ccs-2、ccs-3級(jí)列控系統(tǒng)在客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的應(yīng)用

列車(chē)控制系統(tǒng)是保證列車(chē)安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要技術(shù)。根據(jù)中國(guó)國(guó)鐵路有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，設(shè)計(jì)速度大于200km的高速鐵路采用ctss-2級(jí)以上的列車(chē)控制系統(tǒng)。目前，ctss-2級(jí)列車(chē)管理制度主要用于速度為200.250km的高速鐵路，ctss-3級(jí)列車(chē)管理制度主要用于速度超過(guò)300km的高速鐵路。CTCS系列列控系統(tǒng)由地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備兩大部分組成。車(chē)載設(shè)備通過(guò)接收地面設(shè)備提供的列車(chē)運(yùn)行前方線(xiàn)路空閑狀況、相關(guān)線(xiàn)路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息,并進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度的監(jiān)督并控制列車(chē)安全運(yùn)行。限于篇幅的原因,本文只針對(duì)僅開(kāi)行動(dòng)車(chē)組列車(chē)的高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)分析CTCS-2、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)各種控車(chē)模式的安全性,對(duì)存在的技術(shù)缺陷或不足提出改進(jìn)建議。1ctec-2級(jí)臺(tái)階管理系統(tǒng)的安全分析1.1分布式結(jié)構(gòu)布置CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)是基于軌道電路和點(diǎn)式應(yīng)答器來(lái)傳輸列控信息的列控系統(tǒng),其中軌道電路傳輸行車(chē)許可等連續(xù)式列控信息,點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸線(xiàn)路參數(shù)、臨時(shí)限速等點(diǎn)式列控信息。列控車(chē)載設(shè)備根據(jù)接收到的連續(xù)式信息和點(diǎn)式信息生成目標(biāo)-距離模式曲線(xiàn),控制列車(chē)安全運(yùn)行。動(dòng)車(chē)組列車(chē)的兩端各設(shè)一套列控車(chē)載設(shè)備ATP,列車(chē)運(yùn)行時(shí),前端的車(chē)載設(shè)備處于工作狀態(tài),后端的車(chē)載設(shè)備處于休眠狀態(tài)。列控地面設(shè)備由臨時(shí)限速服務(wù)器(TSRS)、列控中心(TCC)、軌道電路、應(yīng)答器、LEU等設(shè)備組成,采用分布式結(jié)構(gòu)布置。例如:TSRS通常集中設(shè)置于鐵路沿線(xiàn)上的個(gè)別大站內(nèi);TCC每個(gè)車(chē)站設(shè)置一套;應(yīng)答器(分有源、無(wú)源應(yīng)答器兩種)、軌道電路分布在鐵路線(xiàn)上,并受列控中心控制。TSRS、TCC及聯(lián)鎖設(shè)備均通過(guò)信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),傳輸相關(guān)信號(hào)信息。在上述各設(shè)備中,行車(chē)調(diào)度員的臨時(shí)限速操作命令通過(guò)調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)傳給TSRS,TSRS集中管理整個(gè)管轄區(qū)內(nèi)的臨時(shí)限速指令,并根據(jù)各站TCC的管轄范圍,將臨時(shí)限速指令及時(shí)分發(fā)給相應(yīng)車(chē)站的TCC;TCC負(fù)責(zé)車(chē)站、區(qū)間軌道電路連續(xù)式信息的編碼控制、有源應(yīng)答器的報(bào)文控制等;LEU將來(lái)自TCC的報(bào)文連續(xù)向有源應(yīng)答器發(fā)送,從而實(shí)現(xiàn)向車(chē)載ATP設(shè)備發(fā)送臨時(shí)限速等可變信息;無(wú)源應(yīng)答器負(fù)責(zé)提供線(xiàn)路參數(shù)信息等固定信息;軌道電路負(fù)責(zé)檢查線(xiàn)路空閑或列車(chē)占用狀態(tài),并連續(xù)向列車(chē)傳送行車(chē)許可信息。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定,CTCS-2級(jí)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)應(yīng)答器按如下原則布置:區(qū)間可每間隔一個(gè)閉塞分區(qū)設(shè)置一組無(wú)源應(yīng)答器組,主要提供列車(chē)定位及線(xiàn)路固定信息,該應(yīng)答器組位于閉塞分區(qū)入口處外方200m;進(jìn)站信號(hào)機(jī)(含反向)外方30m處設(shè)置一組有源應(yīng)答器組,主要提供列車(chē)定位信息、臨時(shí)限速信息和接車(chē)進(jìn)路的線(xiàn)路信息(接車(chē)時(shí))或區(qū)間的線(xiàn)路信息(發(fā)車(chē)時(shí));車(chē)站到發(fā)線(xiàn)兩端分別設(shè)置一組有源應(yīng)答器組,一般設(shè)置在出站信號(hào)機(jī)外方65m處,特殊情況下距出站信號(hào)機(jī)不宜小于30m。