An improved method for extending approach locking section of train route
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摘要: 列车进路接近锁闭状态对列车冒进信号后的安全防护起到重要作用。现有列车进路接近锁闭处理逻辑沿用传统继电联锁的设计原理，能满足常见应用场景的需求，但不能适用于接近锁闭区段延长至后方两段及以上进路的场景；此外，在特定故障场景下，还存在列车进路错误转为接近锁闭状态的缺陷。为此，在分析现有继电电路逻辑缺陷的基础上，提出一种改进的列车进路接近锁闭区段延长处理方法。文章介绍继电电路实现接近锁闭的缺陷及改进后接近锁闭延长方法的实现过程，详细阐述其处理逻辑。该方法能适用于接近锁闭区段延长至后方两段及以上进路的应用场景，规避了人工编制接近锁闭处理逻辑带来的风险，解决了进路内道岔失去表示后列车进路错误转为接近锁闭状态的问题。Abstract: The approach locking state of a train route has a critical effect on protecting the train after it overrunning the route. The current approach locking processing logic of the train route is based on the design theory of traditional relay interlocking, which can meet the requirement of general scenarios but can not meet that of the scenarios in which the approach locking section will be extended up to or beyond the second route ahead of the train. Besides, this processing logic might lead to the state of the train route wrongly converting to approach locoking in the scenario of special failures. So, this paper puts forward an improved method for extending the approach locking section of the train route on the basis of analyzing the defects of traditional relay circuit logic. This paper discusses the defects in the current design theory of traditional relay circuit and describes the implementation procedure of the improved method especially with an elaboration on its processing logic. This method can be used for such scenarios that the approach locking section should be extended up to or beyond the second route ahead of the train and can avoid the risk resulting from manually programming approach locking logic. Meanwhile, this method can also solve the problem of the train route wrongly converting to the approach locking state when the indication of a switch in the train route is lost.
