列車制動過走防護技術的應用研究

列車制動過走防護技術的應用研究

1列車全行車及列車進出時,聯(lián)鎖系統(tǒng)已全面采用系統(tǒng)設置了所謂出境防護技術，是指列車在動態(tài)和靜態(tài)停車過程中未在指定的停車位前停車，并在進出停車場的地方取得安全保護的技術。該技術一般是通過工程設計時合理布置地面信號點的位置,利用列控系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)的有效防護控制實現(xiàn)。其實現(xiàn)機理是在列車進路的末端事先設計一段延長區(qū),即過走防護區(qū)(Overlap);該區(qū)域的起點稱之為行車許可終點(EndofMovementAuthority,EOA),是列車進路的末端,也是允許列車前端到達的最遠位置。該區(qū)域的終點即為危險點(DangerPoint,DP),是列車因故冒進行車許可終點后,允許列車前端到達而不產生危險的最后點。在站內,股道上的警沖標就是接車進路的危險點。列控系統(tǒng)要確保列車運行安全,除防止列車運行超速外,還要防止列車冒進停車信號。因此,列控系統(tǒng)一般是將行車許可終點外方適當?shù)攸c作為理論停車點,確保列車在行車許可終點外方停車;如果列車因故越過行車許可終點,列控系統(tǒng)則采取緊急制動等措施,迫使列車緊急停車,使之不要再冒進危險點。由于列車冒進危險點后,有可能引發(fā)撞車事故,因此,過走防護區(qū)的長度要足夠長,其長度與列控系統(tǒng)的控制方式(是否有開口速度、開口速度值大小)、列控系統(tǒng)應變時間、列車的制動性能、線路坡度等因素有關。另外,為了保證列車因故闖入過走防護區(qū)但未冒進危險點情況下的列車安全,聯(lián)鎖系統(tǒng)應將過走防護區(qū)納入列車進路聯(lián)鎖,當過走防護區(qū)有車占用時,聯(lián)鎖系統(tǒng)不得開通該列車進路。日本、法國等高速鐵路創(chuàng)始國在建設其國內第一條高速鐵路時,受當時技術水平的限制,列控系統(tǒng)只采用分級階梯式速度控制方式,這種控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)閉口控車,只能采用有開口速度的開口控車模式,這決定必須配套采用過走防護技術。隨著科學技術的不斷進步,現(xiàn)在國際上先進的列控系統(tǒng)已發(fā)展到閉口控車模式。單從技術上分析,只要列控系統(tǒng)的理論停車點選取合適,閉口控車模式完全可以將行車許可終點移到危險點處(嚴格地說,是將行車許可終點移到非常接近危險點的地方,至危險點的距離等于列車前端與列車前輪對之間的距離,高速列車一般為5m),從而取消過走防護區(qū),其效果一般能減少股道有效長,縮短車站長度,有利于節(jié)省土地和工程投資。但前面已分析過,采用過走防護技術可以提高列車運行的安全度。正因如此,目前的地下鐵路及國外的許多高速鐵路仍然使用過走防護技術。我國鐵路曾在20世紀80年代京廣線鄭(州)武(漢)段電氣化改造工程中采用了過走防護技術。該工程引進法國高速鐵路當時最先進的列控系統(tǒng)——UM71/TVM300型速度分級階梯控制式列控系統(tǒng),該系統(tǒng)采用滯后超速防護方式,開口速度為25km/h,采用雙紅燈防護的四顯示自動閉塞,區(qū)間用一個閉塞分區(qū)作為過走防護區(qū)段,站內沒有設過走防護區(qū)段。目前,我國客運專線的列控系統(tǒng)采用不分速度等級的一次模式曲線制動控制方式,在完全監(jiān)控模式下,不設開口速度,列車制動停車時幾乎不可能冒進行車許可終點(除非列車制動系統(tǒng)故障等非列控系統(tǒng)原因),但在部分監(jiān)控、目視行車、引導等控制模式下設置了開口速度,列控系統(tǒng)此時難以保證列車不冒進行車許可終點。