临时限速设置技术发展探讨

岳朝鹏 张 鹏

临时限速是指线路固定速度以外的,具有时效性的速度,包括:施工、维修引起的计划性限速,自然灾害、设备故障引起的突发性限速等。对于临时限速的设置,过去都是调度员打印出文本格式,然后通知司机按文本限速调度命令控制列车运行。随着 CTCS-2级列控系统的发展实施,有关限速的调度命令更多地采用数据格式,即把限速调度命令分发给列控中心 TCC,再由 TCC转换为应答器报文格式后,通过 LEU控制有源应答器的传递给车载设备。显然,采用通过设备设置限速的方式,无论在安全性和可靠性上都要大于文本传递。然而,在调度员具体设置列车限速的过程中,却仍存在着一定的安全隐患。本文将通过对既有限速设置流程方案的分析,提出以临时限速服务器 TSRS集中管理全线临时限速命令的优越性。

1 对既有临时限速设置流程方案的分析

既有的临时限速设置流程通常需要调度中心与车站值班员共同确认,具体流程描述如下。

1.由中心调度台负责拟定限速调度命令,输入限速参数,并对限速参数进行校验。

2.调度台将带有限速参数的调度命令下发至相应受令站。

3.车站值班员必须对限速参数进行再次校核,校核成功后签收此限速调度命令。

4.所有受令车站签收完毕后,将限速命令进行分解,并存储至 CTC站机确认列表中。

5.调度员或车站值班员 “择机”从服务器中调出相应的限速命令,选择发送给列控中心执行。

6.发送时必须预先向列控中心发送 “校验”命令,待列控中心对此校验命令校验成功后,才允许 CTC终端发送正式执行命令。

7.列控中心校验成功后,发送正式 “执行”命令,列控中心执行此命令后限速命令正式生效。

其中第 6步和第 7步是对既有线 CTCS-2级区段限速设置流程的改进,用于在设置限速前提交给列控中心检验限速规则是否可执行。下面以图 1场景为例,针对各项步骤进行风险性分析。

第 1,对于限速命令的拟定校验,CTC设备仅是对当前限速命令参数的输入合法性做校验,而并没有把它当做限速计划来进行可执行性校验。例如,图 1中线路上已存在着一个 1号限速区,若有新的限速施工计划欲拟定 2号限速区时,调度员只要正确输入参数位置,CTC即认为合法,而当将该命令发到 TCC时,却发现与已有限速区冲突,造成事先规划好的限速计划安排流产。此时,若限速要求紧急,又事先未安排好应急措施,将带来一定的运营管理风险。

图 1 临时限速设置场景示意

第 2,由中心调度员选择分发限速命令给相应的车站值班员,再由车站值班员确认后回复签收。由于这个过程靠人工分发,人工确认,无论从效率还是安全上讲都存在不足。例如,中心调度员可能会将限速命令漏发给车站值班员,尤其当调度员为提高限速设置效率,仅对当前线路运行方向的车站分发限速命令,而一旦出现线路运行改方时,调度员又很容易忽视已设置成功的限速命令,从而造成危险事故。再有,中心调度员还需耐心等待所有相关车站值班员都回复认可后,才能操作下达,存在遗忘漏设的危险。另一方面车站值班员在做签收确认时,大多情况下只是比较文本格式与数据格式的一致性,而不关心对本站的适用性。

第 3,由调度员或车站值班员择机下达限速命令。CTCS-2级列控系统的临时限速更新点位置较少,仅限于车站或中继站附近。若限速命令下达时机把握不当,将对处于高速运行的列车实施紧急制动,或是列车通过更新点时没能及时接收到限速信息等,这样都会危及行车安全。

第 4,要求对限速命令下达时先做验证后执行。但以图 1中所示的 3号限速区下达为例,对于车站 C进行验证和执行均能生效,而到了 A站和 B站时却发现因已设有 1号限速区而无法再下达,造成此时有的车站执行了限速,而有的车站却没有执行该限速,给调度员的限速命令管理带来了混乱。

随着我国高速铁路的逐步建设,列车运行速度越来越高,对临时限速设置的安全性也就要求越高。下面将给出以临时限速服务器为核心,对全线临时限速命令集中管理方案的优越性。

2 高速铁路临时限速服务器方案

早期由于对于应答器报文的编制技术和扰码技术尚未完全掌握,所以将有关临时限速信息的报文均采用列控中心预存储的方式。当 CTC下达临时限速命令后,由列控中心根据临时限速命令的位置参数,进行归档后挑选对应的应答器报文,从而给临时限速命令的设置带来很多约束,包括限速区长度、限速区起止点、限速值、限速区数量等,很大程度上限制了用户的实际需求。如今 TCC已具备了实时组帧和实时生成应答器传输报文的能力,从而大大消弱了对临时限速命令的设置约束,但同时也引出了长大限速区和多处限速区造成的不易设置、维护等问题。同一条限速命令往往需要多个车站的下达和值班员确认,一方面增加了调度员、车站值班员的责任负担,另一方面也易引发限速命令的漏设,危及行车安全。

