列車制動(dòng)過走防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究

列車制動(dòng)過走防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究

1列車全行車及列車進(jìn)出時(shí),聯(lián)鎖系統(tǒng)已全面采用系統(tǒng)設(shè)置了所謂出境防護(hù)技術(shù)，是指列車在動(dòng)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(jìn)出停車場的地方取得安全保護(hù)的技術(shù)。該技術(shù)一般是通過工程設(shè)計(jì)時(shí)合理布置地面信號(hào)點(diǎn)的位置,利用列控系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)的有效防護(hù)控制實(shí)現(xiàn)。其實(shí)現(xiàn)機(jī)理是在列車進(jìn)路的末端事先設(shè)計(jì)一段延長區(qū),即過走防護(hù)區(qū)(Overlap);該區(qū)域的起點(diǎn)稱之為行車許可終點(diǎn)(EndofMovementAuthority,EOA),是列車進(jìn)路的末端,也是允許列車前端到達(dá)的最遠(yuǎn)位置。該區(qū)域的終點(diǎn)即為危險(xiǎn)點(diǎn)(DangerPoint,DP),是列車因故冒進(jìn)行車許可終點(diǎn)后,允許列車前端到達(dá)而不產(chǎn)生危險(xiǎn)的最后點(diǎn)。在站內(nèi),股道上的警沖標(biāo)就是接車進(jìn)路的危險(xiǎn)點(diǎn)。列控系統(tǒng)要確保列車運(yùn)行安全,除防止列車運(yùn)行超速外,還要防止列車冒進(jìn)停車信號(hào)。因此,列控系統(tǒng)一般是將行車許可終點(diǎn)外方適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)作為理論停車點(diǎn),確保列車在行車許可終點(diǎn)外方停車;如果列車因故越過行車許可終點(diǎn),列控系統(tǒng)則采取緊急制動(dòng)等措施,迫使列車緊急停車,使之不要再冒進(jìn)危險(xiǎn)點(diǎn)。由于列車冒進(jìn)危險(xiǎn)點(diǎn)后,有可能引發(fā)撞車事故,因此,過走防護(hù)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(yīng)變時(shí)間、列車的制動(dòng)性能、線路坡度等因素有關(guān)。另外,為了保證列車因故闖入過走防護(hù)區(qū)但未冒進(jìn)危險(xiǎn)點(diǎn)情況下的列車安全,聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)將過走防護(hù)區(qū)納入列車進(jìn)路聯(lián)鎖,當(dāng)過走防護(hù)區(qū)有車占用時(shí),聯(lián)鎖系統(tǒng)不得開通該列車進(jìn)路。日本、法國等高速鐵路創(chuàng)始國在建設(shè)其國內(nèi)第一條高速鐵路時(shí),受當(dāng)時(shí)技術(shù)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(shí)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(hù)技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,現(xiàn)在國際上先進(jìn)的列控系統(tǒng)已發(fā)展到閉口控車模式。單從技術(shù)上分析,只要列控系統(tǒng)的理論停車點(diǎn)選取合適,閉口控車模式完全可以將行車許可終點(diǎn)移到危險(xiǎn)點(diǎn)處(嚴(yán)格地說,是將行車許可終點(diǎn)移到非常接近危險(xiǎn)點(diǎn)的地方,至危險(xiǎn)點(diǎn)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(hù)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(hù)技術(shù)可以提高列車運(yùn)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(hù)技術(shù)。我國鐵路曾在20世紀(jì)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(hù)技術(shù)。該工程引進(jìn)法國高速鐵路當(dāng)時(shí)最先進(jìn)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(hù)方式,開口速度為25km/h,采用雙紅燈防護(hù)的四顯示自動(dòng)閉塞,區(qū)間用一個(gè)閉塞分區(qū)作為過走防護(hù)區(qū)段,站內(nèi)沒有設(shè)過走防護(hù)區(qū)段。