塞爾維亞聯(lián)鎖側(cè)防功能研究

金松岳

（1.北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070）

1 概述

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路信號系統(tǒng)中，用于保證行車安全的重要的基礎(chǔ)信號系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，有多種手段保證行車安全，側(cè)防便是其中非常重要的一種。

隨著現(xiàn)代高速鐵路發(fā)展，人們對鐵路運(yùn)輸?shù)男室笤絹碓礁?。二級?cè)防是在保障安全前提下，提高站場使用效率的一種有效手段。以塞爾維亞聯(lián)鎖為例介紹側(cè)防、二級側(cè)防在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖中的應(yīng)用。

側(cè)防，即側(cè)面防護(hù)，是利用進(jìn)路外的道岔或信號機(jī)，防止其他線路的列車沖入本進(jìn)路、造成與本進(jìn)路列車沖撞的一種方法。塞爾維亞聯(lián)鎖對于側(cè)防、二級側(cè)防有幾個(gè)基本要求。

1） 不同線路之間優(yōu)先使用物理隔離方式實(shí)現(xiàn)側(cè)防；

2） 當(dāng)信號機(jī)為進(jìn)路提供側(cè)防時(shí)，調(diào)車信號不能為列車進(jìn)路提供側(cè)防，但列車信號可以為調(diào)車進(jìn)路提供側(cè)防；

3） 理論上，存在多級側(cè)防設(shè)備可以為進(jìn)路提供防護(hù)，但聯(lián)鎖只處理到第二級。

2 側(cè)防應(yīng)用場景

2.1 場景分析

首先介紹只有一級防護(hù)設(shè)備為進(jìn)路提供防護(hù)的場景。如圖1 所示，塞爾維亞聯(lián)鎖要求，對于經(jīng)過S1 道岔定位的調(diào)車進(jìn)路，進(jìn)路辦理信號開放必須檢查D1 信號機(jī)為禁止信號。將D1 稱為進(jìn)路的側(cè)防信號，當(dāng)D1 滅燈或開放允許信號時(shí)認(rèn)為側(cè)防失效。而對于經(jīng)過S1 道岔定位的列車進(jìn)路，由于調(diào)車信號機(jī)D1 不能為列車進(jìn)路提供側(cè)防，因此列車進(jìn)路的側(cè)防信號機(jī)是X1，進(jìn)路辦理信號開放必須檢查X1 信號機(jī)為禁止信號。此場景下，不管列車進(jìn)路還是調(diào)車進(jìn)路，都只有D1/X1 一個(gè)信號設(shè)備為進(jìn)路提供側(cè)防。塞爾維亞聯(lián)鎖中把此類必須檢查禁止信號的信號機(jī)稱為一級側(cè)防信號。

圖1 只有一級側(cè)防防護(hù)場景Fig.1 Scenario only including level-one flank protection

二級側(cè)防：表示有優(yōu)先級關(guān)系的、兩級防護(hù)設(shè)備為進(jìn)路提供防護(hù)，是相對只有一級側(cè)防而言。為保證行車安全，塞爾維亞聯(lián)鎖要求將不同線路優(yōu)先使用物理隔離方式進(jìn)行防護(hù)。物理隔離的意思就是要求用道岔將不同線路隔開，類似國鐵聯(lián)鎖的防護(hù)道岔，但國鐵防護(hù)道岔只在安全線等部分線路設(shè)置，而不是所有線路都要進(jìn)行物理隔離。如果只使用物理隔離一種手段，則又會影響運(yùn)營效率，為兼顧兩者，提出二級側(cè)防的概念。二級側(cè)防要求，不同線路之間，優(yōu)先使用物理隔絕方式進(jìn)行防護(hù)，如果做不到物理隔絕，則使用其他防護(hù)手段保證安全。如圖2（a）中，對于經(jīng)過S1、S3 道岔反位的調(diào)車進(jìn)路，優(yōu)先要求將S5 道岔轉(zhuǎn)換到反位將兩條線路隔絕開，但如果S5 道岔因故障無法轉(zhuǎn)換到反位，那么D1 信號機(jī)為禁止信號，也認(rèn)為側(cè)防條件滿足。

圖2 典型二級側(cè)防與信號機(jī)防護(hù)場景對比Fig.2 Comparison between typical level-two flank protection scenario and signal protection scenario

從上面這個(gè)例子可以看出，優(yōu)先使用的側(cè)防條件為S5 道岔反位，在該條件無法滿足時(shí)退而求其次，使用D1 禁止信號作為次一級側(cè)防條件。當(dāng)存在兩個(gè)不同優(yōu)先級的側(cè)防時(shí)，把優(yōu)先使用的側(cè)防稱為第一級側(cè)防，第一級側(cè)防不滿足時(shí)，檢查的其他側(cè)防條件稱為第二級側(cè)防。

