CN107380212A - 移动闭塞降级运行系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路信号技术领域，公开了一种移动闭塞降级运行系统和方法，该系统包括：多个计轴器分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处，其中多个通过信号机分别设置在上述进站信号机所构成的区间中以将其划分为多个区段，计轴器检测各个区段是否空闲；通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号；多段轨道电路分别设置在列车到达通过信号机所行进的预定范围内，根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码；以及车载设备接收列车控制码并根据列车控制码控制列车运行。本发明主要应用于移动闭塞故障的情况，使得即使在该情况下仍然能够保证列车运行安全和具有一定运输效率和能力，同时减少工程成本。

Description

移动闭塞降级运行系统以及方法

技术领域

本发明涉及铁路信号技术领域，具体地，涉及一种移动闭塞降级运行系统、以及一种移动闭塞降级运行方法。

背景技术

在铁路信号领域中，闭塞是指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。这是早期单线铁路的概念，现在称为半自动闭塞。随着技术发展，铁路需要增加运输能力，尤其是单线铁路发展为双线铁路后，出现自动闭塞的概念，即将两站之间的区间划分为若干个闭塞分区，每个闭塞分区内只允许一列车运行。闭塞设备即为实现“一个区间(闭塞分区)内，同一时间只允许一列车占用”而设置的铁路区间信号设备。

目前铁路上使用的闭塞设备分为半自动闭塞、自动站间闭塞和自动闭塞。半自动闭塞和自动站间闭塞在相邻两站之间只允许一列车运行，区别是半自动闭塞需要人工确认列车完整到达下一站，自动站间闭塞依靠设备确认列车完整到达下一站。

为了进一步提高运输效率，期望将移动闭塞系统应用于铁路运输(例如客运或货运)，从而实现采用移动闭塞的地面和车载设备控制列车运行。移动闭塞地面设备主要包括无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器(TSRS)等室内设备，以及沿线的无源应答器，不再需要区间轨道电路。

然而，移动闭塞的关键设备故障后，如果降级为自动站间闭塞，则相邻两站间仅允许运行一列车，对运输能力影响很大。如何在主用移动闭塞系统不需要区间轨道电路和降级系统要保证一定的运输效率之间找到一个平衡点是一个技术难题。

发明内容

针对现有技术中存在缺少一种用于移动闭塞故障后的降级运行方案的技术问题，本发明提供了一种移动闭塞降级运行系统，该系统包括：多个通过信号机、多段轨道电路、多个计轴器、以及车载设备，所述多个计轴器分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处，其中所述多个通过信号机分别设置在所述相邻两站的进站信号机所构成的区间中以将所述区间划分为多个区段，所述计轴器用于检测各个区段是否空闲；所述多个通过信号机中的每一个通过信号机用于根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号；所述多段轨道电路分别设置在列车到达所述多个通过信号机的每一个通过信号机所行进的预定范围内，所述多段轨道电路中的每一段轨道电路用于根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码；以及所述车载设备用于接收所述列车控制码并根据所述列车控制码控制列车运行。

优选地，所述通过信号机进一步用于：在所述计轴器检测到所述区段为空闲的情况下，配置所述指示信号指示列车允许通行；以及在所述计轴器检测到所述区段为占用的情况下，配置所述指示信号指示列车禁止通行。

优选地，所述轨道电路进一步用于：在所述指示信号指示列车允许通行的情况下，发送允许码作为列车控制码；以及在所述指示信号指示列车禁止通行的情况下，发送禁止码作为列车控制码。

优选地，所述通过信号机为两显示通过信号机。

优选地，所述预定范围根据列车制动距离设置。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种移动闭塞降级运行方法，该方法包括：分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处的多个计轴器，检测各个区段是否空闲，其中所述多个通过信号机分别设置在所述相邻两站的进站信号机所构成的区间中以将所述区间划分为多个区段；所述多个通过信号机中的每一个通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号；在列车到达所述多个通过信号机的每一个通过信号机所行进的预定范围内分别设置的多段轨道电路中的每一段轨道电路根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码；以及车载设备接收所述列车控制码并根据所述列车控制码控制列车运行。

优选地，所述多个通过信号机中的每一个通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号包括：在所述计轴器检测到所述区段为空闲的情况下，配置所述指示信号指示列车允许通行；以及在所述计轴器检测到所述区段为占用的情况下，配置所述指示信号指示列车禁止通行。

