匈塞铁路计算机联锁保护进路研究

张志宇，王克强，邢月霜，刘 迪

(1.中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所，北京 100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司 北京华铁信息技术有限公司，北京 100081；3.中铁电气化局集团有限公司 设计研究院，北京 100036；4.中国铁路哈尔滨局集团有限公司 海拉尔电务段，内蒙古 呼伦贝尔 021000)

匈塞铁路(匈牙利布达佩斯—塞尔维亚贝尔格莱德)作为我国走向欧洲的第一条高速铁路，对于推动我国高速铁路走向世界具有里程碑式的意义[1-2]。信号产品是高速铁路的大脑，保障列车安全运行，有助于提高列车运行效率，而计算机联锁(CBI)是信号系统产品中保证列车在车站安全运行的重要技术手段[3-4]。通过研究欧洲标准和探索匈牙利当地技术规范发现，同样是保证安全，我国计算机联锁系统和欧洲计算机联锁系统在技术上具有一定的差异[5-6]。分析并吸收这些差异是我国计算机联锁系统适应并进入欧洲市场的关键[7]，以匈牙利计算机联锁系统保护进路技术原则为例，重点研究匈牙利计算机联锁系统保护进路的特点。

1 保护进路设计

在匈牙利，铁路计算机联锁中没有照查继电器的概念，无法通过照查继电器控制敌对进路的建立。保护进路可以征用另一咽喉的无岔区段和道岔区段等作为本进路的一部分，成为防止另一咽喉建立敌对进路的一种方式。车站的地形坡度较大，同时列车的制动距离较长，保护进路的设计则可以防止列车由于不能停稳而可能发生的掉道危险，此设计理念已成为当地的一种标准。匈牙利铁路车站保护进路设计如图1 所示。每条列车进路可以设计多条保护进路，保护进路被设置以后，保护区段上就无法再办理敌对进路。

图1 匈牙利铁路车站保护进路设计Fig.1 Protection route design of Hungary-Serbia Railway station

在匈牙利，出站信号机和调车信号机通常设置在线路行进方向的右侧。进路S->S1 的保护进路设计如表1所示。表1中，GS 表示在能见度良好情况下保护进路的区段；SS表示在能见度有限情况下保护进路的区段；√表示保护进路包含此区段。由表1可知，此进路共有3 条保护进路，能见度良好情况下的1条保护进路由1 个区段组成，能见度不好情况下2条保护进路分别由3 个区段组成。根据长度要求，保护进路也可能由更多区段组成。

表1 进路S-＞S1的保护进路设计Tab.1 Protection route design of S->S1

根据联锁表的设计可以得到保护进路需求，进路S->S1 的保护进路需求如表2 所示。基本保护进路0由道岔9所在区段组成；能见度有限保护进路1由道岔9、道岔7、道岔1所在区段组成；能见度有限保护进路2 由道岔9、道岔7、道岔5 所在区段组成。

表2 进路S-＞S1的保护进路需求Tab.2 Protection route requirements of S->S1

2 保护进路技术原则

2.1 保护进路设置原则

如果在进路终端信号机显示红灯或者调车禁止灯光时列车或车列发生冒进，则有可能产生危险，联锁设备应该通过考虑设置保护进路的方法来防止这种情况引发事故。考虑保护进路是行车安全的重要部分，每一条列车接车进路都应设置保护进路。保护进路的长度能否满足行车安全则是设置的关键，如果保护进路长度或其它条件不满足要求，则主进路始端信号不允许开放。

（1）列车保护进路设置原则。根据匈牙利国家铁路公司(MÁV)在《计算机联锁车站设备技术条件》中的规定：①通常情况下，如果进路内没有超过10‰的下坡道，保护进路长度为50 m；②如果进路内有超过10‰的下坡道，保护进路长度为300 m；③在雨雪天气等瞭望距离有限的情况下，保护进路长度为300 m，已设置为50 m 的应能够调整为300 m。

