行車(chē)許可轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算的合理性分析

行車(chē)許可轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算的合理性分析

運(yùn)營(yíng)許可證（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ma）是指運(yùn)營(yíng)時(shí)的命令。此命令包含列車(chē)運(yùn)行的距離、速度等信息,即:允許列車(chē)以多高的限速開(kāi)多遠(yuǎn)。在運(yùn)營(yíng)條件正常的情況下,MA是由無(wú)線(xiàn)閉塞中心(RadioBlockCenter,以下簡(jiǎn)稱(chēng)RBC)發(fā)送給車(chē)載信號(hào)設(shè)備,車(chē)載設(shè)備根據(jù)獲得的MA,計(jì)算列車(chē)運(yùn)行防護(hù)曲線(xiàn),監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行。MA終點(diǎn)受與本列車(chē)通信的RBC控制區(qū)域內(nèi)的線(xiàn)路參數(shù)、列車(chē)參數(shù)、閉塞方式,以及通信設(shè)備等的影響。如:移動(dòng)閉塞系統(tǒng)和固定閉塞系統(tǒng)中的MA終點(diǎn)的計(jì)算依據(jù)不同;列車(chē)前方是否有道岔會(huì)影響MA終點(diǎn)的計(jì)算;不同的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(ChineseTrainControSystem,以下間稱(chēng)CTCS)級(jí)別MA終點(diǎn)的確定也不同等。因此分析在不同的條件下MA的獲取,以及在故障狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)正確獲取MA,對(duì)列車(chē)運(yùn)行的安全性具有積極的意義。1列車(chē)位置信息當(dāng)列車(chē)運(yùn)行在CTCS-3系統(tǒng)中時(shí),列車(chē)通過(guò)車(chē)載設(shè)備向RBC發(fā)送MA請(qǐng)求;RBC根據(jù)從聯(lián)鎖系統(tǒng)獲得的信號(hào)授權(quán)(SignalAuthorization,以下簡(jiǎn)稱(chēng)SA),以及列車(chē)發(fā)送給RBC的列車(chē)位置信息,最終計(jì)算分析得到MA,并將生成的MA、線(xiàn)路參數(shù)等信息發(fā)送給列車(chē)車(chē)載設(shè)備。其中,SA包括進(jìn)路類(lèi)型、進(jìn)路狀態(tài)、降級(jí)狀態(tài)、進(jìn)路識(shí)別號(hào)、危險(xiǎn)點(diǎn)、溜入危險(xiǎn)等信息;列車(chē)位置信息包括本列車(chē)和前行列車(chē)發(fā)送的位置信息及列車(chē)數(shù)據(jù)等信息。列車(chē)控制車(chē)載設(shè)備根據(jù)獲得的MA終點(diǎn)位置、當(dāng)前區(qū)間的閉塞方式、列車(chē)和線(xiàn)路的限速等信息,計(jì)算MA區(qū)域內(nèi)的列車(chē)防護(hù)曲線(xiàn),監(jiān)控列車(chē)的安全運(yùn)行。當(dāng)列車(chē)正常運(yùn)行時(shí),車(chē)載設(shè)備循環(huán)從RBC獲得向前延伸的MA。若在當(dāng)前MA范圍內(nèi)進(jìn)路的某區(qū)段已被占用,則聯(lián)鎖設(shè)備向RBC發(fā)送占用消息,RBC根據(jù)該占用消息生成有條件緊急停車(chē)消息(CEM),并發(fā)送給車(chē)載設(shè)備;車(chē)載設(shè)備根據(jù)RBC和聯(lián)鎖發(fā)送的相關(guān)消息以及本列車(chē)的位置信息判斷生成CEM消息的原因,并作相應(yīng)的操作。