動(dòng)車組車尾保持場(chǎng)景的深度分析和優(yōu)化建議

徐華沙，張超凡

（1.中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司駐成都安全監(jiān)督管理特派員辦事處，成都 610081；2.中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司南寧電務(wù)段，南寧 531000)

南寧動(dòng)車所至南寧東站方向咽喉區(qū)3 條動(dòng)走線分別設(shè)置有10 m 長(zhǎng)的輪對(duì)踏面診斷設(shè)備（簡(jiǎn)稱輪對(duì)診斷區(qū)），該區(qū)段限速15 km/h，長(zhǎng)度40 m，而車組從股道發(fā)車至該區(qū)段限速為30 km/h。根據(jù)《CTCS-3 級(jí)列控車載設(shè)備技術(shù)規(guī)范（暫行）》（鐵運(yùn)[2012]211 號(hào)）中5.7 和7.4.3.3 節(jié)對(duì)最限制速度曲線計(jì)算和速度監(jiān)控的規(guī)定，裝備300T、300S 型ATP 車載設(shè)備動(dòng)車組進(jìn)入該區(qū)段會(huì)進(jìn)行降速，而經(jīng)過(guò)該區(qū)段后限速條件為30 km/h，故車組在經(jīng)過(guò)該區(qū)段后會(huì)進(jìn)行車尾保持處理。本文結(jié)合實(shí)際案例深入分析300S、300T 型ATP 車載設(shè)備對(duì)車尾保持的不同處理邏輯，同時(shí)對(duì)南寧動(dòng)車所輪對(duì)診斷區(qū)后的應(yīng)答器位置設(shè)置提出優(yōu)化建議。

1 運(yùn)行場(chǎng)景

重聯(lián)動(dòng)車組11G 發(fā)車，車組走行距離為35 m時(shí)，經(jīng)過(guò)編號(hào)為4184 的應(yīng)答器組（出站信號(hào)機(jī)外方第一組應(yīng)答器），預(yù)告前方4 段速度變化信息：1）前方20 m 開始限速30 km/h（即車組走行距離為35＋20＝55 m 處），限速區(qū)段長(zhǎng)度468 m。2）前方523 m 開始限速15 km/h（即車組走行距離為35＋20＋468＝523 m 處），限速區(qū)段長(zhǎng)度40 m（即輪對(duì)診斷區(qū)）。3）前方563 m 開始限速30 km/h（即車組走行距離為35＋20＋468＋40＝563 m 處），限速區(qū)段長(zhǎng)度182 m。4）前方745 m 開始限速40 km/h（即車組走行距離為35＋20＋468＋40＋182＝745 m 處），限速區(qū)段長(zhǎng)度2 545 m，如圖1 所示。

圖1 4184應(yīng)答器組速度區(qū)段信息Fig.1 Speed restriction section information of balise group 4184

列車經(jīng)過(guò)編號(hào)為4101 的應(yīng)答器組（越過(guò)輪對(duì)診斷區(qū)進(jìn)入?yún)^(qū)間第1 組應(yīng)答器）時(shí)車組走行距離為954 m，預(yù)告前方2 段速度變化信息：1）限速40 km/h，限速區(qū)段長(zhǎng)度3 130 m。2）限速80 km/h，限速區(qū)段長(zhǎng)度1 465 m，如圖2 所示。

圖2 4101應(yīng)答器組速度區(qū)段信息Fig.2 Speed restriction section information of balise group 4101

2 處理邏輯對(duì)比

結(jié)合應(yīng)答器信息對(duì)300T、300S 型ATP 車載設(shè)備重聯(lián)車組執(zhí)行車尾保持動(dòng)作的不同處理邏輯進(jìn)行對(duì)比，如圖3 所示。

圖3 300T、300S型ATP車載設(shè)備車尾保持對(duì)比(重聯(lián)車組)Fig.3 Comparison of tail speed restriction keeping of 300T and 300S ATP on-board equipment (Recoupled trainset)

