LKJ2000線路所側(cè)線數(shù)據(jù)編制方法研究及簡化建議

王雪飛，王疆穎，趙俊峰，王琳

列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）是以防止列車冒進(jìn)信號(hào)、運(yùn)行超速和輔助司機(jī)提高操縱能力為目的的列車速度控制系統(tǒng)。LKJ的核心技術(shù)包括：①在統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)上，適應(yīng)各類線路設(shè)施條件和各種列車運(yùn)用需求的完備控制模式技術(shù)；②以車載線路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全面和高精度控制數(shù)據(jù)的技術(shù)；③能夠及時(shí)有效應(yīng)對線路設(shè)施設(shè)備、運(yùn)輸條件變化的設(shè)備可擴(kuò)展技術(shù)結(jié)構(gòu)［1-2］。

隨著國內(nèi)鐵路網(wǎng)不斷擴(kuò)展，線路所的分歧道岔種類逐漸增多。李恒［3］對既有線增設(shè)線路所模式下的信號(hào)系統(tǒng)方案進(jìn)行研究，提出通過插入?yún)^(qū)間分歧道岔引出新建鐵路的疏解線；王友珍［4］對西寧樞紐新建西寧至成都鐵路與相鄰線路間不同類型線路所分歧道岔進(jìn)行分析，指出對于不同線路疏解線道岔，線路所分歧道岔控制方式各不相同；劉淑敏［5］對何寨至窯村下行客車外包疏解線信號(hào)系統(tǒng)方案進(jìn)行研究，闡述了西下行客車進(jìn)路與大西聯(lián)絡(luò)線的動(dòng)車組進(jìn)路在臨潼東存在相互交叉影響；晁甲相［6］探討了關(guān)于多線交匯車站LKJ支線數(shù)據(jù)編制方法，提及部分關(guān)于線路分歧點(diǎn)相關(guān)的LKJ數(shù)據(jù)制作方法。以上文獻(xiàn)雖研究了線路所在不同線路場景下的應(yīng)用情況，討論了LKJ多線交匯的相關(guān)線路分歧地點(diǎn)數(shù)據(jù)編制方法，但對于線路所分歧道岔在不同場景下，LKJ限速控制要求及數(shù)據(jù)制作方法未做深入研究。為此本文基于對不同線路所分歧道岔場景下LKJ2000道岔側(cè)線數(shù)據(jù)制作方法及控制模式的分析，提出線路所道岔位置LKJ數(shù)據(jù)的簡化編制方法。

1 線路分歧點(diǎn)的不同場景

1.1 單個(gè)分歧點(diǎn)線路所

圖1為存在于普速鐵路和高速鐵路的線路所，列車的運(yùn)行徑路有如下幾種。

1）列車經(jīng)直向接車通過線路所，由A運(yùn)行至B方向，此時(shí)線路所通過信號(hào)機(jī)的機(jī)車信號(hào)為L碼（顯示為綠燈），限速要求為不超過線路限速。

2）列車經(jīng)側(cè)向接車通過線路所，由A運(yùn)行至C方向，此時(shí)線路所通過信號(hào)機(jī)的機(jī)車信號(hào)為UU碼（顯示為雙半黃燈）或UUS碼（顯示為雙半黃色閃光），線路限速要求為在道岔位置不超過道岔限速通過。

1.2 多個(gè)分歧點(diǎn)線路所

在聯(lián)絡(luò)線等線路復(fù)雜場景，如圖2所示，存在一架信號(hào)機(jī)表示其后不同的2個(gè)方向，有2組道岔，此時(shí)產(chǎn)生的列車運(yùn)行徑路如下。

圖2 2個(gè)分歧點(diǎn)線路所線路示意

1）列車經(jīng)直向接車通過線路所，由A運(yùn)行至B方向，此時(shí)線路所通過信號(hào)機(jī)的機(jī)車信號(hào)為L碼，線路限速要求為不超過線路限速。

2）列車經(jīng)側(cè)向接車通過線路所：①由A運(yùn)行至C方向，2#道岔為高速道岔，機(jī)車信號(hào)為UUS碼，在2#道岔位置列車速度不能超過2#道岔限速；②由A運(yùn)行至D方向，線路所通過信號(hào)機(jī)后同時(shí)存在2#高速和4#普速道岔，機(jī)車信號(hào)為UU碼，在2#、4#道岔位置，列車速度分別不能超過2#、4#道岔限速。

1.3 側(cè)線限速的其他要求

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（高速鐵路部分）［7］第463條規(guī)定“遇機(jī)車信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)雙半黃色閃光時(shí)，要求列車按限速（最高不超過45 km/h）越過接近的地面信號(hào)機(jī)”。因此，除上述場景的道岔限速外，在部分場景下還需滿足在信號(hào)機(jī)位置提前進(jìn)行側(cè)向限速控制的要求。

