重载铁路移动闭塞运输组织方案研究

邹 枫

(中国铁路设计集团有限公司， 天津 300142)

重载铁路运输因具有运能大、效率高、运输成本低等优势而受到世界各国的广泛重视，是世界上大宗货物最经济有效的运输方式。目前，重载铁路一般采用四显示自动闭塞。四显示自动闭塞采用分级速度控制模式，用两个闭塞分区长度满足列车从规定速度(最高速度)到0的制动距离。列车的制动距离只能以制动性能最差的车型来计算，对线路通过能力有一定的制约，从而影响运量。且其系统保障的追踪间隔在10 min左右，无法满足运量快速增长的要求，急需缩短追踪间隔以进一步提升运输能力。

基于无线通信的移动闭塞是保证重载列车运输安全和提高运输效率的技术手段之一。移动闭塞依托大容量、双向冗余的车地无线通信网络和融合卫星导航技术的高精度车载自主定位，能实现基于列车实时位置的安全追踪运行，不同编组之间的列车追踪间隔更加灵活，可最大限度地发挥机车车辆的制动特性，提高线路允许通过能力。

1 重载铁路移动闭塞系统方案

重载铁路移动闭塞系统原理如图1所示。

图1 重载铁路移动闭塞原理图

由图1可知，重载铁路列车车载设备通过速度传感器和雷达主动计算列车位置，根据应答器信息对列车位置进行校准，得到列车位置信息后，通过TD-LTE无线通信系统发送到地面RBC设备，同时接收RBC下达的行车许可数据来计算列车制动曲线，将控车命令通过列车接口单元传递给机车制动系统，用以实施常用制动或紧急制动。地面RBC设备根据接收到的列车位置，为列车计算行车许可，并通过地面LTE无线通信单元将行车许可发送至车载设备。最后，重载列车CTC子系统根据时刻表，向联锁子系统下达进路办理命令。

移动闭塞系统在显著缩短行车间隔和提升线路运输能力的同时，可有效改善重载铁路车站接发车的办理方式，通过CTC、RBC、联锁与车载设备的信息交互，提高多进路发车能力，进而提高运输效率。

2 移动闭塞下重载铁路车站作业组织

车站作业组织工作主要包括接发列车、调车、技术站作业、车站作业计划与调度指挥、统计分析等工作，其中与闭塞制式相关的主要是接发列车工作。移动闭塞下，车站作业组织的改变主要体现在车站列车进路的办理方式上，其它作业均不受影响。

2.1 移动闭塞下车站发车进路办理

移动闭塞模式下，当前车出清两条发车进路冲突的道岔区段后，可为另一条股道上的列车办理发车进路，如图2所示。

图2 移动闭塞模式下发车进路办理示意图

从图2可以看出，先发列车A从IG发车，当列车A出清道岔区段9DG，且9DG被解锁后，可为3G上的移动闭塞模式的列车B办理发车进路。任意两条发车进路间都可遵循这个规则，具体办理过程如下：

(1)列车A办理IG发车进路，当列车A出清9DG后，联锁对9DG完成延时解锁，CTC车站值班员终端上显示9DG已被解锁，如图3所示。

图3 移动闭塞模式下发车进路解锁示意图

(2)3G待发列车B升级为移动闭塞模式，CTC车站值班员终端上显示3G发车信号机S3为灭灯状态。

(3)当过程(1)和(2)同时满足时，车站值班员依次点击S3和XN对应的进路始、终端按钮，为列车B办理发车进路。

(4)联锁将道岔9操控到反位后，9DG再次锁闭，3G的发车进路锁闭并开放S3，如图4所示。

图4 移动闭塞模式下发车进路办理过程示意图

若后发列车采用非移动闭塞模式时，需按传统方式(即前车出清离去后)为后车办理发车进路。

2.2 移动闭塞下车站发车进路解锁

当一条进路被两辆及以上列车占用时，需根据最后一辆列车占用出清的顺序，解锁进路。前车运行区段占用出清后，仍需持续为后车锁闭。

基于发车进路办理，列车B出清9DG区段示意如图5所示。

图5 列车B出清9DG区段示意图

联锁开始对9DG进行延时解锁，解锁后如图6所示。

前车A运行通过的区段，在列车B未通过之前需保持锁闭状态，如图7所示。即列车A虽然出清了离去区段，但离去区段以及列车B前方的区段仍需保持锁闭。

图6 区段9DG延时解锁示意图

图7 移动闭塞模式下追踪列车间区段保持锁闭示意图

2.3 移动闭塞下故障场景及处理

3G上的列车B办理了发车进路后，列车B故障降级，如图8所示。

图8 列车B故障降级示意图

系统以及车站值班员处理过程如下：

(1)后车降级后，联锁会关闭S3信号，CTC终端上S3信号机显示为亮灯状态，同时列车B占用的区段显示为非移动闭塞列车占用状态。

(2)后车降级对前车A无影响，列车A正常运行。

(3)若在列车A出清离去区段前，列车B重新升级为移动闭塞级别，则车站值班员可将S3信号重开。

(4)若直到列车A出清离去后，列车B仍未升级为移动闭塞级别，则值班员可在联锁上位机上对3G发车进路进行总人解操作，以解锁3G的发车进路。

2.4 移动闭塞下车站通过进路的办理方式

移动闭塞下，一条列车进路内允许存在多辆列车，无需等到前车完全出清进路且整条进路解锁，即可为后面追踪的移动闭塞模式的列车再次办理通过进路并开放始端信号。移动闭塞模式下通过进路办理示意如图9所示。

