調(diào)車機(jī)車無線機(jī)車信號和監(jiān)控系統(tǒng)控制模式探討

陸國明 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司電務(wù)部

STP 系統(tǒng)是保障鐵路站內(nèi)調(diào)車作業(yè)安全的重要設(shè)備。STP 與LKJ 系統(tǒng)結(jié)合，為調(diào)車機(jī)車在調(diào)車場內(nèi)的作業(yè)提供安全保障，STP 系統(tǒng)獲取調(diào)車站場的進(jìn)路信息，行車許可信息，并把調(diào)車機(jī)車前方信號機(jī)的狀態(tài)、距離等信息提供給LKJ，由LKJ系統(tǒng)根據(jù)防護(hù)點(diǎn)狀態(tài)、防護(hù)距離等信息產(chǎn)生控制曲線，并根據(jù)機(jī)車的實(shí)際運(yùn)行速度對機(jī)車進(jìn)行防護(hù)，產(chǎn)生卸載、常用、緊急等動(dòng)作。

STP 系統(tǒng)與LKJ 系統(tǒng)結(jié)合，能夠有效的防止調(diào)車機(jī)車在作業(yè)時(shí)冒進(jìn)信號、沖撞土擋、擠道岔、超速行駛和超速連掛等事故，其控制模式可分為空線走行模式、藍(lán)燈防護(hù)模式、道岔限速模式、區(qū)段限速模式、存車線限速模式、盡頭線控制模式、出站跟蹤調(diào)車模式、一度停車點(diǎn)模式、特殊車輛作業(yè)模式、無進(jìn)路動(dòng)車模式，本文我們對STP 特定的幾個(gè)控制模式在具體應(yīng)用中遇到的問題進(jìn)行探討。

1 藍(lán)燈防護(hù)模式

1.1 藍(lán)燈防護(hù)基本控制模式

圖1 藍(lán)燈防護(hù)情況下的控制模式曲線

藍(lán)燈防護(hù)模式是調(diào)車控制中最基本的防護(hù)模式，是STP應(yīng)用最廣泛的控制模式，防護(hù)機(jī)車冒出信號機(jī)、防止擠岔等事故。機(jī)車前方為關(guān)閉信號，防護(hù)車列在關(guān)閉信號的安全距離外停車，相當(dāng)于LKJ 正線運(yùn)行時(shí)的紅燈停車模式。調(diào)車司機(jī)確認(rèn)地面信號后，可以對該模式進(jìn)行解鎖，解鎖后，系統(tǒng)允許機(jī)車按照線路限速運(yùn)行。其控制模式曲線如圖1所示。

1.2 藍(lán)燈防護(hù)模式的信號突變討論

在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)榇嬖谲壍绤^(qū)段分路不良以及調(diào)車監(jiān)控自身的走行誤差等情況，容易出現(xiàn)車列輪對實(shí)際已經(jīng)越過信號機(jī)，但聯(lián)鎖系統(tǒng)前方的區(qū)段未占用，導(dǎo)致前方白燈信號突然被關(guān)閉，限速突降，引起機(jī)車直接緊急制動(dòng)。限速曲線如圖2所示。

圖2 限速曲線

此種情況引起的限速突降，導(dǎo)致機(jī)車直接緊急制動(dòng)，因距信號機(jī)近，實(shí)際上車列會(huì)冒出信號機(jī)，進(jìn)入到下一進(jìn)路的控制模式。這種現(xiàn)象在專用調(diào)車場出現(xiàn)的頻次比較比較高，突然的緊急制動(dòng)容易造成車輛車鉤損傷，引起人身安全事故。針對上述情況，應(yīng)在藍(lán)燈防護(hù)的基礎(chǔ)上增加信號突變模式，信號突變時(shí)，增加司機(jī)人工確認(rèn)機(jī)制，采用報(bào)警加限速延后變化方式進(jìn)行控制。

在前方信號由允許信號變?yōu)榻剐盘枙r(shí)，系統(tǒng)應(yīng)按照機(jī)車的實(shí)際運(yùn)行速度判斷是否能在信號機(jī)前制動(dòng)停下，如果能防止車列越過信號機(jī)，則應(yīng)該立即啟動(dòng)藍(lán)燈防護(hù)模式，讓限速曲線下降，機(jī)車緊急制動(dòng)公式為：

S=SK+Se+Sɑ=v0tk/3.6+4.17(v0 2-vm2)/(1000φhδhβc+ω0+ij)+Sɑ

式中：SK為制動(dòng)空走距離，m；Se為有效制動(dòng)距離，m；Sɑ為附加距離，m；v0為初始速度，m/s；tk為空走時(shí)間，s；vm為末速度，緊急制動(dòng)時(shí)為0，m/s；φh為閘瓦換算摩擦系數(shù)；δh為列車換算摩擦系數(shù)；βc為常用制動(dòng)系數(shù)；ω0為基本阻力，N/kN；ij為坡道千分度，‰；