因此,我國客運專線特別是高速鐵路采用過走防護技術對進一步增強列車運行的安全性是有益的。我國客運專線采用過走防護技術的場所目前僅限于車站接車進路,如鐵道部頒發(fā)的《客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)車載和地面設備配置及運用技術原則(暫行)》(鐵集成124號)第4.8.3條規(guī)定:對于僅開行動車組的客運專線,車站出站標志牌(后來的鐵運19號文將出站標志牌改為出站信號機)和軌道電路絕緣節(jié)均設置在距警沖標55m處(含過走防護距離50m),如圖1中的L1所示。2功能需求需求目前,對僅開行動車組的客運專線提出“過走防護”的功能需求。為了實現(xiàn)這一要求,有必要在列控、聯(lián)鎖兩個方面共同采用相應的技術措施(不考慮過走防護距離50m是否合適及列車制動失效等極端故障)。2.1列控模式下進路未排聯(lián)鎖時,列車進出了車下的配合面為零在列控系統(tǒng)工程設計時,列控數(shù)據(jù)表必須嚴格按照《關于印發(fā)<列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表編制規(guī)定(V1.0)>的通知》(運基信號499號)等文件的規(guī)定進行編制,所有接車進路的列控數(shù)據(jù)一律按接車股道上的同方向出站信號機為進路末端,因此,當列車在列控系統(tǒng)完全監(jiān)控模式下進站停車時不會冒進出站信號機。當列車在部分監(jiān)控、目視行車、引導等控制模式下進站停車時,列控系統(tǒng)將難以保證列車不冒進行車許可終點(特別是股道應答器丟失、損壞、數(shù)據(jù)不可用等特殊情況時)。如果過走防護區(qū)沒有納入聯(lián)鎖,而此時過走防護區(qū)正巧有車占用,則其后果可想而知。因此,僅靠列控系統(tǒng)仍然不能保證足夠的安全,還需要依靠聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)列車的過走安全防護。2.2聯(lián)鎖技術措施2.2.1單站進路和進路設備設計延續(xù)進路方案是套用傳統(tǒng)的6‰下坡道延續(xù)進路的做法,將接車進路的過走防護區(qū)延伸到發(fā)車咽喉區(qū)的進站口、出站口、安全線等處所。嚴格地說,該方案的過走防護區(qū)長度已遠遠大于《客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)配置及運用技術原則》(鐵集成124號)文所規(guī)定的50m的要求,因此其安全性非常強。另外,仔細分析發(fā)現(xiàn),由于過走防護區(qū)已延伸到整個發(fā)車咽喉區(qū)的相關線路,其長度已遠遠大于50m,因此,出站信號機(包括其絕緣節(jié))設在距警沖標55m處的規(guī)定也就失去了原先的用意,可以將絕緣節(jié)移到距警沖標5m的地方,車站股道有效長可隨之縮短100m(雙方向進路時),可以節(jié)省車站用地和工程投資。但該方案存在一個嚴重缺陷:車站一旦辦理了接車進路,則該站發(fā)車咽喉區(qū)相關的所有進路不能建立,這將大大降低車站的平行作業(yè)效率,客運專線的高密度運輸生產將無法實現(xiàn)?；诖?該方案不宜用于客運專線,或者說,不適用于行車密度中、高等級的客運專線。2.2.2股道鎖閉過走防護區(qū)段過走防護區(qū)段無條件防護方案是將出站信號機內方的過走防護區(qū)和與其相連的道岔區(qū)段合并為一個軌道區(qū)段,該軌道區(qū)段(這里稱之為過走防護區(qū)段)及其最靠近股道的道岔無條件納入接車進路的聯(lián)鎖電路中。