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在铁路信号系统控制电路中，列车进路锁闭是指将进路上的道岔和敌对进路锁闭好，防止列车进入已解锁的道岔上运行而引发行车事故。列车进路锁闭分为列车进路预先锁闭（简称：预先锁闭）和列车进路接近锁闭（简称：接近锁闭）；预先锁闭是指防护列车进路的信号机（简称：防护信号机）开放后，列车进路接近锁闭区段（简称：接近锁闭区段）仍然空闲，而接近锁闭是指防护信号机开放后接近锁闭区段占用[1]。
接近锁闭区段的长度设置需要综合考虑列车制动性能、线路运行条件及行车速度等因素。通常，由于列车运行速度比较快，特别是从正线或侧线通过进路时，为保证列车在紧急情况下能够在防护信号机前停车，仅将列车进路的防护信号机后方第一区段作为接近锁闭区段往往长度不够，需要视不同场景的具体情况来确定接近锁闭区段的延长范围，可能是后方某一段或多段进路，或是某几个区间区段。现有的计算机联锁系统中，接近锁闭软件模块采用传统的基于6502继电联锁设计原理的处理逻辑，主要适用于接近锁闭区段延长至后方第一段进路的一般场景，无法应用在接近锁闭区段需延长至后方第二段及以上进路的场景。这种情况下，项目工程人员只能凭借经验手工编制接近锁闭处理逻辑，人为因素的不确定性给工程项目带来潜在的安全风险。同时，由于继电电路本身的局限性，当进路内道岔失去表示后，列车进路存在错误转为接近锁闭的问题，降低了进路解锁效率。
为此，本文详细分析传统继电联锁处理逻辑存在的缺陷，结合项目实施情况，具体分析列车接近锁闭区段延长到后方进路和后方区间区段的各种情况，对列车接近锁闭场景进行梳理，提出一种改进的列车进路接近锁闭区段延长处理方法。该方法分为接近锁闭区段延长信息生成、接近锁闭区段延长处理逻辑、接近锁闭区段延长输出逻辑3个步骤，是一种列车进路接近锁闭区段延长的通用处理方法。采用此方法实现接近锁闭软件模块，解决传统继电联锁设计原理的内在缺陷，既提高接近锁闭软件模块的适用性，也可规避人工编制接近锁闭区段延长逻辑造成的风险。
1 现有接近锁闭区段延长处理方法存在的问题
目前，现有的接近锁闭区段延长处理逻辑基本沿用传统6502继电联锁的设计方法，即采用GJJ、ZCJ及ZJ并联的形式，如图1所示。
在以下4种场景中，接近锁闭继电器JYJ（简称：JYJ）吸起，但列车进路未转为接近锁闭状态：
（1） 列车进路解锁时，绿色通路接通，JYJ励磁吸起；
（2） 列车进路解锁后，未建立列车进路前，绿色及红色通路均接通，JYJ保持吸起；
（3） 列车进路建立后，防护信号机未开放前，红色及紫色通路均接通，JYJ保持吸起；
（4）防护信号机开放后，列车未占用接近锁闭区段前，仅紫色通路接通，JYJ保持吸起。
只有当防护信号机开放，列车压入接近锁闭区段后，图1中所有通路均不能接通，JYJ失磁落下，列车进路才转为接近锁闭状态。
这种处理逻辑可以实现延长接近锁闭区段的目的，但存在以下3个缺陷[2]：
（1）站内列车进路错误转为接近锁闭状态。如图1和图2所示，当防护信号机XN（简称：XN）开放，但接近锁闭区段未占用时，JYJ仅能通过紫色通路保持吸起。紫色通路中股道检查继电器GJJ（简称：GJJ）是否吸起与列车进路XN-SL（简称：XN-SL）中道岔1/3和5/7的位置相关；如果任意一道岔1/3或5/7失去表示，GJJ就会落下，唯一接通的紫色通路将被断开，JYJ失磁落下。JYJ落下后，XN-SL错误转为接近锁闭状态。此时，人工解锁XN-SL将启动延时，当延时结束后才允许其解锁，进路解锁延时会导致运输效率降低。
（2）邻场列车进路错误转为接近锁闭状态。如图2所示，当防护信号机SL（简称：SL）为邻场信号机，其防护的列车进路接近锁闭区段需要延长到本场XN-SL内方时，通常由本场联锁系统将接近轨道继电器JGJ（简称：JGJ）状态作为接近锁闭条件送给邻场联锁系统。JGJ的处理逻辑与图1中JYJ相同，亦存在同样的问题，即当XN-SL内道岔1/3或5/7失去表示，JGJ落下，造成SL防护的列车进路错误转为接近锁闭状态。
