列控中心增加小轨道状态检查功能及测试方法简析

王 楠

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

ZPW-2000A型轨道电路设备在CTCS-2/3级列控系统的客运专线上被广泛使用，但未将小轨道状态纳入区间闭塞控制[1，2]，为加强区间闭塞防护，由列控中心（TCC）处理，将小轨道状态纳入轨道区段状态判断逻辑。

2 ZPW-2000A轨道电路现状

对于采用电气绝缘节分割的ZPW-2000A轨道区段，发送端调谐单元至接收端调谐单元之间的线路部分称为主轨道；相邻两个主轨道之间存在隔离信号用的调谐区，称为小轨道[3]。主轨道和当前运行前方小轨道构成一个完整的轨道区段，也称为总轨道。轨道区段由1段主轨道和1段小轨道组成，轨道区段所属的小轨道随着方向的变化而变化，每个轨道区段由主轨道和运行方向前方的小轨道组成，如图1所示。

图1 轨道区段组成Fig.1 Track section composition

ab、cd、ef、gh为调谐区小轨道，bc、de、fg为主轨道。正方向时，1G由bc+cd两部分组成；2G由de+ef两部分组成；3G由fg+gh两部分组成。反方向时，1G由ab+bc两部分组成；2G由cd+de两部分组成；3G由ef+fg两部分组成。

由于目前ZPW-2000A轨道电路设备未将小轨道状态纳入轨道区段状态判断，当小轨道cd占用时，轨道电路监测仅具备小轨道报警功能[4，5]，而1G并不会因此变为占用状态，在运营上存在安全风险。

3 小轨道纳入轨道区段状态检查原理

列控中心增加小轨道纳入轨道区段状态检查后，总轨道设备状态由主轨GJ、主轨GAN及其小轨CAN状态共同决定，当三者均为空闲状态时，总轨道设备状态判为空闲；当三者中任意一个为非空闲状态时，总轨道设备状态判为占用。

区间正方向时，cd小轨道状态由2JS检查，ef小轨道状态由3JS检查。总轨道状态判断如图2所示。

图2 轨道电路状态判断(正向)Fig.2 Judgment of state of track circuit (Forward)

区间反方向时，cd小轨状态由1JS检查，ef小轨状态由2JS检查。总轨道状态判断如图3所示。

4 应用场景分析

4.1 正常应用

在现场应用过程中，除了在正常运营过程中由列车占用导致的小轨道占用外，还可能在以下场景出现小轨道闪红的情况。

图3 轨道电路状态判断(反向)Fig.3 Judgment of state of track circuit (reverse)

1) TCC上电启动

TCC上电重启至完成方向初始化前，TCC默认按照正方向处理小轨载频。方向初始化完成后，若区间方向初始化为反向，此时TCC按照反方向处理小轨载频。而轨道电路接收器因为方向改变需要2 s时间进行解调，因此轨道区段可能会出现闪红的情况。

2) 区间改方，小轨道由机械节转为电气节

车站区间为发车方向，1G接收器位于机械绝缘节处（图2中1JS），小轨道处于无信号输入的占用状态（图2中XG小轨CAN）。当区间方向由发车改为接车后，1G接收器（图3中1JS）位于区间电气绝缘节处，此时2G的小轨道状态由1JS检查，但由于轨道电路设备需要2 s解调时间，因此在2 s内2G会出现闪红的情况[6]。

3) 相邻两站双接

根据方向电路控制原理，区间改方过程中，会有短时间的双接状态（或多个中继站动作不一致出现短时双接）。此时，列控中心根据逻辑方向使用小轨道状态信息，双接时两站均不使用集中区边界处的小轨道状态信息，此时并不会引起某区段的红光带。当通过改方恢复一发一接状态时，集中区边界处轨道区段接收器小轨道由无信号（或低强度信号）输入变为正常信号输入时需要2 s的解调时间，改为发车方向的车站集中区边界处轨道区段会出现闪红的情况。

