面向新运用需求的计算机联锁技术应对措施分析

张敏慧，韩安平

随着我国CTCS技术的不断发展，铁路计算机联锁系统相关的技术条件也在配套调整、更新。目前我国在用的计算机联锁系统执行《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T 3027-2015）［1］和《铁路车站计算机联锁技术条件》（Q/CR931-2022）［2］，为确保我国站内列车安全运行提供了参考标准。

随着轨道交通行业的技术发展与进步，移动闭塞应用、市域铁路要求缩短股道有效长、铁路技术走出国门等运用需求的出现，计算机联锁技术条件面临新挑战，也为联锁技术的进一步发展提供了契机。本文对新出现的运用需求进行分析研究，提出应对方法及思路，以期提供有益的借鉴。

1 缩短移动闭塞站内追踪间隔

目前铁路信号系统多采用固定闭塞制式，大型车站站内列车追踪间隔已经成为线路通过能力的制约点。移动闭塞制式推行后，后续列车的追踪位置为前行列车尾部+防护距离，前后列车间距不再受闭塞分区长度影响。但当列车运行至车站时，由于有不同股道接发列车、越行等运输需求，站内联锁系统依旧存在经过不同道岔定/反位的始终端间 “进路”的概念。联锁系统如果不改变目前进路的防护逻辑，列车在车站运行时就无法采用移动闭塞制式提高追踪效率。因此，有必要进一步研究站内联锁进路的防护逻辑，以提升进路使用效率。本文基于进路状态给出一种解决方案。

1.1 站内进路的分解组合

与缩短区间分区长度来缩短区间追踪间隔类似，将传统站内进路进行分解组合，通过缩短站内进路长度，也可缩短站内列车接发车间隔。

站内进路的分解与组合均以轨道电路区段为单元，联锁系统根据车站信号平面图将站内进路进行“打散”处理，由每个轨道电路区段构成一个进路单元（简称“小进路”），并为每个轨道电路区段入口设置虚拟信号机或闭塞、照查、带动、防护条件。站内进路的“打散”处理示意见图1。

图1 站内进路的“打散”处理示意

图1 （a）中，红色标注线路为A—B 接车进路。为区段1 进路单元的每个端口分别设置1a、1b、1c 虚拟防护信号机，由于1a 处有真实的进站信号机，因此还需为1a 口设置进/出站口闭塞的检查条件。同理对于区段3 进路单元，除了为各端口设置虚拟防护信号机外，还需为3b、3c 口设置出站股道的照查检查条件。此外对于有带动、防护等要求的区段，同步设置带动、防护等道岔位置选择或检查条件。

如图1（b）所示，当各个进路单元设置好后，联锁系统将A—B 接车进路分解为小进路1（1a—区段1—1c）、小进路2（2a—区段2—2b）、小进路3（3a—区段3—3b）和股道。联锁办理进路时，将按照3 段小进路分别办理，进行各小进路的动作和检查，包括空闲、道岔位置、敌对和照查、闭塞、带动和防护等。传统进路中所有小进路办理成功并锁闭后，联锁系统将传统进路设置为锁闭、开放真实进路防护信号机。

1.2 联锁小进路处理技术

为实现联锁小进路处理技术，联锁系统需具备存储进路序列功能，并在此基础上按一定规则对小进路进行分解组合，实现进路及小进路的建立、锁闭、解锁、授权等控制和管理功能。

存储进路序列功能是指联锁系统不仅能够接收、处理当前进路命令，还能够存储后序要办理的若干条进路命令。为提高进路的办理效率，后序要办理的进路命令条数应足够多，能包含到下一个与当前进路同接车口（或发车口）的进路命令。

联锁系统实施小进路分解组合的原则为：①单个进路中小进路建立不分前后次序、各小进路全部建立后进路建立［3］；②具备任一个小进路未锁闭，进路不锁闭的功能；③具备向列控系统分别传递小进路状态、进路状态和进路授权的功能；④联锁系统保持小进路常态锁闭状态，具备小进路的人工解锁操作功能。

联锁系统进路控制流程如下［4］。

Step 1以获取进路信息序列或列车顺序占用出清小进路为进路触发点，搜索进路序列中某小进路的下一个目标状态，启动小进路检查及锁闭；

Step 2根据列控系统的固定/移动闭塞类别，向列控系统发送小进路或进路的锁闭状态及允许进入的授权信息；

Step 3小进路或进路随列车占用出清或相关操作解锁，返回Step 1。

1.3 列车站内追踪间隔优化

以最受限的列车到达间隔为例，在采用固定闭塞的CTCS-2、CTCS-3 级系统中，按前后列车到达站台的时间间隔计算列车到达间隔［5］，前后列车到达站台的空间间隔示意见图2。列车到达间隔I到为

图2 前后列车到达站台的空间间隔示意

式中：L制为列车按最高运行速度制动至0 的最大常用制动距离；L防为列控系统的防护距离；L列为列车的长度；L进站咽喉为进站信号机至股道反向出站信号机的距离；t到达作业为办理列车接车进路的时间，包括进路办理、道岔转换、条件检查、进路锁闭、信号开放时间，t到达作业时间内列车走行距离对应图2中的L到作［6］。