图9 移动闭塞模式下通过进路办理示意图

对于多列车通过进路的办理、解锁与故障场景的处理，后车与前车路径完全一致时，联锁无需为后车操控道岔。

若后面追踪的为非移动闭塞模式列车，需按传统方式(即等到前车完全出清进路后)，才能为后车再次办理通过进路。

2.5 移动闭塞下车站侧线接车进路的办理

与通过进路不同，对于侧线接车进路，移动闭塞下也不允许追踪办理，即某一侧线上有车时，不允许向该侧线再次办理进路。因为实际运营中不允许侧线追踪。接车进路办理示意如图10所示。

图10 接车进路办理示意图

从图10可以看出，3G上已经停有一列车，后车即使是移动闭塞模式下的列车，也不`能再次向3G办理接车进路。

移动闭塞是安全性、完整性等级最高(SIL4级)的列控系统，以显示的车载速度作为行车凭证，能实现列车紧密追踪和列车超速防护，可有效解决现行机车信号与LKJ结合使用在控车安全性方面存在的不足(如恶劣天气条件下，仍以地面信号显示作为行车凭证，LKJ数据管理复杂，更换不便)。

3 移动闭塞下重载铁路混合运行方案

当移动闭塞模式列车与传统基于自动闭塞的LKJ模式列车同时在线路上运行时，需明确不同级别列车间的追踪方式。同时，需考虑移动闭塞模式列车的故障降级场景及故障恢复过程。

移动闭塞下，司机不以地面信号和机车信号作为行车凭证，而是根据车载移动授权信息以及限制速度和推荐速度驾驶列车。

当前后追踪列车均为移动闭塞模式列车时，后车可追踪至前车车尾(车尾加一定安全余量)。

列车的安全距离与列车的速度有关，如若传统意义上的闭塞分区长度大于后车的安全制动距离，前后两移动闭塞列车可追踪到同一闭塞分区内。

3.1 移动闭塞列车追踪LKJ列车

当前车为LKJ模式列车时，RBC无法准确确定前车位置，后车无法追踪到前车车尾。后移动闭塞列车只能追踪到前LKJ列车所在闭塞分区后一个闭塞分区的始端，如图11所示。

图11 移动闭塞列车追踪LKJ列车图

3.2 LKJ列车追踪前方列车

当后方追踪列车为LKJ模式列车时，按传统自动闭塞追踪运行，不受前车模式的影响，如图12所示。

图12 LKJ列车追踪前方列车图

3.3 故障场景

导致移动闭塞列车降级的场景主要有：(1)移动闭塞车载设备故障；(2)移动闭塞车载设备与RBC通信中断；(3)移动闭塞车载设备丢失应答器信息；(4)前后车均为移动闭塞模式列车，前车降级导致后车的移动授权撤回，后车越过移动授权终点。

移动闭塞车载系统应具备故障导向安全原则，发生上述故障后，会引起ATP制动，引起列车停车。

3.4 故障恢复

上述移动闭塞故障场景除车载设备故障为不可恢复的故障场景外，其它故障场景情况下，车载系统在满足条件下均可自动恢复升级。故障恢复流程如图13所示。

图13 移动闭塞列车故障恢复流程图

从图13可以看出，移动闭塞列车降级后，车载ATP会进行紧急制动，停车后由司机确认缓解降级为目视行车模式。司机在目视行车模式下驾驶列车，列车限速运行，若列车降级并丢失位置，则首先要进行定位。列车先后经过两个应答器后可确定运行方向及具体位置。列车定位后，会持续向RBC汇报位置。RBC根据车载汇报的位置进行前端筛选和进路匹配检查，检查成功后向车载发送移动授权，列车进而升级为移动闭塞模式，故障恢复。

列车升级需满足以下条件：

(1)车地通信良好。若通信故障不能恢复，则列车只能目视行车到车站，再进行通信故障维修。

(2)地面人员需保证列车进路的正常办理。列车在区间运行，若不存在反向运营需求，则无需匹配进路；若列车在车站范围内运行，RBC需确认列车运行在已办理且进路方向与列车行进方向相同的进路上，或是列车已接近已办理且进路方向与列车行进方向相同的进路。

(3)列车前端筛选。当列车距离闭塞分区末端的距离小于1个单机的长度，同时前方1个闭塞分区空闲时，移动闭塞列车前端筛选成功升级，如图14所示。筛选成功后，RBC向车载发送行车许可，当行车许可的距离大于列车按当前速度所需的制动距离时，列车会升级为移动闭塞模式，故障恢复。反之，则列车需继续向前运行，直到满足条件。

图14 移动闭塞列车前端筛选成功升级图

对于司机来讲，列车降级后，只需确认缓解后按照目视行车模式驾驶即可，满足上述条件后，车载设备会自动升级为移动闭塞模式。

4 结束语

本文阐述了重载铁路移动闭塞给车站作业组织带来的改变，并说明了不同级别列车的混合运行方案。移动闭塞在明显提升运营能力的同时，并未使车站作业组织以及区间列车追踪方式复杂化，这也从另一方面说明了移动闭塞用于重载铁路乃至客运铁路的可行性。