。系統(tǒng)投用后，遇站場改造導(dǎo)致與系統(tǒng)控制相關(guān)地面設(shè)備設(shè)施信息變化的，需結(jié)合站場施工計劃及時對站場圖數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。系統(tǒng)地面中心設(shè)備的站場圖數(shù)據(jù)更新后，如機(jī)車進(jìn)入已完成改造的站場，車載設(shè)備判斷車載站場圖數(shù)據(jù)版本與地面中心設(shè)備服務(wù)器不一致，則通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)車載設(shè)備站場圖數(shù)據(jù)在線更新。

（2）站場測繪數(shù)據(jù)。站場測繪數(shù)據(jù)主要是存儲站場中信號機(jī)、股道、道岔、盡頭線車擋等位置的北斗衛(wèi)星坐標(biāo)信息，作為機(jī)車在站場中精確定位計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。當(dāng)站場中與系統(tǒng)控制相關(guān)的地面設(shè)備設(shè)施信息發(fā)生變化，需對調(diào)整后的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行重新測繪，獲取準(zhǔn)確的北斗衛(wèi)星坐標(biāo)信息，并更新地面中心設(shè)備中存儲的站場測繪數(shù)據(jù)。

6.2 系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)

系統(tǒng)地面中心設(shè)備具備車載設(shè)備、站段地面設(shè)備的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測功能。車載設(shè)備和站段地面設(shè)備實時將自身設(shè)備工作狀態(tài)信息發(fā)送至地面中心設(shè)備，遇車載設(shè)備或站段地面設(shè)備故障，可通過地面中心設(shè)備監(jiān)控終端實時進(jìn)行報警提示。另外，對于系統(tǒng)車載設(shè)備和站段地面設(shè)備，系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程軟件更新功能，便于系統(tǒng)設(shè)備的升級維護(hù)。

7 結(jié)束語

本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)安全輔助防護(hù)系統(tǒng)方案是基于充分調(diào)研各鐵路局集團(tuán)公司應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌研究機(jī)車精確定位技術(shù)、車地?zé)o線通信技術(shù)、站場聯(lián)鎖信息采集技術(shù)、LKJ控制技術(shù)，綜合形成的本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)防冒、防超和防撞系統(tǒng)解決方案。系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景，其推廣應(yīng)用將根本性改變本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)事故多發(fā)的現(xiàn)狀，是調(diào)車作業(yè)控制里程碑式的進(jìn)步，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。