基于軌道電路和應答器信息的列車定位方法探討

夏濤 許進 曾賢福 謝翔

摘要：列車定位是高速鐵路列控系統(tǒng)車載ATP的重要安全功能。針對既有的列車定位方法在特殊場景下出現(xiàn)的列車定位錯誤問題進行了研究，并提出一種解決方案。新的方案能有效解決列車定位錯誤問題，同時兼顧現(xiàn)場復雜運用情況，提高列車的定位準確性。

關鍵詞：車載ATP；列車定位；準確性

1.概述

隨著我國高速鐵路不斷發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球高速鐵路運營里程最長的國家。高速鐵路列控系統(tǒng)作為保障鐵路安全的關鍵設備，其安全性、可靠性越來越重要。列車定位是高速鐵路列控系統(tǒng)中實現(xiàn)列車運行的安全和高效的關鍵技術。

目前，部分車載ATP通過軌道電路和應答器信息結合的方法來實現(xiàn)列車定位。其中軌道電路用于提供軌道占用和列車前方空閑閉塞分區(qū)個數(shù)等信息，應答器信息則是提供特殊區(qū)段、公里標、臨時限速等線路數(shù)據(jù)信息。針對既有軌道電路和應答器信息結合的列車定位方法在特殊場景下出現(xiàn)列車定位錯誤問題，本文提出一種解決方案，不僅提高列車定位的準確性，同時兼顧現(xiàn)場復雜運用情況。

2.既有的列車定位方法

2.1.車載設備進入新的軌道電路分區(qū)原則

場景1：同時滿足以下幾個條件，車載ATP判斷進入新的軌道電路區(qū)段：

a）應答器描述的下一段軌道區(qū)段存在且有效；

b）當前接收的軌道電路載頻與應答器描述的本段軌道電路載頻不同；

c）當前接收的軌道電路載頻與應答器描述的下一段軌道電路載頻相同；

d）當前接收的軌道電路載頻不為F_0000或機車信號不為無碼；

e）列車車頭進入新軌道電路分區(qū)搜索范圍內(nèi)：

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個大于應答器描述的下一區(qū)段起點位置；

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個小于應答器描述的一區(qū)段終點位置。

場景2：若應答器信息描述當前軌道電路區(qū)段，且列車最小安全位置D_Min越過當前軌道電路區(qū)段終點，車載ATP判斷進入新軌道電路區(qū)段。

其中最大搜索范圍Dmax=D_Max+D_Sen+v*Δt，最小搜索范圍Dmin=D_Mmi+D_Sen+v*Δt；D_Max為列車最大安全位置，且D_Max=D_Train（車頭位置）+ D_T_Up（位置上偏差）；D_Min為列車最小安全位置，且D_Min= D_Train（車頭位置）- D_T_Down（位置下偏差）；D_Sen為軌道電路信息接收傳感器距列車車頭的距離；v表示當前列車速度；Δt為考慮軌道電路載頻譯碼和傳輸后的延時。

2.2.場景分析

場景1：如圖 1所示，車載ATP在接收的應答器信息描述列車前方存在軌道電路B、C和D區(qū)段，且應答器與有效起始點B區(qū)段起點距離D_Signal>0，滿足條件a）；當前應答器所在的A區(qū)段發(fā)送1700Hz載頻的L碼，其與應答器信息描述B區(qū)段2300Hz載頻的不一致，與C區(qū)段1700Hz的載頻保持一致，滿足條件b）、條件c）和條件d）；由于測距誤差大，導致最小搜索范圍Dmin小于B區(qū)段起點位置（處于A區(qū)段），最大搜索范圍Dmax大于B區(qū)段終點位置（處于C區(qū)段），滿足條件e）；車載ATP判斷列車進入C區(qū)段，導致列車定位錯誤。

場景2：如圖 1所示，車載ATP在越過應答器描述軌道電路區(qū)段終點（D區(qū)段終點）后，進入E區(qū)段。因E區(qū)段無應答器描述，所以在列車最小安全位置D_Min越過D區(qū)段終點，車載ATP判斷列車進入無應答器信息描述的E區(qū)段。

3.解決方案

3.1.修改思路

針對既有方案在場景1出現(xiàn)列車定位錯誤問題，可通過調(diào)整場景1中進入新分區(qū)條件來解決。場景1中條件a）、b）、c）和d）中的判斷條件來源于應答器報文和軌道電路，屬于外部輸入信息，不能進行更改，條件e）為車載ATP計算的結果，故可通過調(diào)整條件e）來解決該問題。

3.2.進入新的軌道電路分區(qū)條件修改

不改變其他條件的情況下，調(diào)整條件e），場景1中進入新的軌道電路分區(qū)條件調(diào)整為：

a）應答器描述的下一段軌道區(qū)段存在且有效；

b）當前接收的軌道電路載頻與應答器描述的本段軌道電路載頻不同；

c）當前接收的軌道電路載頻與應答器描述的下一段軌道電路載頻相同；

d）當前接收的軌道電路載頻不為F_0000或機車信號不為無碼；

e）列車車頭進入新軌道電路分區(qū)搜索范圍內(nèi)：

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個大于應答器描述的下一區(qū)段起點位置；

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個小于應答器描述的一區(qū)段終點位置；

車頭進入應答器描述的新的軌道區(qū)段范圍內(nèi)。

3.3.影響及風險分析

因場景2的進入軌道電路新分區(qū)條件不變，不影響既有方法中場景2進入新的軌道電路分區(qū)的原則，故只需要考慮場景1的各種情形。

如圖2所示，車頭處于A區(qū)段，且未進入B區(qū)段范圍內(nèi)，此時不滿足場景1的進入新的軌道電路區(qū)段條件，車載ATP判斷列車仍然處于A區(qū)段。當車頭進入B區(qū)段后，若列車最小安全位置D_Min未越過B區(qū)段起點接收到B區(qū)段的載頻和低頻信息，此時滿足場景1的條件，車載ATP判斷進入新的軌道電路分區(qū)；當在列車最小安全位置D_Min越過B區(qū)段起點后未接收到B區(qū)段的載頻和低頻信息，此時滿足場景2的條件，車載ATP判斷列車進入新的軌道電路分區(qū)B。

4.結論

通過以上分析，通過調(diào)整場景1中車頭進入新軌道電路分區(qū)搜索范圍內(nèi)的判斷條件，可有效解決既有方法在場景1中出現(xiàn)的軌道電路定位錯誤問題，提高車載ATP的適應性。

參考文獻

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[3]李一楠，徐效寧.CTCS2-200C車載設備客專適應性研究.鐵道通信信號，2011，52（7）.

作者簡介：夏濤（1989-），男，湖南邵陽人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通列控車載設備的研發(fā)；

許進（1983-），男，湖南岳陽人，本科，工程師，研究方向：軌道交通列控車載設備的研發(fā)；

曾賢福（1988-），男，甘肅白銀人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通列控車載設備的研發(fā)；

謝翔（1992-），男，湖南株洲人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通列控車載設備的研發(fā)。