當車站辦理接車進路時,在接車進路鎖閉前,先檢查過走防護區(qū)段空閑,并將最靠近股道的道岔帶動到開向本股道的位置,隨后將該道岔鎖閉,之后,才能開通接車進路。接車進路開通后,還要持續(xù)檢查過走防護區(qū)段空閑和帶動道岔位置狀態(tài)條件。列車全部進入股道后,過走防護區(qū)段延時撤銷鎖閉。與上面的延續(xù)進路方案相比,該方案將過走防護區(qū)的范圍縮小到出站信號機內方的一個軌道區(qū)段,具有以下特點。(1)過走防護區(qū)段長度至少有150多m(以客運專線廣泛采用的18#道岔為例,下同),仍遠遠大于鐵集成124號文所規(guī)定的50m的要求,因此其安全性非常強。(2)與延續(xù)進路方案一樣,也可以將絕緣節(jié)移到距警沖標5m處,車站股道有效長可縮短100m,此時的過走防護區(qū)段長度仍大于100m,能滿足鐵道部關于過走防護距離的要求。(3)過走防護區(qū)段的道岔由于被鎖閉,因此相關的進路不能建立,影響了車站的平行作業(yè)效率。不過,相比延續(xù)進路方案,影響程度要小。(4)聯(lián)鎖系統(tǒng)設計比較簡單?；诖?該方案只適用于運輸不太繁忙的客運專線,或車站規(guī)模小、到發(fā)線少、接發(fā)車平行作業(yè)不多的線路。2.2.3聯(lián)鎖方案2:過走防護區(qū)段+鄰股道+下門道岔開車進路過走防護區(qū)段有條件檢查方案是過走防護區(qū)段無條件防護方案的優(yōu)化,其接車進路只是有條件檢查過走防護區(qū)段空閑與道岔位置狀態(tài)。當車站辦理接車進路時,在接車進路鎖閉前,先檢查過走防護區(qū)段空閑,不檢查道岔位置,之后開通接車進路。接車進路開通后,只要過走防護區(qū)段空閑,或最靠近股道的道岔開向相鄰股道,兩個條件任一成立,則該接車進路就可以維持開通狀態(tài)。因此,經由過走防護區(qū)段的其他進路仍可建立。該方案具有以下特點:(1)必須按照鐵集成124號文的規(guī)定,將絕緣節(jié)設在距警沖標55m處,人為設置一段50m的過走防護區(qū)。(2)盡管過走防護區(qū)段的長度有足夠長,但由于過走防護區(qū)段可以被其他進路同時使用,因此,實際上的過走防護距離只有50m,與鐵道部的規(guī)定相符,安全有保證。(3)在辦理接車進路時,如果其過走防護區(qū)段被其他進路的列車占用,則不能立即開通接車進路,只有等到其他進路的列車出清過走防護區(qū)段后,才能開通接車進路。盡管該方案大大改善了車站的平行作業(yè)效率,但仍有輕微的影響。(4)聯(lián)鎖系統(tǒng)設計比較簡單?；诖?該方案基本上可以適用于各種行車密度等級的客運專線。2.2.4聯(lián)鎖電路設計特點獨立的過走防護軌道區(qū)段方案是在鐵集成124號文的基礎上,將出站信號機內方50m過走防護區(qū)劃分成一段獨立的軌道電路,這里稱之為獨立的過走防護軌道區(qū)段。接車進路只檢查該區(qū)段的空閑,不再檢查或鎖閉鄰近道岔。該方案具有以下特點:(1)過走防護距離50m,與鐵集成124號文的規(guī)定相符,安全有保證。(2)對車站的作業(yè)無任何影響,車站的平行作業(yè)效率最高。(3)每條到發(fā)線需要增加兩段過走防護軌道電路。由于該軌道區(qū)段長度只有50m,小于ZPW-2000軌道電路最小長度60m的要求,只能采用普通軌道電路疊加ZPW-2000電碼化的方式實現(xiàn)客運專線車站全進路發(fā)碼的要求。工程復雜,投資增加較大,與過走防護區(qū)段有條件檢查方案相比,性價比較差。(4)聯(lián)鎖電路設計最