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基于列車位置報(bào)告降低軌道電路分路不良風(fēng)險(xiǎn)的方法研究

文檔作者：郭軍強(qiáng) 文檔來源：北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月05日
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基于列車位置報(bào)告降低軌道電路分路不良風(fēng)險(xiǎn)的方法研究
郭軍強(qiáng)
(北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 1 00073)
摘要：軌道占用狀態(tài)是列控系統(tǒng)保證鐵路行車安全的基礎(chǔ)信息，全國鐵路自動(dòng)閉塞區(qū)段均以軌道電
路作為列車占用檢查設(shè)備，由于線路鋼軌與輪對(duì)間分路電阻達(dá)不到規(guī)定要求，存在列車占用檢查功
能失效可能，產(chǎn)生安全隱患。提出一種基于車載設(shè)備(ATP)向無線閉塞中心(RBc)發(fā)送的列車
位置報(bào)告實(shí)現(xiàn)列車占用檢查，降低軌道電路分路不良風(fēng)險(xiǎn)的方法，并對(duì)模型的應(yīng)用效果進(jìn)行對(duì)比分
析。
關(guān)鍵詞：cTcs一2／cTcs一3級(jí)列控系統(tǒng)；列車位置報(bào)告；列車占用檢查；軌道電路分路不良
Abstract：Track occupancy status is basic information for the railway trafi c safety．All automatic
block sections of the national railways are depending on track circuits as train occupancy inspection
equipment．If the shunt resistance between the rail and wheel Call’t meet requirements，it may cause train
occupancy inspection function failure and result in potential safety problems．For reducing risks of track
circuit shunting loss，the paper introduces a method of realizing the train occupancy inspection based on
onboard equipment(ATP)sending the train location report to the radio block center(RBC)，and gives the
comparison and analysis of the application efect of the mode1．
Keywords：CTCS一2／3 train control system；train location report；train occupancy inspection；track circuit
shun ting loss
DoI：10．39690．issn．1673—4440．20l5．04．003
CTCS一2／CTCS一3級(jí)(簡稱C2／C3級(jí))列控
系統(tǒng)，無論是車載設(shè)備收到的行車許可還是地面通
過信號(hào)機(jī)顯示，均是以閉塞分區(qū)占用、空閑作為判
斷基礎(chǔ)。當(dāng)鋼軌、輪對(duì)表面存在影響分路電阻的物
質(zhì)(如撒沙、油污、銹蝕等)時(shí)，會(huì)造成輪軌間電
氣性能的變化，從而出現(xiàn)占用丟失現(xiàn)象，可能造成
一個(gè)閉塞分區(qū)同時(shí)存在兩輛列車運(yùn)行的危險(xiǎn)情況。
為降低軌道電路占用丟失的安全風(fēng)險(xiǎn)，中國鐵
路總公司組織采取類似站內(nèi)三點(diǎn)檢查的邏輯判斷方
式，列控中心(TC C)增加“區(qū)間占用邏輯檢查功
能”，通過對(duì)相鄰閉塞分區(qū)占用、出清順序的關(guān)聯(lián)判
斷，實(shí)現(xiàn)占用丟失的安全防護(hù)。由于增加順序關(guān)聯(lián)
基金項(xiàng)目：中國鐵路總公司重大課題項(xiàng)目(201 5X001一
A一1)；北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司項(xiàng)目
(BKc-201 5X001A1—1-ZYY)
邏輯，在降低軌道電路故障(分路不良、故障占用)
情況安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，會(huì)延遲軌道電路空閑恢復(fù)時(shí)
間，影響運(yùn)營效率和運(yùn)營秩序。經(jīng)過對(duì)C2／C3級(jí)
列控系統(tǒng)的分析，利用ATP發(fā)送的列車位置報(bào)告
實(shí)現(xiàn)列車占用檢查功能的方法，既可以降低軌道電
路占用丟失的安全風(fēng)險(xiǎn)，又可以避免對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊憽?