优选地，所述多段轨道电路中的每一段轨道电路根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码包括：在所述指示信号指示列车允许通行的情况下，发送允许码作为列车控制码；以及在所述指示信号指示列车禁止通行的情况下，发送禁止码作为列车控制码。

优选地，所述通过信号机为两显示通过信号机。

优选地，所述预定范围根据列车制动距离设置。

上述技术方案作为列车运行过程中移动闭塞系统的降级方案，主要应用于移动闭塞故障的情况，使得即使在该情况下仍然能够保证列车运行安全和具有一定运输效率和能力，同时减少工程成本(例如减少轨旁设备等)。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行系统的结构示意图；

图2是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行系统的示意图；

图3A和3B是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行系统的示意图；以及

图4是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的上述技术问题，本申请的发明人考虑到移动闭塞地面设备主要包括无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器(TSRS)等室内设备，以及沿线的无源应答器，不再需要区间轨道电路。但是移动闭塞的关键设备故障后，如果降级为自动站间闭塞，则相邻两站间仅允许运行一列车，对运输能力影响很大，将造成使用降级系统时，铁路的运输能力大幅度下降，有可能导致运输秩序混乱。如何在主用移动闭塞系统不需要区间轨道电路和降级系统要保证一定的运输效率之间找到一个平衡点是一个技术难题。

在经过发明人的大量研究工作后认为选择降级方案的主要原则为：

(1)降级方案与主用列控系统相比不宜过于复杂。主用列控系统应具有高可靠、高可用性，系统内部应充分考虑冗余备用措施，在完全监控模式之下，系统仍有多种不同的运行模式支持运营。降级系统与主用列控系统相比，不宜是对等的两套系统，否则会造成建设和维护成本过高。

(2)降级系统与主用系统相比，不宜存在共性故障类型，否则，一个系统故障，另一个系统也无法正常发挥作用，则降级失去意义。

(3)应综合考虑本线运行各种列车在主用列控系统、降级系统工作时对运输能力的影响，以满足运输需求为基本前提条件。

综上所述，本发明提供了一种移动闭塞降级运行方案不但符合上述原则并且可保证一定的列车运输效率。下面将以多种实施方式来对本发明的思想进行更为详细地描述：

图1是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行系统1000的结构示意图，如图1所示，该系统1000可以应用于移动闭塞系统出现故障的情况中，例如列车在行驶过程中，其车载设备故障无法汇报自身位置时，则该列车可以按照“降级模式”运行，从而进入到本系统中。

移动闭塞降级运行系统1000可以包括：多个通过信号机100、多段轨道电路300、多个计轴器100、以及车载设备400，其中所述多个计轴器100分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处，其中所述多个通过信号机100分别设置在所述相邻两站的进站信号机所构成的区间中以将所述区间划分为多个区段，这样多个计轴器100可以检测各个区段是否空闲；每一个通过信号机可以分别指示在每个区段内的列车是否能够越过所述每个通过信号机向下一个区段行进；所述多个通过信号机中的每一个通过信号机200可以根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号，例如通过显示指示信号显示(例如显示红灯、绿灯)；所述多段轨道电路300分别设置在列车到达所述多个通过信号机的每一个通过信号机200所行进的预定范围内(所述预定范围可以根据列车制动距离设置，以确保列车收到停车码后可以在该轨道电路发码范围内将列车制动停车)，所述多段轨道电路中的每一段轨道电路300可以根据对应的通过信号机200显示的指示信号发送列车控制码；以及所述车载设备400可以接收所述列车控制码并根据所述列车控制码控制列车运行。

根据本发明的一种实施方式，所述通过信号机200可以为两显示通过信号机，即采用绿红灯位机构，分别表示允许通行和禁止通行。具体地，通过信号机200可以在所述计轴器检测到所述区段为空闲的情况下，配置所述指示信号指示列车允许通行，例如此时通过信号机200显示绿灯；以及在所述计轴器检测到所述区段为占用的情况下，配置所述指示信号指示列车禁止通行，例如此时通过信号机200显示红灯。

其中，所述轨道电路300可以对应地在所述指示信号指示列车允许通行的情况下(例如绿灯)，发送允许码作为列车控制码；以及在所述指示信号指示列车禁止通行的情况下(例如红灯)，发送禁止码作为列车控制码。

