一种基于回放文件的进路冲突检测算法

胡琰瑜，陈 钰

（卡斯柯信号有限公司，上海）

2014 年发布的中国铁路总公司新版《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）的第301 条规定：接发旅客列车时，与接发列车进路没有隔开设备或脱轨器的线路，不准向能进入接发列车进路的方向调车。本务机车在停留线路内摘挂、列车拉道口时除外。

在当今的轨道交通运输领域中，客运列车是指在国家铁路线上运营的、有车次编号，且一般只用于装载、运输旅客的火车；调车一般是指进行列车解体、列车编组、货物取送、摘挂车辆等活动，需要频繁启动和停车的机车[1]。一般而言，客运列车会按照列车运行计划及联锁规则开放的信号机指示行车，并在进路末端信号机的位置停住。基于“故障-安全”的联锁规则和设备的保证，列车与列车之间不会发生冲撞；而调车作业基于自身的功能属性，在信号按制的基础上又具有一定的灵活性，当其到达末端信号机后，有可能沿着原有进路方向继续冒进，侵入列车进路，进而撞向列车，这种潜在的行车风险，可能会引发较为严重的行车事故，危及到广大乘客的生命安全，也就是《技规》第301 条中所描述想要避免的情况。

办理调车进路的标准是：一旦发现调车继续冒进进路末端信号机会存在侵入列车进路，冲向列车引发行车事故的安全隐患时，调度员应该及时放弃或者取消调车作业，把安全隐患降低到最小。因此各铁路局的安全调度员需要严格按照操作规范进行人工排查，按制调车进路在合适的时机生效，保障客运列车行车安全的同时，执行调车调货或者设备维修等具体任务[2]。

然而事实上，受制于调度员技术水平参差不齐以及部分车站及其复杂的站型，在并未造成安全问题的情况下，即便存在人工漏查的现象，如果缺少有效的技术检测手段，也很难统计量化分析相关的数据指标。因此，为了克服上述问题，本文提出了一种基于站场显示回放文件的进路冲突分析及报警方法。

1 冲突分析算法需要的输入

1.1 站场显示回放文件

信号系统的站场显示回放文件，可以看做是车站信号设备的状态信息的历史数据库。它通常记录一段时间内，后端工作站发送给前端显示模块的按制消息，一般来说，复杂的应用场景都会被后端工作站逐一分解，最终前端接收的每条消息都是描述特定时刻某个特定信号设备的状态。因此，仅通过回放文件无法将后端分解后的多个独立信号设备状态反向组合成一条进路的状态。回放文件数据结构如表1 所示。

表1 回放文件数据结构

1.2 车站的联锁进路表

进路表定义了车站的各类进路的具体组成，包括进路上的道岔设备及走向，无岔设备，信号机设备等。通过对进路的具体设备组成进行匹配，有共用设备的进路必然是会发生冲突的。进路表示例如图1 所示。

图1 进路表示例

1.3 车站的信号设备拓扑关系

判断两条没有共用设备的进路是否可能发生冲突，就需要判断它们之间是否有隔开设备，这里的隔开设备既不是列车进路的组成也不是调车进路的组成，这种情况下就还需要依赖于车站的信号设备拓扑关系。不同厂家的信号系统可能表示设备连接关系的方式不同，但无一例外都需要将其描述清楚。

2 301 进路冲突判定规则

算法中对《技规》第301 条中提到的“接发列车进路”、“调车进路”和“隔开设备”的解释：

（1） 列车进路（必要）：所有的接车、发车进路。

（2） 调车进路（必要）：进路始端含有调车开放信号的基本调车进路。

（3） 隔开设备（非必要）：调车如无法正常停车，冲出终端信号机后到达正在作业的列车进路上的所有逆向道岔（逆向道岔是指顺着行车方向先进入岔前再进入岔后的道岔，反之为顺向道岔）。

如图2 所示：调车进路D8-X4 和发车列车进路SII-XF 之间并没有逆向道岔可作为隔开设备，调车车辆有可能冲过顺向道岔7 继而侵入发车进路。

图2 无隔开道岔可能产生冲突的情况

如图3 所示：列车进路S-X1 上行方向1G 接车，D55 向IIG 下行方向调车。其中看似道岔38 和48 都是逆向道岔，实际上道岔48 虽然是逆向，但是其定位通过顺向道岔46 侵路，反位通过顺序道岔6 侵路，所以此处只有道岔38 往道岔32 的开向可作为“隔开设备”。