當(dāng)車(chē)載設(shè)備發(fā)生故障致使列車(chē)緊急停車(chē),或因其它原因RBC向列車(chē)控制車(chē)載設(shè)備發(fā)送緊急停車(chē)消息(UEM)或者縮短行車(chē)許可(SMA)的命令,原MA將被中止,并按新的MA安全行車(chē)。一般情況,MA一旦生成并且發(fā)送給列車(chē)后,列車(chē)根據(jù)該MA執(zhí)行相應(yīng)的操作,直到MA結(jié)束或者超時(shí)。2列車(chē)所處的進(jìn)路不同當(dāng)列車(chē)獲得UEM信息后,需要根據(jù)列車(chē)當(dāng)前所處的位置不同而采取不同的操作;而且雖然同是延伸許可,列車(chē)所處的進(jìn)路不同,延伸許可也不同。因此以下分析列車(chē)在出站、區(qū)間運(yùn)行、進(jìn)站三個(gè)階段中接收延伸MA、UEM等消息后所需采取的操作。2.1rbc或軌道電路設(shè)備列車(chē)進(jìn)入發(fā)車(chē)進(jìn)路前,需經(jīng)過(guò)的過(guò)程有:上電、注冊(cè)到RBC、按壓“啟動(dòng)”按鈕、車(chē)載設(shè)備正式投入工作、CTC(調(diào)度集中控制系統(tǒng))控制聯(lián)鎖辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路,從而使RBC或軌道電路向車(chē)載設(shè)備發(fā)送發(fā)車(chē)MA。2.1.1為“占用”狀態(tài)若在發(fā)車(chē)進(jìn)路還未辦理時(shí),發(fā)車(chē)進(jìn)路中的道岔或其它站內(nèi)軌道區(qū)段發(fā)生故障,此時(shí)由于列車(chē)還未得到MA,需請(qǐng)示調(diào)度員,并得到調(diào)度員確認(rèn)后方能發(fā)車(chē)進(jìn)入發(fā)車(chē)進(jìn)路。當(dāng)列車(chē)接收到發(fā)車(chē)MA后,此時(shí)前方進(jìn)路或道岔若發(fā)生故障,基于故障-安全原則,車(chē)站聯(lián)鎖將立即關(guān)閉出站信號(hào)機(jī)X3,并向RBC發(fā)送發(fā)車(chē)進(jìn)路為“占用”狀態(tài);列車(chē)則接收到RBC發(fā)送的以X3信號(hào)機(jī)為目標(biāo)點(diǎn)的CEM,并執(zhí)行如下操作:(1)通過(guò)列車(chē)的位置判斷列車(chē)前端是否已經(jīng)通過(guò)X3信號(hào)機(jī):若未通過(guò),則“占用”狀態(tài)信息是因前方軌道是處于故障狀態(tài)或者是被其他列車(chē)不正常占用,此時(shí)列車(chē)需立即進(jìn)行制動(dòng)并停車(chē);如果列車(chē)前端已經(jīng)通過(guò)信號(hào)機(jī)X3,則表明這個(gè)“占用”狀態(tài)是本列車(chē)占用該段軌道引起的(如圖1中列車(chē)處于位置2時(shí)的狀態(tài)),列車(chē)將忽略該消息,繼續(xù)按原來(lái)的MA前進(jìn)。(2)當(dāng)發(fā)生道岔失去表示故障時(shí),列車(chē)接收到CEM后,返回給RBC一個(gè)確認(rèn)消息;RBC收到車(chē)載設(shè)備的確認(rèn)消息后,通知車(chē)站聯(lián)鎖發(fā)車(chē)進(jìn)路的MA狀態(tài)為“無(wú)行車(chē)許可”。通過(guò)計(jì)算后,列車(chē)若可以在信號(hào)機(jī)X3前停車(chē),則停在出站信號(hào)機(jī)X3前;若不能,則列車(chē)先越過(guò)出站信號(hào)機(jī)X3,然后,車(chē)載設(shè)備觸發(fā)緊急制動(dòng);列車(chē)停車(chē)后,司機(jī)取得調(diào)度員的允許,并通過(guò)按壓越行鍵,以目視行車(chē)(OnSight,簡(jiǎn)為OS)模式繼續(xù)前進(jìn)。2.1.2rbc信號(hào)轉(zhuǎn)換聯(lián)鎖向RBC發(fā)送發(fā)車(chē)進(jìn)路(SA_121)“占用”狀態(tài)信息,RBC以出站信號(hào)機(jī)Sn為目標(biāo)點(diǎn),向列車(chē)發(fā)送CEM,此時(shí)列車(chē)因已通過(guò)信號(hào)機(jī)Sn而繼續(xù)前進(jìn),并接收到向區(qū)間延伸的MA。