一種基于回放文件的進(jìn)路沖突檢測算法

胡琰瑜，陳 鈺

（卡斯柯信號有限公司，上海）

2014 年發(fā)布的中國鐵路總公司新版《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（普速鐵路部分）的第301 條規(guī)定：接發(fā)旅客列車時，與接發(fā)列車進(jìn)路沒有隔開設(shè)備或脫軌器的線路，不準(zhǔn)向能進(jìn)入接發(fā)列車進(jìn)路的方向調(diào)車。本務(wù)機(jī)車在停留線路內(nèi)摘掛、列車?yán)揽跁r除外。

在當(dāng)今的軌道交通運(yùn)輸領(lǐng)域中，客運(yùn)列車是指在國家鐵路線上運(yùn)營的、有車次編號，且一般只用于裝載、運(yùn)輸旅客的火車；調(diào)車一般是指進(jìn)行列車解體、列車編組、貨物取送、摘掛車輛等活動，需要頻繁啟動和停車的機(jī)車[1]。一般而言，客運(yùn)列車會按照列車運(yùn)行計劃及聯(lián)鎖規(guī)則開放的信號機(jī)指示行車，并在進(jìn)路末端信號機(jī)的位置停住?；凇肮收?安全”的聯(lián)鎖規(guī)則和設(shè)備的保證，列車與列車之間不會發(fā)生沖撞；而調(diào)車作業(yè)基于自身的功能屬性，在信號按制的基礎(chǔ)上又具有一定的靈活性，當(dāng)其到達(dá)末端信號機(jī)后，有可能沿著原有進(jìn)路方向繼續(xù)冒進(jìn)，侵入列車進(jìn)路，進(jìn)而撞向列車，這種潛在的行車風(fēng)險，可能會引發(fā)較為嚴(yán)重的行車事故，危及到廣大乘客的生命安全，也就是《技規(guī)》第301 條中所描述想要避免的情況。

辦理調(diào)車進(jìn)路的標(biāo)準(zhǔn)是：一旦發(fā)現(xiàn)調(diào)車?yán)^續(xù)冒進(jìn)進(jìn)路末端信號機(jī)會存在侵入列車進(jìn)路，沖向列車引發(fā)行車事故的安全隱患時，調(diào)度員應(yīng)該及時放棄或者取消調(diào)車作業(yè)，把安全隱患降低到最小。因此各鐵路局的安全調(diào)度員需要嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行人工排查，按制調(diào)車進(jìn)路在合適的時機(jī)生效，保障客運(yùn)列車行車安全的同時，執(zhí)行調(diào)車調(diào)貨或者設(shè)備維修等具體任務(wù)[2]。

然而事實上，受制于調(diào)度員技術(shù)水平參差不齊以及部分車站及其復(fù)雜的站型，在并未造成安全問題的情況下，即便存在人工漏查的現(xiàn)象，如果缺少有效的技術(shù)檢測手段，也很難統(tǒng)計量化分析相關(guān)的數(shù)據(jù)指標(biāo)。因此，為了克服上述問題，本文提出了一種基于站場顯示回放文件的進(jìn)路沖突分析及報警方法。

1 沖突分析算法需要的輸入

1.1 站場顯示回放文件

信號系統(tǒng)的站場顯示回放文件，可以看做是車站信號設(shè)備的狀態(tài)信息的歷史數(shù)據(jù)庫。它通常記錄一段時間內(nèi)，后端工作站發(fā)送給前端顯示模塊的按制消息，一般來說，復(fù)雜的應(yīng)用場景都會被后端工作站逐一分解，最終前端接收的每條消息都是描述特定時刻某個特定信號設(shè)備的狀態(tài)。因此，僅通過回放文件無法將后端分解后的多個獨(dú)立信號設(shè)備狀態(tài)反向組合成一條進(jìn)路的狀態(tài)。回放文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1 所示。

表1 回放文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.2 車站的聯(lián)鎖進(jìn)路表

進(jìn)路表定義了車站的各類進(jìn)路的具體組成，包括進(jìn)路上的道岔設(shè)備及走向，無岔設(shè)備，信號機(jī)設(shè)備等。通過對進(jìn)路的具體設(shè)備組成進(jìn)行匹配，有共用設(shè)備的進(jìn)路必然是會發(fā)生沖突的。進(jìn)路表示例如圖1 所示。