300T、300S 型ATP 車載設(shè)備在以下方面處理邏輯一致。

1）車組由低速區(qū)段進(jìn)入升速區(qū)段時(shí)，按最不利限速曲線（MRSP）計(jì)算車尾保持。

2）車尾保持長(zhǎng)度為車長(zhǎng)420 m（重聯(lián)車組長(zhǎng)度）＋50 m（安全距離）＝470 m。

3）車尾保持期間，若經(jīng)過(guò)應(yīng)答器收到新的限速描述（靜態(tài)限速SSP、臨時(shí)限速TSR），由于CTCS-2 系統(tǒng)中應(yīng)答器數(shù)據(jù)采用覆蓋式更新（即直接采用更新后數(shù)據(jù)，不檢查與之前既有數(shù)據(jù)的一致性），則根據(jù)新限速數(shù)據(jù)重新計(jì)算MRSP 時(shí)要考慮應(yīng)答器數(shù)據(jù)更新之前的限速值。若更新之前的限速值低于更新后的應(yīng)答器描述限速值，則進(jìn)行車尾保持，保持的長(zhǎng)度仍是車長(zhǎng)420 m（重聯(lián)車組長(zhǎng)度）＋50 m（安全距離）＝470 m。由圖3 看出，車組在走出最低限速15 km/h（L＝40 m）后進(jìn)入提速區(qū)段（30 km/h，L＝182 m），300T、300S均按MRSP 進(jìn)行車尾保持。兩者車頭走出限速為15 km/h 區(qū)段并進(jìn)行車尾保持后的走行距離均為：35＋20＋468＋40＋470＝1 033 m。

300T、300S 型ATP 車載設(shè)備在車尾保持期間的限速更新有不同的處理邏輯。

1）對(duì)于4184 應(yīng)答器組中第3 條靜態(tài)速度的處理

a.300T 型車載設(shè)備處理邏輯：因該限速區(qū)段仍在4184 應(yīng)答器第2 條靜態(tài)速度描述的15 km/h車尾保持期間（30 km/h 起點(diǎn)為563 m 處，15 km/h車尾保持結(jié)束點(diǎn)為1 033 m 處），則其雖對(duì)新限速數(shù)據(jù)重新計(jì)算MRSP，但因之前的限速值（15 km/h）低于新限速值（30 km/h），則MRSP 仍按最低速度（15 km/h）進(jìn)行車尾保持，即忽略更新限速。

b.300S 型車載設(shè)備處理邏輯：車頭走出限速為15 km/h 區(qū)段（L＝40 m）后，對(duì)新限速數(shù)據(jù)重新計(jì)算MRSP，但之前的限速值（15 km/h）低于新限速值（30 km/h），則MRSP 按最低速度（15 km/h）進(jìn)行車尾保持。當(dāng)車頭走出限速為30 km/h 的區(qū)段（L＝182 m）后，將同步進(jìn)行兩個(gè)車尾保持處理，其一為15 km/h 限速剩余的車尾保持距離（1 033－745＝288 m），在該區(qū)段內(nèi)車組按最低速度（15 km/h）運(yùn)行；其二為開始進(jìn)行30 km/h 限速的車尾保持。對(duì)新限速數(shù)據(jù)（4184 應(yīng)答器組中第4 條靜態(tài)速度描述）重新計(jì)算MRSP，因之前的限速值（30 km/h）低于新限速值（40 km/h），則MRSP 按最低速度（30 km/h）進(jìn)行車尾保持。圖3 中15 km/h 和30 km/h 車尾保持的過(guò)程中有一段288 m 的重疊區(qū)，取最低限速(15 km/h)進(jìn)行車尾保持。在車組走行至1 033 m 處時(shí)，15 km/h 車尾保持結(jié)束，車組繼續(xù)按30 km/h 進(jìn)行車尾保持，故車組提速至30 km/h。