目前,我國客運(yùn)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(dòng)控制方式,在完全監(jiān)控模式下,不設(shè)開口速度,列車制動(dòng)停車時(shí)幾乎不可能冒進(jìn)行車許可終點(diǎn)(除非列車制動(dòng)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(dǎo)等控制模式下設(shè)置了開口速度,列控系統(tǒng)此時(shí)難以保證列車不冒進(jìn)行車許可終點(diǎn)。因此,我國客運(yùn)專線特別是高速鐵路采用過走防護(hù)技術(shù)對進(jìn)一步增強(qiáng)列車運(yùn)行的安全性是有益的。我國客運(yùn)專線采用過走防護(hù)技術(shù)的場所目前僅限于車站接車進(jìn)路,如鐵道部頒發(fā)的《客運(yùn)專線CTCS-2級列控系統(tǒng)車載和地面設(shè)備配置及運(yùn)用技術(shù)原則(暫行)》(鐵集成124號(hào))第4.8.3條規(guī)定:對于僅開行動(dòng)車組的客運(yùn)專線,車站出站標(biāo)志牌(后來的鐵運(yùn)19號(hào)文將出站標(biāo)志牌改為出站信號(hào)機(jī))和軌道電路絕緣節(jié)均設(shè)置在距警沖標(biāo)55m處(含過走防護(hù)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(dòng)車組的客運(yùn)專線提出“過走防護(hù)”的功能需求。為了實(shí)現(xiàn)這一要求,有必要在列控、聯(lián)鎖兩個(gè)方面共同采用相應(yīng)的技術(shù)措施(不考慮過走防護(hù)距離50m是否合適及列車制動(dòng)失效等極端故障)。2.1列控模式下進(jìn)路未排聯(lián)鎖時(shí),列車進(jìn)出了車下的配合面為零在列控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)時(shí),列控?cái)?shù)據(jù)表必須嚴(yán)格按照《關(guān)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(yùn)基信號(hào)499號(hào))等文件的規(guī)定進(jìn)行編制,所有接車進(jìn)路的列控?cái)?shù)據(jù)一律按接車股道上的同方向出站信號(hào)機(jī)為進(jìn)路末端,因此,當(dāng)列車在列控系統(tǒng)完全監(jiān)控模式下進(jìn)站停車時(shí)不會(huì)冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)。當(dāng)列車在部分監(jiān)控、目視行車、引導(dǎo)等控制模式下進(jìn)站停車時(shí),列控系統(tǒng)將難以保證列車不冒進(jìn)行車許可終點(diǎn)(特別是股道應(yīng)答器丟失、損壞、數(shù)據(jù)不可用等特殊情況時(shí))。如果過走防護(hù)區(qū)沒有納入聯(lián)鎖,而此時(shí)過走防護(hù)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(shí)現(xiàn)列車的過走安全防護(hù)。2.2聯(lián)鎖技術(shù)措施2.2.1單站進(jìn)路和進(jìn)路設(shè)備設(shè)計(jì)延續(xù)進(jìn)路方案是套用傳統(tǒng)的6‰下坡道延續(xù)進(jìn)路的做法,將接車進(jìn)路的過走防護(hù)區(qū)延伸到發(fā)車咽喉區(qū)的進(jìn)站口、出站口、安全線等處所。嚴(yán)格地說,該方案的過走防護(hù)區(qū)長度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于《客運(yùn)專線CTCS-2級列控系統(tǒng)配置及運(yùn)用技術(shù)原則》(鐵集成124號(hào))文所規(guī)定的50m的要求,因此其安全性非常強(qiáng)。另外,仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn),由于過走防護(hù)區(qū)已延伸到整個(gè)發(fā)車咽喉區(qū)的相關(guān)線路,其長度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50m,因此,出站信號(hào)機(jī)(包括其絕緣節(jié))設(shè)在距警沖標(biāo)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(biāo)5m的地方,車站股道有效長可隨之縮短100m(雙方向進(jìn)路時(shí)),可以節(jié)省車站用地和工程投資。但該方案存在一個(gè)嚴(yán)重缺陷:車站一旦辦理了接車進(jìn)路,則該站發(fā)車咽喉區(qū)相關(guān)的所有進(jìn)路不能建立,這將大大降低車站的平行作業(yè)效率,客運(yùn)專線的高密度運(yùn)輸生產(chǎn)將無法實(shí)現(xiàn)?；诖?該方案不宜用于客運(yùn)專線,或者說,不適用于行車密度中、高等級的客運(yùn)專線。