于晓泉1，2
(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；
2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070）
摘要：目前国内联锁的延时解锁均按照《铁路信号设计规范》要求进行工程设计，按照《铁路车站计算机联锁技术条件》要求进行参数配置，未针对不同线路列车、不同运行速度进行细化区分，从而使得部分车站在满足安全的前提下降低了运输效率，部分车站甚至可能存在未完全满足列车停稳时间要求的安全隐患，针对联锁延时解锁从理论上进行详细分析，给出确定联锁延时解锁所需考虑的具体情况，可为后续延时解锁时间的确定提供参考。
关键词：高速铁路;联锁;延时解锁
中图分类号：U284.36+2
文献标识码：A
文章编号：1673-4440(2019)01-0022-05
Yu Xiaoquan
（1. Beijing National Railway Research & Design Institute of Signal & Communication Group Co., Ltd., Beijing 100070, China）
（2. Beijing Engineering Technology Research Center of Operation Control Systems for High Speed Railways, Beijing 100070, China）
Abstract:At present, the time delay release of interlocking in China is designed according to the requirements of Code for design of Railway Signal and parameters are configured according to the requirements of Technical Specifications for Computer Based Interlocking, without specified distinguishing of trains on different lines and with different running speeds. Thus, transportation efficiency of some stations maybe reduced under the premise of satisfying safety, and some stations may even have potential safety hazards that do not fully meet the requirements of train stopping time. In this paper, the time delay release of interlocking is analyzed theoretically; specific conditions required for time delay release are given as references for determining the time of delay release.
基金项目：中国铁路总公司重大课题项目（2300-K1160020.02.05）；北京全路通信信号研究设计院集团有限公司系统项目（2300-K1170038.03）
1 概述
目前，全国铁路运营里程已达12万km以上，其中高速铁路超过2万km，超过世界高铁总里程一半以上。中国已经成为拥有世界最先进的高铁集成技术、施工技术、装备制造技术和运营管理技术的国家，拥有全世界数量最多、种类最全，覆盖200～380 km/h各个速度等级的高速动车。2016年7月15日，两列中国标准动车组在郑徐试验段上进行了420 km/h会车试验，这是世界上首次进行两列420 km/h的列车交会试验，相对速度达到840 km。随着列车运行速度的提高，为保证列车运行安全，作为信号系统中核心设备之一的联锁设备，因其延时解锁时间参数既涉及行车安全又涉及运输效率，故也需根据列车运营速度的提高而进行适应性修改。
2 问题分析
联锁设置的延时解锁功能是为了满足列车（含调车）在信号突然关闭的情况下，保证列车以最高运行速度进行制动并停稳期间，联锁保持原有进路处于锁闭状态的功能。延时解锁所需的最短时间取决于列车在接近锁闭区段，以最高运行速度采取制动至列车停稳所需的最长时间。
《铁路信号设计规范》针对延时解锁规定如下。
6.2.14进路或轨道区段的解锁应符合下列规定：
……
7进路在预先锁闭状态时应能办理取消进路，取消进路时进路解锁不需延时；
8进路接近锁闭时应能人工解锁，人工解锁应设有延时；
9列车进路接近锁闭时，人工解锁的延时时间