當(dāng)發(fā)車(chē)信號(hào)關(guān)閉時(shí),有源應(yīng)答器發(fā)送“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文和“調(diào)車(chē)危險(xiǎn)”報(bào)文,阻止列車(chē)冒進(jìn)信號(hào);當(dāng)發(fā)車(chē)信號(hào)開(kāi)放后,該應(yīng)答器組主要發(fā)送相應(yīng)的線(xiàn)路固定信息和臨時(shí)限速信息。出站信號(hào)機(jī)設(shè)置在距警沖標(biāo)不小于55m(含過(guò)走防護(hù)距離50m)的地點(diǎn)。1.2控車(chē)模式之間相互轉(zhuǎn)換CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的車(chē)載子系統(tǒng)在工作時(shí)有完全監(jiān)控、部分監(jiān)控、目視行車(chē)、調(diào)車(chē)、隔離、待機(jī)6種控車(chē)模式。它們之間相互轉(zhuǎn)換原則是:根據(jù)是否接收到地面軌道電路信息和應(yīng)答器信息,可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)完全監(jiān)控模式與部分監(jiān)控模式之間的相互轉(zhuǎn)換,或由目視行車(chē)模式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為完全監(jiān)控模式或部分監(jiān)控模式;其余模式之間的相互轉(zhuǎn)換必須在列車(chē)停穩(wěn)后由人工轉(zhuǎn)換。1.2.1目標(biāo)點(diǎn)為國(guó)際私標(biāo)時(shí)完全監(jiān)控模式是列車(chē)的正常運(yùn)行模式,車(chē)載ATP根據(jù)獲得的各項(xiàng)列控信息,能夠判斷列車(chē)位置和停車(chē)位置(或目標(biāo)點(diǎn)位置),在保證列車(chē)速度滿(mǎn)足線(xiàn)路固定限速、臨時(shí)限速、車(chē)輛構(gòu)造速度、目標(biāo)點(diǎn)限速等條件下,生成目標(biāo)-距離模式曲線(xiàn)(當(dāng)前方目標(biāo)點(diǎn)為停車(chē)點(diǎn)時(shí),生成目標(biāo)速度為0的閉口模式曲線(xiàn);當(dāng)前方目標(biāo)點(diǎn)為限速點(diǎn)時(shí),生成目標(biāo)速度為限速值的模式曲線(xiàn)),并連續(xù)監(jiān)控列車(chē)速度,當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)允許速度時(shí),自動(dòng)輸出常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)命令,同時(shí),通過(guò)人機(jī)界面顯示列車(chē)實(shí)際速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離等信息。根據(jù)文獻(xiàn)的規(guī)定,當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)允許速度時(shí),列控系統(tǒng)按高于允許速度2km/h開(kāi)始報(bào)警、5km/h觸發(fā)常用制動(dòng)、10km/h(250km/h以下線(xiàn)路)或15km/h(250km/h以上線(xiàn)路)觸發(fā)緊急制動(dòng)對(duì)列車(chē)進(jìn)行超速防護(hù)。由于采用了閉口控車(chē)模式,因此完全監(jiān)控模式在正常情況下能夠保證列車(chē)不超速、不冒進(jìn),可以安全運(yùn)行。但在非正常情況下,可能無(wú)法保證列車(chē)的運(yùn)行安全,例如:(1)當(dāng)列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障,致使列車(chē)制動(dòng)力下降并超出規(guī)定值時(shí);(2)列車(chē)運(yùn)行前方制動(dòng)距離范圍內(nèi)突然發(fā)生鋼軌斷裂、落物侵限、地震等事件時(shí)。以上非正常情況均非信號(hào)系統(tǒng)原因?qū)е?而且也難以防范,按照國(guó)際慣例,列控系統(tǒng)不予考慮。所以,以下分析也不再予以考慮。1.2.2文保制度的限制部分監(jiān)控模式是車(chē)載ATP設(shè)備接收到軌道電路允許行車(chē)信息,而缺少應(yīng)答器提供的線(xiàn)路數(shù)據(jù)或限速數(shù)據(jù)時(shí)使用的模式,ATP給出最高限速值控制列車(chē)運(yùn)行。