（2）调车保护进路设置原则。根据MÁV 在《计算机联锁车站设备技术条件》中的规定：①如果调车进路长度小于300 m，则保护进路长度为50 m；②如果调车进路长度大于300 m 且进路内下坡道不大于2.5‰，则不设保护进路；③如果调车进路长度小于500 m 且进路内下坡道不小于2.5‰，则保护进路长度为100 m；④如果调车进路长度大于500 m，则不设保护进路。上述可以不设保护进路的情况，在相关部门有特殊要求时亦可设置50 m保护进路。

2.2 保护进路分类

根据建立的保护进路上是否有道岔，以及道岔是顺向道岔还是逆向道岔，可以将保护进路分为以下3种。

（1）保护进路区段无道岔。当主进路的保护进路建立在无岔区段时，一条进路的保护进路通常只有2 条，一条为50 m，一条为300 m。进路建立时保护进路区段只检查占用情况，空闲时检查通过，占用时检查失败。保护进路建立在无岔区段如图2 所示。主进路SF->S2 为接车进路，WCG 为主进路SF->S2的保护进路区段，进路从建立到解锁的整个时间段内都需要保持WCG空闲。

图2 保护进路建立在无岔区段Fig.2 Protection route established in the forkless section

（2）保护进路区段有逆向道岔。当主进路的保护进路建立在有逆向道岔区段时，一条进路的保护进路通常也只有2 条，一条为50 m，一条为300 m。进路建立时保护进路区段不仅需要检查区段占用情况，还需要检查道岔的位置以及占用锁闭情况，有一项不满足条件，则会导致进路建立失败。保护进路建立在逆向道岔区段如图3 所示。主进路XF->X3 为接车进路，6DG为主进路XF->X3的保护进路，进路从建立到解锁整个时间段内都需要保持6DG 空闲且6 号道岔一直锁闭在反位，同时不能处在封锁状态。

图3 保护进路建立在逆向道岔区段Fig.3 Protection route established in the reverse turnout section

（3）保护进路区段有顺向道岔。当主进路的保护进路建立在有顺向道岔区段时，一条进路的保护进路可能会有多条。进路建立时保护进路区段不仅需要检查区段占用情况，还需要检查道岔的位置以及占用锁闭情况，有一项不满足条件，则导致进路建立失败。保护进路建立在顺向道岔区段如图4 所示。主进路S->S3 的保护进路由于3 号道岔的位置不同而不同，当3号道岔在定位时，保护进路为1，当3号道岔在反位时，保护进路为2。

图4 保护进路建立在顺向道岔区段Fig.4 Protection route established in the forward turnout section

在实际的软件实现中，保护进路都是以闭塞分区为基本单位建立的。当一个闭塞分区长度大于或者等于保护进路要求的长度时，保护进路由一个闭塞分区构成；当一个闭塞分区长度小于保护进路要求的长度时，保护进路则由多个闭塞分区构成，且多个闭塞分区的长度之和大于或者等于保护进路的长度。

在图4中，主进路建立的保护进路，当5DG长度大于或者等于300 m 时，保护进路由5DG 构成。如果5DG 长度小于300 m，大于50 m，且5DG 与3DG 的长度之和大于或等于300 m，则保护进路由5DG 与3DG 共同构成。此时主进路有3 条保护进路，1 条50 m，2 条300 m，且2 条300 m 的保护进路分别经过3号道岔的定位和反位。如果5DG长度小于50 m，且5DG 与3DG 长度之和大于或者等于300 m，则主进路的保护进路由5DG与3DG共同构成。如果5DG 长度小于50 m，且5DG 与3DG 长度之和小于300 m，此时主进路有4条保护进路，2条50 m，2 条300 m，都通过3 号道岔的定位或反位建立。