歸納上述線路所通過信號(hào)機(jī)位置，側(cè)線信號(hào)限速的控制目標(biāo)為：①列車經(jīng)線路所通過信號(hào)機(jī)后的道岔時(shí)，需要控制所有運(yùn)行徑路中道岔限速的低值，防止列車超速；②列車經(jīng)線路所通過信號(hào)機(jī)，在部分場景如高鐵線路側(cè)向運(yùn)行時(shí)，側(cè)向限速應(yīng)從信號(hào)機(jī)位置開始，控制到列車尾部越過最后一個(gè)道岔位置。

2 側(cè)線控制的模式設(shè)計(jì)

2.1 控制方式

1）在進(jìn)站（或進(jìn)出站）信號(hào)機(jī)前，LKJ接收到的機(jī)車信號(hào)（UU、UUS）能明確表示側(cè)線進(jìn)站，LKJ自動(dòng)啟動(dòng)側(cè)線控制［8］。

2）UU碼，LKJ除默認(rèn)按缺省側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（股道號(hào)為127）進(jìn)行控制外，還可人工選擇側(cè)線股道號(hào)進(jìn)行控制；當(dāng)選擇本車站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中不存在的側(cè)線股道號(hào)時(shí)，LKJ按照缺省側(cè)線處理。UU碼不允許人工選擇高速股道號(hào)（股道號(hào)為126）。線路所通過信號(hào)機(jī)（信號(hào)機(jī)類型為“進(jìn)出站”）后未制作側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)時(shí)，LKJ按照車站信息中填寫的出岔限速實(shí)施控制。

3）UUS碼，當(dāng)站內(nèi)存在高速側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（股道號(hào)為126）時(shí)，LKJ按照高速股道信息數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，且不允許人工選擇其他側(cè)線。線路所通過信號(hào)機(jī)（信號(hào)機(jī)類型為“進(jìn)出站”）后未制作側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)時(shí)，LKJ按照車站信息中填寫的出岔限速和特殊語音131限速的低值，實(shí)施出岔限速控制。

2.2 控制區(qū)域

1）側(cè)進(jìn)側(cè)出控制時(shí)，LKJ按照股道信息數(shù)據(jù)中填入的進(jìn)岔距離計(jì)算進(jìn)岔位置。從進(jìn)岔位置開始實(shí)施股道限速控制，并控制到列車尾部越過進(jìn)站信號(hào)機(jī)的次一架信號(hào)機(jī)后出岔位置。

2）側(cè)進(jìn)正出控制時(shí)，與側(cè)進(jìn)側(cè)出控制相似，從進(jìn)岔位置開始實(shí)施股道限速控制，并在列車尾部越過進(jìn)岔位置后結(jié)束控制［9］。

3）LKJ調(diào)用車站信息數(shù)據(jù)進(jìn)行側(cè)線控制時(shí)，按照車站信息中填寫的出岔限速，從信號(hào)機(jī)位置開始控制列車至尾部越過道岔（有131特殊語音數(shù)據(jù)時(shí)，按照131特殊語音數(shù)據(jù)修正后的車站信息數(shù)據(jù)控制）。

3 LKJ車載數(shù)據(jù)文件的制作

基于上述場景要求和當(dāng)前控制模式，針對幾種不同線路所分區(qū)數(shù)據(jù)的制作方式及控制效果，進(jìn)行討論和分析。

3.1 單個(gè)分歧點(diǎn)線路所

1）數(shù)據(jù)編制。假定如圖1所示的單個(gè)分歧點(diǎn)線路所的道岔為高速道岔，限速80 km/h，位于信號(hào)機(jī)后80 m位置。根據(jù)《列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）數(shù)據(jù)文件編制規(guī)范》［10］，在線路所通過信號(hào)機(jī)（進(jìn)出站）后，編制缺省側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（側(cè)進(jìn)正出，進(jìn)岔距離80，出岔距離0，限速45 km/h）和高速側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（側(cè)進(jìn)正出，進(jìn)岔距離80，出岔距離0，限速80 km/h），制作后數(shù)據(jù)舉例見圖3。

圖3 單個(gè)分歧點(diǎn)線路所數(shù)據(jù)編制示例

2）控制效果。列車進(jìn)入線路所通過信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車信號(hào)為UUS碼時(shí)，LKJ控制側(cè)線限速的起點(diǎn)位于高速側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)填入的進(jìn)岔位置，并控制列車尾部越過進(jìn)岔位置后，限速提升到線路限速。機(jī)車信號(hào)為UU碼時(shí)，限速起點(diǎn)及結(jié)束位置與UUS碼時(shí)控制位置相同，常用限速為48 km/h。