应该理解的是，上述多个通过信号机、多个计轴器、多段轨道电路的数量可以根据实际情况(例如区间的长度、列车类型等)进行选择，其可以是任意适当的数量，本发明对此不进行限定。

图2是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行系统的示意图，如图2所示，在A站和B站所构成的区间中设置若干个两显示通过信号机，例如在两站之间设置了2架通过信号机，分别为001和003，将区间划分为三个区段，分别为003QC、001QC、XQC，其接近区段分别设置了轨道电路01G和03G，两端车站的进站信号机接近区段分别设置了轨道电路SJG和XJG，进站信号机和通过信号机处分别设置了计轴器，优选地可以配置冗余机制，例如设置一对计轴器，用于检查区段空闲。进站信号机和通过信号机的接近区段以外的地方可以无轨道电路。

即上述设计中不需要区间贯通轨道电路，接近区段的轨道电路长度满足列车从规定速度制动到停车的要求，通过信号机机构采用绿红两灯位机构，分别表示允许通过和禁止通过，两站的进站信号机及通过信号机处设置计轴设备实现占用出清检查，其中车载设备可以为列车运行监控记录装置(LKJ)和机车信号设备，其主要功能是接收信号机接近区段轨道电路发码信息，结合车载存储的线路数据，由LKJ生成监控速度曲线，辅助司机安全驾驶列车运行。

下面以装备移动闭塞车载设备的列车从A站向B站运行为例进行说明。移动闭塞车载设备故障后，可切换至LKJ+机车信号模式(现有模式)，地面联锁设备通过检测003通过信号机和S进站信号机处计轴器的轴数可判断003QG闭塞分区空闲，A站XI出站信号机开放，列车从A站出发，进入003QG；同理，通过检测001信号机和003信号机处计轴器的轴数，可进一步判断001QG是否空闲，如空闲，003通过信号机开放绿灯，03G发送允许码，则列车可越过003信号机，否则，003信号机显示红灯，03G发送禁止码，则LKJ控制列车停在003信号机外方。T01车完全出清003QG后，后续列车可进入003QG，从而使相邻两站之间可以追踪运行2列及以上的列车，达到移动闭塞系统故障后、铁路的运输能力得到一定保障的目标。

采用这样的实施方式的移动闭塞降级运行系统具有以下优点：

(1)计轴器代替轨道电路进行列车占用检查，计轴器的特点是不依赖于钢轨传输，两个配套使用的计轴器之间的距离没有限制，则可设无轨道电路的区段，降低工程造价。

(2)接近区段轨道电路长度满足列车制动距离要求，虽然没有采用三显示或四显示自动闭塞，但列车在区间运行是有安全保证的，在机车收到停车码后，可以保证列车在区间通过信号机前停下来，不会发生安全问题。

(3)地面设备和电缆数量较三显示或四显示自动闭塞有大量减少，工程造价有较大降低；车载设备利用现有的LKJ和机车信号，因机车需要灵活调配至其它线路上，在采用移动闭塞后，该设备不能拆除，本降级方案充分利用了既有设备，作为移动闭塞系统故障后的降级运用方式，兼顾了一定的运输效率，系统构成不复杂，与移动闭塞不存在共性故障，便于运用部门接受。

(4)与朔黄铁路现有控车方式结合，既有车载设备充分利用；如研发新的列控系统，一是列控车载设备过多，不便于安装和切换控制；二是降级系统不宜太复杂，否则主用移动闭塞系统便失去了意义。

(5)区间两显示通过信号机显示含义清晰，符合司机驾驶习惯，需要停车时，即便地面信号显示不清，通过接近区段轨道电路发码可以让车载LKJ控制列车停车，与现有运用方式一致，便于理解和接受。

(6)工程造价比较

以A、B两站之间区间长20km为例，如采用朔黄铁路现有的UM71三显示自动闭塞设备，其每公里造价约为80万元，则区间闭塞设备造价共约1600万元。如采用本降级方案，区间上下行线各设置2处通过信号机，每个接近区段长约2km，在两端进站信号机和通过信号机处均布置计轴器，则区间闭塞造价约为800万元，即每公里造价降低约40万元，则朔黄铁路全线闭塞设备造价降低约2.35亿元。

图3A和3B是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行系统的示意图，如图3A和3B所示，以朔黄铁路移动闭塞项目现场试验段为例进行说明(由于篇幅有限，因此将该图拆分为图3A和3B)。

