基于工程應(yīng)用的鐵路區(qū)間邏輯檢查系統(tǒng)研究

辛東紅

(中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司 天津 300308)

1 前言

隨著鐵路列車行駛速度大幅提升，在行駛期間，經(jīng)常會(huì)發(fā)生列車丟失的現(xiàn)象，若沒有及時(shí)解決，此時(shí)本區(qū)段信號(hào)顯示和編碼電路都處于升級(jí)狀態(tài)，后續(xù)列車按照信號(hào)顯示行駛，很容易發(fā)生列車追尾事件，這是極其危險(xiǎn)的安全隱患[1－2]。早期，國(guó)內(nèi)鐵路行業(yè)引入各種方案用于應(yīng)對(duì)區(qū)間軌道區(qū)段由于失去分路而導(dǎo)致的問題，其中包括計(jì)軸裝置、軌面噴涂和TDCS/CTC內(nèi)增設(shè)列車占用丟失告警模塊。但上述方案都存在一定的不足，均無法對(duì)失去分路軌道區(qū)段實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)。

近幾年基于區(qū)間邏輯檢查功能的保護(hù)措施得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于有效解決失去分路具有明顯的效果。但是在實(shí)際工程實(shí)施過程中，存在著干擾鐵路運(yùn)輸、施工效率低等情況[1－4]，特別是聯(lián)鎖試驗(yàn)過程中，缺乏必要的防護(hù)手段和規(guī)范流程，不僅帶來了潛在危害，還有可能延誤施工進(jìn)度。孟琳等學(xué)者對(duì)列控中心添加邏輯檢查功能的試驗(yàn)辦法進(jìn)行了歸納總結(jié)；李卓等學(xué)者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試容易遺留的項(xiàng)目進(jìn)行了說明；楊世武等學(xué)者對(duì)列車快速通過后不解鎖問題的產(chǎn)生機(jī)理及解決辦法進(jìn)行了說明；張夢(mèng)琪等學(xué)者從軌道電路基礎(chǔ)原理出發(fā)，研究了鐵路現(xiàn)場(chǎng)鋼軌的分路不良原因并提出相關(guān)解決方法；周果等學(xué)者對(duì)區(qū)間邏輯檢查設(shè)備進(jìn)行建模，并分析了其安全性；劉明等學(xué)者以連鹽鐵路實(shí)際線路為模型研究了區(qū)間閉塞和區(qū)間信號(hào)機(jī)設(shè)計(jì)原則和具體方法；劉春平等學(xué)者對(duì)室內(nèi)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的工程測(cè)試進(jìn)行設(shè)計(jì)和說明，介紹了工程實(shí)施過程中的聯(lián)鎖測(cè)試內(nèi)容[5－6]。以上研究均偏重于原理和理論研究，面向工程應(yīng)用的較少，對(duì)此，本文通過分析區(qū)間邏輯檢查原理，針對(duì)自動(dòng)閉塞區(qū)間，結(jié)合黃大鐵路站后工程施工3標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)施工、聯(lián)鎖試驗(yàn)、日常維護(hù)等內(nèi)容，總結(jié)了區(qū)間邏輯檢查功能的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和杜絕典型故障的施工組織、工程管理，為后續(xù)類似項(xiàng)目的開展提供借鑒。

2 區(qū)間邏輯檢查原理

主要包括繼電器區(qū)間邏輯檢查設(shè)備、列控中心添加區(qū)間邏輯檢查功能模塊設(shè)備和區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)，以上三種方式底層原理相同。其閉塞分區(qū)邏輯狀態(tài)主要包含空閑、正常和故障占用以及失去分路4種模式。

(1)空閑模式:列車沒有占用這一分區(qū)，同時(shí)該分區(qū)設(shè)備模式為空閑，見圖1。

圖1 空閑模式演示

(2)正常占用模式:列車對(duì)該分區(qū)予以占用，同時(shí)該分區(qū)設(shè)備模式為占用，見圖2。

圖2 正常占用演示

(3)故障占用模式:列車沒有占用該分區(qū)，而該分區(qū)設(shè)備模式為占用，見圖3。

圖3 故障占用演示

(4)失去分路模式:列車對(duì)該分區(qū)予以占用，而該分區(qū)設(shè)備模式為空閑，見圖4。

圖4 失去分路演示

列車在區(qū)間內(nèi)行駛期間，設(shè)備結(jié)合閉塞分區(qū)列車占用、出清等前后順序，對(duì)有關(guān)區(qū)間當(dāng)前模式予以邏輯分析。如若列車未滿足這一邏輯條件，相關(guān)防護(hù)設(shè)備予以區(qū)間邏輯檢查錯(cuò)誤警告，并對(duì)后側(cè)列車傳遞禁止信息。

