计算机联锁接口问题的解决方案探讨

徐 昱

计算机联锁系统是以技术手段实现进路、信号和道岔控制，保障站内行车安全的关键系统。计算机联锁系统的接口包括：开关量（采集或驱动的）接口和与其他系统之间的通信接口［1］。

开关量接口主要指计算机联锁与继电电路的接口，较继电联锁系统而言，它是将许多继电逻辑电路完成的功能，改由联锁软件进行逻辑处理，极大地简化了现场继电电路［2］。同时，考虑到故障安全原则，目前国内联锁执行控制电路的结构仍然采用原继电电路方式，这部分继电电路控制室外设备（如信号机、转辙机等），计算机联锁与继电电路结合的原则参照《集中联锁结合电路一般原则》（TB/T 2307—2017）。

通信接口主要指计算机联锁与RBC、TCC、CBI 之间的安全接口。随着计算机联锁系统的不断发展以及客专项目的大量建设，与计算机联锁系统通信的安全接口，也形成了标准的接口规范。例如，与RBC 的接口执行《CTCS-3 级列控系统无线闭塞中心（RBC）接口规范第1 部分：RBC-CBI 接口》（Q/CR 621.1—2018），与TCC 的接口执行《高铁列控中心接口暂行技术规范接口》（TJ/DW 172—2015），与CBI 的接口执行《车站计算机联锁间通信接口暂行技术规范》（TJ/DW 186—2016）。

工程项目中特定的场景下，当计算机联锁系统接口的常规状态不能满足现场需求时，需进行特殊的分析和处理。以下对计算机联锁系统与TCC 接口和与继电电路接口中出现的几个问题进行分析。

1 动车段（所）股道防护信号机问题

动车组列车分为长编组列车和短编组列车。一般情况下，长编组列车为16 列，短编组列车为8 列。为增加动车段（所）的停车功能，在不能增加股道数量的情况下，则需要在股道中间增加分割点，设置具备列车防护功能的“红、蓝、白”三灯位矮型调车信号机［7］，通过办理长、短列车进路，可以使两列短编组列车停在同一股道。动车段（所）股道调车信号机设置见图1。

图1 动车段（所）股道调车信号机设置示意图

为对动车组冒进信号提供有效防护，通常在动车段（所）股道中间调车信号机前方，设置调车应答器组，由列控中心控制发送有源报文，如图1 中的BXFI 和BXF3。当计算机联锁办理了由X 向G1的短列车进路，以及其他情况下股道中间调车信号机关闭时，有源应答器将发送防护方向有效的停车报文；当计算机联锁办理了由X 向G2 的长列车进路，调车信号机开放蓝灯列车信号时，有源应答器发送防护方向有效的调车危险信息；当计算机联锁办理了由G1 向G2 的调车进路，调车信号机开放白灯调车信号时，有源应答器应发送防护方向有效的目视行车危险信息［4］［8］。

列控中心为了控制调车模式下的应答器报文发送，需获知调车信号机的3 种开放状态，而目前计算机联锁与列控中心的接口规范中给出的通信方式不能有效满足需求。同时，由于不同设备供应商提供的软件结构存在差异，对该功能的实现也存在不同的解读。这些分歧从不同方面制约了工程进度和产品接口标准化工作，因此提出以下3 种解决方案。

方案1 进路信息发送

如图1 所示，当办理了X 至IG2 的长接车进路后，XFI 开放蓝灯，X 开放黄灯，此时由计算机联锁将X 至XI 进路信息及其信号显示状态，发送给列控中心，将XFI 至XI 进路信息及信号显示状态，也以接口协议中CBI 发送数据包中进路信息数据块的形式发送给列控中心，其中XFI 的显示可按协议约定为蓝（001001b），列控中心接收到XFI 开放为蓝灯后，控制BXFI 有源应答器发送调车危险信息包【ETCS-132】。

当办理了XFI 至XI 的调车进路后，XFI 开放白灯，此时计算机联锁对XFI 的显示状态，仍是通过接口协议中CBI 发送数据包中信号机调车状态数据块的方式发送给列控中心，列控中心接收到XFI开放调车信号的信息后，控制BXFI 有源应答器发送目视行车危险信息包【ETCS-137】。

当XFI 关闭时，根据进路锁闭情况，计算机联锁将XFI 状态，通过协议中CBI 发送数据包中的进路信息数据块和信号机调车状态数据块的方式，分别发送给列控中心；列控中心接收到XFI 的关闭信息后，控制BXFI 有源应答器发送停车报文（绝对停车信息包【ETCS-5】、 调车危险信息包【ETCS-132】 、 目 视 行 车 危 险 信 息 包【ETCS-137】）。