1 基于列車位置報(bào)告的占用檢查模型
C3系統(tǒng)中，ATP設(shè)備向RBC發(fā)送的列車位置
報(bào)告消息包(M136)內(nèi)包含參考應(yīng)答器的相對(duì)位置
信息L、列車處于該位置的實(shí)時(shí)速度值 等關(guān)鍵信
息。ATP向RBC報(bào)告位置信息的時(shí)機(jī)分為兩類。
1)以固定周期T (一般取6 S)向RB C發(fā)送
列車位置報(bào)告消息包(M136)；
2)事件觸發(fā)向RB C發(fā)送列車位置報(bào)告消息包
(M136)，如經(jīng)過應(yīng)答器組、列車停車、模式轉(zhuǎn)換、
列車最大安全前端通過RB C邊界等。
鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)(RSCE) 2015年8月，第l2卷第4期
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2．3 誤差分析
根據(jù)上述勻加速模型，在收到位置校準(zhǔn)信息之
前，使用上一時(shí)間段的加速度，作為本時(shí)間段的估
計(jì)加速度，如圖2所示。
際運(yùn)行曲線
論運(yùn)行曲線
“ t2 f3
圖2 誤差分析示意圖
如 一t，時(shí)間段，實(shí)際加速度為 ，但估計(jì)加
速度為a ，從而在位置計(jì)算過程中存在誤差 。
時(shí)刻后，估計(jì)的列車位置：
1
L估計(jì)=L(t2)+ (t2)(t-t2)+÷口1(t-t2)
厶
列車的實(shí)際位置：
1
L實(shí)際=￡(t2)+ ( )(f一 )+÷口2(f一 )
因此誤差計(jì)算公式：
1
AL=-5‘-(a2m 1)(t-h)
厶
根據(jù)上述公式，按照ATP和RBC通信周期最
大為6 S(暫不考慮無線超時(shí)等特殊情況)，動(dòng)車最
高運(yùn)行速度360 km／h (100 m／s)計(jì)算，結(jié)合車型
的最大加速度和最小加速度值，可以估算出列車定
位模式的最大誤差范圍。
2．4 模型優(yōu)化
2．4．1 傳輸時(shí)間差矯正
上述公式推導(dǎo)時(shí)，假設(shè)各設(shè)備間時(shí)鐘已經(jīng)同步。
但由于RB C收到列車位置報(bào)告消息包相對(duì)ATP設(shè)
備發(fā)送時(shí)刻存在時(shí)間差，以及RBC與TCC間的信
息傳輸需要時(shí)間，故實(shí)際計(jì)算中，若時(shí)鐘不同步，
需要通過理論分析加實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方式確認(rèn)該時(shí)間總間
隔△ 肼，提高定位精度。
近似可理解為：t時(shí)刻ATP設(shè)備發(fā)布定位信息
包，(什AtArp 。)時(shí)刻地面設(shè)備計(jì)算列車位置，故
卜一0
位置解算公式修正為：
L(t)=三(n)+V(n)(f+△ c—T(n))+
1
— (，z)(f+△ rcc-T( ))
二
2．4．2 額外校準(zhǔn)點(diǎn)的選取
C2系統(tǒng)中，區(qū)間閉塞分區(qū)的絕緣節(jié)位置 出
和占用狀態(tài)從空閑轉(zhuǎn)變?yōu)檎加脮r(shí)刻 ? 均可準(zhǔn)確
獲取，故該點(diǎn)可作為額外校準(zhǔn)點(diǎn)，補(bǔ)充勻加速模型，
提高定位精度。
由于閉塞分區(qū)實(shí)際占?jí)旱絋C C判斷閉塞分區(qū)
占?jí)捍嬖跁r(shí)間間隔為△f ?，則列車運(yùn)行至閉塞分
區(qū)絕緣節(jié)的時(shí)刻為： =To。 一△
假設(shè)上一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)參數(shù)為： (七一1)，列車位
置為 (七一1)，列車瞬時(shí)速度為 (尼一1)，列車加
速度為a( 1)，則該額外校準(zhǔn)點(diǎn)的參數(shù)為：
T(k)= To 唧 一△ 。
L (k)=L6 出
V(k)=V( 1)+口(k)(T(k)一T(k-1))
a (k)=a( 1)
3 閉塞分區(qū)映射模型
基于列車位置算法模型計(jì)算的列車位置，結(jié)合
線路靜態(tài)數(shù)據(jù)，建立閉塞分區(qū)映射模型，實(shí)現(xiàn)列車定
位信息與閉塞分區(qū)狀態(tài)的安全映射，獲得基于列車
位置報(bào)告的閉塞分區(qū)狀態(tài)(簡稱“列車報(bào)告狀態(tài)”)。
假設(shè)列車公里標(biāo)在p位置，定位誤差為士A九
(最大誤差值見2．3節(jié)分析)，車長 ，車長誤差為
4-6，K。為絕緣節(jié)^5r的公里標(biāo)，Km為絕緣節(jié)m的
公里標(biāo)， 為絕緣節(jié)e的公里標(biāo)，F(xiàn) ( )表示 公
里標(biāo)所在閉塞分區(qū)。
TC C根據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)的絕緣節(jié)公里標(biāo)位置，可將
任意公里標(biāo)映射到閉塞分區(qū)中，公里標(biāo)映射閉塞分
區(qū)模型F ( )模型可用如下函數(shù)表示：
f 1一， 絕1 緣節(jié) 和 分割的閉塞分區(qū) ( ，Km)
{以絕緣節(jié) 為分割點(diǎn)的左閉塞分區(qū)或右閉塞分區(qū)} Km
