列控系統(tǒng)保護下的動車組接車作業(yè)安全策略

韓克林

(中國鐵路濟南局青島機務(wù)段，山東 青島 266000)

1 引 言

從發(fā)展趨勢來看，我國有關(guān)鐵路工程項目的高速化越來越得到體現(xiàn)，特別是磁懸浮列車通行之后，列車運行呈現(xiàn)出高速度、高密度態(tài)勢，進而列車站間運行的控制技術(shù)也相應(yīng)的日趨復雜化。出于確保列車行駛安全的目的，對于列車的運行控制相關(guān)的技術(shù)所提出的要求也愈來愈高。為了加強列車運行的安全性，同時提升整體運營效率，就應(yīng)有意識地提高運行管理機制的性能，減少運行控制體系安全事故的發(fā)生率，確保其處于安全狀態(tài)，降低外部因素對于列車運行過程的安全性所帶來的影響，滿足控制體系使列車運行處于安全狀態(tài)之所需。

就目前實際情況而言，動車組接車作業(yè)所需要的列控系統(tǒng)技術(shù)設(shè)備都是全新的，目的在于確保動車組接車作業(yè)運行的安全性、穩(wěn)定性。因為列控系統(tǒng)在鐵路運輸中的地位舉足輕重，無論管理還是維護都非常重要。為保障動車組列車運行時處于安全、舒適、快捷狀態(tài)的要求，應(yīng)做好動車組的列控車載裝置的科學化管理、使用、養(yǎng)護以及后期的維修、升級等工作，目的在于達到提升動車組實效性的目標，推動國內(nèi)高速動車組技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的趨勢，拓展交通體系的運輸功能，最終推動運輸經(jīng)濟發(fā)展又好又快的向前推進。

2 動車組和接車作業(yè)概述

動車組一般運用于客運專線、高速鐵路的列車環(huán)境中，通過8輛編組、16(17)輛編組或是2個8輛編組重連運行。其中，單列動車組(8輛)長度為210 m左右(車型不同)。另外，動車組根據(jù)速度等級可分為250 km/h、350 km/h兩類。動車組車站接車作業(yè)的類型包括側(cè)向式與直向式兩類。相應(yīng)提出的安全要求為，站內(nèi)接車的過程中，整列車應(yīng)?？吭谡九_之內(nèi)，按照既有規(guī)定的停車標志準確停車，禁止越過關(guān)閉的出站信號機。

3 列控系統(tǒng)的歸類及其原理

我國鐵路動車組列車在運行時的控制體系(Chinese Train Control System簡稱CTCS)主要包括CTCS 0～4五個等級。目前，適合運用在客運專線、高速鐵路的列控系統(tǒng)為CTCS-2級(C2)以及CTCS-3級(C3)兩類。其中，C2級列控系統(tǒng)一般運用在速度范圍200～250 km/h規(guī)格的客運專線以及200 km/h的客貨共線區(qū)段，C3級列控系統(tǒng)一般運用在速度范圍300～350 km/h的高速鐵路。C2級列控系統(tǒng)采用大容量點式應(yīng)答器向列車發(fā)送定位信息、進路信息、臨時限速、線路允許速度和閉塞分區(qū)長度等必要行車信息，采用目標—距離連續(xù)速度控制模式監(jiān)控列車安全運行，目前可實現(xiàn)動車組追蹤間隔5 min左右的密度行車。C3列控通過無線通信GSM-R技術(shù)實現(xiàn)車—地信息雙向傳輸。由無線閉塞中心(RBC)生成行車許可，軌道電路可檢查列車的占用情況，應(yīng)答器可對列車進行定位，并同時具備C2級列控功能，可實現(xiàn)3 min左右追蹤間隔運行。

列控系統(tǒng)作為鐵路信號的安全中心裝置，其功能安全符合SIL4等級，即使在斷電或被毀壞的極端環(huán)境中，應(yīng)導向安全：輸出緊急制動使列車停車。列控設(shè)備體系設(shè)計與“故障→安全”原則相吻合，使用硬件冗余的安全計算機平臺作為核心邏輯運算單元。

4 動車組接車作業(yè)安全策略分析

4.1 交互式控制列控各個分體系，強化系統(tǒng)安全性

要能夠確保列車的運行處于安全狀態(tài)，須合理地建構(gòu)列控體系。為了保證列控系統(tǒng)能夠?qū)α熊囋谶\行時進行功能優(yōu)化，強化列車的安全性，可以將交互式結(jié)構(gòu)引入到列控體系的架構(gòu)之中，從而控制列車在具體運行時的狀態(tài)。參見下圖1所示。