综上所述，为了应对上述正常应用中可能出现的轨道电路闪红情况，列控中心软件将调谐区小轨道状态纳入闭塞控制后，在无方向、方向初始化及改方过程中不处理小轨道占用状态，轨道区段状态以主轨道状态为准。并在改方完成后增加5 s延时处理，用以覆盖FQJ动作延时和小轨道接收器解调时间，5 s内列控中心不处理小轨道占用状态，轨道区段状态以主轨道状态为准。

4.2 故障场景

1) FJ/FQJ驱采不一致

区间FJ和FQJ驱采不一致情况下，小轨信号弱或者列控中心向轨道电路发送的小轨道载频与通过FQJ切换接收的小轨信号载频不一致时，可能出现红光带。如图4所示，区间轨道区段2G单区段FQJ故障，1JS小轨道接收2FS信号，2JS小轨道接收3FS信号，由于信号强度较弱，导致1JS和2JS判断小轨道占用，引起2G和3G出现红光带。[4-7]

图4 FQJ故障时轨道电路状态判断Fig.4 Judgment of state of track circuit at FQJ failure

2) 站间通信中断

本站区间为发车方向时，边界区段小轨道状态需要从邻站TCC发送的边界信息中获取，当两站TCC通信中断时，按照“故障-安全”原则，本站TCC边界小轨状态按占用处理，导致本站靠近集中区的边界轨道区段出现红光带。

5 测试方案

列控中心增加调谐区小轨道占用检查功能，是将小轨道CAN通信状态作为轨道区段设备状态判断的条件之一，位于区间占用逻辑检查功能的上层，从设计层面最大限度避免对既有主体功能模块的影响，如图5所示。

图5 轨道电路状态判断逻辑[4]Fig.5 Logic judgment of state of track circuit

在进行小轨道功能测试时，需要从以下几个方面进行验证。

1) TCC上电启动时轨道区段设备状态判断

占用区间某小轨道，列控中心上电重启，直至该区间完成方向初始化后的5 s内，该小轨道所属的轨道区段状态与主轨道设备状态保持一致。若区间初始化为无方向，则该小轨道两侧的轨道区段状态始终与主轨道设备状态保持一致。

2)引入小轨道占用检查功能对改方操作的影响

区间办理正常改方，改方成功，在改方过程及改方结束后，区间轨道电路不闪红光带。

区间办理辅助改方，改方前区间为反向，将区间某区段FQJ固定置为落下状态，区间出现因小轨道占用导致的红光带，辅助改方成功，改方完成后该小轨道所属的轨道区段状态变为空闲。

3) 主轨道前、后方小轨道对轨道区段设备状态的影响

主轨道后方的小轨道状态不应影响该主轨道所属轨道区段的设备状态。

4) 集中区分界处小轨道对边界轨道区段设备状态的影响

本站为发车方向时，向邻站发送的边界信息中小轨道状态应为“无小轨”。邻站边界信息发送的小轨道状态为占用时，本站边界轨道区段设备状态应为占用；邻站边界信息发送的小轨道状态为空闲时，本站边界轨道区段设备状态应与主轨道设备状态保持一致。

本站为接车方向时，TCC应将边界小轨道的实际状态发送给邻站TCC。

5) 与既有站互联互通

既有站TCC边界信息中不包含小轨道状态信息[8]，固定向邻站发送“无小轨”状态。增加小轨道占用检查的车站接收到该信息后，边界轨道区段设备状态应与主轨道状态保持一致。

6 结束语

列控中心增加小轨道状态检查功能，降低了因小轨道故障或断轨引发行车安全事故的风险，为客专线路安全运营又提供了一重保护。目前，小轨道状态纳入列控中心闭塞功能检查还处于试验阶段，除了进行理论分析及室内测试，还需要大量的现场试验验证其方案的可行性与稳定性，为后续大面积推广提供理论和数据支撑。