因?yàn)榱熊嚩ㄎ淮嬖凇鱢的誤差，因此模型可以進(jìn)
— — — — — — 一
Km
I_——．△ ——÷，卜●o}
— — — — i
I 卜0
一△ — _| _ △
圖3 閉塞分區(qū)映射模型示意圖
M EDG
鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)(RSCE) 2015年8月
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表4 列車完全駛?cè)?41 7G閉塞分區(qū)狀態(tài)對(duì)照表
分區(qū)編號(hào)真實(shí)狀態(tài)與狀態(tài)邏輯狀態(tài)列車
q4x
報(bào)告最終狀態(tài)
71~
7389 空閑 空閑 空閑 空閑 空閑
7403 空閑 空閑 失去分路 空閑 空閑
7417 占用 占用 故障占用 占用 正常占用
743l 空閑 空閑 空閑 空閑 空閑
表5 列車順序駛?cè)?431 G閉塞分區(qū)狀態(tài)對(duì)照表
分區(qū)編號(hào)真實(shí)狀態(tài)與狀態(tài)邏輯狀態(tài)列轟 告最終狀態(tài)
7389 空閑 空閑 空閑 空閑 空閑
7403 空閑 空閑失去分路 空閑 空閑
7417 占用 占用故障占用 占用 正常占用
7431 占用 占用故障占用 占用 正常占用
5)列車完全駛?cè)?431閉塞分區(qū)，各閉塞分區(qū)
占用狀態(tài)如表6所示。
表6 列車完全駛?cè)?431 G閉塞分區(qū)狀態(tài)對(duì)照表
邏輯檢查方式需在列車順序占用至完全進(jìn)入
7431G閉塞分區(qū)后，才認(rèn)為列車可靠駛離分路不良
閉塞分區(qū)，恢復(fù)7403G空閑。
(上接3頁)
5．2 聲音語音播放
由于車載人機(jī)界面只有一個(gè)語音通道，為避免
同時(shí)輸出兩種或兩種以上的聲音或語音，建議使用
以下的優(yōu)先級(jí)定義：語音的優(yōu)先級(jí)大于聲音的優(yōu)先
級(jí)；語音的優(yōu)先級(jí)從高到低依次為允許緩解、等級(jí)
轉(zhuǎn)換、控制速度、減速、目視確認(rèn)、引導(dǎo)確認(rèn)、機(jī)
信確認(rèn)、前方過分相；
聲音的優(yōu)先級(jí)從高到底依次為目標(biāo)速度點(diǎn)變化、
提示錯(cuò)誤或故障信息、設(shè)備制動(dòng)結(jié)束、司機(jī)介入提
示音、需要司機(jī)應(yīng)答的信息、速度告警提示、新的
文本信息、按鍵提示音。
5．3 文本消息的處理
車載設(shè)備發(fā)送給車載人機(jī)界面的文本消息，根
據(jù)屬性不同，有些文本消息只需要顯示給司機(jī)看，
增加基于列車位置報(bào)告的占用檢查后，只要列
車完全進(jìn)人7417G即恢復(fù)7403G空閑。較邏輯檢查
方式至少提前1個(gè)閉塞分區(qū)，降低失去分路影響時(shí)
間，提高運(yùn)輸效率。
5 結(jié)束語
在不改變C2／C3級(jí)列控系統(tǒng)架構(gòu)情況下，充
分利用車地交互的位置報(bào)告信息，通過列車位置算
法模型和閉塞分區(qū)映射模型，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立來源、較高
精度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的列車占用檢查功能。采用本文方
法，能夠有效提高C2／C3級(jí)列控系統(tǒng)可用性、可
靠性和安全性。同時(shí)該方法可以為C4移動(dòng)閉塞技
術(shù)的發(fā)展提供參考。
參考文獻(xiàn)
【1】科技運(yùn)【20081127號(hào)cTcs一3級(jí)列控系統(tǒng)系統(tǒng)需求規(guī)范
(Sr~S)(V1．0)[s】．北京：中國鐵道出版社，2008．
[2】科技運(yùn)[201 Oll 58號(hào)列控中心技術(shù)規(guī)范[S】．
【5】鐵總運(yùn)【2015]75號(hào)高鐵列控中心接口暫行技術(shù)規(guī)范【s]．
[4】運(yùn)基信號(hào)[201 o]533號(hào)列控系統(tǒng)RBC接12'規(guī)范【S】．
(收稿日期：201 5-05—15)
有些文本消息需要顯示給司機(jī)并要求司機(jī)確認(rèn)文本
消息所包含的提示信息，有些文本消息需要顯示給
司機(jī)并要求司機(jī)確認(rèn)或取消文本消息所包含的提示
信息，有些文本消息要求車載人機(jī)界面刪除。
6 結(jié)束語
本文提到的人機(jī)界面設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用
到CTCS一3級(jí)列控車載人機(jī)界面設(shè)備的設(shè)計(jì)和開發(fā)
中，且該人機(jī)界面設(shè)備在我國高速鐵路列控系統(tǒng)中
得到廣泛運(yùn)用，設(shè)備運(yùn)行安全可靠。
參考文獻(xiàn)
[1】中國鐵路總公司．鐵總運(yùn)[201 4130號(hào)CTCS-2／5級(jí)列控車
載設(shè)備人機(jī)界面(DMI)顯示暫行規(guī)范[s] S．201 4．
(收稿日期：2O1 5．04—1 4)

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