以調(diào)機(jī)牽引50 輛貨車，運(yùn)行速度40 km/h 時(shí)實(shí)時(shí)緊急制動(dòng)為例，計(jì)算緊急制動(dòng)距離為118 m，即機(jī)車信號突變，距信號機(jī)118 m才能保證在車列不冒出信號機(jī)。

在STP 藍(lán)燈控制模式下，如判斷前方信號由白燈變?yōu)樗{(lán)燈，當(dāng)距離信號機(jī)較遠(yuǎn)，能確保停止信號機(jī)前方時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)限速模式，讓車列停車。當(dāng)離信號機(jī)比較近時(shí)，有可能越過該防護(hù)信號機(jī)，則應(yīng)該啟用報(bào)警模式，由司機(jī)確認(rèn)信號，司機(jī)7 s未確認(rèn)信號，再啟用緊急制動(dòng)方案?？刂颇Ｊ饺鐖D3。

圖3 在STP藍(lán)燈情況下的控制模式

1.3 藍(lán)燈防護(hù)模式的解鎖控制討論

調(diào)車作業(yè)中，因存在壓岔折返以及原進(jìn)路折返等多種非正常進(jìn)路調(diào)車的作業(yè)方式，在作業(yè)過程中，需要經(jīng)常用到藍(lán)燈防護(hù)模式的解鎖功能，當(dāng)前調(diào)車監(jiān)控的藍(lán)燈解鎖模式，司機(jī)解鎖完成，調(diào)車限速直接上抬至進(jìn)路限速，交給司機(jī)控制，當(dāng)機(jī)車越過當(dāng)前信號機(jī)時(shí)，按照下個(gè)基本進(jìn)路進(jìn)行控制。

藍(lán)燈防護(hù)模式在實(shí)際運(yùn)用過程中，存在以下兩個(gè)跟安全相關(guān)問題，一是解鎖后限速上抬至進(jìn)路限速，容易給司機(jī)直觀的印象，后續(xù)不會(huì)控制，形成依賴性，實(shí)際作業(yè)過程中頻繁的使用解鎖功能；解鎖后，當(dāng)機(jī)車越過當(dāng)前藍(lán)燈后，按照下一進(jìn)路控制，如果下一進(jìn)路仍然為關(guān)閉信號，且距離很短，會(huì)導(dǎo)致限速突降，引起緊急制動(dòng)，其控制模式曲線如圖4。

圖4 藍(lán)燈防護(hù)模式情況下的控制模式曲線

藍(lán)燈解鎖后的控制模式，可以參考LKJ 正線運(yùn)行模式下的走停走模式進(jìn)行控制，司機(jī)解鎖后，目標(biāo)限速上抬至15km/h（可設(shè)置），當(dāng)機(jī)車越過藍(lán)燈信號機(jī)后，允許以15km/h走行20m，之后恢復(fù)限速的正?？刂?。采用該模式后，可以預(yù)防司機(jī)的習(xí)慣性解鎖，減少司機(jī)不按規(guī)定解鎖后引發(fā)的擠岔等事故。越過藍(lán)燈后維持20m 的限速控制，防止在前方繼續(xù)藍(lán)燈情況下的限速突降引起的緊急制動(dòng)。其模式曲線如圖5。

圖5 藍(lán)燈解鎖后模式曲線

2 存車線限速模式

車列進(jìn)入有車股道或者有車區(qū)段內(nèi)解掛車時(shí)的，當(dāng)車列接近存車區(qū)段的防護(hù)信號機(jī)，控制連掛限速至存車線允許最高限速，在有確切的存在距離時(shí)，連掛安全距離內(nèi)，限制機(jī)車的速度不得超過連掛的最高限速，防止超速連掛。在存在車距離未知時(shí)，STP 只控制存車線最高限速，不控制連掛限速，存車線允許最高限速及連掛最高限速可以由LKJ限速模式設(shè)置。其控制模式曲線如圖6所示。

圖6 車列進(jìn)入有車股道或者有車區(qū)段內(nèi)解掛車時(shí)的控制模式曲線

2.1 存車線模式最高限速控制討論

存車線模式的最高限速起控點(diǎn)在進(jìn)路的始端信號機(jī)處，并非存車區(qū)段的始端，在實(shí)際的調(diào)車作業(yè)中，一般存車股道都會(huì)有接近岔區(qū)，按照站場的設(shè)計(jì)，有的岔區(qū)長度比較長，從進(jìn)路始端到存車區(qū)段可能有100多米的距離。按照鐵路技規(guī)或者站系規(guī)定，存車線最高限速一般指機(jī)車進(jìn)入存車股道的最高限速。目前存車線最高限速的控制比規(guī)定要求的要早，在相對繁忙的站場，會(huì)影響調(diào)車效率。如圖7 的實(shí)際存車線控制模式存車線最高限速的起控點(diǎn)，應(yīng)按照鐵路技規(guī)和站系規(guī)定從存車股道的起始點(diǎn)開始控制，在股道的岔區(qū)比較長的情況，能提高調(diào)車作業(yè)效率，如圖7 的優(yōu)化后存車線限速模式。其控制模式如圖7。