方案2 信号机调车状态发送

由于动车段（所）股道中间的调车信号机，除了原有的关闭红灯和开放白灯外，还新增加了开放列车信号蓝灯功能。而现有接口规范中，信号机调车状态仅有调车信号开放和调车信号未开放2 种状态，如表1 所示［3］，但无开放列车信号定义。因此，需对协议中的信号机调车状态数据块定义进行扩展，如表1 所示（表中加粗部分为增加项目），在兼容原有功能的基础上，也能适应新场景的应用。

需要说明的是，由于信号机调车状态标志进行了扩展，白红、白蓝机构的调车信号机开放白灯时按开放调车信号发送（11b）信息，调车信号机关闭（红灯或蓝灯）时按信号机关闭发送（通常使用00b）信息。而动车段（所）股道中间的调车信号机，在原有发送原则的基础上，办理向G2 的长列车进路开放蓝灯时，按开放列车信号发送（01b）。

表1 计算机联锁与列控中心接口信号机调车状态定义

方案3 继电器采集

动车段（所）股道中间的调车信号机增加了开放列车信号蓝灯后，其点灯电路中也增加了LXJ接点，常态时LXJ 落下、DXJ 落下，信号机点红灯；办理调车进路时，计算机联锁驱动DXJ 吸起、LXJ 落下，信号机点白灯；办理长列车进路时，计算机联锁驱动LXJ 吸起、DXJ 落下，信号机点蓝灯。列控中心可通过采集调车信号机的LXJ、DXJ状态，判断信号机是否开放，进而控制有源应答器报文发送。股道调车应答器防护功能控制逻辑定义见表2［8］。

以上3 个方案均能实现动车段（所）股道中间调车防护应答器报文发送功能。方案1，虽在功能上满足了运营需求，但由计算机联锁通过进路信息的形式发送股道中间调车信号机的状态，在接口数据中需补充这些列车进路，但实际运营需求中并无这些进路。方案3，简单直观，但增加了工程投资和施工量，且与继电电路存在接口，因而增加了可能的故障点，不利于设备后期维护。方案2，仅需对通信协议进行适当修改，既可使用同一数据块将动车段（所）股道中间的调车信号机的完整状态进行定义，且兼容其他常规类型的调车信号机，具备统一性和标准化的特点。

2 引导总锁闭信号问题

正常情况下，计算机联锁开放信号会检查一系列联锁条件，只有满足规定的联锁条件时，信号才能开放。而当信号不能正常使用或部分联锁条件不能满足时，为避免列车长时间停在机外影响运营秩序，必须绕过或部分绕过这些联锁条件，将列车接入站内，这种特定的接车方式即为引导接车。而这些绕过的联锁条件，必须靠人工保证安全。通常，信号机允许灯光故障或进路上轨道电路故障时，采用引导进路锁闭开放引导信号；道岔故障（失去定/反位表示）时，采用引导总锁闭开放引导信号。

《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T 3027—2015）第6.1.2.3 款规定：“引导锁闭分为引导进路锁闭和引导总锁闭。引导进路锁闭时应检查道岔位置是否正确，并锁闭进路中的道岔，敌对进路不应开放。引导总锁闭应锁闭咽喉区的全部道岔，包括到发线上的分歧道岔，允许开放本咽喉的引导信号”［1］。引导总锁闭仅对咽喉区内全部道岔锁闭，就可以开放引导信号，而不检查道岔位置、轨道区段空闲状态及敌对进路，也不锁闭进路。

在高速铁路中，动车组需要运行在特定的路径上，且需要准确缜密的地面数据作为行车参数。而办理引导总锁闭、开放引导信号后，因列车运行径路不确定（道岔无表示导致无固定的进路），也无法确定向哪个股道或发车口接／发车，列控系统无法向列车发送确定的行车许可，行车安全得不到保证。

因此，《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T 3027—2015）第6.2 节，对区间不设通过信号机并按CTCS-2 或CTCS-3 级列控系统运行线路的正线车站所涉及的特殊联锁功能要求进行了规定。其中第6.2.2.2 款规定：“引导总锁闭仅具备道岔总锁功能。引导总锁闭后不应再以任何方式开放本咽喉的引导信号”［1］。显然，上述条款并不包括区间设置通过信号机的CTCS-2 及CTCS-0 线路车站，而目前这些CTCS-2 线路车站和部分CTCS-0 线路车站，均设置有列控中心来实现轨道电路编码及报文发送。但这些车站办理了引导总锁闭开放引导信号后，按照目前的计算机联锁与列控中心接口通信的内容，列控中心无法获知引导信号开放信息，也无法控制轨道电路编码和报文发送，动车组列车也无法运行。针对该问题，提出以下2 个解决方案。