(1)tp輸出最高減速控制列車(chē)停車(chē)列車(chē)在區(qū)間或站內(nèi)正線(xiàn)上以部分監(jiān)控模式運(yùn)行時(shí),如果收到U、LU、L、L2、L3、L4、L5等允許行車(chē)信息,則ATP給出45km/h(對(duì)應(yīng)的常用制動(dòng)NBP為50km/h)的最高限速值控制列車(chē)運(yùn)行;如果轉(zhuǎn)入無(wú)碼,或收到HU碼或H碼,則ATP立即輸出最大常用制動(dòng),迫使列車(chē)停車(chē)。由于我國(guó)高速鐵路CTCS-2、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)不考慮小于45km/h的線(xiàn)路限速,因此,在上述情況下,部分監(jiān)控模式也能保證列車(chē)不超速、不冒進(jìn),可以安全運(yùn)行。(2)列車(chē)進(jìn)路監(jiān)控驗(yàn)證該模式在側(cè)向接車(chē)時(shí)又分如下幾類(lèi)情況。(1)正常接車(chē),進(jìn)站后轉(zhuǎn)部分監(jiān)控模式:列車(chē)在區(qū)間運(yùn)行,ATP處于完全監(jiān)控模式。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行到進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方,ATP收到地面軌道電路UU碼或UUS碼信息后,立即生成一組模式曲線(xiàn)控制列車(chē)安全駛向進(jìn)站信號(hào)機(jī),以常用制動(dòng)監(jiān)控曲線(xiàn)為例,其目標(biāo)速度值為VC+5km/h(UU碼時(shí)VC為45km/h,對(duì)應(yīng)NBP為50km/h;UUS碼時(shí)VC為80km/h,對(duì)應(yīng)NBP為85km/h)。如果ATP在列車(chē)進(jìn)入進(jìn)站信號(hào)機(jī)后仍未能收到進(jìn)站應(yīng)答器信息或只收到默認(rèn)信息,則立即轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式。之后,ATP如果收到HU碼,則立即生成閉口的模式曲線(xiàn),使列車(chē)停車(chē);如果在UU碼之后沒(méi)有收到任何碼,則繼續(xù)按頂棚速度VC+5km/h(即50km/h)控車(chē);如果在UUS碼之后沒(méi)有收到任何碼,則先按頂棚速度VC+5km/h(即85km/h)控車(chē);列車(chē)運(yùn)行1500m后,ATP改按頂棚速度50km/h控車(chē)。當(dāng)列車(chē)實(shí)際速度大于頂棚速度時(shí),ATP輸出緊急制動(dòng),迫使列車(chē)停車(chē)。列車(chē)停車(chē)后,如果尚未達(dá)到規(guī)定停車(chē)點(diǎn),則司機(jī)人工操作,將ATP轉(zhuǎn)入目視行車(chē)模式后控制列車(chē)前行。高速鐵路車(chē)站一般都采用一體化軌道電路,整個(gè)接車(chē)進(jìn)路全程都有連續(xù)式列控信息。當(dāng)站內(nèi)停車(chē)時(shí),整個(gè)接車(chē)進(jìn)路各軌道區(qū)段均發(fā)送HU碼,因此,列車(chē)以部分監(jiān)控模式進(jìn)站后,立即生成最大常用制動(dòng)曲線(xiàn),使列車(chē)停車(chē)。其監(jiān)控曲線(xiàn)如圖1中的實(shí)線(xiàn)部分。高速鐵路也存在個(gè)別車(chē)站(如某些大站)僅正線(xiàn)和股道采用一體化軌道電路或股道電碼化的情況,咽喉區(qū)沒(méi)有連續(xù)式列控信息,或者接車(chē)進(jìn)路采用了一體化軌道電路,但其所有區(qū)段均因故停止發(fā)碼(高速鐵路不少中間站的側(cè)向進(jìn)路只有一個(gè)軌道區(qū)段)。當(dāng)列車(chē)以部分監(jiān)控模式進(jìn)站后,車(chē)載ATP先按頂棚速度VC控車(chē),當(dāng)列車(chē)進(jìn)入股道收到HU碼后,立即生成閉口模式曲線(xiàn),使列車(chē)停車(chē)。列車(chē)進(jìn)站后的監(jiān)控曲線(xiàn)如圖1中虛線(xiàn)所示。以CRH2-200型動(dòng)車(chē)組為例,其50km/h、85km/h制動(dòng)到0的最大常用制動(dòng)距離如表1所示。高速鐵路進(jìn)站信號(hào)機(jī)與同方向出站信號(hào)機(jī)之間的距離一般在1000m以上,到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)650m,出站信號(hào)機(jī)距警沖標(biāo)距離取55m,兩出站信號(hào)機(jī)的距離最小為540m(650-2×55=540),再扣除車(chē)頭與軌道電路接收天線(xiàn)之間的距離約5m,由表1可得如下結(jié)論。a.當(dāng)站內(nèi)咽喉區(qū)有連續(xù)式列控信息時(shí),ATP部分監(jiān)控模式能保證列車(chē)不冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)。b.當(dāng)站內(nèi)側(cè)向接車(chē)的道岔不大于12號(hào)道岔時(shí),由于列車(chē)進(jìn)站入口速度較低,不管站內(nèi)坡度多大(文獻(xiàn)規(guī)定,站內(nèi)線(xiàn)路坡度在±6‰以?xún)?nèi)),不管接車(chē)咽喉區(qū)有沒(méi)有連續(xù)式列控信息,只要股道上有連續(xù)式列控信息,ATP部分監(jiān)控模式也能保證CRH2型動(dòng)車(chē)組不冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)。