1) CTCS-3级区段，不小于按设计速度运行的列车采取最大常用制动措施后在信号机外方停车的运行时间，以及列控车载设备与RBC的最大允许通信中断时间之和；
2) CTCS-2级区段，不小于按设计速度运行的列车采取最大常用制动措施后在信号机外方停车的运行时间；
3) 其他区段，不小于按设计速度运行的列车采取紧急制动措施后在信号机外方停车的运行时间。
10调车进路接近锁闭时，人工解锁的延时时间不小于30 s；
……
由上可知，联锁的延时解锁时间与该区段范围内所采用的列控系统制式、列车的运行速度、列车的制动性能、线路坡度等有关，也与列车及进路的性质即列车、调车等有关。联锁延时解锁时间越长，其相对安全余量也越大，但对行车效率的影响也随之加大，为平衡安全与效率之间的矛盾，可依据现有《铁路信号设计规范》中关于如何确定延时解锁时间的要求，综合多种外在制约因素，合理选取延时解锁的时间参数。
3 方案分析
铁路信号设计规范中所描述的：“CTCS-3级区段，不小于按设计速度运行的列车采取最大常用制动措施后在信号机外方停车的运行时间，以及列控车载设备与RBC的最大允许通信中断时间之和。”采用“最大常用制动措施”是为保证列车行车安全的前提下，减少列车因无线超时而实施紧急制动容易引起的“擦轮”问题，因而车载规范规定发生无线超时后，车载设备输出最大常用制动命令，当列车速度低于CTCS-2级车载模式曲线后，转为CTCS-2级模式控制列车，但在CTCS-3级模式下如果MA已经越过车站，进站信号机突然关闭，则CTCS-3级车载设备控制列车制动将无法在进站信号机前将速度降至CTCS-2级车载模式曲线以下，故将实施最大常用制动到停车。而“CTCS-2级区段，不小于按设计速度运行的列车采取最大常用制动措施后在信号机外方停车的运行时间；”中的“最大常用制动措施”应改为“紧急制动措施”，否则将增大对运输效率的影响，原因如下。
接近锁闭时的进路延时解锁时间值取决于自信号突然关闭至安全风险消除的时间。当接近锁闭区段足够长时，如列车制动到停车时未越过信号机，则安全风险消除的时刻是“停车”；当列车距信号机很近时突然关闭信号，如列车越过信号机，进路将由于轨道区段的占用而处于区段锁闭状态，则安全风险消除的时刻是“占用进路”。
如图1所示，列车处于CTCS-2级模式下在接近锁闭区段外方运行时，车站列车进路处于预先锁闭状态，如果此时取消进路，列车的移动授权将缩回至进站信号机外方，进路将立即解锁。列车驶入接近锁闭区段后，车站列车进路处于接近锁闭状态，如果此时关闭进站信号，列车的移动授权将缩回至进站信号机外方，车载ATP根据计算判断列车与进站信号机之间距离是否满足最大常用制动的距离需求，如果能满足则ATP通知列车实施最大常用制动措施，如图2所示；如果不满足，则ATP通知列车实施紧急制动，如图3所示。
由上分析可知，当列车采用最大常用制动时，列车将停在进站信号机外方，接车进路不会被占用，进路可以解锁；当列车采用紧急制动时，列车将可能越过已经关闭的进站信号机，接车进路可能会被占用，进路解锁时间应大于列车实施紧急制动从最高运行速度到“0”的时间（其他系统反应时间、时延等此处不做分析），故CTCS-2级模式下，延时解锁所需的最短时间取决于列车以最高运行速度采取紧急制动所需的最长时间。
动车组制动距离与列车的运行速度、线路坡度、动车组制动性能、ATP的制动模型等相关，动车组的运行速度直接影响列车常用制动距离和紧急制动距离，制动距离的长短又影响是否需要联锁进行延时解锁的条件。如图4所示，在“0”坡度的情况下，随着列车运行速度的提高，常用制动距离和紧急制动距离也对应增大，且是非线性关系。
由《列车牵引计算规程》TB/T 1407－1998的有关规定可知：列车制动距离Sz等于制动空走距离Sk与制动有效距离Se之和。相应地，最小时间值“tz”也就包括了制动空走距离（Sk）内的运行时间“tk”及制动有效距离（Se）内的运行时间“te”。
其中，制动空走距离（Sk）内的运行时间“tk”：
对于非列控车载设备控车的列车，是指自信号关闭至司机确认信号并采取制动措施的反应时间。
对于由列控车载设备控车的动车组列车，是指自信号关闭至列控车载设备触发制动、列车开始减速的时间。该“时间”既包括列控车载设备自身的响应时间，也包括列控信息的传输时间；在某些故障模式下，还包括最大允许的通信中断时间。
如表1所示，坡道为-20‰时，为保证列车运行安全，CTCS-3级列控系统与CTCS-2级列控系统延时解锁时间最小取值如下。
CTCS-3级列控系统运行速度为350 km/h时，按-20‰的坡道取值，其常用制动时间为265 s，车载设备与RBC通信中断时间为20 s，故延时解锁时间最小不得小于285 s。
运行速度提高至400 km/h后，当坡道为 -20‰时，其常用制动时间为321 s，车载设备与RBC通信中断时间为20 s，故延时解锁时间最小不得小于341 s。
