正線出站信號機(jī)處有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則探討

周永健 汪洋 趙聰州 郜新軍

隨著高鐵路網(wǎng)的發(fā)展，新建線路的增多，具有圖定轉(zhuǎn)線作業(yè)的樞紐車站也逐漸增加。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，在這些車站正線出站信號機(jī)處均設(shè)置有源應(yīng)答器組。但對于正線出站信號機(jī)處有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則，現(xiàn)場的做法還未統(tǒng)一，對于規(guī)范的理解也存在一定差異。

1 列控系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范的理解

《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》（TB/T 3484—2017）（以下簡稱3484號文）中，5.3.2.2給出正線出站信號機(jī)設(shè)置有源應(yīng)答器組的條件（有圖定轉(zhuǎn)線作業(yè)的正線股道出站信號機(jī)外方設(shè)置有源應(yīng)答器組），5.3.2.5給出了正線（發(fā)送空報文）和側(cè)線（發(fā)送對發(fā)車方向有效的應(yīng)答器鏈接、線路允許速度、軌道區(qū)段、臨時限速及特殊區(qū)段等信息）發(fā)車進(jìn)路情況下，出站應(yīng)答器發(fā)送報文的原則［1］。

《列控中心技術(shù)條件》（TB/T 3439—2016）（以下簡稱3439號文）中，6.10.4指出排列正線直向發(fā)車的通過進(jìn)路時，正向出站信號機(jī)處有源應(yīng)答器發(fā)送允許通過報文；且附錄D.1中關(guān)于TCC報文發(fā)送原則，也指出對于到發(fā)線股道“直向發(fā)車出站信號開放時發(fā)送允許通過報文”［2］。

《列控系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范補(bǔ)充規(guī)定》（鐵總運(yùn)［2016］222號）（以下簡稱222號文），對于正線出站有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則有更詳細(xì)的規(guī)定，其中：第1條，正線出站設(shè)置有源應(yīng)答器時，報文發(fā)送原則應(yīng)滿足ATP車載設(shè)備在C2等級下，以完全監(jiān)控模式運(yùn)行的需求。第2條，當(dāng)辦理側(cè)向發(fā)車進(jìn)路時，正線出站信號機(jī)有源應(yīng)答器應(yīng)按照側(cè)線有源應(yīng)答器原則，發(fā)送相應(yīng)進(jìn)路報文。第3條，當(dāng)辦理直向發(fā)車進(jìn)路時（含通過進(jìn)路），正線出站信號機(jī)有源應(yīng)答器應(yīng)發(fā)送發(fā)車方向有效的應(yīng)答器鏈接、線路允許速度、軌道區(qū)段、臨時限速及特殊區(qū)段等信息，臨時限速包與進(jìn)站有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則一致。第4條，若報文信息超過應(yīng)答器容量限制，辦理通過進(jìn)路時，正線股道有源應(yīng)答器可發(fā)送允許通過報文（空報文）；辦理直向發(fā)車進(jìn)路時，若正線股道設(shè)置高站臺，應(yīng)按照側(cè)線有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則發(fā)送相應(yīng)報文，若正線股道未設(shè)置高站臺，可發(fā)送允許通過報文（空報文）［3］。

對于以上相關(guān)規(guī)范，從現(xiàn)場測試情況看，目前各列控廠家對于有些條款的理解還存在一定差異，有必要進(jìn)行探討。

1）正線出站設(shè)置有源應(yīng)答器首先需滿足正線發(fā)車進(jìn)路（直向或側(cè)向）轉(zhuǎn)入完全模式，或圖定跨線通過進(jìn)路（直進(jìn)彎出）以完全模式通過的要求［4-5］；然后再分側(cè)向發(fā)車進(jìn)路（按側(cè)線有源應(yīng)答器原則）、直向發(fā)車進(jìn)路（含通過進(jìn)路）（臨時限速包按進(jìn)站有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則）2類情況分述。