2.2前方有道岔的情況當(dāng)列車(chē)出清發(fā)車(chē)進(jìn)路并進(jìn)入?yún)^(qū)間區(qū)段時(shí),當(dāng)前方無(wú)道岔則RBC循環(huán)向列車(chē)發(fā)送15個(gè)閉塞分區(qū)的MA,直到列車(chē)進(jìn)站;若前方15個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)有道岔,則MA延伸到道岔處,當(dāng)列車(chē)靠近道岔并距離道岔40s時(shí),延伸MA到前方15個(gè)閉塞分區(qū)處,從而避免過(guò)早將道岔納入某列車(chē)的MA區(qū)域范圍而影響整條線(xiàn)路的運(yùn)營(yíng)效率;當(dāng)列車(chē)前方下一個(gè)閉塞區(qū)間含有道岔時(shí),將其視作站內(nèi)軌道區(qū)段處理。下面將分析MA的獲取,即RBC切換過(guò)程、等級(jí)轉(zhuǎn)換過(guò)程,以及區(qū)間軌道非正常占用時(shí)的狀態(tài)。2.2.1正常行駛距離自由當(dāng)同一列車(chē)運(yùn)行距離超出當(dāng)前RBC的管轄范圍并進(jìn)入下一個(gè)RBC管轄區(qū)域時(shí),需進(jìn)行RBC1/RBC2切換。為使列車(chē)安全且不減速越過(guò)RBC切換邊界,RBC1提供的MA將在RBC2管轄區(qū)域內(nèi)延長(zhǎng)一個(gè)40s正常行駛距離(即車(chē)載設(shè)備與RBC1斷開(kāi)連接,并與RBC2建立通信會(huì)話(huà)并獲得新的MA的時(shí)間內(nèi)的行駛距離)+完整制動(dòng)距離的長(zhǎng)度,并且在RBC1/RBC2切換邊界前的一段距離處設(shè)置一個(gè)預(yù)切換應(yīng)答器組(LTA)。當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)該應(yīng)答器組時(shí),車(chē)載設(shè)備向RBC1發(fā)送列車(chē)位置,RBC1則向車(chē)載發(fā)送RBC切換命令,同時(shí)向RBC2發(fā)送移交列車(chē)預(yù)告信息和包括MA終點(diǎn)距離的進(jìn)路請(qǐng)求信息,從而提前獲得RBC2區(qū)域內(nèi)的MA。并且,此時(shí)盡管列車(chē)還未進(jìn)入RBC2管轄范圍,只要RBC2管轄范圍內(nèi)進(jìn)路發(fā)生變化,MA都需要發(fā)生變化,因此RBC2需及時(shí)將進(jìn)路信息發(fā)送給RBC1,從而及時(shí)更新當(dāng)前車(chē)載設(shè)備的MA,保護(hù)列車(chē)安全運(yùn)行。2.2.2等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組工作在CTCS-3級(jí)列車(chē)需有CTCS-2級(jí)列車(chē)控制系統(tǒng)作為后備系統(tǒng),并且CTCS-3級(jí)列車(chē)控制系統(tǒng)與CTCS-2級(jí)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行;只是當(dāng)CTCS-3級(jí)列車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)備正常時(shí),CTCS-2級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不參與任何系統(tǒng)控制。因此當(dāng)某列車(chē)需進(jìn)行等級(jí)切換動(dòng)作時(shí),MA需發(fā)生變化。為確保列車(chē)進(jìn)入轉(zhuǎn)換后的CTCS等級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能獲取正確的MA,控制列車(chē)安全運(yùn)行,列車(chē)在進(jìn)行等級(jí)轉(zhuǎn)換前需保存線(xiàn)路信息、列車(chē)數(shù)據(jù)等信息。