c.當(dāng)站內(nèi)側(cè)向接車(chē)的道岔為18號(hào)道岔,且股道為下坡度時(shí),站內(nèi)咽喉區(qū)如果沒(méi)有連續(xù)式列控信息,因股道長(zhǎng)度(不是股道有效長(zhǎng))小于CRH2型動(dòng)車(chē)組的常用制動(dòng)距離,所以,列車(chē)有可能冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī),但沒(méi)有冒進(jìn)警沖標(biāo),行車(chē)安全仍有一定保障(其他類(lèi)型的動(dòng)車(chē)組是否會(huì)冒進(jìn)警沖標(biāo)有待檢算)。d.當(dāng)車(chē)站采用股道電碼化方式時(shí),如果在列車(chē)進(jìn)入股道前,股道發(fā)碼器故障導(dǎo)致ATP接收不到連續(xù)式列控信息,ATP則一直按頂棚速度VC控車(chē),如果司機(jī)減速停車(chē)控制不當(dāng),列車(chē)將有可能冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī),在此種情況下,列控系統(tǒng)還有最后一道安全防護(hù)措施,即列車(chē)經(jīng)過(guò)出站應(yīng)答器組時(shí),ATP收到“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文,會(huì)立即實(shí)施緊急制動(dòng)。如圖1中點(diǎn)劃線(xiàn)所示。CRH2型動(dòng)車(chē)組85km/h或50km/h緊急制動(dòng)距離如表2所示。由于出站應(yīng)答器組與出站信號(hào)機(jī)的距離為30~65m,與警沖標(biāo)的距離只有85~120m,均小于列車(chē)85km/h或50km/h的緊急制動(dòng)距離,因此,既使有最后一道安全防護(hù)措施,仍存在列車(chē)冒進(jìn)警沖標(biāo)、形成列車(chē)側(cè)面沖突的可能,危及行車(chē)安全。所以股道不應(yīng)采用開(kāi)環(huán)電碼化方式,至少要采用真正意義的閉環(huán)電碼化,閉環(huán)監(jiān)測(cè)結(jié)果要納入聯(lián)鎖;盡量采用一體化軌道電路。一旦股道發(fā)碼故障,通過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)立即關(guān)閉進(jìn)站信號(hào),進(jìn)一步提升安全防護(hù)能力。(2)正常接車(chē),站外已經(jīng)處于部分監(jiān)控模式:列車(chē)在進(jìn)站外方閉塞分區(qū)收到UUS碼后,ATP生成頂棚速度為85km/h的限速線(xiàn)控制列車(chē)限速運(yùn)行,在進(jìn)站過(guò)程中,若仍未接收到進(jìn)站應(yīng)答器信息,列車(chē)仍維持部分監(jiān)控模式,其安全性分析同(1)。(3)引導(dǎo)接車(chē):進(jìn)站信號(hào)機(jī)因故開(kāi)放引導(dǎo)信號(hào),列車(chē)運(yùn)行到站外,ATP接收到HB碼后按目標(biāo)速度20km/h(NBP為25km/h)控車(chē),當(dāng)列車(chē)越過(guò)進(jìn)站信號(hào)機(jī)后,自動(dòng)轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式中的引導(dǎo)小模式,ATP生成固定限速20km/h(NBP為25km/h)的限速線(xiàn)控制列車(chē)運(yùn)行,同時(shí)要求司機(jī)在列車(chē)運(yùn)行200m或者60s內(nèi)按壓警惕按鍵,否則,ATP立即生成閉口模式曲線(xiàn),輸出緊急制動(dòng)。在該情況下,司機(jī)如果控車(chē)不當(dāng),列車(chē)將有可能冒進(jìn)出站應(yīng)答器組,當(dāng)ATP收到“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文后,立即實(shí)施緊急制動(dòng)。動(dòng)車(chē)組列車(chē)25km/h緊急制動(dòng)距離如表2所示。從表中數(shù)據(jù)可見(jiàn),其制動(dòng)距離較短,列車(chē)沒(méi)有冒進(jìn)警沖標(biāo)。但當(dāng)列車(chē)越過(guò)出站應(yīng)答器組時(shí),ATP若因故仍未收到應(yīng)答器“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文,則不能防止列車(chē)冒進(jìn)警沖標(biāo)。不過(guò),現(xiàn)實(shí)中發(fā)生冒進(jìn)警沖標(biāo)的可能性不大,因?yàn)?列車(chē)每運(yùn)行200m或者60s,ATP都會(huì)提醒司機(jī),出站應(yīng)答器組故障的幾率也很低。(3)列車(chē)進(jìn)出含反向應(yīng)答器組—側(cè)向發(fā)車(chē)(1)正常發(fā)車(chē):列車(chē)駛?cè)氤稣拘盘?hào)機(jī)前,ATP因沒(méi)有收到出站應(yīng)答器組的信息而自動(dòng)轉(zhuǎn)入(或保持)部分監(jiān)控模式。