2）對于直向發(fā)車進(jìn)路發(fā)送報文容量超限情況下的處理，應(yīng)分辦理通過進(jìn)路和直向發(fā)車進(jìn)路（正線有無高站臺）2類。

3）對于側(cè)向發(fā)車（含直進(jìn)彎出通過進(jìn)路），應(yīng)答器容量一般不超限，現(xiàn)場做法相對統(tǒng)一，一般是按側(cè)線原則發(fā)送報文。而對于直向發(fā)車（含直向通過進(jìn)路），符合容量超限條件時，現(xiàn)場做法存在差異。原因主要集中在：①應(yīng)答器發(fā)送空報文后，與222號文第1條規(guī)定相悖，直向發(fā)車進(jìn)路無法滿足車載轉(zhuǎn)入完全模式的條件；②直向發(fā)車（含通過進(jìn)路）按222號文第3條規(guī)定，臨時限速包與進(jìn)站有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則一致，一般［CTCS-2］包留有寫3條TSR的容量［6］，實(shí)際經(jīng)常因?yàn)閿?shù)據(jù)描述長度問題，壓縮［CTCS-2］包空間或者有高站臺設(shè)計，按側(cè)線發(fā)送原則［CTCS-2］包只留有1條TSR的容量。

2 有源應(yīng)答器報文［CTCS-2］包發(fā)送特點(diǎn)

按進(jìn)站有源應(yīng)答器原則發(fā)送報文的特點(diǎn)是區(qū)間線路數(shù)據(jù)描述范圍長，且［CTCS-2］包留有3條TSR的容量，而按側(cè)線有源應(yīng)答器原則發(fā)送報文的特點(diǎn)是［CTCS-2］包只留有1條TSR的容量，列控中心需要對“L1、L2、L3”范圍內(nèi)限速進(jìn)行核查，從而決定發(fā)送相應(yīng)［CTCS-2］報文，具體邏輯在3439號文中6.8.3有詳細(xì)規(guī)定。

“L1、L2、L3”定義見圖1。

圖1 側(cè)向發(fā)車出站有源應(yīng)答器臨時限速發(fā)送邏輯

側(cè)線有源應(yīng)答器［CTCS-2］包發(fā)送邏輯是為防止列車進(jìn)入實(shí)際限速區(qū)段時超速運(yùn)行設(shè)計的，［CTCS-2］包 只 寫 有1條TSR，這 也 決 定 了［CTCS-2］包在此條件下無法描述實(shí)際限速區(qū)段信息，描述實(shí)際限速的［CTCS-2］包在出站口應(yīng)答器處更新，而進(jìn)站有源應(yīng)答器［CTCS-2］包按實(shí)際限速區(qū)段描述，且［CTCS-2］包留有3條TSR容量。

3 正線有源應(yīng)答器報文舉例

根據(jù)222號文，正線出站設(shè)置有源應(yīng)答器時，報文發(fā)送原則應(yīng)滿足ATP車載設(shè)備在C2等級下，以完全監(jiān)控模式運(yùn)行的需求［7］。對于直向發(fā)車進(jìn)路（含通過進(jìn)路），目前對于正線出站信號機(jī)處設(shè)有有源應(yīng)答器的車站，報文發(fā)送原則處理并不統(tǒng)一，結(jié)合現(xiàn)場聯(lián)調(diào)聯(lián)試案例，下面列舉X站在處理出站有源應(yīng)答器報文容量超限時的3種發(fā)送情況。

1）應(yīng)答器容量超限時，按進(jìn)站有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則，［CTCS-2］包寫3條TSR，但其他數(shù)據(jù)包的描述范圍相應(yīng)縮短（相對區(qū)間無源應(yīng)答器描述的正線數(shù)據(jù)長度）。