3 區(qū)間邏輯檢查判斷模型

常規(guī)的閉塞分區(qū)涵蓋了單個(gè)乃至多個(gè)區(qū)段。若該分區(qū)下轄的軌道區(qū)段采集裝置狀態(tài)為空閑，則這一分區(qū)的設(shè)備模式即空閑；若該分區(qū)下轄的任意軌道區(qū)段采集裝置狀態(tài)為占用，則這一分區(qū)的設(shè)備模式即占用。區(qū)間邏輯檢查結(jié)合閉塞分區(qū)裝置的工作模式予以邏輯分析，獲得閉塞分區(qū)的邏輯模式，即LogicSBLKj，前一分區(qū)以及下一分區(qū)的邏輯模式，即 LogicSBLKj-1及 LogicSBLKj＋1。

區(qū)間邏輯檢查核心為判斷邏輯，即空閑模式的閉塞分區(qū)，如果采集裝置狀態(tài)從空閑轉(zhuǎn)為占用，同時(shí)后側(cè)毗鄰的閉塞分區(qū)是正常占用并和該分區(qū)是同個(gè)SA(Signal Authority)情況下，邏輯模式判斷即正常占用，不然則為故障占用。該SA是信號(hào)許可，指起點(diǎn)為列車所處的閉塞分區(qū)位置，終點(diǎn)則為列車運(yùn)行前側(cè)非空閑模式的分區(qū)位置或是前側(cè)列車的進(jìn)站信號(hào)機(jī)位置，單個(gè)SA區(qū)間內(nèi)只有一輛列車[7]。

邏輯模式是正常占用的分區(qū)，如果其模式從占用轉(zhuǎn)為空閑，同時(shí)前側(cè)毗鄰的閉塞分區(qū)是正常占用以及和這一分區(qū)為同個(gè)SA情況下，邏輯狀態(tài)判斷為空閑，否則判斷為占用丟失。

表1 區(qū)間邏輯檢查的基礎(chǔ)判斷模型

4 聯(lián)鎖試驗(yàn)內(nèi)容

按照鐵路相關(guān)管理規(guī)定，針對(duì)新建、大修或改造的鐵路線路，都需要開展開通測(cè)試和試驗(yàn)，其中區(qū)間邏輯檢查功能是重要組成部分。該測(cè)試為最終的功能確認(rèn)測(cè)試，類似于黑盒測(cè)試，即不管硬件、軟件的內(nèi)容原理，要能夠按照測(cè)試規(guī)范，滿足各項(xiàng)技術(shù)條件指標(biāo)，能夠正常使用，即認(rèn)為滿足了用戶需求。歸納起來主要包含以下幾個(gè)方面:

(1)針對(duì)空閑模式的試驗(yàn)；

(2)針對(duì)正常占用模式的試驗(yàn)；

(3)針對(duì)故障占用模式的試驗(yàn)；

(4)針對(duì)失去分路模式的試驗(yàn)；

(5)區(qū)間改方試驗(yàn)；

(6)針對(duì)列控中心區(qū)間邏輯檢查功能和區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)包含接口(與聯(lián)鎖、CTC等設(shè)備)試驗(yàn)、主備系切換試驗(yàn)、碼序驗(yàn)證試驗(yàn)；

(7)區(qū)間邏輯檢查功能關(guān)閉試驗(yàn)；

(8)可結(jié)合現(xiàn)代模塊化模擬盤調(diào)試系統(tǒng)，借用信息化技術(shù)提高聯(lián)鎖試驗(yàn)的效率。

5 日常維護(hù)巡檢重點(diǎn)

繼電器區(qū)間邏輯檢查設(shè)備和區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備較為復(fù)雜，需要電務(wù)人員對(duì)繼電器組合和人工解鎖盤進(jìn)行日常巡視和維護(hù)；而針對(duì)列控中心區(qū)間邏輯檢查功能僅需要通過日常的機(jī)房設(shè)備維護(hù)、查看狀態(tài)即可。

5.1 區(qū)間占用邏輯檢查人工解鎖盤

人工解鎖盤是為繼電器區(qū)間邏輯檢查設(shè)備和區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的人工解鎖的人機(jī)交互設(shè)備，為區(qū)間占用邏輯檢查提供操作和表示界面。因部分站彼此間距較小，其中閉塞分區(qū)數(shù)目不多或是列車常規(guī)運(yùn)行期間，使得數(shù)個(gè)閉塞分區(qū)無法實(shí)現(xiàn)自主解鎖功用，遺留失去分路模式難以自主地解鎖，通過人工確認(rèn)后(區(qū)間當(dāng)下無車)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員結(jié)合人工解鎖盤RJP實(shí)現(xiàn)閉塞分區(qū)解鎖功能，對(duì)相關(guān)分區(qū)予以人工解鎖處理[8－9]。