2.2.2股道鎖閉過走防護(hù)區(qū)段過走防護(hù)區(qū)段無條件防護(hù)方案是將出站信號(hào)機(jī)內(nèi)方的過走防護(hù)區(qū)和與其相連的道岔區(qū)段合并為一個(gè)軌道區(qū)段,該軌道區(qū)段(這里稱之為過走防護(hù)區(qū)段)及其最靠近股道的道岔無條件納入接車進(jìn)路的聯(lián)鎖電路中。當(dāng)車站辦理接車進(jìn)路時(shí),在接車進(jìn)路鎖閉前,先檢查過走防護(hù)區(qū)段空閑,并將最靠近股道的道岔帶動(dòng)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(jìn)路。接車進(jìn)路開通后,還要持續(xù)檢查過走防護(hù)區(qū)段空閑和帶動(dòng)道岔位置狀態(tài)條件。列車全部進(jìn)入股道后,過走防護(hù)區(qū)段延時(shí)撤銷鎖閉。與上面的延續(xù)進(jìn)路方案相比,該方案將過走防護(hù)區(qū)的范圍縮小到出站信號(hào)機(jī)內(nèi)方的一個(gè)軌道區(qū)段,具有以下特點(diǎn)。(1)過走防護(hù)區(qū)段長度至少有150多m(以客運(yùn)專線廣泛采用的18#道岔為例,下同),仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵集成124號(hào)文所規(guī)定的50m的要求,因此其安全性非常強(qiáng)。(2)與延續(xù)進(jìn)路方案一樣,也可以將絕緣節(jié)移到距警沖標(biāo)5m處,車站股道有效長可縮短100m,此時(shí)的過走防護(hù)區(qū)段長度仍大于100m,能滿足鐵道部關(guān)于過走防護(hù)距離的要求。(3)過走防護(hù)區(qū)段的道岔由于被鎖閉,因此相關(guān)的進(jìn)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(jìn)路方案,影響程度要小。(4)聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡單?；诖?該方案只適用于運(yùn)輸不太繁忙的客運(yùn)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(hù)區(qū)段+鄰股道+下門道岔開車進(jìn)路過走防護(hù)區(qū)段有條件檢查方案是過走防護(hù)區(qū)段無條件防護(hù)方案的優(yōu)化,其接車進(jìn)路只是有條件檢查過走防護(hù)區(qū)段空閑與道岔位置狀態(tài)。當(dāng)車站辦理接車進(jìn)路時(shí),在接車進(jìn)路鎖閉前,先檢查過走防護(hù)區(qū)段空閑,不檢查道岔位置,之后開通接車進(jìn)路。接車進(jìn)路開通后,只要過走防護(hù)區(qū)段空閑,或最靠近股道的道岔開向相鄰股道,兩個(gè)條件任一成立,則該接車進(jìn)路就可以維持開通狀態(tài)。因此,經(jīng)由過走防護(hù)區(qū)段的其他進(jìn)路仍可建立。該方案具有以下特點(diǎn):(1)必須按照鐵集成124號(hào)文的規(guī)定,將絕緣節(jié)設(shè)在距警沖標(biāo)55m處,人為設(shè)置一段50m的過走防護(hù)區(qū)。(2)盡管過走防護(hù)區(qū)段的長度有足夠長,但由于過走防護(hù)區(qū)段可以被其他進(jìn)路同時(shí)使用,因此,實(shí)際上的過走防護(hù)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(jìn)路時(shí),如果其過走防護(hù)區(qū)段被其他進(jìn)路的列車占用,則不能立即開通接車進(jìn)路,只有等到其他進(jìn)路的列車出清過走防護(hù)區(qū)段后,才能開通接車進(jìn)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(shè)計(jì)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(yùn)專線。2.2.4聯(lián)鎖電路設(shè)計(jì)特點(diǎn)獨(dú)立的過走防護(hù)軌道區(qū)段方案是在鐵集成124號(hào)文的基礎(chǔ)上,將出站信號(hào)機(jī)內(nèi)方50m過走防護(hù)區(qū)劃分成一段獨(dú)立的軌道電路,這里稱之為獨(dú)立的過走防護(hù)軌道區(qū)段。接車進(jìn)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(diǎn):(1)過走防護(hù)距離50m,與鐵集成124號(hào)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(hù)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(shí)現(xiàn)客運(yùn)專線車站全進(jìn)路發(fā)碼的要求。工程復(fù)雜,投資增加較大,與過走防護(hù)區(qū)段有條件檢查方案相比,性價(jià)比較差。(4)聯(lián)鎖電路設(shè)計(jì)最