3）控制達(dá)成情況。列車進(jìn)入線路所通過信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車信號(hào)為UU碼時(shí)，LKJ能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)線限速的控制目標(biāo)。但當(dāng)機(jī)車信號(hào)為UUS時(shí)，如存在于高鐵線路，則不能滿足從信號(hào)機(jī)位置開始控制側(cè)向限速的要求。

3.2 2個(gè)分歧點(diǎn)線路所

1）數(shù)據(jù)編制。假定如圖2所示2個(gè)分歧點(diǎn)線路所線路中，2#道岔為高速道岔，限速80 km/h，位于信號(hào)機(jī)后80 m；4#道岔為普速道岔，限速45 km/h，位于信號(hào)機(jī)后150 m。在線路所通過信號(hào)機(jī)（進(jìn)出站）后，按照普速道岔的位置和限速要求，編制LKJ的側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)用于實(shí)現(xiàn)對道岔限速的描述。由于2#高速道岔相比4#普速道岔更接近線路所通過信號(hào)機(jī)，此時(shí)，基于導(dǎo)向安全的控制原則，按照列車可能經(jīng)過的最低限速設(shè)置道岔限速，需在編制側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)時(shí)，考慮4#道岔位置提前控制道岔限速。

另外，在圖2所示場景中，當(dāng)機(jī)車信號(hào)為UUS碼時(shí)，列車由A運(yùn)行至C方向僅通過2#高速道岔，可利用LKJ關(guān)于UUS信號(hào)時(shí)調(diào)用126高速股道信息，編制126股道信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)編制規(guī)范“關(guān)于控制代號(hào)為131的特殊語音數(shù)據(jù)設(shè)置要求”，在線路所通過信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)編制131特殊語音數(shù)據(jù)，其越過距離按照2#道岔距線路所通過信號(hào)機(jī)的距離80 m設(shè)置，限速值按照2#道岔限速80 km/h設(shè)置。具體數(shù)據(jù)制作見圖4。缺省側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)的側(cè)向標(biāo)志設(shè)置為側(cè)進(jìn)側(cè)出，進(jìn)岔距離設(shè)置為80 m，出岔距離設(shè)置為0 m（實(shí)際并不存在），道岔限速設(shè)置為45 km/h。126股道信息數(shù)據(jù)進(jìn)岔距離設(shè)置為80 m，道岔限速設(shè)置為80 km/h，側(cè)向標(biāo)志設(shè)置為側(cè)進(jìn)正出控制。

2）控制效果。列車進(jìn)入線路所通過信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車信號(hào)為UU碼時(shí)，因列車經(jīng)過2組道岔需要控制各個(gè)道岔的限速，因此LKJ比照站內(nèi)側(cè)向接車側(cè)向發(fā)車的控制方式實(shí)施側(cè)線控制。LKJ側(cè)線限速控制起點(diǎn)位于側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)填入的進(jìn)岔位置，結(jié)束點(diǎn)位于列車尾部越過次一架信號(hào)機(jī)后一個(gè)車長位置。側(cè)線限速結(jié)束后，LKJ限速提升到線路限速。

3）控制達(dá)成情況。機(jī)車信號(hào)為UU碼時(shí)，LKJ能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)線限速的安全控制目標(biāo)，但側(cè)線控制范圍較實(shí)際需要范圍大。當(dāng)分區(qū)距離較大（如半自動(dòng)閉塞情況）時(shí)，對列車運(yùn)輸效率影響較大。如該場景位于高速鐵路，且在線路所通過信號(hào)機(jī)分區(qū)內(nèi)LKJ接收信號(hào)為UUS碼時(shí)，LKJ的控制限速起點(diǎn)為道岔的岔尖位置，同樣不能滿足從信號(hào)機(jī)位置開始控制側(cè)向限速的要求。

考慮限速目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求及當(dāng)前軟件控制方式，針對上述數(shù)據(jù)場景，可利用既有模式中車站信息數(shù)據(jù)的控制原理，實(shí)現(xiàn)線路所側(cè)線控制。下面以單分歧點(diǎn)線路所場景為例，進(jìn)行數(shù)據(jù)制作及控制說明。

3.3 數(shù)據(jù)制作簡化方法

1）數(shù)據(jù)編制。在線路所通過信號(hào)機(jī)（進(jìn)出站）分區(qū)設(shè)置131特殊語音數(shù)據(jù)，按照高速道岔限速，131特殊語音數(shù)據(jù)的越過距離可根據(jù)需要，既可按車站信息的出岔距離設(shè)置，也可按照發(fā)車進(jìn)路最外方高速道岔的信號(hào)機(jī)越過距離設(shè)置。在車站信息中，出岔限速按線路所通過信號(hào)機(jī)后，列車所有可能經(jīng)過道岔的過岔速度最低值或規(guī)定值設(shè)置，出岔距離按線路所通過信號(hào)機(jī)后列車徑路上最外方道岔（普速道岔、高速道岔）設(shè)置。數(shù)據(jù)舉例見圖5，按單個(gè)分歧點(diǎn)線路所的站場場景，假定其道岔為高速道岔，限速80 km/h，位于信號(hào)機(jī)后80 m位置。