参考图3A和3B，试验段为西柏坡至小觉段，线路长度40.7公里，设有西柏坡、古月、小觉三个车站。该段区间闭塞为基于UM71轨道电路的三显示自动闭塞，设备已到大修期，按照正常的设计方案，将改造为基于ZPW-2000轨道电路的四显示自动闭塞，对铁路的运输能力有一定提高。根据其它项目的经验，四显示自动闭塞每公里造价约为80万元，则该段线路自动闭塞改造费用约为3256万元。

试验段如改造为移动闭塞系统，而已到大修期的三显示自动闭塞设备故障率高，不便维护，则考虑将其拆除。而移动闭塞关键设备故障后，如按自动站间闭塞方式运行，对运输效率影响很大，有可能打乱朔黄铁路的运输秩序，因此，提出采用基于计轴器的两显示自动闭塞系统作为降级系统替代原三显示自动闭塞系统。

西柏坡至古月站中心距离约22km，古月至小觉站中心距离约18.6km，计划在两个区间的上下行线路上分别布置2架和1架两显示通过信号机，并设2km的接近区段轨道电路，在进站信号机、区间通过信号机处布置计轴器，主要设备布置如图3A和3B所示。

1.主要设备构成及功能

两显示区间通过信号机：设6架，分别为2111、2261、2331、2110、2260、2230信号机。区间通过信号机的功能为指示列车能否越过该信号机，显示绿灯表示允许通行，显示红灯表示禁止通行。

接近区段轨道电路：设置14个区段轨道电路，采用ZPW-2000系列轨道电路，为各进站信号机和区间通过信号机的接近区段，如XJG、2261G等。其功能是通过接近区段发码，向列车传递是否允许列车越过信息，如接近的信号机显示红灯，则发禁止码，如接近的信号机显示允许灯光(如绿灯)，则发允许码。

计轴器：设置14台计轴器，计轴器配对使用，相邻两个计轴器配合可检查该闭塞分区是否空闲，相应构成了10个闭塞分区，指图3A和3B中大括号所指的范围。只有当闭塞分区空闲时，才允许下一列车进入。如图3A和3B中，闭塞分区2330QG空闲，相应2260信号机显示绿灯；闭塞分区2261QG有车占用，相应2331显示红灯。

降级系统的车载设备为朔黄铁路目前使用的列车运行监控记录装置(LKJ)和机车信号设备，其主要功能是接收信号机接近区段轨道电路发码信息，结合车载存储的线路数据，由LKJ生成监控速度曲线，辅助司机安全驾驶列车运行。

2.工作原理

装备移动闭塞车载设备的列车工作在移动闭塞模式时，其追踪的目标是前车的尾部，当前车车载设备故障无法汇报自身位置时，则该车按照固定闭塞模式运行，即后车只能追踪到前车所在闭塞分区的边界。

在图3A和3B中，以T05车为故障车为例，该车不再向无线闭塞中心(RBC)汇报位置，后车不管是工作在移动闭塞模式还是降级模式，都只能追踪到2331信号机处。T05车司机根据地面信号并在机车信号和LKJ的辅助下驾驶列车运行。通过计轴器检测到闭塞分区XQG空闲后，2261信号机点亮绿灯，2261G发允许码，T05车可越过2261信号机驶向古月站的X进站信号机，再根据该信号机显示运行。

如西柏坡站至古月站间不设通过信号机，仅在两端进站信号机处设置计轴设备构成自动站间闭塞，以下行线为例，则两站之间只允许一列车运行。采用本降级方案后，通过增加两架通过信号机和相应接近区段轨道电路以及通过信号机处的计轴设备，两站之间最多允许三列车同时运行，对运输效率有较大提高。

列车进入区间后，距离下一架通过信号机距离很远，看不到信号机的显示，且地面未设轨道电路电路的范围机车信号设备收不到码怎么办？司机可参照半自动闭塞或自动站间闭塞在区间的驾驶方式，默认下一架信号机处于关闭状态，当机车信号收到地面接近区段发码信息后，再根据该信息控车，该发码区段的长度满足列车从规定速度制动停车的要求，因此，在接近区段收到地面发码不会产生安全问题；司机在信号机显示距离以外已经收到了接近区段的发码，由LKJ设备对列车进行控制，而且是按照默认停车控车，因此，司机观察不到远方信号显示不会产生安全问题。