2）應(yīng)答器容量超限時，按側(cè)線有源應(yīng)答器原則發(fā)送相應(yīng)進(jìn)路報文，［CTCS-2］包僅能寫1條TSR。

3）應(yīng)答器容量超限時，發(fā)送空報文。

如圖2所示，對于直向到開序列，列車會出現(xiàn)不同的異?，F(xiàn)象。

圖2 X站出站信號機(jī)有源應(yīng)答器報文發(fā)送示意圖

3.1 報文發(fā)送情況1

列車在某高速線下行線反向運(yùn)行（序列1），X站ⅠG直向到、開，下行線區(qū)間K190+700 m—K191+200 m（跨X站與1號中繼站TCC邊界）設(shè)置160 km/h的臨時限速（TSR1）。當(dāng)動車組越過SⅠ有源應(yīng)答器組后，車載DMI顯示MA縮短，目標(biāo)距離曲線上限速消失，臨時限速圖標(biāo)仍存在，越過X應(yīng)答器組后目標(biāo)距離曲線限速恢復(fù)。

經(jīng)數(shù)據(jù)分析，上述現(xiàn)象由于正線出站BSI有源應(yīng)答器［CTCS-1］包描述的范圍比區(qū)間FQ應(yīng)答器［CTCS-1］包描述的范圍短引起，具體描述范圍示意圖見圖2。

3.2 報文發(fā)送情況2

列車在某高速線上行線正向運(yùn)行（序列2），X站ⅡG直向到、開，上行線區(qū)間L1范圍內(nèi)設(shè)置45 km/h的臨時限速（TSR2）。出站信號開放后，列車收到L5碼發(fā)車，經(jīng)過SⅡ應(yīng)答器組后，允許速度由250 km/h突降到45 km/h，此時車速已提至60 km/h，觸發(fā)緊急制動停車。

經(jīng)分析，BSⅡ有源應(yīng)答器若按［CTCS-2］包寫3條TSR信 息（221位）描 述（報頭：50 b；［ETCS-5］包：69 b；［ETCS-27］包：86 b；［CTCS-1］包：429 b；［ETCS-68］包：65 b；含3條TSR的［CTCS-2］包：221 b），報文共需920 b，超過了應(yīng)答器最高容量830 b［8］。由于應(yīng)答器容量超限，按側(cè)線原則發(fā)送［CTCS-2］包，根據(jù)側(cè)線有源應(yīng)答器發(fā)送原則邏輯（L1范圍內(nèi)下達(dá)小于80 km/h的限速），臨時限速有效范圍到反向進(jìn)站信號機(jī)XN處，從而導(dǎo)致允許速度突降。

3.3 報文發(fā)送情況3

列車按序列2運(yùn)行，進(jìn)站停穩(wěn)后重啟ATP設(shè)備，部分模式直向發(fā)車。X站ⅡG直向到、開，上行線區(qū)間L1范圍內(nèi)設(shè)置45 km/h的臨時限速。列車發(fā)車后經(jīng)過SⅡ應(yīng)答器組后，ATP未轉(zhuǎn)入完全監(jiān)控模式。

經(jīng)數(shù)據(jù)分析，上述現(xiàn)象由于正線出站有源應(yīng)答器BSⅡ?qū)懙氖强請笪摹?/p>

4 問題分析及解決方案

情況1最大程度地實(shí)現(xiàn)了222號文的構(gòu)想，沒有情況2允許速度突降的問題，但是受限于其他數(shù)據(jù)包的描述長度，區(qū)間無源應(yīng)答器與出站應(yīng)答器描述的正線數(shù)據(jù)長度不同，會出現(xiàn)正向通過時MA縮短的現(xiàn)象。若MA縮短現(xiàn)象更嚴(yán)重些，就會出現(xiàn)允許速度下降的問題?？紤]不同車型的制動距離等因素，數(shù)據(jù)描述長度需要做全面的仿真及動態(tài)驗(yàn)證。

情況2考慮了“以完全模式運(yùn)行”的規(guī)定，到開場景下，若L1范圍內(nèi)有45 km/h限速，但限于側(cè)線發(fā)送原則只寫1條TSR，且并非真實(shí)位置的限速，［CTCS-2］包有效范圍縮短至出站口，若發(fā)車后司機(jī)提速過快，在此類場景下會出現(xiàn)越過出站應(yīng)答器后，允許速度突降并觸發(fā)制動的風(fēng)險。

