境外項目鐵路道口運營需求分析及控制系統(tǒng)設(shè)計建議

馮梅

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司國際事業(yè)部，湖北 武漢 430063）

0 引言

鐵路道口是指鐵路與公路在同一平面相互交叉的通路。由于鐵路與公路交通路權(quán)共享，因此鐵路道口是事故易發(fā)地段，是鐵路運輸安全的薄弱環(huán)節(jié)。中國應(yīng)對的措施之一是“平改立”。但在其他國家，由于立體交叉道路涉及征地拆遷且配套工程量大，鐵路道口常常是更易于實施的方案。因此新建及改建鐵路道口系統(tǒng)在我國海外項目中經(jīng)常遇到，若完全采用我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的道口系統(tǒng)，存在一些問題，主要原因是國外鐵路道口的運營需求、運用場景及配置與我國差異很大。

目前英國鐵路網(wǎng)有約6 300個運營鐵路道口，英國鐵路道口行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具備一定的代表性。通過對中英鐵路道口運營需求梳理、系統(tǒng)配置對比、關(guān)鍵問題研究，提出我國鐵路道口的控制系統(tǒng)在境外項目中的設(shè)計建議。

1 鐵路道口標(biāo)準(zhǔn)簡介

中國在國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)規(guī)范3個層面對鐵路道口的運用管理、技術(shù)條件及設(shè)備配置等做出規(guī)定，這些標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范主要包括：GB 10493—2018《站內(nèi)道口技術(shù)條件》、GB 10494—2018《區(qū)間道口技術(shù)條件》、TB 10070—2000《鐵路區(qū)間道口信號設(shè)計規(guī)范》、TB 10007—2017《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》及TG/01—2014《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》等。

英國鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由英國鐵路安全和標(biāo)準(zhǔn)委員會（RSSB）主導(dǎo)，由英國鐵路集團（Railway Group）編制。與鐵路道口相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：GE/RT 8000《運營規(guī)則手冊（Rule Book）》、GI/RT 7012《平交道口需求（Requirements for Level Crossing）》、RIS-0792《道口列車運營接口 （Level crossing operational interfaces with trains）》等。

2 運營需求分析

2.1 鐵路道口類型及選擇

（1）中國《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定：按看守形式，分為有人值守和無人值守2種類型［1］；按道口裝備，分為自動通知道口，自動信號道口，自動通知及自動信號道口，自動通知、自動信號及欄木道口；按道口所在位置，分為站內(nèi)道口及區(qū)間道口［2］。

（2）英國鐵路標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)道口信號觸發(fā)控制方式、與鐵路正線信號機接口方式、道口裝備等進行分類，主要分為：自動道口、受控道口、列車司乘員控制及開放道口4種［3-7］。①自動道口。指列車接近鐵路道口時，報警防護程序能自動觸發(fā)，防護設(shè)備欄木及道口信號能自動動作的道口。自動道口細(xì)分為自動半欄木道口、現(xiàn)場監(jiān)督的自動欄木道口、現(xiàn)場監(jiān)測的自動開放道口、有紅綠警告燈的道口。②受控道口。指由信號員、道口看守員或列車司乘人員操作，觸發(fā)道口信號防護設(shè)備的道口。其中根據(jù)操作是否在道口現(xiàn)場，又分為現(xiàn)場控制道口及遙控道口。遙控道口根據(jù)設(shè)備配置不同又分為現(xiàn)場監(jiān)控、視頻遙控有人值守欄木鐵路道口等類型。③開放道口。指僅設(shè)置公路交通指示牌而沒有欄木或道口信號防護設(shè)備的道口。

（3）采用何種類型的道口，主要考慮道口路段列車運行速度、道口折算交通量及現(xiàn)場瞭望情況等因素。中國線路設(shè)計規(guī)范［8］要求“......路段設(shè)計速度100 km/h、折算交通量大于10 000輛次的道口采用有人值守”；英國標(biāo)準(zhǔn)要求除列車運行速度、有效交通量外，還需要通過風(fēng)險評估，最終確定鐵路道口類型。開放道口僅限于列車通過速度＜16 km/h、有效交通量（有效交通量=有效每日公路通過車輛數(shù)×每日鐵路通過列車數(shù)）＜2 000輛次以及公路速度56 km/h以下的鐵路道口采用。

2.2 鐵路道口運營場景及配置

（1）中國標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定道口信號設(shè)備設(shè)置在有人看守鐵路道口，無人看守鐵路道口的運營場景在此不進行對比。有人看守鐵路道口為自動通知、自動信號及欄木道口，中國有人看守鐵路道口設(shè)備布置見圖1。