站場圖形的細(xì)微變化可能導(dǎo)致側(cè)防條件的變化。圖2（a）和圖2（b）的區(qū)別是圖2（b）多了一個(gè)無岔區(qū)段S1/S5WG，其他設(shè)備均無變化。同樣對于經(jīng)過S1、S3 反位的進(jìn)路，無論S5 道岔在什么位置，都沒有辦法阻擋S1/S5WG 上的列車闖入進(jìn)路，必須是D1 信號機(jī)禁止信號才滿足側(cè)防條件，因此該場景就不是二級側(cè)防，D1 是經(jīng)過S1、S3 反位的進(jìn)路一級側(cè)防信號。

此外，為提高效率，塞爾維亞聯(lián)鎖把所有道岔都設(shè)置為獨(dú)立的單動道岔。如圖2（a）中，對于經(jīng)過S1 定位的道岔，如果S1 和S3 設(shè)置為雙動道岔，那么任意一個(gè)道岔故障都會導(dǎo)致經(jīng)過另一個(gè)道岔定位的進(jìn)路無法辦理。但S1 和S3 設(shè)置為兩個(gè)獨(dú)立的單動道岔后，對于經(jīng)過S1 定位的進(jìn)路，優(yōu)先要求將S3 轉(zhuǎn)換到定位，但假如S3 無法轉(zhuǎn)換到定位，那么檢查D3 禁止信號且S3DG 空閑后，也認(rèn)為側(cè)防條件滿足，可以辦理經(jīng)過S1 定位的進(jìn)路。此場景下，第一級側(cè)防為S3 道岔定位，第二級側(cè)防為D3 禁止信號。

以上場景中，第二級側(cè)防都只有一個(gè)信號機(jī)，是比較簡單的二級側(cè)防場景。一個(gè)復(fù)雜二級場景如圖3 所示，對于經(jīng)過S5 定位的調(diào)車進(jìn)路，第一級側(cè)防是S7 道岔反位，第二級側(cè)防是D1 禁止信號，和之前場景沒有區(qū)別；但是對于經(jīng)過S5 定位的列車進(jìn)路，由于調(diào)車信號機(jī)不能為列車進(jìn)路提供側(cè)防，即不管D1 還是D3 都不能為經(jīng)過S5 定位的列車進(jìn)路提供側(cè)防，因此第一級側(cè)防雖然還是S7 道岔反位，但第二級側(cè)防就不是一個(gè)信號機(jī)那么簡單：當(dāng)S7 不能轉(zhuǎn)換到反位時(shí)，除了X2 信號機(jī)可以直接通向當(dāng)前進(jìn)路外，S3 道岔反位也可以通向進(jìn)路，此場景下，第二級側(cè)防除了X2 禁止信號，還包括S3 道岔定位。當(dāng)然，如果S3 無法轉(zhuǎn)換到定位時(shí)，X1 信號機(jī)禁止信號也能為進(jìn)路提供側(cè)防，但X1 明顯屬于第三級防護(hù)。此外，不管第一級側(cè)防設(shè)備S7 是否在反位，道岔S7 與進(jìn)路之間的區(qū)段S11DG 必須空閑（不包括S7DG）。

圖3 復(fù)雜二級側(cè)防場景Fig.3 Scenario including complex level-two flank protection

2.2 小結(jié)

根據(jù)以上幾類場景分析，得出以下結(jié)論。

1） 二級側(cè)防中，第一級側(cè)防是道岔，而且是離進(jìn)路最近、岔后開向進(jìn)路的道岔；

2） 第一級側(cè)防道岔與進(jìn)路之間的區(qū)域，稱為一級防護(hù)區(qū)域（不包含第一級側(cè)防道岔所在區(qū)段），無論哪級側(cè)防為進(jìn)路提供防護(hù)，一級防護(hù)區(qū)域必須全部空閑；

3） 二級側(cè)防中，第二級側(cè)防設(shè)備可以有多個(gè)，而且必須是多個(gè)設(shè)備條件同時(shí)滿足，才認(rèn)為是第二級側(cè)防條件滿足；

4） 第一級側(cè)防和第二級側(cè)防設(shè)備之間的區(qū)域，稱為二級防護(hù)區(qū)域（包含第一級側(cè)防道岔所在區(qū)段，不包含第二級側(cè)防道岔所在區(qū)段），當(dāng)?shù)诙墏?cè)防為進(jìn)路提供防護(hù)時(shí)，二級防護(hù)區(qū)域也必須全部空閑；

5） 由于調(diào)車信號不能為列車進(jìn)路提供側(cè)防，因此對于經(jīng)過相同道岔相同位置的列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路，側(cè)防要求可能不一樣。

3 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖對二級側(cè)防的處理

根據(jù)以上二級側(cè)防要求，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖需在保障安全前提下盡可能提高站場的使用效率。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在處理二級側(cè)防時(shí)應(yīng)遵循以下原則。

