朔黄铁路重载无线闭塞中心系统研究

2022-04-26何占元张艳辉

铁路通信信号工程技术 2022年4期

何占元，张艳辉

(1．朔黄铁路发展有限责任公司，河北肃宁 062350;2．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；3．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

1 概述

重载移动闭塞列控系统适用于重载铁路，用于控制重载列车行车安全的列控系统，主要由重载无线闭塞中心（Radio Block Center，RBC）、车载设备、联锁设备、临时限速服务器、调度集中设备等组成。重载移动闭塞列控系统具有站内连续发车、区间移动闭塞、列车自动驾驶、北斗定位、兼容固定闭塞等功能。

重载RBC是重载移动闭塞列控系统核心设备之一，根据联锁、车载设备、相邻重载RBC设备、临时限速设备、调度集中设备等提供的信息，为列车计算行车许可，通过无线通信方式发送给车载设备，控制列车安全运行。

2 组成结构

重载RBC作为重载移动闭塞列控系统的核心设备，采用二乘二取二的安全计算机，保证系统安全、可靠、不间断运行。重载RBC采用以太网方式与联锁、相邻RBC、临时限速服务器、调度集中设备进行通信；通过无线LTE网络与车载设备进行通信；通过维护接口，将重载RBC维护信息发送给维护单元，如图1所示。

图1 重载RBC系统组成结构Fig.1 Schematic diagram of the composition of heavy-haul RBC system

3 主要功能

重载RBC作为重载移动闭塞列控系统的核心子系统，主要有列车辅助定位、列车筛选、计算行车许可、重载RBC间移交切换、固定闭塞与移动闭塞间切换、辅助联锁功能以及其他功能等。

3.1 列车辅助定位

重载列车具有列车长度长、载重大特点，对于重载移动闭塞列控系统，车载设备需要精确获取列车位置包络信息后，方可向重载RBC发送“行车许可申请”。由于列车长度较长，对于车站股道无法存放整列列车时，车身可能占压咽喉区，如图2所示，列车在无法获取车身范围内道岔位置时，则无法精确获取列车位置包络，影响车载设备发送“行车许可申请”时机，进而影响移动闭塞下发车效率。

图2 重载列车站内发车示意Fig.2 Schematic diagram of the departure of a heavy-haul train from a station

以朔黄铁路中使用的机车为例，机车类型、牵引重量、换长等信息如表1所示。

表1 机车类型、牵引重量、列车换长Tab.1 Locomotive types, traction weight and converted train length

对于列车车长较长，占压咽喉区场景，车载设备向重载RBC申请辅助定位，重载RBC将联锁发送的道岔状态，通过无线方式发送给车载设备，车载根据道岔状态可精确列车位置包络。

3.2 列车筛选

移动闭塞系统以车身包络为闭塞计算列车追踪，对于列车降级模式下，通过轨道电路或计轴检测列车占用以固定闭塞制式行车的线路中，移动闭塞系统要求重载RBC在完成列车筛选条件下，方可以移动闭塞方式进行追踪。列车筛选分为列车前端筛选、列车尾端筛选、人工前筛。

列车前端筛选：重载RBC判断列车前方至所在区段边界处无非通信车，可判断列车有前端筛选。

列车尾端筛选：重载RBC判断列车尾端至所在区段边界处无非通信车，可判断列车有尾端筛选。

人工前筛：移动闭塞系统下，为快速完成列车前端筛选，可通过人工确认列车前方无非通信车方式，完成列车筛选。

重载RBC判断列车前方相邻区段为空闲，向车载设备请求人工前端筛选，司机观察列车前方情况，确认列车车头至信号机处无非通信车，通过按压DMI人工前筛确认按钮，完成列车前端筛选，如图3所示。

图3 重载RBC完成前后端筛选示意Fig.3 Schematic diagram of the screening of the front-end and rear-end of a train by heavy-haul RBC

3.3 计算行车许可

重载移动闭塞列控系统在有轨道电路检测列车占用条件下，支持移动闭塞制式和固定闭塞制式的列车混跑，重载RBC在计算列车行车许可时，存在追踪移动闭塞列车，追踪固定闭塞列车，追踪降级列车场景。