方案1：引导总锁闭功能取消

引导总锁闭是在道岔故障失去表示的特定情况下才使用的非常规接车方法。而道岔失去表示，对车站的运输秩序会造成严重影响，因此这种情况是极少发生的，即使发生道岔失表示的故障，也应在第一时间进行故障修复，恢复铁路正常运营。在各铁路局制定的《铁路行车组织规则》中，对引导总锁闭接车时的进路检查、确认的规定，通常采取的措施为：不能通过控制台检查、确认进路时，指派胜任的技术人员现场检查并确认进路正确（现场手摇道岔操作，并施行人工加锁），相关道岔加锁状态良好后，方可开放引导信号或派引导人员接车。《铁路技术管理规程》（高速铁路部分）第370条、第371条［5］及《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）第359 条［6］中，对于引导信号接车及人工引导接车的规定并无本质差别。因此，可在由列控中心实现轨道电路编码及报文发送的车站，取消引导总锁闭功能。

表2 股道调车应答器防护功能控制逻辑定义

方案2：引导总锁闭信号机状态发送

对计算机联锁与列控中心通信协议中的进路信息数据块的使用规则进行扩展定义，以支持引导总锁闭时的引导信号机状态发送，如表3 所示（表中加粗部分为新增）［3］。

需要说明的是，当车站办理了引导总锁闭开放引导信号后，由于进路未锁闭，因此对一条进路信息8 个字节中的前3 个字节，按照实际状态填充发送；后5 个字节区段锁闭状态，可统一按照未锁闭状态发送。前2 个字节按照约定的信号机编号进行发送，以便与正常进路及引导进路锁闭时的进路号区别，第3 字节高两位按照实际发送，低6 位按照红白灯发送（000111b）。列控中心接收到进路信息中的进路编号为信号机编号、且信号显示为红白时，可按照引导总锁闭引导信号开放，并控制轨道电路编码和报文发送。

方案2 从通信协议层面，提供了引导总锁闭信号开放的条件，但计算机联锁与列控中心的软件处理逻辑较复杂。而方案1 简单易行，符合现行制度规定，不增加现场作业人员要求和成本，况且即便是在普速铁路，现在也极少使用引导总锁闭接车。

3 三接近区段闪U2 码问题

部分车站在办理正线通过进路时，个别情况发生进站信号机外方3JG 区段会瞬间发U2 码，而根据信号显示，正常情况下应该发送LU 及以上等级码序，3JG 编码电路见图2。

表3 计算机联锁与列控中心接口进路信息定义

图2 3JG 编码电路示意

对图2 电路分析可知，先开放正线接车信号，进站信号机LXJ、ZXJ 吸起，其接近区段3JG 发送U 码。在开放正线出站信号时，计算机联锁先驱动出站信号机LXJ，待出站信号机采集吸起后（出站信号稳定开放），再驱动进站信号机LUXJ 和TXJ。在出站信号机LXJ 吸起而进站信号机LUXJ 和TXJ还未吸起时，编码电路通过出站信号机LXJ 吸起接点、进站信号机LUXJ 落下接点沟通U2 码电路，待进站信号机LUXJ（TXJ）吸起后，编码电路又沟通LU 及以上码序电路，导致整个进站信号机显示正常升级过程中3JG 瞬间闪U2 码。

针对该问题，在U2 码编码电路中，增加了出站信号机对应的反向进站信号机ZXJ 接点，如图3中虚框所示。出站信号机LXJ 吸起，但进站信号机LUXJ （TXJ） 还未吸起时，通过出站信号机LXJ 吸起接点、进站信号机LUXJ 落下接点，以及出站信号机ZXJ（对应的反向进站信号机）吸起接点，沟通U 码电路，保持码序在信号正常升级过程中稳定不突变。而当办理了直进弯出进路时，由于出站信号机对应的ZXJ 为落下状态，通过出站信号机LXJ吸起接点、进站信号机LUXJ落下接点，以及出站信号机ZXJ落下接点，依然沟通U2码电路。

需要注意的是，如果进站信号机所防护的正线进路中所有道岔均开通直股时，计算机联锁应驱动该进站信号机的ZXJ 吸起，否则驱动该信号机的ZXJ 落下。这与是否办理了进路及信号机是否开放无关。

图3 3JG 编码电路示意图（修改）

4 总结

计算机联锁作为信号系统中最关键的控制系统，向其他系统直接或间接地提供所需的基础条件，这些条件包括继电器条件、进路锁闭条件、信号显示条件及其他相关逻辑条件。而随着特殊场景的不断应用，系统间的时序关系、接口差异性及内容全面性等问题也在不断地暴露和显现，这也间接促进了问题的解决和系统的发展。本文中描述的几个问题，其部分解决方案已经在工程中得到实际应用，提高了设备可用性，也可在后续工程项目运用和标准修编中进行借鉴和参考。