圖1 中國有人看守鐵路道口設(shè)備布置

按照中國《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》，鐵路道口運用場景為：列車接近道口時，系統(tǒng)發(fā)出通過報警，聲光向公路側(cè)報警，道口信號顯示禁止通行，同時一次通知值班員進行現(xiàn)場檢查及協(xié)助，值班員確認(rèn)，人工降落道路欄木（若有）。當(dāng)列車通過道口后，聲光報警停止，道口信號恢復(fù)常態(tài)，值班員確認(rèn)無后續(xù)列車后，人工升起欄木。

道口出現(xiàn)緊急情況時，值班員可通過道口控制盤按下防護信號按鈕，使遮斷信號機點亮，同時停車指令通過機車信號傳至列車，使列車停車。遮斷信號機在道口的2個方向均有設(shè)置。

（2）英國標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中鐵路道口類型較多，運用場景各不相同。目前較多采用自動半欄木鐵路道口、現(xiàn)場監(jiān)控自動欄木鐵路道口、現(xiàn)場監(jiān)控自動鐵路道口、現(xiàn)場監(jiān)控有人值守欄木鐵路道口、司乘操作鐵路道口等。英國自動半欄木鐵路道口設(shè)備布置見圖2。

圖2 英國自動半欄木鐵路道口設(shè)備布置

英國鐵路道口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的道口運營需求及配置見表1。

表1 英國鐵路道口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的道口運營需求及配置

3 鐵路道口標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵問題

3.1 管理監(jiān)控方式

中國標(biāo)準(zhǔn)中有人值守鐵路道口與英國標(biāo)準(zhǔn)中各類鐵路道口對比分析見表2。

表2 中國標(biāo)準(zhǔn)中有人值守鐵路道口與英國標(biāo)準(zhǔn)中各類鐵路道口對比分析

3.2 防護設(shè)施配置

3.2.1 公路側(cè)防護措施

中國和英國在鐵路道口公路側(cè)防護措施方面基本一致，除了公路側(cè)車輛行人的預(yù)告警示牌，主要防護設(shè)施為道口報警、道口信號及欄木。此外，英國標(biāo)準(zhǔn)中還要求自動道口設(shè)置公共直撥電話，以便道口故障時或應(yīng)急情況下，可以收到公眾提供的設(shè)備故障及緊急信息報告。

3.2.2 鐵路側(cè)防護措施

中國標(biāo)準(zhǔn)中，鐵路側(cè)防護措施主要是通過鐵路軌旁設(shè)置的遮斷信號機點燈，通知列車司機停車。遮斷信號機在道口設(shè)備正常時不點燈，不起防護功能。當(dāng)?shù)揽谠O(shè)備故障或道口發(fā)生汽車阻斷等情況時，道口值班員破鉛封按下按鈕，點亮鐵路軌旁遮斷信號機指示接近的列車停車，同時通過遮斷信號機前方的軌道電路將HU碼發(fā)送至車載ATP，列控系統(tǒng)也會確保列車停車［9］。

由于中國時速120 km以上的線路均不設(shè)置平交的鐵路道口，因此應(yīng)用于時速160 km以上線路的中國CTCS-2/3列控系統(tǒng)尚無與道口控制系統(tǒng)的接口應(yīng)用。從技術(shù)角度看，中國道口信號與CTCS-2/3列控系統(tǒng)可以實現(xiàn)。

英國標(biāo)準(zhǔn)中，正線也同樣設(shè)有鐵路防護信號機或停車牌，以及相應(yīng)的預(yù)告信號機（牌），對于防護信號機接近區(qū)段，要求設(shè)置列控裝置。另外，鐵路道口前方會在鐵路軌旁設(shè)置道口表示器，顯示道口公路側(cè)是否封閉，司機據(jù)此信號通過道口。英國AWS自動報警系統(tǒng)及歐洲ETCS列控系統(tǒng)均有與道口控制系統(tǒng)的接口要求及實用案例［5］。

3.2.3 其他設(shè)備

無人值守道口，英國標(biāo)準(zhǔn)要求視野不佳的道口安裝視頻監(jiān)控設(shè)備或道口障礙物探測器用來確認(rèn)道口無障礙物。障礙物探測器需要與道口鐵路防護信號進行聯(lián)鎖。