2.3 保护进路调整

根据保护进路设置原则，保护进路有不同的长度，且同一条进路通常都有多条保护进路，其保护进路在一定条件之下是可以相互切换的。

（1）调车保护进路的调整。根据保护进路设置原则，调车进路可以不设保护进路，或者设置50 m的保护进路，一般不设置300 m 的保护进路。对于一些不设保护进路的调车进路，在相关部门的特殊要求下亦可设置50 m保护进路。100 m的保护进路情况较少，为了便于管理和实现，在实际中通常都用300 m代替。

（2）列车保护进路的调整。列车进路通常有50 m 保护进路和300 m 保护进路2 种类型，每一种保护进路又可能有多条，这些保护进路在一定的条件之下应可以相互调整。50 m保护进路在通常情况下是不需要调整为300 m 的，但是在雨雪天气等瞭望距离有限的情况下可以调整为300 m。当天气好转后，后续进路的保护进路可以继续调整为50 m，但已经设置为300 m 的保护进路则不允许调整。

同一主进路的2 条300 m 保护进路之间也可以相互调整，如图4所示，主进路的保护进路如果在3号道岔反位方向，则有可能会影响X 方向口的列车接发车进路。此时可以选择3 号道岔在定位方向的保护进路，可以提高X 方向口的运行效率。50 m 保护进路之间的调整同300 m保护进路。

3 保护进路建立

3.1 保护进路建立过程

匈牙利铁路计算机联锁中一条完整的接车进路由主进路和保护进路2 个部分共同组成。接车信号开放前，除了需要检查主进路上的信号机状态、道岔状态、区段状态、敌对进路等信息外，还需要检查保护进路区域内的道岔状态、区段状态和敌对进路等信息。保护进路是随着主进路的确选和锁闭后开始建立的，保护进路的建立过程可以分为选路和锁闭2 个阶段。首先将道岔操作到规定位置，然后检查所有保护区段空闲后，保护进路转入正常锁闭状态；保护进路检查正常的状态信息送达到始端信号后，接车信号开放。当保护进路上的道岔失表示、区段故障、或封锁保护进路上的道岔时，接车进路始端信号机不能开放允许信号或已经开放允许信号的始端信号机需要立即切换到禁止灯光。保护进路建立过程如图5所示。

图5 保护进路建立过程Fig.5 Protection route establishment

3.2 保护进路功能原理

当一条主进路与另一条主进路的保护进路有重叠时，此2 条主进路敌对。保护进路与主进路敌对如图6 所示。先排列主进路XF->X3，其保护进路所在区段为6DG，则S 与X1 之间的进路由于与XF->X3 的保护进路敌对而无法建立。反之，如果先建立S与X1之间的进路，则XF->X3由于保护进路与S与X1之间的进路敌对而无法建立。

图6 保护进路与主进路敌对Fig.6 Protection route antagonistic to the main approach

当向同一区段接车的2 条接车进路保护区段有重叠时，保护进路敌对。保护进路对向重叠敌对如图7 所示。先排列B->V1 进路，再排列A->K1 进路时，2 条进路由于保护进路的重叠敌对而无法同时建立。

图7 保护进路对向重叠敌对Fig.7 Protection route overlapping in the antagonistic direction

当2 条同向进路的保护进路有重叠时，此2 条进路敌对。保护进路同向重叠敌对如图8 所示。SK->X3 进路与S->X1 进路的保护进路有重叠，先建立进路SK->X3 时，6 号道岔被锁到反位。再建立进路S->X1时，需要将6号道岔锁闭在定位。则2条进路由于保护进路重叠敌对而不能同时建立。

图8 保护进路同向重叠敌对Fig.8 Protection route overlapping in the same direction

当2 条调车进路同时向同一区段调车时，如果2 条调车进路终端距离不小于300 m，调车进路不敌对，当2 条调车进路终端距离小于300 m，且调车进路内下坡道大于2.5‰时，进路敌对。调车进路保护进路敌对如图9所示。进路D1->D3与D2->D4 同时向WCG 调车，当WCG 长度小于300 m 且下坡道大于2.5‰时，此2条主进路由于保护进路敌对而不能同时建立。