（3）在实际工程应用中，由于存在多种接近锁闭区段延长的场景，图1所示的接近锁闭处理逻辑已经无法满足工程需要，一般通过工程人员手工编制相关处理逻辑来实现接近锁闭区段的延长。由人工完成接近锁闭区段延长处理逻辑的编制，存在因人为因素造成处理逻辑错误的风险，可能引发列车侧冲、追尾、脱轨等事故。
2 改进的接近锁闭区段延长方法
为解决上述问题，克服继电电路逻辑中存在的缺陷，避免工程人员手工编制接近锁闭区段延长处理逻辑所带来的风险，提出一种改进的接近锁闭区段延长处理方法，如图3所示。
按照联锁软件处理流程的先后顺序，改进后的接近锁闭区段延长处理方法划分为以下3个步骤。
（1）接近锁闭区段延长信息生成：从已完成站场设备描绘的软件中提取列车进路和进路内设备，生成接近锁闭区段延长信息表（简称：信息表）。该信息表用于描述接近锁闭区段延长范围内的设备，主要包括接近锁闭区段延长至后方进路的进路信息及延长至区间的区间区段信息。
（2）接近锁闭区段延长处理逻辑：依据信息表，划分接近锁闭区段延长范围的具体处理模块，得到每个子模块接近锁闭条件构成的逻辑。
（3）接近锁闭区段延长输出逻辑：整合各个子模块，得到该列车进路的接近锁闭逻辑并输出[3]。
3 主要处理逻辑详细描述
3.1 接近锁闭区段延长信息表生成
为保证处理逻辑具有一定通用性，按以下规则确定接近锁闭区段延长的范围：
（1）防护信号机后方第1区段是其防护的列车进路的接近锁闭区段；
（2）对于正线通过进路内的发车进路，其接近锁闭区段延长至该通过进路内的接车进路内方，如图4所示；
（3）对于与有黄闪黄显示的接车进路首尾相接的发车进路，其接近锁闭区段需要延长至接车进路内方，如图5所示。
但由于线路条件、列车运行速度及制动性能等因素，按以上规则确定的范围可能不足够，仍存在列车冒进信号的危险。在一些特殊场景中，接近锁闭区段延长的范围可能至后方多段进路内方，也可能延长至区间区段。为此，需设置一张描述接近锁闭区段延长范围的信息表，内容包括防护列车进路的信号机、接近锁闭区段延长范围内的正线进路n（n=1，2，3，···）、接近锁闭区段延长范围内的正线进路n内方区段、接近锁闭区段延长范围内的正线进路n外方区段、接近锁闭区段延长范围内的区间区段[4]。
3.2 接近锁闭处理逻辑
依据接近锁闭区段延长范围信息表，分别确定各种场景下接近锁闭构成条件。
（1）接近锁闭区段延长至后方第1段进路
当接近锁闭延长至后方第1段进路时，需满足以下条件接近锁闭条件方可构成，划分为3个过程，处理逻辑如图6所示。
① 记录后方第1段进路防护信号机的开放：后方第1段进路防护信号机开放，则条件1成立。在条件1成立的前提下，如果进路处于锁闭状态、未转为引导进路且其防护信号机未重新开放，则条件1保持在当前状态。
② 记录后方第1段进路的接近锁闭：在条件①成立的前提下，检查后方第1段进路转为接近锁闭状态，则条件2成立。在条件2成立的前提下，如果进路处于锁闭状态、未转为引导进路且其防护信号机未重新开放，则条件2保持在当前状态。
③ 记录后方第1段进路内方区段的占用：在条件②成立的前提下，如果后方第1段进路内区段被占用，则条件3成立并保持在当前状态。如果后方第1段进路解锁或其转为引导进路，则条件3解除。
上述①~③处理过程，可以充分证明列车根据开放的防护信号机压入了列车进路的接近锁闭区段，列车进路转入接近锁闭状态的条件符合用户需求。考虑到列车进路排列的先后顺序，可能存在先排列后方第1段进路并有列车顺序压入进路，然后再排列该列车进路的运营场景，针对上述每个构成条件都设计了状态保持，只要条件曾经成立过就会保持，防止列车已经压入接近锁闭延长区段而无法转为接近锁闭状态[5]。
（2）接近锁闭区段延长至后方第2段或者多段进路
当接近锁闭区段需延长至该列车进路后方第2段进路时，构成条件与延长至后方第1段进路类似，需先检查防护后方第2段进路的信号机曾经开放过，且后方第2段进路已经转为接近锁闭状态，然后检查后方第2段进路内方区段被占用。唯一不同的是，在检查后方第2段进路内方区段被占用的同时，还需要检查防护后方第1段进路的信号机开放如图7所示，否则不能转为接近锁闭状态。当接近锁闭区段延长至后方第3段或者多段进路时，处理原理与第2段类似，转为接近锁闭状态前需检查所有防护后方列车进路的信号机均开放，否则无法转为接近锁闭状态。
（3）接近锁闭区段延长至区间区段
在以下2种情况下，需将接近锁闭区段延长至区间区段：