圖1 交互式列控系統(tǒng)各個層次優(yōu)化構(gòu)造模型圖示

在上圖1中的表示層可以同步監(jiān)督控制體系內(nèi)各個方面運作的狀態(tài)和數(shù)據(jù)情況，且接納操作工作者所發(fā)出的各個項目操控的指令，及時地處置相關(guān)業(yè)務(wù)內(nèi)容，執(zhí)行業(yè)務(wù)的相關(guān)邏輯。在整個列控體系運行時，表示層和業(yè)務(wù)層內(nèi)部的交互聯(lián)系比較地緊密。若列車啟動之后，列控體系亦處于同步運行狀態(tài)。為提升系統(tǒng)有效使用效率，操作者應(yīng)將表示層管理板塊當作橋梁，交互式處置列控的業(yè)務(wù)內(nèi)容，處置操作工作者所發(fā)出的指令，且借助于用戶界面把處置好的信息呈現(xiàn)于操作工作者，從而監(jiān)控并控制列車的運行狀況，確保列車行駛的安全性。

4.2 接車作業(yè)的具體安全模式策略

本節(jié)以C2級列控系統(tǒng)為例，基于《CTCS-2級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V2.0)》【科技運[2010]136號】及《客運專線C2車載和地面設(shè)備配置及運用技術(shù)原則(暫行)》【鐵集成[2007]124號】相關(guān)的規(guī)定可知，進站外方的接近區(qū)段、站內(nèi)應(yīng)答器以及出站的信號機布局狀況如下所示：

距進站口外部30 m處設(shè)置進站有源應(yīng)答器組，其功能包括為列控車載設(shè)備提供進路信息以及臨時限速等相關(guān)控車數(shù)據(jù)；在進站口的外部約250 m處設(shè)置定位應(yīng)答器，主要用于定位列車；車站到發(fā)線處應(yīng)答器組通常要求設(shè)置于距出站信號機(30±0.5)m處；出站信號機一般設(shè)置于距離警沖標≥55 m(包括過走防護距離50 m)處。可參見下圖2所示。

圖2 C2客運型專線車站信號設(shè)置布局圖示

從工作方式來看，應(yīng)用于C2級列控系統(tǒng)的車載設(shè)備(ATP)工作模式包括完全監(jiān)控模式(FS)、部分監(jiān)控模式(PS)、目視行車模式(OS)、調(diào)車模式(SH)、引導模式(CO)、機車信號模式(CS)、隔離模式(IS)、待機模式(SB)等8類。其中，隔離模式運行時ATP設(shè)備停用，不具備行車安全監(jiān)控功能。

列控車載設(shè)備工作方式不同，相應(yīng)的保護策略也相異。動車組接車作業(yè)的安全性策略主要聚焦于不同方式下動車組接車作業(yè)是否存在防冒防超方面的控制風險。若存在，則須深入探討其配套設(shè)備改進方案或建立健全相關(guān)運輸管理策略，目的在于強化動車組接車作業(yè)行駛的安全可靠性。本節(jié)主要以完全監(jiān)控模式為例，展開如下分析：作為動車組列車常態(tài)化行駛模式，設(shè)備設(shè)置超出限制速度2 km/h警報、5 km/h常用制動、10 km/h緊急制動。列控車載設(shè)備獲取列控系統(tǒng)的相關(guān)信息，計算列車位置，根據(jù)列車行駛線路限制速度、車輛速度、停車位置等信息，計算生成目標-距離模式曲線及圖像，且持續(xù)監(jiān)督列車運行速度，與對應(yīng)模式的限制速度對比，智能輸出緊急制動或常用制動指令。另外，經(jīng)由人機界面呈現(xiàn)實時速度、限制速度、目標速度及其間距等數(shù)據(jù)供司機控車使用。

通過列控車載設(shè)備完全監(jiān)控模式控制動車組列車側(cè)線方式進站時，ATP基于進站口側(cè)向通過設(shè)備限制速度80 km/h(18#道岔)或45 km/h(12#道岔)等限速條件來展開速度—目標距離控制曲線分析，監(jiān)控動車組以安全速度通過限速點；動車組進入停車線后，ATP基于在關(guān)閉的出站信號前停車(V=0)運算出速度—目標距離情況，C2區(qū)段ATP計算60 m(常用制動)或50 m(緊急制動)安全防護距離監(jiān)控動車組在運行關(guān)閉點前停車。

5 結(jié) 語

我國高速鐵路建設(shè)及動車組列車研發(fā)制造事業(yè)欣欣向榮，列控系統(tǒng)動車組接車作業(yè)的管理及其設(shè)備維護應(yīng)有意識地聯(lián)系實際線路、車站、運營狀況加以開展，據(jù)此建構(gòu)起科學、合理的管理機制，從而保障動車組接車作業(yè)的高效性、安全性，從而切實地提高運營水平，加強我國鐵路交通體系運輸能力。