當(dāng)列車(chē)在發(fā)車(chē)咽喉區(qū)收到允許行車(chē)信息或沒(méi)有收到任何連續(xù)式信息時(shí),ATP按45km/h(NBP為50km/h)的限速值控制列車(chē)運(yùn)行(如果股道發(fā)UUS碼,列車(chē)越過(guò)出站信號(hào)機(jī)后沒(méi)有收到任何連續(xù)式信息,則ATP先按頂棚速度85km/h控車(chē);運(yùn)行1500m后,改按頂棚速度50km/h控車(chē))。如果收到HU或H碼,則立即生成最大常用制動(dòng)曲線(xiàn),使列車(chē)停車(chē)。如果列車(chē)在出站口處收到了應(yīng)答器信息和軌道電路信息,ATP則自動(dòng)轉(zhuǎn)入完全監(jiān)控模式。這種運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景可能存在如下安全性問(wèn)題。假設(shè)發(fā)車(chē)進(jìn)路沒(méi)有采用一體化軌道電路,或者發(fā)車(chē)進(jìn)路各軌道電路因故停止發(fā)碼,且一離去區(qū)段小于列車(chē)從VC→0的制動(dòng)距離。當(dāng)列車(chē)以部分監(jiān)控模式發(fā)車(chē)時(shí),列車(chē)有可能冒進(jìn)二離去閉塞分區(qū),釀成追尾事故。(2)引導(dǎo)發(fā)車(chē):高速鐵路出站信號(hào)機(jī)有引導(dǎo)信號(hào),當(dāng)發(fā)車(chē)進(jìn)路或一離去區(qū)段軌道電路故障時(shí),列車(chē)可以憑引導(dǎo)信號(hào)出站。當(dāng)列車(chē)起動(dòng)時(shí),ATP接收到HB碼后,ATP按目標(biāo)速度20km/h控車(chē),當(dāng)列車(chē)越過(guò)出站信號(hào)機(jī)后,ATP轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式中的引導(dǎo)小模式,生成固定限速20km/h(NBP為25km/h)的限速線(xiàn)控制列車(chē)運(yùn)行,同時(shí)要求司機(jī)在列車(chē)運(yùn)行200m或者60s內(nèi)按壓警惕按鍵,否則,ATP生成閉口模式曲線(xiàn),輸出緊急制動(dòng)。其安全性與側(cè)向接車(chē)的(3)相同。總結(jié)以上分析可知,進(jìn)站(含反向)應(yīng)答器組、出站應(yīng)答器組的可靠性對(duì)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)非常重要,其中進(jìn)站應(yīng)答器組更為重要。這些應(yīng)答器組一旦發(fā)生故障,將導(dǎo)致ATP轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式,而部分監(jiān)控模式在防超速、防冒進(jìn)方面有上述不足之處。歸納總結(jié)起來(lái),有如下幾點(diǎn)。a.當(dāng)站內(nèi)股道有效長(zhǎng)不大于650m、側(cè)向接車(chē)進(jìn)路道岔不小于18號(hào)時(shí)(這正是最常規(guī)的普遍情況),ATP難以確保列車(chē)不冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)。b.如果站內(nèi)側(cè)向接車(chē)進(jìn)路全部沒(méi)有發(fā)碼,列車(chē)就有可能冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī),甚至冒進(jìn)警沖標(biāo)。c.如果一離去區(qū)段長(zhǎng)度小于列車(chē)從VC→0的全制動(dòng)距離,列車(chē)就有可能冒進(jìn)二離去閉塞分區(qū)。d.引導(dǎo)接車(chē)或發(fā)車(chē)時(shí),列車(chē)何處停車(chē)完全由司機(jī)控制,ATP沒(méi)有防冒進(jìn)功能,或防冒進(jìn)能力較弱。1.2.3列車(chē)每運(yùn)行200m/60s制模式目視行車(chē)是司機(jī)控車(chē)的固定限速模式,限速值為20km/h(NBP為25km/h)。在轉(zhuǎn)入目視行車(chē)模式前,必須使列車(chē)停車(chē),之后由司機(jī)操作轉(zhuǎn)入該模式。該模式要求司機(jī)在列車(chē)每運(yùn)行200m或者60s內(nèi)按壓警惕按鍵,否則,ATP生成閉口模式曲線(xiàn),輸出制動(dòng)。該模式下地面連續(xù)式信息不起作用,但應(yīng)答器中“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文有效。目視行車(chē)模式和引導(dǎo)接車(chē)的部分監(jiān)控模式基本一樣,只有防超速功能,由于對(duì)司機(jī)有周期性的語(yǔ)音提醒和確認(rèn)操作措施,列車(chē)運(yùn)行速度又較低,而且列車(chē)在冒進(jìn)出站應(yīng)答器組時(shí),“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文還可以觸發(fā)列車(chē)緊急停車(chē),因此,發(fā)生冒進(jìn)的可能性應(yīng)該很低。1.2.4列控車(chē)載設(shè)備隔離模式是ATP控制功能停用的模式。列車(chē)停車(chē)后根據(jù)調(diào)度命令,司機(jī)操作隔離手柄使列控車(chē)載設(shè)備轉(zhuǎn)入隔離模式。