3.3 與正線信號系統(tǒng)的接口

中國標(biāo)準(zhǔn)中，道口控制系統(tǒng)與正線信號系統(tǒng)并無直接的接口，但在道口故障不能封閉時，值班員可以通過人工按按鈕點亮遮斷信號機。遮斷信號機點亮?xí)r，信號系統(tǒng)的機車信號向車載發(fā)送停車信息。遮斷信號機平時不亮燈，但進行冷絲斷絲檢查。道口值班員在道口控制室內(nèi)可通過道口控制盤監(jiān)視道口設(shè)施的狀態(tài)信息，但道口設(shè)施的狀態(tài)信息未發(fā)送至相鄰車站或調(diào)度中心。

英國標(biāo)準(zhǔn)中，道口控制系統(tǒng)與正線信號系統(tǒng)存在接口。不同的道口有不同的要求，主要接口有：

（1）欄木位置與鐵路防護信號接口。對于按照防護信號顯示行車、不需要在道口前停車的列車，則需要將道口欄木狀態(tài)與正線聯(lián)鎖系統(tǒng)或列控系統(tǒng)進行聯(lián)鎖，確保列車經(jīng)過道口時，道口公路側(cè)已關(guān)閉。對于道口前方鐵路軌旁設(shè)有停車牌的道口，正線防護信號機無需與道口設(shè)備聯(lián)鎖。

（2）道口障礙物探測器與鐵路防護信號接口。道口障礙物探測器探測到障礙物時，正線防護信號機關(guān)閉，車載移動授權(quán)也隨之改變，列車需在防護信號機前方停車。

（3）另外，當(dāng)列車接近點與道口之間設(shè)有正線信號機時，道口觸發(fā)報警時機需要與正線信號機顯示發(fā)生聯(lián)鎖關(guān)系，以確保不會因為列車正常停車增加預(yù)設(shè)的道口報警時間，導(dǎo)致公路側(cè)存在闖道口的風(fēng)險。

（4）在部分聯(lián)鎖設(shè)備中，將道口監(jiān)控等功能進行集成，信號員可以通過聯(lián)鎖系統(tǒng)直接監(jiān)控道口設(shè)備。

4 境外項目鐵路道口控制系統(tǒng)設(shè)計建議

根據(jù)以上對比分析，我國和境外鐵路道口系統(tǒng)組成、配置不同的根本原因是運輸需求不同。鐵路道口無人值守的運輸要求，決定了道口系統(tǒng)正常狀態(tài)及應(yīng)急狀態(tài)下的啟動、復(fù)原流程及責(zé)任主體不同，進而決定了系統(tǒng)配置及相互接口不同。鐵路道口運營場景多，也決定了道口系統(tǒng)的多樣性。

我國鐵路境外項目中的鐵路道口防護系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)以研究當(dāng)?shù)氐揽谙嚓P(guān)法規(guī)及運營需求為基礎(chǔ)，對我國現(xiàn)有道口信號系統(tǒng)進行適應(yīng)性改造，并結(jié)合當(dāng)?shù)毓方煌ㄒ蠹绊椖空€信號系統(tǒng)制式進行設(shè)計。根據(jù)列車接近離去條件鄰站聯(lián)鎖系統(tǒng)自動驅(qū)動道口交通信號及欄木升降，采集道口欄木位置及道口封閉信息，確認(rèn)道口封閉后，行車許可方可發(fā)布。列控系統(tǒng)根據(jù)行車許可監(jiān)控列車運行。同時，可以考慮在調(diào)度中心增加道口狀態(tài)監(jiān)測信息。

另外，需要關(guān)注境外項目所在地采用無人值守道口時，其通過速度及交通量的具體要求，以便確定是否裝備道口控制設(shè)備。

5 結(jié)束語

我國鐵路境外項目中鐵路道口很多，但用戶運營需求與我國不完全一致。根據(jù)我國境外項目鐵路道口運營需求，分析影響鐵路道口系統(tǒng)配置的關(guān)鍵問題及中英鐵路道口的系統(tǒng)配置差異及原因。根據(jù)分析結(jié)果，提出我國境外項目鐵路道口控制系統(tǒng)設(shè)計建議：鐵路道口的系統(tǒng)配置應(yīng)以鐵路道口運營需求為基礎(chǔ)，對我國現(xiàn)有鐵路道口的控制系統(tǒng)進行適應(yīng)性改造，提高系統(tǒng)自動化程度，并結(jié)合當(dāng)?shù)毓方煌ㄒ蠹绊椖空€信號系統(tǒng)制式進行設(shè)計。