因此,在等級(jí)轉(zhuǎn)換邊界前設(shè)置一等級(jí)轉(zhuǎn)換預(yù)告應(yīng)答器組LTA。一般該應(yīng)答器設(shè)置在距離切換點(diǎn)前20s(車(chē)載設(shè)備與RBC通信時(shí)間+司機(jī)確認(rèn)時(shí)間)列車(chē)走行的距離處。當(dāng)列車(chē)前端通過(guò)預(yù)告應(yīng)答器組LTA時(shí),車(chē)載設(shè)備向RBC報(bào)告列車(chē)所處進(jìn)路位置,RBC便可獲得準(zhǔn)確的進(jìn)路信息,并向車(chē)載設(shè)備發(fā)送MA及等級(jí)轉(zhuǎn)換命令。當(dāng)列車(chē)通過(guò)CTCS-2/CTCS-3級(jí)邊界時(shí),車(chē)載設(shè)備使用已保存的MA、前方進(jìn)路相關(guān)線(xiàn)路數(shù)據(jù)和本列車(chē)信息,計(jì)算列車(chē)運(yùn)行防護(hù)曲線(xiàn),從而使列車(chē)運(yùn)行在安全的狀態(tài)下。2.2.3號(hào)點(diǎn)的防護(hù)區(qū)段如圖2所示,列車(chē)在35信號(hào)點(diǎn)防護(hù)區(qū)段運(yùn)行,MA已延伸至41信號(hào)點(diǎn)。此時(shí),車(chē)載設(shè)備將忽略接收到的CEM消息,繼續(xù)按原來(lái)的MA前進(jìn);即使35G軌道電路故障,列車(chē)仍按原MA運(yùn)行。但當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況的非正常占用時(shí),該列車(chē)的MA將發(fā)生變化。(1)若39信號(hào)點(diǎn)的防護(hù)區(qū)段被另一列車(chē)非正常闖入或者軌道電路故障而導(dǎo)致39G進(jìn)路區(qū)段為“占用”狀態(tài)的情況,按照在MA范圍內(nèi)的進(jìn)路上只允許包含一列車(chē)的原則,此時(shí)RBC將向列車(chē)發(fā)送一個(gè)以39信號(hào)點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)的CEM。車(chē)載設(shè)備接收到該消息后新生成一個(gè)以39信號(hào)點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)的SMA,從而確保列車(chē)的安全運(yùn)行。(2)當(dāng)列車(chē)在39信號(hào)點(diǎn)前停車(chē)后,根據(jù)運(yùn)行規(guī)則,列車(chē)在信號(hào)防護(hù)點(diǎn)前停車(chē)2min,司機(jī)通過(guò)按壓“越行”按鈕,使列車(chē)自動(dòng)轉(zhuǎn)入OS模式,并按固定限速40km/h監(jiān)控列車(chē)運(yùn)行。列車(chē)以O(shè)S模式越過(guò)39信號(hào)點(diǎn)進(jìn)入39G故障軌道區(qū)段。當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)參考位置應(yīng)答器并到達(dá)工作正常且鎖閉的41G軌道區(qū)段時(shí),向RBC報(bào)告有效的位置。當(dāng)新的進(jìn)路占用與列車(chē)報(bào)告位置的時(shí)間間隔在6s以?xún)?nèi)時(shí),并且RBC通過(guò)判斷前方無(wú)其它列車(chē)后,向列車(chē)發(fā)送新的完全監(jiān)控MA,MA的終點(diǎn)向前延伸;否則列車(chē)將繼續(xù)以O(shè)S模式駛向前方軌道區(qū)段。2.3列車(chē)的位置分布列車(chē)在進(jìn)站過(guò)程中,接車(chē)進(jìn)路中軌道區(qū)段隨列車(chē)的順序占用和出清逐段解鎖,因此列車(chē)處于如圖3中的4個(gè)不同的位置時(shí)所接收到的MA不同。當(dāng)列車(chē)停穩(wěn)計(jì)時(shí)結(jié)束后,接車(chē)進(jìn)路狀態(tài)無(wú)效,MA縮短到列車(chē)前端位置。