图3 有隔开道岔可能产生冲突的情况

以上三类信息均可从车站的联锁进路表和车站的信号设备拓扑关系中获取到，属于侵路规则的静态配置。原则上，每一对可能发生冲撞的进路以及隔开设备（如有）都应该配置，但实际运营中，可能存在某些特定的股道是约定好既不接车也不发车，或者对于较大的车站，如果按照路路通的方式配置规则，可能有成千上万条报警规则。此种情况下也可根据实际运营特点或者统计标准对报警规则配置进行裁剪，比如只关注调入、调出股道的基本调车进路。除了静态配置，最关键部分是需要确定报警成立的时刻，首先就要定义好进路的建立和取消状态与进路上各个设备的状态之间的关系。列车进路（包含接车、发车方向）、调车进路的进路状态判断依据有所不同，主要可概括为以下四种情况：

（1） 对于列车发车进路，它的建立规则是出站信号机的列车允许信号，进路上的所有道岔定位、反位信号，无岔区段锁闭信号同时满足即可；此时忽略发车股道的“占用”状态，是为了囊括平行进路（发车股道是“锁闭”状态）的情况。它的取消规则是发车进路终点的最后一个道岔满足出清状态，表示列车压过了发车进路上的最后一个道岔[3]。如此，即使列车已经在出站的过程中，但是尚未压过最后一个道岔，此时只要另一条调车进路满足建立条件，仍然认为是冲突的，需要产生报警。

（2） 对于列车接车进路，它的建立规则是接车股道的锁闭信号，进站信号机的列车允许信号，进路上的所有道岔定位、反位信号、无岔区段锁闭信号同时满足；它的取消规则是接车股道的相邻道岔满足出清状态，即表示列车已基本走完了接车进路，即将停车。此处未把进站股道“占用”状态作为取消条件的原因是：在调车进路存在，对应列车进站进路建立后，又在人工取消列车进路的条件下，列车股道“占用”+相邻道岔出清的规则无法满足（即进站股道始终不会被占用）。故将此处的取消规则简化为进站股道相邻的道岔出清状态。

（3） 对于调车进路，它的建立规则是进路始端调车信号机的调车允许信号，进路上的所有道岔定位、反位信号同时满足即可；它的取消规则是调车进路终点的最后一个道岔设备满足出清状态。需要考虑调车进路的取消规则，是考虑到存在调车进路建立的时刻先于列车进路的建立时刻，此时需要及时地中止调车作业。

（4） 针对列车接发车进路和调车进路没有直接相交的情况，增加两两进路之间关键隔开设备的状态判断。隔开设备需要满足一定的定位、反位状态，调车才会通过该设备冲向列车进路。同时，它的取消规则弱化成：或者基本调车进路的最后一个道岔设备出清，或者只要有一个隔开设备不满足进路建立的条件即可。如图3 所示，如果道岔38 处于反位，就是处于隔开状态，当前的2 条进路安全，不会报警。

如图4 所示，以回放文件为数据源，按顺序读取每小时的回放文件里各个设备元素在变化时刻的状态，并执行以下步骤，分析出符合条件的冲突信息并报警：

图4 301 进路冲突检测算法流程

步骤01：遍历所有初始化的进路表，结合进路表配置里各个元素的信号表示更新当前变化时刻表中的列车进路或者调车进路的状态。假设总进路的个数为N，某个进路标记为，其在历史时刻tlast的进路状态记为，在当前时刻tnow的进路状态记为s(routei,tnow)。（其中，

步骤02：结合进路的历史状态，判断当前进路routei的状态是否有变化，即是否满足s(routei,tnow)≠s(routei,tlast)。

结束语

本算法通过检索分析站场的回放文件，找出调车作业中有可能冲向正在行驶中的客运列车的案例，并产生进路冲突的报警记录。与现有技术相比，首先，本算法可在回放文件生成后自动分析，保持每天24 小时不间断工作，相比之前安全调度员的人工判断，提高了检索进路冲突的工作效率；其次，本算法的检索直接基于各个设备的信号状态，利用逻辑性较强的冲突分析方法，可以准确无误地检索出进路冲突，基本消除了过去依赖人工机械地比对设备状态来判断冲突的漏查误报。从具体的算法判断依据来看，只要两两进路有效的生命周期重叠，且存在调车主动冲向客运列车的可能性，就会触发报警。从这一点来看，本算法提高了进路冲突检索的正确率；再次，当检索发现进路冲突后，立即写入数据库并展示在前端网页，分析人员可进一步分析并通知相关调度人员、所辖车站的上级领导等工作人员，形成一个业务闭环，起到重点规范调度人员的违规操作习惯的作用，从而保障整体运输调度指挥系统的持续安全稳定，提高了整个运输调度指挥系统生态的安全性[4]。