①列车进路后方没有进路，接近锁闭区段延长范围内仅包含区间区段；该列车进路无后方进路时，区间区段占用，转为接近锁闭状态；
②该列车进路有后方进路，其后方进路内区段和后方进路外的区间区段都是该列车进路的接近锁闭区段；如果该列车进路有后方进路，仅区间区段占用时不能转为接近锁闭状态，需结合最后一段后方进路的情况来处理。如图8所示，区间区段占用时还需检查防护后方进路的信号机开放后，该列车进路方可转为接近锁闭状态。在转为接近锁闭状态的前提下，列车完全进入后方最后一段进路后，该接近锁闭状态方可解除[6-7]。
3.3 接近锁闭输出逻辑
如图9所示，某列车进路的任意一个接近条件成立的前提下，如果其防护信号机开放，则该列车进路转为接近锁闭状态。随后，接近锁闭状态保持，当防护列车进路的信号机重新开放、进路解锁或转为引导进路时，接近锁闭状态解除。
4 结束语
在联锁系统工程项目中，为保证行车安全，需要结合具体场景的实际情况，按照规范化的处理逻辑，确定列车进路接近锁闭区段延长范围。现有的计算机联锁系统中，列车进路接近锁闭软件模块采用传统的基于6502继电联锁设计原理的处理逻辑来确定接近锁闭区段延长的范围。在某些场景下，会造成列车进路错误转为接近锁闭状态，列车进路接近锁闭软件模块可能无法确定具体的接近锁闭区段的延长范围，工程人员只能凭借经验，手工编制接近锁闭区段延长处理逻辑。为此，本文提出一种改进的接近锁闭区段延长处理方法，从接近锁闭区段延长的范围入手，分析站场内列车进路接近锁闭的实际需求，得到所有列车进路的接近锁闭区段延长信息表，并依据此信息表，进一步划分接近锁闭处理逻辑的各个子模块，得到各种场景下的接近锁闭构成条件；整合各个子模块的接近锁条件，得到可适应各种接近锁闭区段延长场景的接近锁闭处理逻辑。
采用此方法实现的接近锁闭软件模块已用于现场工程项目，并取得良好应用效果。该软件模块能够自动完成各种场景下列车进路接近锁闭处理逻辑，无需人工编制处理逻辑，确保了列车冒进信号后的安全防护，节省了人力成本，同时还解决了进路内道岔失去表示后列车进路错误转入接近锁闭状态的问题，提升了进路解锁效率。
本文仅对列车进路的接近锁闭逻辑进行改进，并未研究调车进路的接近锁闭处理逻辑。目前在用的调车进路处理逻辑不能实现接近锁闭区段延长需求，后续需要对调车进路的接近锁闭处理逻辑也进行改进，以满足工程项目调车进路接近锁闭区段延长的需求。
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[1] 国家铁路局. 铁路计算机联锁技术条件: TB/T 3027 [S]. 北京: 国家铁路局, 2015, 6. [2] Lujiang Huang, The Past, Present and Future of Railway Interlocking System[J]. IEEE International Conference on Intelligent Transportation Engineering, 2020(9): 11-13.
[3] 何文卿. 6502电气集中电路[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2016. [4] 宇 阳. 可变接近锁闭区段对车站通过能力的影响分析[D]. 北京交通大学, 2017（2）. [5] 裴天禄. 对调车信号机接近锁闭安全风险的探讨 [J]. 铁道通信信号,2016(7):24-26. [6] 卫和君. 高速铁路列车接近锁闭区段长度设计的探讨 [J]. 铁路通信信号工程技术,2014(1):20-22. [7] 刘 杨,王 晨. 有轨电车接近锁闭区域安全模型研究 [J]. 铁道通信信号,2017:93-95. -
期刊类型引用(2)
1. 韩安平，李文涛，刘鹏，李红侠. 《铁路车站计算机联锁技术条件》（Q/CR 931—2022）部分条款解析. 铁道通信信号. 2024(01): 30-36 . 
百度学术
2. 孙尉筌. 组合列车进路联锁表在工程实践中的编写原则探讨. 科技创新与应用. 2024(18): 112-115 . 百度学术
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