基于通信交互扩展信息实现半自动/自动站间闭塞的方案及优势分析

李湘宜，钟远宁，王宇琮

（卡斯柯信号有限公司，北京 100070）

1 概述

闭塞是指保证一个区间（或分区）内，在同一时间里只能允许一个列车占用，是防止列车对撞或追尾，保证铁路行车安全的重要手段。目前广泛应用的闭塞类型主要有半自动闭塞、自动站间闭塞和自动闭塞3类。半自动闭塞主要应用于单线铁路，目前国内仍有4万多km的单线铁路采用继电电路实现的半自动/自动站间闭塞功能。

64D继电半自动闭塞设备从20世纪60年代应用至今，技术成熟、设备简单，但自身存在的问题也逐步显现。

1） 站间敷设电缆，施工成本高，且在开通运营后，经常发生因外部挖沟等缘故导致的断线等问题，影响系统使用，且恢复周期较长。

2） 设备采用变压器、电容、电阻等器件，时间久了容易出现性能下降，导致功能失效。

3） 继电组合电路较为复杂，但站间传输信息只有正、负电两种，对时序要求严苛，经常出现常规操作导致闭塞混乱的情况。

随着科技的发展，光缆普遍代替了电缆，而计算机技术也逐步在铁路运营中广泛发展，基于通信交互信息实现半自动闭塞的功能成为今后的发展趋势。

2 基于通信交互扩展信息实现半自动/自动站间闭塞的方案

2.1 站间交互信息

目前实际应用中有部分车站铺设了站间光缆，通过光通道传输继电电路的正、负电信息，但由于正、负电信息代表的含义过于丰富，依然存在很多时序上的问题。通过两站增加计算机设备，通信交互扩展信息实现半自动/自动站间闭塞功能，例如列控联锁一体化设备或者计算机半自动闭塞设备，可解决正、负电信息含义不明确导致的状态判断错误。

站间通信采用RSSP-I铁路信号安全通信协议。将半自动/自动站间闭塞的站间交互信息由原本的正、负电信息扩展为2 Byte长度的信息，分别为请求发车、通知出发、取消复原、自动回执、同意接车、到达复原和事故复原7种信息，协议如表1所示。

表1 半自动闭塞站间交互信息数据块Tab.1 Data block of inter-station interactive information on semiautomatic block

状态信息判断逻辑遵循64D半自动闭塞继电电路或计轴叠加64D半自动闭塞继电电路，只将站间传递的正负电脉冲信息，转化为7种闭塞命令。为保证站间信息的可靠接收，7种闭塞命令均持续发送 3 s。

2.2 半自动闭塞逻辑实现

两站闭塞空闲，甲站按压本站闭塞按钮，向乙站发送请求发车信息持续3 s，乙站接收到甲站的请求发车信息后，立即向甲站发送自动回执信息。甲站收到自动回执信息，发车表示灯亮黄灯。停止发送自动回执信息后，乙站接车表示灯亮黄灯。

乙站值班员按下闭塞按钮后，乙站接车表示灯亮绿灯，向甲站发送同意接车信息，甲站收到同意接车命令，甲站发车表示灯亮绿灯。

列车从甲站出发，压入进路最末区段时，同时向乙站发送通知出发信息，乙站收到通知出发信息，接车表示灯亮红灯。甲站停止发送通知出发信息后，甲站发车表示灯亮红灯。

列车到达乙站，压入乙站进站内方首个道岔区段，乙站发车表示灯亮红灯。乙站值班员按下复原按钮，乙站接发车表示灯均灭灯，同时向甲站发送到达复原信息。甲站收到到达复原信息后，发车表示灯灭灯，闭塞复原。正常办理站间信息交互时序如图1所示。

设备上电启动后，均为发车表示灯亮红灯，接车表示灯灭灯状态。站间接口交互命令均为0。任意站按压事故复原按钮，向邻站发送事故复原命令，两站闭塞复原。

甲站向乙站请求发车，收到乙站自动回执消息后，在乙站同意接车前，甲站按下复原按钮，办理取消复原，甲站向乙站发送取消复原，乙站闭塞复原。

2.3 自动站间闭塞逻辑实现

两站闭塞空闲，甲站办理发车进路，进路锁闭后，信号尚未开放，甲站设备向乙站发送请求发车信息持续3 s，乙站收到请求信息后点亮接车黄灯，并返回自动回执信息持续3 s，甲站收到自动回执信息后，点亮发车黄灯。

乙站在返回自动回执信息结束后，立即发送同意接车信息持续3 s，随后点亮接车绿灯。甲站收到同意接车信息后，点亮发车绿灯。此时区间空闲，甲站开放发车信号，列车出发，压入发车进路最后一个轨道电路时，甲站点亮发车红灯，向乙站发送通知出发信息。乙站接收到甲站的通知出发信息点亮接车红灯。

乙站排列接车进路，列车压入进站内方第一区段，乙站接发车表示灯均点亮红灯。列车完全进入站内，区间出清，乙站向甲站发送到达复原信息持续3 s，随后接发车表示灯均灭灯，甲站收到乙站到达复原信息后，发车表示灯灭灯，甲站闭塞复原。