若列控車(chē)載設(shè)備能提供機(jī)車(chē)信號(hào),200~250km/h的動(dòng)車(chē)組可采用LKJ控制列車(chē)運(yùn)行(限于篇幅等原因,本文不討論LKJ的安全性)。在沒(méi)有LKJ的情況下,隔離模式意味著司機(jī)只能在沒(méi)有任何技術(shù)設(shè)備保障的情況下駕駛列車(chē),行車(chē)安全完全由司機(jī)負(fù)責(zé)。1.2.5調(diào)車(chē)作業(yè)的安全性調(diào)車(chē)模式是動(dòng)車(chē)組進(jìn)行調(diào)車(chē)作業(yè)的固定限速模式,限速值為40km/h(NBP為45km/h)。司機(jī)停車(chē)時(shí),司機(jī)按壓按鈕才會(huì)轉(zhuǎn)入(或退出)調(diào)車(chē)模式。在調(diào)車(chē)模式下,ATP如果收到“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文或“調(diào)車(chē)危險(xiǎn)”報(bào)文,都會(huì)立即輸出緊急制動(dòng),使動(dòng)車(chē)組停車(chē)。由于進(jìn)站信號(hào)機(jī)(含反向)、出站信號(hào)機(jī)處,以及有調(diào)車(chē)作業(yè)并有可能危及列車(chē)運(yùn)行安全的調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)處外方都設(shè)有有源應(yīng)答器組,都能發(fā)送“絕對(duì)停車(chē)”報(bào)文和“調(diào)車(chē)危險(xiǎn)”報(bào)文,因此調(diào)車(chē)作業(yè)的安全性有一定保證,但仍有缺陷,例如:a.相應(yīng)的應(yīng)答器發(fā)生故障時(shí),因未能反饋給聯(lián)鎖系統(tǒng),故調(diào)車(chē)信號(hào)仍然開(kāi)放;b.調(diào)車(chē)應(yīng)答器組距離調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)只有15m,而車(chē)上的應(yīng)答器天線(xiàn)距離動(dòng)車(chē)組前端就有10多m,再加上動(dòng)車(chē)組從45km/h制動(dòng)到0的距離,很顯然,調(diào)車(chē)應(yīng)答器的設(shè)置并不能有效保證動(dòng)車(chē)組冒進(jìn)調(diào)車(chē)信號(hào)。1.2.6正常接收應(yīng)答器待機(jī)模式是ATP上電后的默認(rèn)模式。ATP自檢完成后自動(dòng)處于待機(jī)模式,此時(shí),ATP無(wú)條件輸出制動(dòng),防止列車(chē)移動(dòng)(防溜逸),但可以正常接收連續(xù)式信息和應(yīng)答器信息。該模式列車(chē)不能移動(dòng),所以沒(méi)有安全性問(wèn)題。2ctec-3級(jí)臺(tái)階管理系統(tǒng)的安全分析2.1ctcs-3級(jí)列控系統(tǒng)。uCTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是一種基于GSM-R無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)傳輸列控信息的列控系統(tǒng),它在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,地面增加了無(wú)線(xiàn)閉塞中心(RBC)設(shè)備,車(chē)載設(shè)備增加了GSM-R無(wú)線(xiàn)電臺(tái)和無(wú)線(xiàn)信息接收模塊,通過(guò)GSM-R無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車(chē)地間信息雙向傳輸。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)具有CTCS-2級(jí)功能,如果RBC或無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)故障,或列車(chē)進(jìn)入了CTCS-2級(jí)線(xiàn)路,可以降級(jí)到CTCS-2級(jí)控車(chē)。與CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)相比,CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的主要區(qū)別就是地面增加了RBC設(shè)備(一般集中設(shè)置在TSRS的機(jī)房?jī)?nèi)),出站應(yīng)答器組改設(shè)在出站信號(hào)機(jī)外方20m處。2.2模式轉(zhuǎn)換的操作CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的車(chē)載子系統(tǒng)有完全監(jiān)控、引導(dǎo)、目視行車(chē)、調(diào)車(chē)、隔離、待機(jī)等控車(chē)模式,除引導(dǎo)模式、目視行車(chē)模式可以自動(dòng)轉(zhuǎn)為完全監(jiān)控模式外,其余模式轉(zhuǎn)換必須人工操作。