另外,随着 CTCS-3级列控系统的工程实施,地面设备又引入了无线闭塞中心 RBC,同样需要获取临时限速指令。

图 2 临时限速命令传输示意图

为确保对原有线路限速规则的兼容性,现采用增设临时限速服务器的方案,对全线的临时限速命令进行统一集中管理和维护。CTCS-3级列控系统中关于临时限速的设备构成和临时限速命令传输通道如图 2。临时限速服务器设置于靠近调度中心的车站,分别向列控中心 (TCC)及无线闭赛中心(RBC)传递列控限速指令。TCC应根据进路状态、临时限速等信息实时组帧生成用户报文(830bits),并编码生成相应的应答器传输报文(1023bits),经 LEU传输至有源应答器;RBC应根据行车许可、临时限速等信息实时生成相应的无线消息,经 GSM-R传输至车载设备。

临时限速服务器不仅可用来维护 C2限速与 C3限速的同一性,同时还具有对临时限速命令进行可执行性校验功能、拆分下达功能,以及对限速状态的综合判定功能。如,对于限速计划的拟定,TSRS将根据限速计划时间段、空间位置进行更加深入的限速规则校验等,可保证预先拟定的限速按计划的成功实施。对于限速命令的拆分,由 TSRS自动识别完成,仅需要调度员确认是否下达,而不需要车站值班员参与。对于各TCC、RBC的回执结果,也由 TSRS自动比较原调度命令与各分散设备的限速状态一致性,避免调度员逐一确认,减轻调度员劳动强度。

此外,临时限速服务器还提供了激活提示与设置时机提示的人性化功能,可有效的辅助调度员择机下达临时限速命令。

同时,对限速命令的设置流程进行了简化,仅由中心调度员负责操作设置,不再允许车站值班员介入,以保证限速命令集中设置的统一性和一致性。限速流程上主要分为3个阶段:拟定命令、验证命令及执行命令,具体如下:

1.调度员在 CTC终端输入列控限速命令参数信息 (需二次输入校核确认),确认后生成临时限速调度命令 (含文本),下发给临时限速服务器进行有效性校验。临时限速服务器校验成功后,将该临时限速调度命令存入待执行列表中,并向 CTC返回校验成功;若校验失败,向 CTC返回失败原因。调度员可根据失败原因调整临时限速命令参数,重新尝试下发。

2.临时限速服务器对即将执行的临时限速调度命令,从其计划开始执行时间的前 30min起,提示调度员确认激活,并每间隔 10min重复提示,直至确认或超出该临时限速调度命令的计划结束时间。调度员可根据 CTC的激活提示,或直接选取并激活即将执行的列控限速命令。

3.临时限速服务器对 TCC、RBC的验证结果进行综合判定,若存在任一设备验证失败或超时未返回验证结果,则向 CTC返回限速验证失败。调度员根据验证失败原因可选择撤销或重新尝试激活验证。若全部设备验证成功,则向 CTC返回限速验证成功;同时,向行车调度员提供下达设置时机的参考提示。调度员可根据 CTC的设置提示,或直接选取并设置验证成功的列控限速命令。临时限速命令的设置流程见图 3。

图 3 设置临时限速命令的操作流程图

图 4 取消临时限速命令的操作流程

4.临时限速服务器对 TCC和 RBC的执行结果进行综合判定,若存在任一设备执行失败或超时未返回执行结果,则向 CTC返回限速失败。行车调度员根据执行失败原因可选择取消或重新尝试设置;若全部设备执行成功,则向 CTC返回限速成功。对于执行成功的列控限速指令,RBC和 TCC分别通过 GSM-R无线通信和有源应答器,将临时限速信息发送给车载设备。

5.当调度员确认临时限速调度命令可取消时,应再次拟定与该设置命令的限速区位置参数完全一致的取消命令,然后采用相同的设置流程,先验证后执行。临时限速命令取消流程见图 4。

3 未来展望

目前,临时限速服务器的主要功能定位在对列控限速规则的严格校核,以及针对各分散设备的需要对限速命令进行拆分下达与状态综合,同时为兼容不同等级线路的限速规则做适配等。但考虑到临时限速服务器在设计初期,就要求具有可同时与全线范围内的 TCC、RBC进行信息交互的能力,并且是以接入信号安全局域网的方式与 TCC、RBC接口,同时自身又是 SIL4级的列控信号安全设备,以及要求安装地点需在靠近调度中心的车站上等特点,所以临时限速服务器还有很多的发展空间。

[1] 客运专线列控系统临时限速技术规范.科技运 2008[151]号[S],2008.

[2] 既有线列控限速流程和操作显示界面的规定(暂行).科技运 2006[94]号[S],2006.

(责任编辑:温志红)