1）计算追踪移动闭塞列车的行车许可

追踪移动闭塞列车是指追踪前车为完成尾端筛选的通信车，且两列车间无其他非通信车或通信车，则重载RBC按照追踪移动闭塞列车方式，为该列车计算行车许可，并按照移动闭塞方式延伸列车行车许可终点。

2）计算追踪固定闭塞列车的行车许可

追踪固定闭塞列车是指追踪前车为非通信车（包括LKJ设备控制的列车或ATP控制的降级列车），重载RBC按照闭塞分区为单元，通过检查闭塞分区空闲，延伸行车许可终点追踪固定闭塞列车。

3）计算追踪降级列车的行车许可

追踪前车为通信车，当前车由通信车降级为非通信车时，考虑重载列车车身较长，制动性能差，制动距离长，闭塞分区长度长等因素，若重载RBC按照追踪固定闭塞列车方式回缩行车许可终点，可能会发生列车闯行车许可终点，在列车高速运行下，触发紧急制动，对重载列车产生不可逆转的损害。

对于该场景，重载移动闭塞列控系统要求重载RBC为后车保持行车许可终点，使列车在保障安全条件下进行制动，当行车许可终点所在闭塞分区空闲时，可按照固定闭塞方式追踪列车，如图4所示。

图4 重载RBC计算列车追踪降级列车行车许可示意Fig.4 Schematic diagram of movement authority of degraded tracking train as calculated by the heavy-haul RBC

3.4 重载RBC间移交切换

重载RBC最大支持管辖5个标准站联锁，线路较长，需要多个重载RBC管辖时，重载RBC间需要完成列车控制权的移交切换。重载RBC间控制权移交切换共分为3个过程：发起移交，控制权转换，完成移交，如图5所示。

图5 重载RBC切换示意Fig.5 Schematic diagram of heavy-haul RBC handover

1）发起移交

移交RBC判断列车完全进入移交区，且列车行车许可终点延伸至移交分界点，则移交RBC向接管RBC发起移交申请。接管RBC接收到移交RBC的移交申请时，延伸该列车行车许可终点至接管RBC管辖区，并将计算的接管行车许可信息发送给移交RBC，移交RBC将本RBC计算的行车许可及接管RBC计算的行车许可拼接后发送给列车。列车判断车头在移交RBC管辖区，采信移交RBC发送行车许可进行控车。

2）控制权转换

列车在移交区，列车与移交RBC、接管RBC保持通信，移交RBC和接管RBC向列车均发送拼接后的行车许可，列车判断车头越过移交分界点，采信接管RBC发送的行车许可信息，完成控制权切换。

3）完成移交

移交列车车尾越过移交分界点，完全进入接管RBC管辖区，采信接管RBC发送的行车许可，并向移交RBC发起注销，移交RBC接收到列车发送的注销信息，则与列车断开连接，即完成RBC间的列车移交切换流程。

3.5 固定闭塞与移动闭塞间切换

重载移动闭塞列控系统支持列车在固定闭塞制式与移动闭塞制式间切换，列车在固定闭塞制式下，由LKJ系统监控列车运行，司机凭地面允许信号行车。列车在移动闭塞制式下，由ATP控制列车安全运行，司机凭控车曲线行车。

1）固定闭塞→移动闭塞切换

列车由固定闭塞区驶入移动闭塞区时，当前列车由LKJ监控列车运行，列车经过切换应答器，激活ATP系统，ATP向重载RBC发起注册，重载RBC判断列车完成前端筛选，且满足移动闭塞控车条件，向ATP发送行车许可，ATP接收到行车许可后，向LKJ申请控制权，LKJ释放控制权后，列车完成固定闭塞到移动闭塞的切换，如图6所示。

图6 列车由固定闭塞区向移动闭塞区切换示意Fig.6 Schematic diagram of a train switching from fixed block to moving block

2）移动闭塞→固定闭塞切换

列车由移动闭塞区驶入固定闭塞区时，当前列车由ATP防护列车运行，由于移动闭塞制式下，重载RBC计算行车许可终点延伸至前车车尾，而LKJ系统是以轨道电路码序监控列车运行，当ATP控车时允许列车最高速度高于切换至LKJ监控列车时允许列车最高速度，则会引起LKJ系统输出制动，为防止该场景发生，列车在移动闭塞区向固定闭塞区切换时，重载RBC按照闭塞分区为单元延伸行车许可终点，确保ATP切换至LKJ控车时，LKJ系统不会输出制动，如图7所示。