情況3遵循了3484號文和3439號文的做法，該處理方式既沒有情況2允許速度突降的風(fēng)險，也沒有情況1 MA縮短的問題，但若發(fā)車進(jìn)路后區(qū)間存在分相區(qū)，則有因轉(zhuǎn)入完全模式過晚掉入分相的風(fēng)險。

222號文的發(fā)布是出于對列控系統(tǒng)運(yùn)用的優(yōu)化，而對于出站信號機(jī)設(shè)置有源應(yīng)答器的車站，優(yōu)先需要解決的是跨線圖定轉(zhuǎn)線作業(yè)（直進(jìn)彎出）的問題；其次對于正向發(fā)車及通過進(jìn)路，若出站應(yīng)答器按進(jìn)站應(yīng)答器原則發(fā)送［CTCS-2］包（可寫3條TSR），限于應(yīng)答器報文容量，對于其他數(shù)據(jù)包的壓縮不可避免，MA縮短或允許速度下降等問題就有可能發(fā)生；而若按側(cè)線原則發(fā)送［CTCS-2］包（可寫1條TSR），其他數(shù)據(jù)包的空間雖有所上升，但到開序列（在L1范圍內(nèi)下達(dá)45 km/h限速）存在允許速度突降導(dǎo)致制動的問題?？紤]以上2類現(xiàn)場聯(lián)調(diào)聯(lián)試案例，對于直向發(fā)車及通過進(jìn)路，提出建議如下。

1）針對情況1，按進(jìn)站有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則能寫下3條TSR的［CTCS-2］包，但數(shù)據(jù)描述長度應(yīng)與區(qū)間無源應(yīng)答器一致（信息包可合理合并）。

2）針對情況2，若應(yīng)答器容量超限時（包括有高站臺），建議發(fā)送空報文或按留有3條TSR的原則，發(fā)送［CTCS-2］包。

3）針對情況3，若應(yīng)答器容量超限且發(fā)車進(jìn)路后區(qū)間存在分相區(qū)，建議按留有3條TSR的原則發(fā)送［CTCS-2］包。

對于222號文的第1條規(guī)定，應(yīng)理解為“正線出站設(shè)置有源應(yīng)答器時，對于圖定轉(zhuǎn)線作業(yè)，報文發(fā)送原則應(yīng)滿足ATP車載設(shè)備在C2等級下以完全監(jiān)控模式運(yùn)行的需求”。第4條中應(yīng)答器容量超限條件下，具有高站臺的正線有源應(yīng)答器，建議按正線進(jìn)站有源應(yīng)答器原則發(fā)送相應(yīng)進(jìn)路報文。

目前在忻州西站（一離去區(qū)段存在分相區(qū)）、江門深茂場XG（有高站臺）、江都站（無站臺）等站（列控中心設(shè)備來自不同的廠家），均出現(xiàn)過情況2描述的允許速度突降問題，通過合理合并［CTCS-1］包等方法可以解決報文容量受限問題，發(fā)車進(jìn)路報文按留有3條TSR的原則，發(fā)送［CTCS-2］包，可以有效解決情況2允許速度突降和情況3轉(zhuǎn)入完全模式較晚掉入分相的問題。

5 結(jié)語

本文結(jié)合規(guī)范條文，對正線出站信號機(jī)處有源應(yīng)答器報文發(fā)送原則進(jìn)行分析與探討，從應(yīng)答器容量角度，分析有源應(yīng)答器報文發(fā)送［CTCS-2］包的特點(diǎn)；結(jié)合現(xiàn)場聯(lián)調(diào)聯(lián)試案例，對現(xiàn)場直向發(fā)車（含通過進(jìn)路）出站有源應(yīng)答器報文3種發(fā)送方案，進(jìn)行分析對比并提出優(yōu)化建議，可為完善設(shè)計及測試驗(yàn)證提供參考。