3.1 進(jìn)路選岔處理

值班員下達(dá)辦理進(jìn)路選岔命令后，聯(lián)鎖應(yīng)同時(shí)對不在進(jìn)路要求位置上的進(jìn)路內(nèi)道岔、二級側(cè)防第一級側(cè)防道岔、二級側(cè)防第二級側(cè)防道岔（如果存在）下達(dá)轉(zhuǎn)岔命令。

3.2 進(jìn)路鎖閉處理

聯(lián)鎖在選岔等待過程中，二級側(cè)防在以下3 種場景應(yīng)鎖閉進(jìn)路。

1） 第一級側(cè)防道岔滿足進(jìn)路要求位置時(shí)應(yīng)立刻鎖閉進(jìn)路；

2） 如果選岔等待時(shí)間結(jié)束時(shí)第一級側(cè)防道岔還無法轉(zhuǎn)換到位，檢查第二級側(cè)防條件都滿足后也應(yīng)鎖閉進(jìn)路；

3） 在選岔等待過程中，判斷第一級側(cè)防道岔確定無法轉(zhuǎn)換到位（如道岔處于單鎖狀態(tài)），那么檢查第二級側(cè)防條件都滿足后應(yīng)提前鎖閉進(jìn)路。

在選岔等待時(shí)間內(nèi)，如果第一級側(cè)防道岔沒有轉(zhuǎn)到位，但沒有辦法判斷該道岔不允許轉(zhuǎn)動時(shí)，應(yīng)持續(xù)等待，直到出現(xiàn)以上3 種場景中的任意一種。

3.3 信號開放檢查

進(jìn)路鎖閉后，只要第一級側(cè)防或者第二級側(cè)防任一個(gè)滿足條件，即可認(rèn)為側(cè)防條件滿足，允許開放信號。信號開放后，第一級側(cè)防和第二級側(cè)防條件都不滿足時(shí)應(yīng)立刻關(guān)閉信號。

3.4 側(cè)防道岔鎖閉原則

1） 第一級側(cè)防道岔鎖閉要求

進(jìn)路鎖閉后，第一級側(cè)防道岔滿足進(jìn)路要求位置后應(yīng)立刻鎖閉，不允許再轉(zhuǎn)動該道岔；不滿足進(jìn)路要求時(shí)不應(yīng)鎖閉。

2） 第二級側(cè)防道岔鎖閉要求（如果存在第二級側(cè)防道岔）

a.當(dāng)?shù)谝患墏?cè)防道岔不在進(jìn)路要求位置，且第二級側(cè)防道岔在進(jìn)路要求位置時(shí)應(yīng)鎖閉第二級側(cè)防道岔，防止第二級側(cè)防道岔轉(zhuǎn)動導(dǎo)致兩級側(cè)防條件都不滿足信號關(guān)閉；

b.第一級側(cè)防道岔在進(jìn)路要求位置上鎖閉后，第二級側(cè)防道岔不應(yīng)鎖閉，如果鎖閉第二級側(cè)防道岔會導(dǎo)致部分平行進(jìn)路無法辦理。在圖3 中，對于經(jīng)過S5 定位進(jìn)路，第一級側(cè)防道岔S7 鎖閉在反位，如果把第二級側(cè)防道岔S3 鎖閉在定位，會導(dǎo)致經(jīng)S1、S3、S7、S9 反位的進(jìn)路無法辦理，但該進(jìn)路與經(jīng)過S5 定位的進(jìn)路為平行進(jìn)路，平行進(jìn)路應(yīng)允許同時(shí)作業(yè)。

4 結(jié)束語

塞爾維亞聯(lián)鎖使用的側(cè)防、二級側(cè)防雖然在保證安全的同時(shí)能提高效率，但在一些場景下，防護(hù)要求過于嚴(yán)格。

1） 二級側(cè)防強(qiáng)調(diào)將線路之間用道岔物理隔離，但未考慮線路之間的距離，即不管兩條線路距離多遠(yuǎn)，都要求優(yōu)先物理隔開；

2） 采用信號機(jī)禁止信號顯示提供防護(hù)時(shí)，未考慮信號機(jī)外方是否有列車接近，只要信號機(jī)不是禁止信號就認(rèn)為側(cè)防條件不滿足，因此會導(dǎo)致信號機(jī)故障情況下，即使該信號機(jī)外方?jīng)]有列車也會導(dǎo)致相關(guān)進(jìn)路無法辦理。

以上兩點(diǎn)導(dǎo)致一些場景下，在一定程度上會影響使用效率。國鐵聯(lián)鎖也有類似手段，如防護(hù)道岔、敵對信號、超限區(qū)段等為進(jìn)路提供防護(hù)。另外，國鐵還有一套完善的行車管理制度能保障安全、提高效率。