图9 调车进路保护进路敌对Fig.9 Protection route of shunting into antagonism

3.3 保护进路与主进路关系

当保护进路有多条时，值班员排列进路时需要确定选择哪条保护进路。铁路计算机联锁收到来自人机界面(MMI)或调度集中系统(CTC)的排列进路消息以后，先检查主进路上的基本联锁条件是否满足，再检查保护进路上的联锁关系，都满足时先锁闭主进路，再锁闭保护进路，以避免主进路因故无法锁闭时，出现单独锁闭保护进路的情况[8]。主进路锁闭以后，始端信号机不能立即开放允许信号，需要检查保护进路联锁条件满足且已经锁闭，才能开放允许信号。如果主进路锁闭以后保护进路无法锁闭时，始端信号机不能开放允许信号。此时需要人工操作，解锁主进路。带保护进路的进路建立流程如图10所示。

图10 带保护进路的进路建立流程Fig.10 Establishment process with protection route

4 保护进路解锁

保护进路的解锁基本原则是：主进路解锁后，保护进路才能解锁[9]。通常情况下列车进入股道后，保护进路随着主进路解锁而触发解锁计时机制，计时结束后自动解锁。保护进路还可以随着主进路的人工取消解锁[10]、人工延时解锁[11]、区段故障解锁、折返解锁[12]等方式解锁。部分联锁系统还设置有保护进路人工解锁功能，如列车全部进入股道且确认停稳后，在保护进路解锁延时期内，操作人员可以提前人工解锁保护进路。

（1）人工取消解锁。当一条主进路建立，保护进路随着主进路一起建立，在主进路没有接近锁闭时，办理取消进路操作，主进路始端信号机切换到禁止灯光，保护进路随着主进路的解锁一起解锁。

（2）人工延时解锁。当主进路和保护进路建立以后，主进路接近区段有车占用或故障占用时，需要人工延时解锁才能取消主进路和保护进路，办理人工延时解锁手续后，主进路始端信号机切换到禁止灯光，触发解锁计时器开始计时，计时结束以后保护进路随着主进路一起解锁。

（3）触发解锁区段解锁。当主进路和保护进路建立以后，主进路始端信号机亮允许灯，列车顺序进入进路，信号机切换到禁止灯。随着列车的前进，主进路区段全部顺序解锁，当列车进入股道后，触发解锁计时器开始计时，计时结束后保护进路一次性全部解锁。

（4）区段故障解锁。当列车在股道没有停稳，闯入保护进路中，则保护进路解锁计时器停止计时。待列车退回股道后，需要办理保护进路人工解锁，重新启动计时，待计时结束后保护进路解锁。

（5）股道折返出清解锁。主进路和保护进路建立以后，列车顺序进入股道，触发解锁计时器开始计时，此时办理反方向折返进路[13]，如果在解锁计时时间内列车根据折返进路信号运行并出清股道，股道出清后原保护进路全部解锁。

上述情况之外，在已办理接车进路的情况下，继续办理发车进路，接车进路的保护进路被该股道同方向的发车进路完全覆盖。当列车顺序通过发车进路后，保护进路随着发车进路解锁而分段解锁。

5 结束语

以“一带一路”倡议为契机，结合匈塞铁路项目，以国内计算机联锁系统的技术标准为支撑，在研究欧洲计算机联锁系统技术标准的基础上，将保护进路作为突破点，研究2 种不同标准的细节差异。通过对保护进路的研究，详细说明保护进路的建立过程、设计逻辑、敌对情况、解锁方式等。我国计算机联锁系统经过适应性开发后完全可以满足欧洲标准，能够满足行车安全的要求。通过研究匈塞铁路计算机联锁系统保护进路，为满足匈牙利需求的计算机联锁系统开发工作提供技术支持，有利于加快推进匈塞铁路项目进程[14-15]。