运行速度提高至400 km/h后，当坡道为 -20‰，当列车未发生通信超时，其在接近锁闭区段如果突然进站信号关闭，则车载ATP计算列车至进站信号机间距离是否满足最大常用制动要求，如满足则实施最大常用制动，以保证列车停在进站信号机外方，如不满足则实施紧急制动，此时要求联锁在列车停稳前始终处于锁闭状态，即要满足联锁延时解锁时间不得小于313 s。
综上所述，CTCS-3级列控系统运行速度为350 km/h时，按-20‰的坡道取值，故延时解锁时间最小不得小于285 s；运行速度为400 km/h时，按-20‰的坡道取值，延时解锁时间最小不得小于341 s。
《铁路车站计算机联锁技术条件》TB/T 3027—2015规定：
“……
6.1.3.6 办理取消进路和人工解锁应符合下列规定：
a）办理取消进路时应首先关闭信号，检查进路未在接近锁闭状态、信号机关闭且进路空闲后立即解锁进路，否则进路不应解锁。
b)办理人工解锁时应首先关闭信号，若进路未在接近锁闭状态，检查信号机关闭且进路空闲后立即解锁进路；若进路在接近锁闭状态则延时解锁进路，接车进路、正线发车进路人工解锁自信号机关闭时起延时3 min，经由18号以上号码道岔侧向的发车进路人工解锁自信号机关闭时起延时3 min，其他进路的人工解锁自信号关闭时起延时30 s，在延时期间持续检查进路空闲，延时结束后立即解锁进路。
……
6.2.5 人工解锁
CTCS-3级线路车站人工解锁列车进路延时时间，接车进路、正线发车进路和经由18号以上号码道岔侧向的发车进路为4 min，其他侧线发车和引导进路为60 s。
……”
由上可知，CTCS-3级列控系统运行速度为350 km/h时，如果按-20‰的坡道取值，要求联锁延时解锁时间不得小于285 s，现有联锁延时240 s，已无法满足列控系统需求；当运行速度提高至400 km/h后，如果按-20‰的坡道取值，要求联锁延时解锁时间不得小于341 s，现有联锁延时240 s，更无法满足列控系统需求。
为保证行车安全，运行速度为400 km/h时，按-20‰的坡道取值，可将CTCS-3级区段联锁延时解锁按动车组ATP生成常用制动曲线实施常用制动的时间520 s，与无线超时20 s的时间之和540 s作为联锁延时解锁的时间参数，但如果接近锁闭区段内均为-30‰的坡道，则联锁延时540 s后解锁也可能无法满足安全要求，且考虑一旦发生延时解锁将对运输造成较大的影响，故延时解锁应根据信号机外方接近锁闭范围内列车运行的最高时速、实际坡道、列控系统制式、列车制动性能等情况计算出每个车站各架列车信号机所需延时解锁的实际时间，作为本站联锁针对该架信号机在不同情况下的延时解锁时间。为降低联锁延时的复杂程度，也可根据上述计算结果，选择最长延时解锁时间作为本站相同类型进路联锁的延时解锁时间。
以进站信号机接近锁闭区段范围内运行最高速度为400 km/h，坡道取值-20‰为例，CTCS-3级线路可采用如下原则确定联锁延时解锁时间。
1) CTCS-3级线路车站人工解锁列车进路延时时间，接车进路、正线发车进路和经由18号以上号码道岔侧向的发车进路为9.5 min（此处未考虑列车可能运行的最高速度为405 km/h），其他侧线发车和引导进路为60 s。
2) 当联锁已经触发延时解锁后，若RBC收到车载ATP的列车停稳信息并确认是该进路上的列车所发，RBC立即向联锁提供该进路上列车停稳信息，联锁收到此信息后立即解锁进路。
4 结论
联锁的延时解锁直接关系到列车的行车安全，同时对运输效率也会产生一定的影响，为在保障行车安全的前提下最大限度提高运输效率，可根据每个车站的具体情况计算本站延时解锁的最佳时间，同时采用列车将停稳信息及时提供给联锁的方案，平衡好行车安全与运输效率之间的关系。工程设计需在《铁路信号设计规范》的指导下，结合站场及区间线路的具体情况、本线运行各种列车的制动距离及制动时间等参数，给出联锁设备需进行延时解锁的时间，联锁厂家可根据工程设计提出的具体时间进行数据配置。
建议《铁路车站计算机联锁技术条件》中，对关于人工解锁时间要求的相关规定进行局部调整，以保证列车行车安全。
5 结束语
到2030年，铁路网规模将达到20万km左右，其中高速铁路约4.5万km，中国铁路版图将基本实现“省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖”，高速铁路网基本连接省会城市和其他50万人口以上大中城市，实现相邻大中城市间1～4 h交通圈，城市群内0.5～2 h交通圈。随着列车运营速度的不断提升运营密度的不断增大，在CTCS-3级列控系统的框架下，为保证列车运行安全，车站联锁的延时解锁功能显得更为重要，确定其延时所需的具体时间也需根据坡道、最高运行速度、车辆类型、车载设备的制动曲线等综合考虑，针对每个车站甚至每架信号机单独设置延时解锁时间也将越来越有意义。
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