采用进路分解组合方式后，配套移动闭塞的理念，列车移动授权随着前行列车的运行以小进路为单位往前推进，式（1）中的L进站咽喉和t到达作业可以按小进路条件进行优化，优化后的列车到达间隔I′到为

式中：L小进站为最靠近股道小进路长度；t小进路作业为办理最靠近股道小进路的时间，包括进路办理、道岔转换、条件检查、进路锁闭、信号开放时间等。

优化后，t小进路作业

2 过走防护区段的安全防护

近年来，我国加快了市域铁路建设步伐，由于部分市域线路在城区穿行，地下车站场坪长度与工程投资关系紧密，市域铁路股道长度有向城市轨道交通中的股道长度看齐的要求。通过设置过走防护区段以缩短股道有效长，成为了主流解决方案。此外，在海外铁路中，也有设置过走防护区段并与列控系统配合，共同完成列车接车安全的运用需求，联锁系统可结合相关要求，提供对过走防护区段的防护功能。

2.1 防护原则

过走防护区段是将列车的安全防护距离设置在进路终端信号机内方的一种技术方案。过走防护区段设置示意见图3，其中接车进路的安全防护区段设置在接车进路终端信号机内方安全线所在区段，开放接车信号机前，除检查列车接车路径上道岔位置正确且锁闭、区段空闲、敌对信号未开放、股道照查等各项条件满足外，还需检查过走防护区段相关条件满足后，方可开放列车信号，并按照一定的策略解锁过走防护区段。防护方法可参照目前联锁系统延续进路的防护思路［7］。

图3 过走防护区段设置示意

2.2 过走防护区段的锁闭与解锁

排列接车进路时，通过数据配置或设置必要的延续按钮，将列车走行路径范围外的道岔、区段纳入进路检查条件；检查过走防护区段道岔位置正确并锁闭、过走防护区段空闲、列车走行径路范围内外的各项条件均满足时，接车进路建立并开放进站信号机。延续区段被锁闭时允许办理后续的列车进路。

由于过走防护区段在列车走行路径范围外，因此过走防护区段的解锁条件包括：①列车已被证明在所防护进路出口信号机的接近区段上停车（图3中站台股道区段）；②后续进路设置后，列车进入了过走防护区段并占用出清。

既有联锁系统无法获悉列车的停稳信息，因此无法直接判断列车在所防护进路出口信号机的接近区段上停车。在这种情况下，联锁系统通常采用区段占用延时方式，间接推算列车停稳时机，进而对所防护进路实施解锁。由于采用非实际轨道占用检查条件，该方式存在过走防护区段已经解锁而列车实际并未停车的不利情况，且由于采用较保守的延时时间，如果站场设置形式不利，还会影响发车咽喉的运营效率。

2.3 过走防护区段与列控系统的结合

随着列车控制技术的不断发展，信号系统逐步配置了列控车载设备和地面控制设备。列控系统需要从联锁系统获取进路状态等信息，同时向联锁系统传递列车的相关状态和要求信息。

在配置有列控设备的信号系统中，当接车进路建立时，联锁向列控系统发送包括过走防护区段在内的进路授权信息，此时，ATP 监控范围终点为过走防护区段的终点（图3 中SvL 处）。当证明列车在所防护进路的出口信号机的接近区段上停车、过走防护区段解锁后，联锁应及时向列控系统回缩进路ATP 监控范围，使列车的ATP 监控范围终点重新回到出口信号机处（图3中EOA处）。

当前，随着LTE、5G 无线通信技术在轨道行业得到日益广泛的应用，车地无线数据交换瓶颈已经被打破。列车停稳时，联锁系统可以通过列控系统获取列车停稳信息［8］，用于过走防护区段的及时解锁，提高发车咽喉的线路利用效率，该做法已在城市轨道交通的联锁系统中成熟运用。

2.4 复杂条件下过走防护区段的特殊处理

当区段内有对向道岔存在过走防护区段可选性，或在列车接近车站时过走防护区段空闲条件不完全具备时，从提高车站线路利用率的需求出发，联锁系统列车进路安全控制方法还包括结合站场线路资源灵活选择设置保护区段、通过联锁控制信号开放的等级（过走防护区段空闲条件不完全具备）等方式。联锁系统需要结合运营方的实际需求对保护区段道岔的控制、信号显示控制等功能进行进一步的研究开发。

3 适应其他海外联锁技术条件

海外联锁技术以英国标准为主流代表，联锁设备向海外输出时，需要考虑当地以英国标准要求为蓝本确定的相关运营和技术要求。在这些需求中，除了有对过走防护区段的相关需求，还包括信号机点灯规则、进路侧防、信号接近控制等方面的要求［9-10］。

3.1 列车、调车信号点灯规则

英国标准运营规则中要求列车信号开放后，其路径上所有同向的调车信号机也同时开放。这要求联锁系统在列车进路建立后，遍历径路上所有同向调车信号并将其点亮。在海外工程中，鉴于当地的运营传统规定，联锁系统需进行调整适配。