5.2 人工解鎖盤常用操作

(1)閉塞分區(qū)解鎖操作

同時(shí)按下ZRJA以及RJA，即可完成對(duì)于閉塞分區(qū)的解鎖處理。

(2)區(qū)間占用邏輯檢查功能停用和啟用

激活區(qū)間邏輯檢查情況下，按下GBA，這一區(qū)間斷開邏輯排查應(yīng)用；斷開區(qū)間邏輯檢查情況下，按下GBA，這一區(qū)間激活邏輯排查功能。同個(gè)區(qū)間，兩邊的車站值班成員需要依次予以關(guān)閉和激活處理。

(3)切斷電鈴鳴響

出現(xiàn)失去分區(qū)告警情況下，蜂鳴器被激活，按下QLA，蜂鳴器隨即停止工作；失去分路恢復(fù)之后，蜂鳴器再度被激活，按下QLA，蜂鳴器隨即停止工作。

(4)授權(quán)操作

遠(yuǎn)端解鎖盤主用情況下，按下其中的SQA按鍵之后，遠(yuǎn)端解鎖盤轉(zhuǎn)為備用模式，本地的解鎖盤則變成主用模式。再度按下SQA按鍵之后，遠(yuǎn)端解鎖盤轉(zhuǎn)為主用模式，本地的解鎖盤則變成備用模式。如若中繼站和主站通訊切斷或是遠(yuǎn)端解鎖盤出現(xiàn)問題，可按下SQA按鍵，從而激活本地解鎖盤主用模式。

(5)其他操作

在進(jìn)行按鈕按下操作時(shí)，需至少保持按下狀態(tài)1 s；對(duì)發(fā)生報(bào)警的閉塞分區(qū)進(jìn)行解鎖時(shí)，需要同時(shí)按下ZRJA和RJA，同一按鈕兩次按下操作至少間隔13 s；每按下一次ZRJA，可進(jìn)行一個(gè)閉塞區(qū)段的解鎖操作，在進(jìn)行第二個(gè)閉塞區(qū)段的解鎖操作前，需要松開ZRJA，然后再次按下；解鎖盤發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致解鎖盤的表示燈熄滅、按鈕無效或報(bào)警蜂鳴器無法鳴響，如遇以上異常，應(yīng)立即通知電務(wù)人員維修；邏輯檢查功能開啟/關(guān)閉時(shí)，應(yīng)以區(qū)間為單元，兩端站車站值班員或電務(wù)人員按操作權(quán)限分別進(jìn)行開啟/關(guān)閉操作。

5.3 故障處理流程

(1)通用故障判斷規(guī)則

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故障后，由現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)工區(qū)按照流程進(jìn)行判斷，確認(rèn)設(shè)備故障后及時(shí)按照規(guī)定的登記模板進(jìn)行設(shè)備停用登記，同時(shí)向段調(diào)度匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)情況，由技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備維修。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，應(yīng)先觀察設(shè)備狀態(tài)，分析紅光帶區(qū)段室外軌道區(qū)段的狀態(tài)與盤面顯示的一致性，不可盲目判斷為室外故障，避免誤判導(dǎo)致處置延時(shí)。

(2)車站設(shè)備故障停用

如發(fā)生設(shè)備故障，可能影響正常運(yùn)營(yíng)，需立即登記停用。如有CTC的車站應(yīng)通知值班員轉(zhuǎn)為非常站控模式，并立即上報(bào)?，F(xiàn)場(chǎng)車間根據(jù)故障現(xiàn)象初步判斷故障范圍，并由信號(hào)工按照處理流程進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)。

(3)列車占用丟失報(bào)警處置

現(xiàn)場(chǎng)值班人員對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真分析判斷，及時(shí)向調(diào)度匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)情況。值班干部調(diào)閱分析，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。針對(duì)設(shè)備停用等特殊情況，需要兩端站同時(shí)登記完全一致，處理完畢后再統(tǒng)一銷記。

(4)列車占用丟失處置應(yīng)急措施及總結(jié)

經(jīng)應(yīng)急小組判斷需出動(dòng)時(shí)，安排特定人員出動(dòng)。處理完畢，經(jīng)確認(rèn)后向上級(jí)管理部門報(bào)故障原因。事后需組織人員寫出故障處理經(jīng)過及原因判斷情況，分析總結(jié)該故障。

6 注意事項(xiàng)

針對(duì)區(qū)間邏輯檢查施工應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合黃大鐵路站后工程施工3標(biāo)段工程管理經(jīng)驗(yàn)，提出以下注意事項(xiàng)，以方便后續(xù)相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施和開展:

(1)提前做好基礎(chǔ)資料準(zhǔn)備，至少包括車站平面圖、線路圖、原理圖、配線圖等資料。

(2)了解車站聯(lián)鎖關(guān)系內(nèi)容，針對(duì)特殊的聯(lián)鎖進(jìn)路及接口應(yīng)提前熟悉和開展討論交流。

(3)應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)鎖試驗(yàn)規(guī)范開展試驗(yàn)項(xiàng)目，至少包含仿真試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)和開通試驗(yàn)三個(gè)步驟，特別是涉及進(jìn)站繼電器、出站繼電器、接口電路的聯(lián)鎖關(guān)系。

(4)針對(duì)既有線改造項(xiàng)目，需明確施工內(nèi)容，充分預(yù)判施工的影響范圍，制定對(duì)應(yīng)的聯(lián)鎖試驗(yàn)表格，盡量減小對(duì)現(xiàn)有鐵路運(yùn)營(yíng)的影響。

(5)制定信、聯(lián)、閉施工管理辦法，施工過程中，由專人負(fù)責(zé)監(jiān)控聯(lián)鎖、CTC、TCC維護(hù)終端等操控臺(tái)界面，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不一致的地方，避免潛在隱患。

(6)開通邏輯檢查設(shè)備的區(qū)段，軌道電路盤面狀態(tài)反映的不是原來的QGJ狀態(tài)，而是增加了邏輯判斷功能JLJ(FHJ)條件的GJ狀態(tài)，所以出現(xiàn)紅光帶故障后首先應(yīng)了解邏輯檢查人解盤狀態(tài)，再分別判斷QGJ、GJ狀態(tài)和電壓曲線，結(jié)合起來分析故障范圍，不可盲目去室外進(jìn)行故障查找。

(7)針對(duì)實(shí)際鐵路線路，應(yīng)充分考慮區(qū)間分區(qū)長(zhǎng)度、軌道電路制式、閉塞模式、每站管轄范圍等內(nèi)容，做到了然于胸、心中有數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)在日常維護(hù)中有的放矢，避免潛在風(fēng)險(xiǎn)[10]。

7 典型故障案例說明

(1)故障概述

黃大鐵路站后工程施工3標(biāo)段濱州北站在進(jìn)行運(yùn)輸試驗(yàn)時(shí)排列上行通過進(jìn)路，信號(hào)開放正常，I路電源瞬間停電切換至Ⅱ路供電，該站T1DG、S1LQG軌道電路出現(xiàn)紅光帶，SⅡ發(fā)車信號(hào)關(guān)閉，導(dǎo)致通過列車在該站Ⅱ道停車。

(2)處理過程

參考相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)和資料，初步分析其原因[11]。通過調(diào)閱報(bào)警信息電源屏I路斷電后恢復(fù)，自動(dòng)倒切Ⅱ路電源使用。經(jīng)檢查調(diào)閱電務(wù)維護(hù)機(jī)和信號(hào)集中監(jiān)測(cè)，判斷分析T1DG、S1LQG室外設(shè)備正常，故障點(diǎn)應(yīng)該在室內(nèi)。隨后檢查發(fā)現(xiàn)邏輯檢查設(shè)備S1LQG區(qū)段占用丟失報(bào)警。在判斷區(qū)間無車占用后按壓S1LQGRJA后，軌道區(qū)段紅光帶恢復(fù)正常，故障延時(shí)51 min。

(3)原因判定

發(fā)車進(jìn)路建立后FSJ落下切斷CZJ的第一自閉電路，由于瞬間停電導(dǎo)致T1DGJ抖動(dòng)，切斷了CZJ的第二個(gè)自閉電路，使CZJ落下后切斷S1LQGJL的自閉電路，S1LQGJL落下切斷GJ的勵(lì)磁電路，控制臺(tái)盤面上行離去區(qū)段顯示紅光帶。為減少在發(fā)車進(jìn)路辦理以后，因電源轉(zhuǎn)換導(dǎo)致GJ抖動(dòng)，而造成的邏輯檢查丟失報(bào)警，對(duì)既有GJF采用JWXC-1700型繼電器更換為JWXC-H130型，有效消除此類問題。

8 結(jié)束語

自2015年開始，國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)營(yíng)單位開始快速推廣區(qū)間邏輯檢查功能，但在具體施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)存在施工效率低、設(shè)備故障等多起不同原因?qū)е碌墓こ踢M(jìn)度延誤問題，對(duì)鐵路線路的建設(shè)提出更高的要求。本文在結(jié)合黃大鐵路站后工程施工3標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)情況，通過介紹區(qū)間邏輯檢查功能的原理，分析了設(shè)備日常維護(hù)重點(diǎn)，指出了施工中的注意事項(xiàng)，以期為后續(xù)工程建設(shè)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。