當(dāng)RBC或無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)故障,或列車(chē)進(jìn)入了CTCS-2級(jí)線(xiàn)路時(shí),可轉(zhuǎn)為CTCS-2后備控車(chē)模式,CTCS-2后備控車(chē)模式又包括完全監(jiān)控、部分監(jiān)控、目視行車(chē)、調(diào)車(chē)、隔離、機(jī)車(chē)信號(hào)、待機(jī)等模式。2.2.1運(yùn)行目標(biāo)-距離模式曲線(xiàn)完全監(jiān)控模式是列車(chē)的正常運(yùn)行模式。車(chē)載ATP根據(jù)獲得的各項(xiàng)列控信息,能夠判斷列車(chē)位置和停車(chē)位置(或目標(biāo)點(diǎn)位置),在保證列車(chē)速度滿(mǎn)足線(xiàn)路固定限速、臨時(shí)限速、車(chē)輛構(gòu)造速度、目標(biāo)速度等條件下,生成目標(biāo)-距離模式曲線(xiàn)(當(dāng)前方目標(biāo)點(diǎn)為停車(chē)點(diǎn)時(shí),生成目標(biāo)速度為0的閉口模式曲線(xiàn);當(dāng)前方目標(biāo)點(diǎn)為限速點(diǎn)時(shí),生成目標(biāo)速度為限速值的模式曲線(xiàn)),并連續(xù)監(jiān)控列車(chē)速度,當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)允許速度時(shí),自動(dòng)輸出常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)命令,同時(shí),通過(guò)人機(jī)界面顯示列車(chē)實(shí)際速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離等信息。因此完全監(jiān)控模式能夠保證列車(chē)不超速、不冒進(jìn),可以安全運(yùn)行。2.2.2取消引導(dǎo)總鎖閉方式CTCS-3級(jí)的引導(dǎo)模式與CTCS-2級(jí)的引導(dǎo)模式完全不同。首先是使用條件不同,CTCS-3級(jí)的引導(dǎo)模式僅用于進(jìn)路式引導(dǎo)的情況(取消引導(dǎo)總鎖閉方式),此時(shí)引導(dǎo)進(jìn)路的道岔定反位有表示,聯(lián)鎖系統(tǒng)能給出進(jìn)路信息。此外,控車(chē)方式也不同,CTCS-3級(jí)的引導(dǎo)模式實(shí)際上就是完全監(jiān)控模式中的一個(gè)特例,ATP按照入口速度為40km/h(NBP為45km/h)的閉口模式曲線(xiàn)控車(chē),能顯示動(dòng)態(tài)速度曲線(xiàn)和目標(biāo)距離,能保證列車(chē)不超速、不冒進(jìn)。2.2.3nbp/hCTCS-3級(jí)的目視行車(chē)模式與CTCS-2級(jí)的目視行車(chē)模式基本相同,只是限速值增大到40km/h(NBP為45km/h)。經(jīng)測(cè)算,CRH3型動(dòng)車(chē)組45km/h的緊急制動(dòng)距離可達(dá)120m以上,而CTCS-3級(jí)區(qū)段站內(nèi)出站應(yīng)答器組與警沖標(biāo)的距離只有75m,因此,在司機(jī)操作不當(dāng)?shù)那闆r下,列車(chē)有可能冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī),甚至冒進(jìn)警沖標(biāo),其風(fēng)險(xiǎn)大大高于CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的目視行車(chē)模式。2.2.4不同分級(jí)控制器的監(jiān)控模式CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的部分監(jiān)控模式僅用于CTCS-2級(jí)控車(chē),它與上節(jié)所述的CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)部分監(jiān)控模式基本相同,只是引導(dǎo)接發(fā)車(chē)的限制速度也提高到40km/h(NBP為45km/h)。這樣一來(lái),引導(dǎo)接車(chē)時(shí)的安全性問(wèn)題就與目視行車(chē)模式一樣,即在司機(jī)操作不當(dāng)?shù)那闆r下,列車(chē)有可能冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī),甚至冒進(jìn)警沖標(biāo),危險(xiǎn)性增大。2.2.5其他控制模式其他3種控車(chē)模式(如隔離模式、調(diào)車(chē)模式、待機(jī)模式)與CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)完全相同,這里不再重復(fù)。3模式4:完全監(jiān)控模式+風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)以上分析可知,從信號(hào)專(zhuān)業(yè)的角度分析,CTCS-2、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的完全監(jiān)控模式、待機(jī)模式以及CTCS-3級(jí)的引導(dǎo)模式是有安全保證的;而隔離模式意味著ATP完全退出控制,其行車(chē)安全完全由司機(jī)負(fù)責(zé);其余的部分監(jiān)控模式、目視行車(chē)模式、調(diào)車(chē)模式都有一定的安全性缺陷或不足,有待進(jìn)一步改進(jìn)、完善。