圖5 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)簡化編制示例

2）控制效果。列車進(jìn)入線路所通過信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車信號(hào)為UU碼時(shí)，LKJ控制側(cè)線限速起點(diǎn)位于線路所通過信號(hào)機(jī)，并控制列車尾部越過車站信息出岔位置后，限速提升到線路限速。機(jī)車信號(hào)為UUS碼時(shí)，限速起點(diǎn)及結(jié)束位置與UU碼時(shí)控制位置相同，限速按照131特殊語音數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速道岔的限速控制要求，道岔接車控制示意見圖6。

圖6 道岔接車控制圖示

3）控制達(dá)成情況。根據(jù)簡化后數(shù)據(jù)測試情況，機(jī)車信號(hào)為UU/UUS碼時(shí)，LKJ均能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)線限速的控制目標(biāo)。同時(shí)機(jī)車信號(hào)為UUS碼時(shí)，對于多分歧點(diǎn)的場景，按該方式編制數(shù)據(jù)后，可以防護(hù)列車以不超過線路所通過信號(hào)機(jī)至最后一組道岔間所有道岔限速的低值，實(shí)現(xiàn)列車的安全控制。

4 側(cè)線控制對列車運(yùn)輸效率的影響分析

通過對上述不同的數(shù)據(jù)制作及功能測試，按照控制結(jié)果分析如下。

1）對于單個(gè)分歧點(diǎn)線路所，LKJ按照簡化方式制作數(shù)據(jù)后，LKJ限速控制以線路所通過信號(hào)機(jī)為限速目標(biāo)點(diǎn)；按既有方式制作數(shù)據(jù)后，LKJ限速控制是以線路所通過信號(hào)機(jī)后的道岔位置作為限速目標(biāo)點(diǎn)。2種方式下減速曲線所覆蓋的控制區(qū)域雖然相同，但限速范圍存在差異。簡化方式編制數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的道岔限速控制范圍大，將多出如圖7所示A點(diǎn)到B點(diǎn)區(qū)域，即從信號(hào)機(jī)位置到道岔位置的限速區(qū)。

圖7 單個(gè)分歧點(diǎn)高速道岔接車控制示意

結(jié)合實(shí)際情況，當(dāng)列車在普速線路運(yùn)行時(shí)，簡化方式會(huì)控制從A點(diǎn)到B點(diǎn)的限速，而A、B間的距離通常較短，基本不對運(yùn)輸效率造成影響［11-12］。當(dāng)列車在高速線路運(yùn)行時(shí)，簡化方式能夠滿足從信號(hào)機(jī)位置進(jìn)行側(cè)向限速的要求，也不影響列車運(yùn)輸效率。

2）對于多個(gè)分歧點(diǎn)線路所，LKJ按照簡化方式制作數(shù)據(jù)后，LKJ限速控制以線路所通過信號(hào)機(jī)為限速目標(biāo)點(diǎn)，以最后一組道岔后一個(gè)列車長度的位置作為限速結(jié)束點(diǎn)控制；而按既有方式制作數(shù)據(jù)，LKJ限速控制以線路所通過信號(hào)機(jī)后的道岔位置作為限速目標(biāo)點(diǎn)，以線路所通過信號(hào)機(jī)后的次一架信號(hào)機(jī)后一個(gè)列車長度的位置作為結(jié)束點(diǎn)。2種方式同樣存在限速范圍差異。簡化方式編制數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的道岔限速控制范圍比既有數(shù)據(jù)編制控制的范圍小。見圖8，簡化方式限速范圍為A點(diǎn)到C點(diǎn)；既有方式限速范圍為B點(diǎn)到D點(diǎn)，存在從C點(diǎn)到D點(diǎn)的多控范圍。

圖8 多個(gè)分歧點(diǎn)高速道岔接車控制示意

結(jié)合實(shí)際列車運(yùn)行，當(dāng)列車在普速線路和高速線路限速運(yùn)行時(shí)，簡化方式均有效率優(yōu)勢，能夠消除從C點(diǎn)到D點(diǎn)的限速對效率的影響。

5 結(jié)束語

線路分歧點(diǎn)的側(cè)線控制涉及列車的行車安全，簡化統(tǒng)一的數(shù)據(jù)制作方式能夠在簡化數(shù)據(jù)編制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)線路所側(cè)線限速控制要求，確保LKJ持續(xù)穩(wěn)定地提供行車安全保障。