2）4101 應(yīng)答器組中第1 條靜態(tài)速度的處理

a.300T 型車載設(shè)備處理邏輯：在收到4101應(yīng)答器組描述的40 km/h 報(bào)文處，仍在4184 應(yīng)答器第2 條靜態(tài)速度描述的15 km/h 車尾保持期間（40 km/h 起點(diǎn)為954 m 處，15 km/h 車尾保持結(jié)束點(diǎn)為1 033 m 處）。則其雖對(duì)該新限速數(shù)據(jù)重新計(jì)算MRSP，但因之前的限速值（15 km/h）低于新限速值（40 km/h），則MRSP 按最低速度（15 km/h）重新進(jìn)行車尾保持。在行至1 424 m處954＋470＝1 424 m 處時(shí)車尾保持結(jié)束，車組開始提速至40 km/h。

b.300S 型設(shè)備處理邏輯：車頭走出限速為30 km/h 區(qū)段后，行至954 m 處收到4101 應(yīng)答器描述的40 km/h 報(bào)文，此時(shí)車組仍在15 km/h 和30 km/h 的車尾保持期間。對(duì)新限速數(shù)據(jù)重新計(jì)算MRSP，仍按最低速度（15 km/h）進(jìn)行車尾保持；行至1 033 m 處時(shí)，車組15 km/h 車尾保持結(jié)束，但此時(shí)車組還在30 km/h 的車尾保持期間，故限速提至30 km/h；行至1 215 m 處時(shí)，車組30 km/h車尾保持結(jié)束，車組開始提速至40 km/h。

由以上分析可知，300S 型車載設(shè)備在收到新限速描述后升速區(qū)段的車尾保持是同時(shí)進(jìn)行計(jì)算的。300T 型車載設(shè)備在收到新限速描述后，若升速區(qū)段在前一段低限速的車尾保持期間，則仍按前一段低限速重新進(jìn)行車尾保持。兩者對(duì)比，在本案例中升速點(diǎn)相差1 424－1 033＝391 m。

3 改進(jìn)方案

結(jié)合上述分析可知，兩種設(shè)備執(zhí)行車尾保持動(dòng)作期間接收到同一組應(yīng)答器信息后，實(shí)際提速位置不同，在本案例中300T 型設(shè)備相較于300S 型設(shè)備要“多”走行391 m 才進(jìn)行提速。有以下3 個(gè)建議改進(jìn)方案。

3.1 方案一

兩種設(shè)備對(duì)于車尾保持的處理邏輯雖不同，但均依據(jù)《CTCS-3 級(jí)列控車載設(shè)備技術(shù)規(guī)范(暫行)》（鐵運(yùn)[2012]211 號(hào)）文件5.7 節(jié)和7.4.3.3 節(jié)對(duì)最限制速度曲線計(jì)算和速度監(jiān)控的規(guī)定中對(duì)車尾保持的處理邏輯沒(méi)有給出具體的約束要求，故不同廠家間會(huì)有所異同。而從運(yùn)輸效率來(lái)看，300S 型車載設(shè)備對(duì)于不同限速的車尾保持處理是同時(shí)進(jìn)行計(jì)算的，能夠較快執(zhí)行限速條件，效率會(huì)更高。300T 型車載設(shè)備對(duì)車尾保持處理雖進(jìn)行了更嚴(yán)格的約束，但對(duì)運(yùn)輸效率會(huì)有一定影響，如本案例中4184 應(yīng)答器組中第3條靜態(tài)速度30 km/h 的限速條件對(duì)于該型設(shè)備而言“形同虛設(shè)”。故改進(jìn)方案一是參照300S 型車載設(shè)備對(duì)車尾保持的處理邏輯，修改300T 型車載設(shè)備車尾保持邏輯，使兩者一致。

3.2 方案二

修改地面應(yīng)答器信息。在本案例中4184 應(yīng)答器組中第3 條靜態(tài)速度30 km/h（L＝182 m）的限速條件，300S 型設(shè)備實(shí)際執(zhí)行起點(diǎn)為1 033 m 處至1 215 m 處結(jié)束，而300T 型設(shè)備未按預(yù)期報(bào)文執(zhí)行。故可考慮將4184 應(yīng)答器組中第2 條靜態(tài)速度15 km/h（L＝40 m）與第3 條靜態(tài)速度30 km/h（L＝182 m）信息合并修改為靜態(tài)速度15 km/h（L＝222 m），同時(shí)將4101 應(yīng)答器組中第1 條靜態(tài)速度40 km/h（L＝0 m）修改為靜態(tài)速度40 km/h（L＝79 m）。目的主要是為避免300T 型設(shè)備的第3 次車尾保持，而將其提前至1 215 m 處（比之前提早1 424－1 215＝209 m），如圖4 所示。