3.工程造价分析

采用降级方案时，区间闭塞投资约1400万元，较采用四显示自动闭塞节省投资约1856万元。

综上所述，将本发明的上述技术方案应用于移动闭塞故障的情况，使得即使在该情况下仍然能够保证列车运行安全和具有一定运输效率和能力，同时减少工程成本(例如减少轨旁设备等)。

图4是根据本发明的一种实施方式的示例移动闭塞降级运行方法的流程图，如图4所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S11，分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处的多个计轴器，检测各个区段是否空闲，其中所述多个通过信号机分别设置在所述相邻两站的进站信号机所构成的区间中以将所述区间划分为多个区段；

步骤S12，所述多个通过信号机中的每一个通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号；

步骤S13，在列车到达所述多个通过信号机的每一个通过信号机所行进的预定范围内分别设置的多段轨道电路中的每一段轨道电路根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码；以及

步骤S14，车载设备接收所述列车控制码并根据所述列车控制码控制列车运行。

优选地，所述多个通过信号机中的每一个通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号包括：在所述计轴器检测到所述区段为空闲的情况下，配置所述指示信号指示列车允许通行；以及在所述计轴器检测到所述区段为占用的情况下，配置所述指示信号指示列车禁止通行。

优选地，所述多段轨道电路中的每一段轨道电路根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码包括：在所述指示信号指示列车允许通行的情况下，发送允许码作为列车控制码；以及在所述指示信号指示列车禁止通行的情况下，发送禁止码作为列车控制码。

优选地，所述通过信号机为两显示通过信号机。

优选地，所述预定范围根据列车制动距离设置。

应当理解的是，上述例移动闭塞降级运行方法的各个具体实施方式，均已在示例例移动闭塞降级运行系统的实施方式中做了详细地说明(如上所述)，在此不再赘述。此外，应该理解的是，本发明提供的上述示例移动闭塞降级运行方法和系统也同样适用于客运列车等其他需要移动闭塞降级的轨道交通。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种移动闭塞降级运行系统，其特征在于，该系统包括：多个通过信号机、多段轨道电路、多个计轴器、以及车载设备，

所述多个计轴器分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处，其中所述多个通过信号机分别设置在所述相邻两站的进站信号机所构成的区间中以将所述区间划分为多个区段，所述计轴器用于检测各个区段是否空闲；

所述多个通过信号机中的每一个通过信号机用于根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号；

所述多段轨道电路分别设置在列车到达所述多个通过信号机的每一个通过信号机所行进的预定范围内，所述多段轨道电路中的每一段轨道电路用于根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码；以及

所述车载设备用于接收所述列车控制码并根据所述列车控制码控制列车运行。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通过信号机进一步用于：

在所述计轴器检测到所述区段为空闲的情况下，配置所述指示信号指示列车允许通行；以及

在所述计轴器检测到所述区段为占用的情况下，配置所述指示信号指示列车禁止通行。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轨道电路进一步用于：

在所述指示信号指示列车允许通行的情况下，发送允许码作为列车控制码；以及

在所述指示信号指示列车禁止通行的情况下，发送禁止码作为列车控制码。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述通过信号机为两显示通过信号机。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述预定范围根据列车制动距离设置。

6.一种移动闭塞降级运行方法，其特征在于，该方法包括：

分别设置在相邻两站的进站信号机和多个通过信号机处的多个计轴器，检测各个区段是否空闲，其中所述多个通过信号机分别设置在所述相邻两站的进站信号机所构成的区间中以将所述区间划分为多个区段；

所述多个通过信号机中的每一个通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号；

在列车到达所述多个通过信号机的每一个通过信号机所行进的预定范围内分别设置的多段轨道电路中的每一段轨道电路根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码；以及

车载设备接收所述列车控制码并根据所述列车控制码控制列车运行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个通过信号机中的每一个通过信号机根据对应的区段的计轴器的检测结果显示指示信号包括：

在所述计轴器检测到所述区段为空闲的情况下，配置所述指示信号指示列车允许通行；以及

在所述计轴器检测到所述区段为占用的情况下，配置所述指示信号指示列车禁止通行。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多段轨道电路中的每一段轨道电路根据对应的通过信号机显示的指示信号发送列车控制码包括：

在所述指示信号指示列车允许通行的情况下，发送允许码作为列车控制码；以及

在所述指示信号指示列车禁止通行的情况下，发送禁止码作为列车控制码。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过信号机为两显示通过信号机。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定范围根据列车制动距离设置。