3.2 进路侧防

为避免进路内外方列车发生正面或侧面冲突，英国标准联锁提出了将防护进路与外部空间隔离的防护方法，将列车在站内非正常移动、可能经岔后冲入本进路的问题纳入联锁检查范围。此方式较国内联锁增加了防护进路外方的区段、道岔等侧冲防护条件。

国内联锁在进路开放前，需检查进路范围内道岔位置（含双动道岔的锁闭）、区段空闲、顺向重叠和对向重叠敌对信号未开放。而英国标准联锁不仅检查本进路范围内道岔位置（可不按双动道岔方式锁闭）［11］、区段空闲、各方向上可能挤岔冲入的敌对信号未开放，还需将过走防护区段视为本进路的组成部分进行下列检查：①当敌对信号至本进路间无对向道岔时，检查敌对信号至本进路的区段空闲；②当潜在的敌对信号至本进路间有对向道岔时，带动并检查道岔在非开向本进路位置，如果道岔因故开向本进路位置，则进一步检查道岔开通位置上的敌对信号，以及敌对信号与进路间区段空闲。其中对于渡线道岔，通常从空间隔离的角度按双动道岔处理，这样联锁检查逻辑更简要、更清晰、更安全。

在如图4 所示的某车站中，当排列S 至XⅡ进路时，国内联锁系统检查2/4#、6#道岔在定位，4DG、6DG 及ⅡG 区段空闲，敌对信号XⅡ未开放则接车进路建立；但按照英国标准技术条件，联锁系统除了需要检查径路范围内的相关条件外，还要带动8/10#道岔到定位状态且检查X4未开放、8DG空闲，若因故未能带动8/10#道岔至定位，则需进一步检查X4、X6 信号未开放且8DG、10DG 区段空闲（为提高行车效率考虑更多级侧防条件时，检查条件更多）。

图4 某车站信号布置局部示意

从上述分析可以看到，英国标准侧冲防护安全因素考虑更多，检查范围较目前我国的联锁检查范围更广，但应用的灵活性较差，咽喉区线路利用率相对较低。我国联锁领域已经对侧防技术方案进行相关研究［12-13］，并提出了基于检查区段驶向/远离防护进路方向进行敌对判定的二、三级防护策略，减少不必要的检查条件，以提高车站范围内线路的使用效率。从中国运输的复杂性和安全性看，不采用侧冲防护对提高站内运输效率有利，且并未对运输的安全带来威胁，故建议对是否需要将列车在站内非正常移动、经岔后冲入本进路这种情况纳入联锁进路的安全检查条件进行安全评估，综合车站站场坡度设计、联锁系统进路办理固有检查逻辑、进路办理时序关系、列车及调车信号机布置、车站运行状况等其他安全防护策略及运营规则，评判侧防设置的必要性、检查范围及对进路建立的影响。

3.3 信号接近控制

英国标准信号指示前方闭塞分区空闲数量，当进路经道岔侧向时，规定了四显示路口信号机的几种显示序列［14］，其中包括红灯接近控制显示序列MAR、黄灯接近控制显示序列MAY-YY 和MAY-FA4。当列车接近道岔前，经道岔的侧向进路已经建立，信号机先降级显示，例如先显示红灯或黄灯；当列车到达该进路前一定闭塞分区、列车速度已经有所下降时，再根据运行前方闭塞分区空闲数量给出真正含义的信号显示。如图5 所示的MAY-YY 显示序列，只有当列车进入经道岔侧向进路的接近区段时，道岔防护信号机才开始显示前方至少3 个闭塞分区空闲的信息；进而通过地面信号布置、联锁对信号机的控制，实现列车过岔速度的安全防护。

图5 MAY-YY显示序列示意

同样，当过走防护区段条件不完全满足，防护距离不足时，联锁系统也对进站信号机的显示等级和时机进行控制，降低列车进站速度，保证列车站内行车安全。为了解列车的速度，联锁系统会设置所需的地面点式或环线设备获取列车位置和速度信息，以便更好地掌握信号开放时机，即从某种角度讲，联锁系统承担了部分列控系统的功能。

在联锁与当地信号显示相结合的时候［15］，需要考虑当地信号显示的具体要求及信号接近控制要求；地面信号布点时要与接近控制的有关速度相匹配；在采用ETCS或CTCS系列列车运行控制产品时，应积极简化信号接近控制方案，考虑由列控系统完成列车超速防护功能。

4 结束语

不同的运用场景和需求会对联锁技术提出新的挑战，为满足各类工程应用要求，本文从联锁系统移动闭塞适配性、过走防护区段的应用、侧防技术条件的评估与应用方面进行相关分析，探索有关方法或思路；同时，建议从功能设置必要性、信号系统整体装备情况等方面考虑，结合相关运用与管理规则，合理配置联锁系统的技术功能；对联锁系统技术进一步的发展方向及策略进行了初步探索，可为相关技术问题的解决提供思路和借鉴。