圖4 改進(jìn)方案二Fig.4 Improvement plan II

3.3 方案三

修改地面應(yīng)答器信息。將4184 應(yīng)答器組中第3 條靜態(tài)速度30 km/h（L＝182 m）信息與第4 條靜態(tài)速度40 km/h 信息進(jìn)行合并，統(tǒng)一修改為限速40 km/h（L＝2 727 m），同時(shí)將4101 應(yīng)答器組中第1 條靜態(tài)速度40 km/h（L＝0 m）修改為靜態(tài)速度40 km/h（L＝79 m）。目的是為避免300T 型設(shè)備的第3 次車尾保持，而將其提前至1 033 m 處（比之前提早1 424－1 033＝391 m）。修改后兩種設(shè)備實(shí)際提速點(diǎn)可歸為一致，均為1 033 m 處，如圖5 所示。

圖5 改進(jìn)方案三Fig.5 Improvement plan III

3.4 改進(jìn)方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

方案一：只在車載設(shè)備側(cè)進(jìn)行改進(jìn)（修改軟件），不涉及地面設(shè)備，相對(duì)操作比較簡(jiǎn)單。但文中所提及的場(chǎng)景并非普遍存在，且修改ATP 設(shè)備軟件需經(jīng)過(guò)非常嚴(yán)格的調(diào)研審批、試驗(yàn)認(rèn)證等環(huán)節(jié)，周期長(zhǎng)、耗費(fèi)人力物力大，故修改軟件可能性很小。方案二：修改后兩種設(shè)備實(shí)際提速點(diǎn)（40 km/h）可歸為一致，均為1 215 m 處。且1 215 m 處之后地面設(shè)備滿足40 km/h 的走車條件（修改前300S 型提速至40 km/h 起點(diǎn)即為1 215 m 處）。但修改前300S 型設(shè)備在1 033 m 處至1 215 m 處區(qū)段內(nèi)第一次提速為30 km/h 將走行182 m，而修改后運(yùn)行速度將變?yōu)?0 km/h，且實(shí)際提速點(diǎn)后移（1 215－1 033＝182 m），如圖4 所示。方案三：該方案將兩種設(shè)備40 km/h 實(shí)際提速點(diǎn)歸為一致，均為1 033 m 處。從運(yùn)輸效率看可行性最高，但在1 033 m 處至1 215 m 處的182 m 區(qū)段內(nèi)，只有300S 型設(shè)備以30 km/h 的速度運(yùn)行過(guò)，且將4184 應(yīng)答器組中第3 條靜態(tài)速度由30 km/h 提升為40 km/h，須與設(shè)計(jì)部門進(jìn)一步論證確認(rèn)該區(qū)段內(nèi)的地面設(shè)備是否滿足40 km/h 的走車條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合動(dòng)車組通過(guò)南寧動(dòng)車所至南寧東站方向咽喉區(qū)輪對(duì)踏面診斷設(shè)備區(qū)段車尾保持場(chǎng)景和地面應(yīng)答器設(shè)置情況，動(dòng)車組運(yùn)行速度沒(méi)有及時(shí)提速和通過(guò)速度低（15 km/h 以下），司機(jī)操控困難、影響動(dòng)車組通過(guò)咽喉區(qū)的效率等實(shí)際情況，對(duì)比300T、300S 型ATP 的車尾保持處理邏輯分析，提出改進(jìn)方案。依據(jù)4184 的應(yīng)答器組第4 條報(bào)文描述（745 m處可提速至40 km/h，如圖1 所示）及4101 的應(yīng)答器組第1 條報(bào)文描述（954 m 處可提速至40 km/h，如圖2 所示），說(shuō)明設(shè)計(jì)條件在745 m 處之后即允許運(yùn)行40 km/h，同時(shí)通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研，1 033 m 處至1 215 m 處182 m 區(qū)段內(nèi)的地面設(shè)備滿足40 km/h 的走車條件。與設(shè)計(jì)部門進(jìn)一步論證確認(rèn)實(shí)施后，可緩解南寧動(dòng)車所至南寧東站方向咽喉區(qū)動(dòng)車組通過(guò)效率，提高運(yùn)輸效益。