圖1 進(jìn)路表示例

1.3 車站的信號設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系

判斷兩條沒有共用設(shè)備的進(jìn)路是否可能發(fā)生沖突，就需要判斷它們之間是否有隔開設(shè)備，這里的隔開設(shè)備既不是列車進(jìn)路的組成也不是調(diào)車進(jìn)路的組成，這種情況下就還需要依賴于車站的信號設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系。不同廠家的信號系統(tǒng)可能表示設(shè)備連接關(guān)系的方式不同，但無一例外都需要將其描述清楚。

2 301 進(jìn)路沖突判定規(guī)則

算法中對《技規(guī)》第301 條中提到的“接發(fā)列車進(jìn)路”、“調(diào)車進(jìn)路”和“隔開設(shè)備”的解釋：

（1） 列車進(jìn)路（必要）：所有的接車、發(fā)車進(jìn)路。

（2） 調(diào)車進(jìn)路（必要）：進(jìn)路始端含有調(diào)車開放信號的基本調(diào)車進(jìn)路。

（3） 隔開設(shè)備（非必要）：調(diào)車如無法正常停車，沖出終端信號機(jī)后到達(dá)正在作業(yè)的列車進(jìn)路上的所有逆向道岔（逆向道岔是指順著行車方向先進(jìn)入岔前再進(jìn)入岔后的道岔，反之為順向道岔）。

如圖2 所示：調(diào)車進(jìn)路D8-X4 和發(fā)車列車進(jìn)路SII-XF 之間并沒有逆向道岔可作為隔開設(shè)備，調(diào)車車輛有可能沖過順向道岔7 繼而侵入發(fā)車進(jìn)路。

圖2 無隔開道岔可能產(chǎn)生沖突的情況

如圖3 所示：列車進(jìn)路S-X1 上行方向1G 接車，D55 向IIG 下行方向調(diào)車。其中看似道岔38 和48 都是逆向道岔，實際上道岔48 雖然是逆向，但是其定位通過順向道岔46 侵路，反位通過順序道岔6 侵路，所以此處只有道岔38 往道岔32 的開向可作為“隔開設(shè)備”。

圖3 有隔開道岔可能產(chǎn)生沖突的情況

以上三類信息均可從車站的聯(lián)鎖進(jìn)路表和車站的信號設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系中獲取到，屬于侵路規(guī)則的靜態(tài)配置。原則上，每一對可能發(fā)生沖撞的進(jìn)路以及隔開設(shè)備（如有）都應(yīng)該配置，但實際運(yùn)營中，可能存在某些特定的股道是約定好既不接車也不發(fā)車，或者對于較大的車站，如果按照路路通的方式配置規(guī)則，可能有成千上萬條報警規(guī)則。此種情況下也可根據(jù)實際運(yùn)營特點(diǎn)或者統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)對報警規(guī)則配置進(jìn)行裁剪，比如只關(guān)注調(diào)入、調(diào)出股道的基本調(diào)車進(jìn)路。除了靜態(tài)配置，最關(guān)鍵部分是需要確定報警成立的時刻，首先就要定義好進(jìn)路的建立和取消狀態(tài)與進(jìn)路上各個設(shè)備的狀態(tài)之間的關(guān)系。列車進(jìn)路（包含接車、發(fā)車方向）、調(diào)車進(jìn)路的進(jìn)路狀態(tài)判斷依據(jù)有所不同，主要可概括為以下四種情況：

（1） 對于列車發(fā)車進(jìn)路，它的建立規(guī)則是出站信號機(jī)的列車允許信號，進(jìn)路上的所有道岔定位、反位信號，無岔區(qū)段鎖閉信號同時滿足即可；此時忽略發(fā)車股道的“占用”狀態(tài)，是為了囊括平行進(jìn)路（發(fā)車股道是“鎖閉”狀態(tài)）的情況。它的取消規(guī)則是發(fā)車進(jìn)路終點(diǎn)的最后一個道岔滿足出清狀態(tài)，表示列車壓過了發(fā)車進(jìn)路上的最后一個道岔[3]。如此，即使列車已經(jīng)在出站的過程中，但是尚未壓過最后一個道岔，此時只要另一條調(diào)車進(jìn)路滿足建立條件，仍然認(rèn)為是沖突的，需要產(chǎn)生報警。

（2） 對于列車接車進(jìn)路，它的建立規(guī)則是接車股道的鎖閉信號，進(jìn)站信號機(jī)的列車允許信號，進(jìn)路上的所有道岔定位、反位信號、無岔區(qū)段鎖閉信號同時滿足；它的取消規(guī)則是接車股道的相鄰道岔滿足出清狀態(tài)，即表示列車已基本走完了接車進(jìn)路，即將停車。此處未把進(jìn)站股道“占用”狀態(tài)作為取消條件的原因是：在調(diào)車進(jìn)路存在，對應(yīng)列車進(jìn)站進(jìn)路建立后，又在人工取消列車進(jìn)路的條件下，列車股道“占用”+相鄰道岔出清的規(guī)則無法滿足（即進(jìn)站股道始終不會被占用）。故將此處的取消規(guī)則簡化為進(jìn)站股道相鄰的道岔出清狀態(tài)。