可以采取如下措施。(1)增設(shè)同源道,增設(shè)實(shí)施ctcs-2級(jí)監(jiān)控(1)通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、選用性能更優(yōu)的元器件和材料、設(shè)備內(nèi)部采用有效的冗余設(shè)計(jì),進(jìn)一步提升信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的可靠性。(2)針對(duì)進(jìn)站信號(hào)機(jī)、出站信號(hào)機(jī)外方有源應(yīng)答器組故障導(dǎo)致CTCS-2級(jí)ATP轉(zhuǎn)為部分監(jiān)控的問(wèn)題,可否考慮冗余設(shè)置一套有源應(yīng)答器,以減少轉(zhuǎn)部分監(jiān)控的可能性?建議優(yōu)先考慮在進(jìn)站(含反向)外方增設(shè)一套冗余的有源應(yīng)答器組,因?yàn)槠渲匾愿蟆?3)從工程上改進(jìn)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)由部分監(jiān)控模式轉(zhuǎn)入完全監(jiān)控模式的條件。例如,在側(cè)向接車(chē)時(shí),讓股道上的反向出站應(yīng)答器組提供接車(chē)進(jìn)路信息,并與正向出站應(yīng)答器組鏈接,列車(chē)因故按部分監(jiān)控模式進(jìn)站并進(jìn)入股道后,使ATP立即恢復(fù)到完全監(jiān)控模式。(2)補(bǔ)充發(fā)碼方案(1)站內(nèi)采用全進(jìn)路發(fā)碼方式可以提高系統(tǒng)的安全性。前面已經(jīng)分析,當(dāng)列車(chē)以部分監(jiān)控模式進(jìn)站或出站時(shí),ATP因能在咽喉區(qū)及時(shí)收到HU碼,可以提前生成閉口模式曲線(xiàn),使列車(chē)制動(dòng)減速停車(chē),避免冒進(jìn)信號(hào)。(2)如果站內(nèi)沒(méi)有采用全進(jìn)路發(fā)碼方式,而股道長(zhǎng)度又不滿(mǎn)足列車(chē)從VC→0的常用制動(dòng)距離要求,為節(jié)省工程投資,也可以在側(cè)向接車(chē)進(jìn)路的最后一個(gè)軌道區(qū)段(即與股道銜接的道岔區(qū)段)采取措施補(bǔ)充發(fā)碼。同樣,如果一離去區(qū)段長(zhǎng)度不滿(mǎn)足列車(chē)從VC→0的常用制動(dòng)距離要求,也可以在側(cè)向發(fā)車(chē)進(jìn)路的最后一個(gè)軌道區(qū)段(即與一離去銜接的軌道區(qū)段)采取措施補(bǔ)充發(fā)碼。其安全防護(hù)效果與(1)近似等效。(3)正常情況下,應(yīng)按照文獻(xiàn)規(guī)定的“一離去區(qū)段長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組由80km/h常用制動(dòng)停車(chē)的要求”進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。但在不能滿(mǎn)足這一要求的特殊情況下,建議采用降級(jí)發(fā)碼的補(bǔ)充措施,即如果側(cè)向發(fā)車(chē)出站信號(hào)機(jī)開(kāi)放且二離去區(qū)段被占用,則股道發(fā)車(chē)端只能發(fā)UU碼,將列車(chē)速度控制在45km/h以下。(4)車(chē)站不要采用常規(guī)的股道電碼化方式,股道應(yīng)采用一體化軌道電路,或采用閉環(huán)電碼化方式,當(dāng)采用閉環(huán)電碼化方式時(shí),閉環(huán)監(jiān)測(cè)結(jié)果要納入聯(lián)鎖。(5)為避免接車(chē)進(jìn)路各軌道區(qū)段(含股道)的發(fā)碼器因合用的電源回路斷電引起部分監(jiān)控的不安全,工程設(shè)計(jì)時(shí)可將股道的發(fā)碼器與咽喉區(qū)的發(fā)碼器分開(kāi)引接供電電源。(6)ATP車(chē)載設(shè)備增加周期性的語(yǔ)音提醒和司機(jī)確認(rèn)功能。目前,引導(dǎo)接車(chē)情況下的部分監(jiān)控模式要求司機(jī)在列車(chē)運(yùn)行200m或60s以?xún)?nèi)按壓警惕按鍵,否則觸發(fā)制動(dòng)。建議將這種防護(hù)措施擴(kuò)展到其他情況的部分監(jiān)控模式(列車(chē)運(yùn)行距離指標(biāo)可以適當(dāng)調(diào)整)。(7)取消部分監(jiān)控模式中的引導(dǎo)小模式,調(diào)整為與CTCS-3級(jí)完全相同的引導(dǎo)模式。即要求車(chē)站引導(dǎo)接車(chē)和引導(dǎo)發(fā)車(chē)只能采用進(jìn)路式引導(dǎo)方式,聯(lián)鎖系統(tǒng)給出進(jìn)路信息,進(jìn)站應(yīng)答器組、出站應(yīng)答器組根據(jù)進(jìn)路信息提供相關(guān)列控信息等,ATP按閉口模式曲線(xiàn)監(jiān)控列車(chē)運(yùn)行,即使站內(nèi)軌道區(qū)段沒(méi)有連續(xù)式信息,也能保證行車(chē)安全。因此,這種獨(dú)立出來(lái)的引導(dǎo)模式實(shí)際上已經(jīng)升級(jí)為一種特殊的完全監(jiān)控模式,可以將引導(dǎo)進(jìn)路的入口速度提高到40km/h。(3)出站應(yīng)答器