圖7 存車線控制模式

2.2 存車線模式未知存車線控制討論

目前版本的STP 控制模式，未知存車線只控制存車線的最高限速，進(jìn)入存車線內(nèi)，完全交給司機(jī)或者平面調(diào)車控制，存在比較大的安全隱患，如圖8 的實(shí)線控制曲線。未知存車線的設(shè)計(jì)中，應(yīng)加入語音及人工確認(rèn)環(huán)接，把超速連掛的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

在進(jìn)入存車線時(shí)，應(yīng)有明顯的限速下降過程，并語音提示“前方存車線”，司機(jī)確認(rèn)后再恢復(fù)到存車線的最高限速控制，這樣能顯著的提醒司機(jī)注意前方為存車線，且能防止股道內(nèi)車列停在近端的超速連掛問題。其控制模式如圖8的虛線所示。

圖8 進(jìn)入存車線時(shí)的控制模式

3 盡頭線限速模式

車列前方為線路盡頭，一般指機(jī)待線或者牽出線，當(dāng)車列頭部接近盡頭線的防護(hù)信號機(jī)時(shí)，限速降為盡頭線允許最高限制速度。當(dāng)車列前方靠近盡頭標(biāo)時(shí)，控制機(jī)車在盡頭標(biāo)的安全距離外停車。盡頭線允許最高限速可以由LKJ 限速模式設(shè)置。其控制模式曲線如圖9所示。

圖9 車列前方為線路盡頭時(shí)的控制模式曲線

盡頭線的起控點(diǎn)為進(jìn)入盡頭線的最后一架防護(hù)信號機(jī)，在實(shí)際的使用中，存在最后一架信號機(jī)到實(shí)際的土檔有比較長的岔區(qū)，甚至可能達(dá)到500 m 以上，按照上述模式，會(huì)對調(diào)車運(yùn)輸效率有比較大的影響。盡頭線最高限速的起控點(diǎn)，應(yīng)按照鐵路技規(guī)和站系規(guī)定從盡頭區(qū)段的起始點(diǎn)開始控制，該模式曲線和存車線最高限速的起控點(diǎn)一樣，在此不做累述。

圖10 專用調(diào)車場內(nèi)的控制模式

專用調(diào)車場內(nèi)，貨物線的作業(yè)模式主要為推送作業(yè)，用于存儲車輛。一般的貨物線內(nèi)電氣化軌道區(qū)段只有一截保護(hù)區(qū)段，不超過25 m。從聯(lián)鎖系統(tǒng)上觀察，貨物線內(nèi)有車停留，但軌道電路沒有占用信息，不能區(qū)分該貨物線內(nèi)是否存有車輛，STP系統(tǒng)按照普通盡頭線模式控制，存在比較大的安全隱患，如圖10所示。

對于貨物線內(nèi)的存車和盡頭線混合控制，系統(tǒng)的控制難點(diǎn)在于沒有軌道區(qū)段的占用信息作為控車依據(jù)，不能得知貨物線內(nèi)是否有存車，且不能像股道存車一樣能計(jì)算出精確的存車位置。STP在遇到此種情況時(shí)，首先應(yīng)保證安全連掛，采用未知存車和盡頭線控制兩種曲線并行的方式控制，哪個(gè)限速低按照哪個(gè)控制。進(jìn)入貨物線內(nèi)后，走行時(shí)采用聲光報(bào)警，且距前方距離顯示未知等方式提醒司機(jī)注意前方存車?？刂颇Ｊ饺鐖D11。

圖11 貨物線內(nèi)的存車和盡頭線混合情況下的控制模式

4 結(jié)束語

STP 系統(tǒng)經(jīng)過多年的應(yīng)用，已經(jīng)能防止調(diào)車作業(yè)中絕大部分的闖藍(lán)燈、擠岔、超速連掛、沖撞土檔等調(diào)車事故的發(fā)生。調(diào)車作業(yè)有其特有的復(fù)雜性，站場的情況比較復(fù)雜，分路不良、信號突變、連續(xù)溜放、再次連掛等作業(yè)方式都會(huì)影響系統(tǒng)的正常防護(hù)作業(yè)。且調(diào)車作業(yè)也需考慮運(yùn)輸效率，在保證安全的前提下，不能影響車站的正常生產(chǎn)。介于以上因素，STP的控制模式在應(yīng)用過程中可適當(dāng)?shù)淖龀龈淖?，以便能更好的服?wù)于調(diào)車安全作業(yè)。