（3） 對于調(diào)車進(jìn)路，它的建立規(guī)則是進(jìn)路始端調(diào)車信號機(jī)的調(diào)車允許信號，進(jìn)路上的所有道岔定位、反位信號同時滿足即可；它的取消規(guī)則是調(diào)車進(jìn)路終點(diǎn)的最后一個道岔設(shè)備滿足出清狀態(tài)。需要考慮調(diào)車進(jìn)路的取消規(guī)則，是考慮到存在調(diào)車進(jìn)路建立的時刻先于列車進(jìn)路的建立時刻，此時需要及時地中止調(diào)車作業(yè)。

（4） 針對列車接發(fā)車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路沒有直接相交的情況，增加兩兩進(jìn)路之間關(guān)鍵隔開設(shè)備的狀態(tài)判斷。隔開設(shè)備需要滿足一定的定位、反位狀態(tài)，調(diào)車才會通過該設(shè)備沖向列車進(jìn)路。同時，它的取消規(guī)則弱化成：或者基本調(diào)車進(jìn)路的最后一個道岔設(shè)備出清，或者只要有一個隔開設(shè)備不滿足進(jìn)路建立的條件即可。如圖3 所示，如果道岔38 處于反位，就是處于隔開狀態(tài)，當(dāng)前的2 條進(jìn)路安全，不會報警。

如圖4 所示，以回放文件為數(shù)據(jù)源，按順序讀取每小時的回放文件里各個設(shè)備元素在變化時刻的狀態(tài)，并執(zhí)行以下步驟，分析出符合條件的沖突信息并報警：

圖4 301 進(jìn)路沖突檢測算法流程

步驟01：遍歷所有初始化的進(jìn)路表，結(jié)合進(jìn)路表配置里各個元素的信號表示更新當(dāng)前變化時刻表中的列車進(jìn)路或者調(diào)車進(jìn)路的狀態(tài)。假設(shè)總進(jìn)路的個數(shù)為N，某個進(jìn)路標(biāo)記為，其在歷史時刻tlast的進(jìn)路狀態(tài)記為，在當(dāng)前時刻tnow的進(jìn)路狀態(tài)記為s(routei,tnow)。（其中，

步驟02：結(jié)合進(jìn)路的歷史狀態(tài)，判斷當(dāng)前進(jìn)路routei的狀態(tài)是否有變化，即是否滿足s(routei,tnow)≠s(routei,tlast)。

結(jié)束語

本算法通過檢索分析站場的回放文件，找出調(diào)車作業(yè)中有可能沖向正在行駛中的客運(yùn)列車的案例，并產(chǎn)生進(jìn)路沖突的報警記錄。與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，本算法可在回放文件生成后自動分析，保持每天24 小時不間斷工作，相比之前安全調(diào)度員的人工判斷，提高了檢索進(jìn)路沖突的工作效率；其次，本算法的檢索直接基于各個設(shè)備的信號狀態(tài)，利用邏輯性較強(qiáng)的沖突分析方法，可以準(zhǔn)確無誤地檢索出進(jìn)路沖突，基本消除了過去依賴人工機(jī)械地比對設(shè)備狀態(tài)來判斷沖突的漏查誤報。從具體的算法判斷依據(jù)來看，只要兩兩進(jìn)路有效的生命周期重疊，且存在調(diào)車主動沖向客運(yùn)列車的可能性，就會觸發(fā)報警。從這一點(diǎn)來看，本算法提高了進(jìn)路沖突檢索的正確率；再次，當(dāng)檢索發(fā)現(xiàn)進(jìn)路沖突后，立即寫入數(shù)據(jù)庫并展示在前端網(wǎng)頁，分析人員可進(jìn)一步分析并通知相關(guān)調(diào)度人員、所轄車站的上級領(lǐng)導(dǎo)等工作人員，形成一個業(yè)務(wù)閉環(huán)，起到重點(diǎn)規(guī)范調(diào)度人員的違規(guī)操作習(xí)慣的作用，從而保障整體運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)的持續(xù)安全穩(wěn)定，提高了整個運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)生態(tài)的安全性[4]。