3 基于通信交互信息实现半自动/自动站间闭塞的优势

3.1 自动站间闭塞取消发车进路场景

在继电自动站间闭塞制式下，当甲站办理发车进路后，点亮发车黄灯，但未点亮发车绿灯之前，由于计划更改等原因，取消已办理的发车进路，会造成甲乙两站闭塞接车绿灯交替闪烁的故障，需双方车站按压事故按钮方可闭塞复原。

根据继电电路分析，当甲站办理发车进路时，向乙站发送代表请求闭塞的正电信息，乙站给甲站回复代表自动回执的负电信息，甲站由于取消进路，发车锁闭继电器（FSBJ）吸起，闭塞复原。此时乙站回复给甲站代表同意接车的正电信息，乙站接车亮绿灯，在甲站闭塞空闲、无请求闭塞的情况下，代表乙站向甲站请求闭塞，甲站自动回复给乙站代表自动回执的负电信息，又被乙站误认为是取消复原，乙站接车灯灭，此时甲站给乙站发送的代表同意接车的正电信息，甲站接车亮绿灯，在乙站闭塞空闲、无请求闭塞的情况下被乙站误认为是代表请求闭塞的正电信息，如此循环往复，甲乙两站的接车表示灯反复亮绿灯、灭灯再亮绿灯。

若按照通信方式交互闭塞信息，上述场景下，当甲站取消发车进路，甲站闭塞复原，同时向乙站发送取消复原信息。此时，即使甲站收到乙站发送的自动回执或者同意接车信息，由于不处于请求发车等待乙站回复的阶段，都不会响应邻站信息，仍处于闭塞空闲状态。同时乙站收到甲站的取消复原信息，乙站也闭塞复原。由此可见，基于通信的信息交互含义明确，甲站取消发车进路时，发送给乙站的不是多重含义的负电信息，而是明确的取消复原；而乙站发送的同意接车信息，不会被误认为请求闭塞信息。

3.2 半自动闭塞中途折返场景

在继电64D半自动闭塞制式下，当闭塞建立后，发车站办理发车进路，列车出发至区间因故需要中途折返。列车返回发车站，发车站可按压事故按钮复原闭塞，同时向接车站发送代表事故复原的负电信息。而接车站由于已经收到通知出发的正电，通知出发继电器（TCJ）吸起，轨道继电器（GDJ）吸起，同意接车继电器（TJJ）落下，无法通过邻站的负电信息直接复原。需要值班员在发车站按下事故复原按钮的同时，按下接车站的复原按钮，励磁FUJ，从而复原闭塞。电路原理如图2所示。这种方式对于值班员操作要求较高，如果操作不当，接车站也需要通过破铅封按下事故复原按钮来复原闭塞。

采用通信方式来交互半自动闭塞信息时，发车站在按下事故复原按钮时，向邻站直接发送事故复原信息，由于信息明确，接车站收到事故复原信息进行状态转换，复原闭塞，无需额外的人工操作。

3.3 半自动闭塞闭塞建立后事故复原场景

在继电64D半自动闭塞制式下，当闭塞建立后，接车站按下事故复原按钮，对于发车站而言，收到邻站的负电信息，按照图2的复原继电器电路，当选择继电器（XZJ）落下时，可复原发车站的闭塞，如果XZJ吸起，则无法复原发车站闭塞，只能通过发车站的操作来复原。所以当发车站办理发车进路时，才可以复原，若尚未办理发车进路，则无法复原。造成这种现象的原因是电路中需要通过XZJ的状态来区分收到的负电信息是自动回执还是复原信息。而通过通信交互的信息，由于表意明确，不受单一状态的限制。

3.4 施工和维护优势

通过通信方式交互半自动/自动站间闭塞信息的优势不仅仅体现在上述具体的场景中，在项目前期施工和后期维护也有明显的优势。

在施工方面，每个站至少节约3个按钮继电器、16个逻辑继电器和6个表示灯继电器以及电路涉及到的电容电感等元器件；无需进行复杂的电路配线，节约组合架空间；无需敷设站间电缆，减少了挖沟等施工成本。

在运营维护方面，继电半自动/自动站间闭塞电路使用多年，元器件参数老旧，需要定期校准和检修；继电逻辑电路复杂，故障点不易查找；站间电缆易发生断线、混线、接地、外界干扰等问题。而基于通信方式交互扩展信息实现半自动/自动站间闭塞的方案由安全计算机完成，设备具备冗余性，维护终端可实时记录站间交互的接口信息、当前设备运行以及通信状态，便于故障定位和问题分析，降低维护成本。

4 总结

基于通信方式交互的闭塞信息将既有继电电路传递的正、负电信息还原成含义更准确的请求发车、同意接车等信息，可以更直观准确地判断邻站的命令，对于复杂场景的适应性更强。而以站间光纤代替站间电缆，用计算机逻辑代替继电电路组合，节省继电器等元器件，减少配线工作量，节约了敷设电缆的施工成本，同时在运营维护方面，可通过计算机的维护终端准确显示实时的接口信息和通信状态，并便于故障定位和问题分析，简化维护工作量。