2.3.1u2009列車(chē)停穩(wěn)如圖3所示,當(dāng)列車(chē)在位置1時(shí),列車(chē)已得到以出站信號(hào)機(jī)X3為終點(diǎn)的MA,并繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)列車(chē)行至位置2時(shí),RBC以進(jìn)站信號(hào)機(jī)X為目標(biāo)點(diǎn),向列車(chē)發(fā)送CEM。但經(jīng)過(guò)判斷,該CEM消息乃是由于本列車(chē)進(jìn)入X_S3區(qū)段引起的,因此列車(chē)忽略該CEM繼續(xù)前行。當(dāng)列車(chē)進(jìn)入到位置3處時(shí),聯(lián)鎖又向RBC發(fā)送進(jìn)路被占用的狀態(tài)信息,并且啟動(dòng)股道判斷列車(chē)停穩(wěn)計(jì)時(shí),直到列車(chē)進(jìn)入位置4,列車(chē)停車(chē)后,RBC向聯(lián)鎖報(bào)告列車(chē)速度為零的信息;等到計(jì)時(shí)40s后判斷列車(chē)停穩(wěn),接車(chē)股道進(jìn)路被解鎖,聯(lián)鎖向RBC發(fā)送接車(chē)進(jìn)路“無(wú)進(jìn)路(NoRoute)”信息;RBC收到該“無(wú)進(jìn)路”信號(hào)后,向列車(chē)發(fā)送到列車(chē)前端的MA,于是列車(chē)將MA縮短至列車(chē)前端,使列車(chē)保持停車(chē)狀態(tài)。2.3.2接車(chē)過(guò)程中站內(nèi)軌道黨對(duì)列車(chē)ma的獲得當(dāng)站內(nèi)軌道發(fā)生故障時(shí),由于在接發(fā)車(chē)過(guò)程中所采取的方法一致,因此,經(jīng)過(guò)分析,概括了接車(chē)過(guò)程中站內(nèi)軌道非正常占用和道岔失去表示情況下列車(chē)MA的獲得,并歸納如表1所示。3evc仿真模型根據(jù)分析,利用UPPAAL軟件對(duì)列車(chē)在不同的狀態(tài)下獲得的MA,以及獲得MA后的對(duì)應(yīng)操作進(jìn)行仿真。設(shè)計(jì)包含以下3個(gè)仿真模型的自動(dòng)機(jī)網(wǎng)絡(luò):圖4、圖5、圖6分別是列車(chē)車(chē)載(EVC)模型、RBC模型、聯(lián)鎖(iLock)模型,表2為EVC模型的位置、通道、函數(shù)及變量定義。通過(guò)對(duì)該自動(dòng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真得出當(dāng)列車(chē)按以上原則進(jìn)行操作后,列車(chē)能安全發(fā)車(chē)到進(jìn)站停車(chē)。為使系統(tǒng)能遍歷全部的結(jié)點(diǎn),在設(shè)計(jì)激勵(lì)條件時(shí)采用一些變量。如圖4中變量signal_out是用來(lái)區(qū)分當(dāng)列車(chē)獲得CEM后是否能在信號(hào)機(jī)或道岔前制動(dòng)停車(chē):當(dāng)signal_out為奇數(shù)時(shí),認(rèn)為其可以直接制動(dòng)停車(chē);當(dāng)signal_out為偶數(shù)時(shí),認(rèn)為列車(chē)不能在信號(hào)機(jī)或道岔前制動(dòng)停車(chē),需繼續(xù)前行越過(guò)信號(hào)機(jī)或道岔并制動(dòng)停車(chē)。4不同狀態(tài)下列車(chē)運(yùn)行密度maMA的正確獲取在列車(chē)防護(hù)曲線(xiàn)的正確計(jì)算以及保證列車(chē)安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用。因此,列車(chē)無(wú)論在接車(chē)、發(fā)車(chē)以及區(qū)間段中運(yùn)行,都必須獲得正確的MA,確認(rèn)本列車(chē)的MA范圍內(nèi)無(wú)其它列車(chē)且能正常接收到下一下區(qū)段的M