张 陶 贾利生

(铁道第三勘察设计院集团有限公司， 天津 300251)

客运专线ZPW-2000A区间轨道电路自动分割算法研究

张 陶 贾利生

(铁道第三勘察设计院集团有限公司， 天津 300251)

轨道电路是利用钢轨作为导体，用以检查列车占用状态并向车载设备发送相关机车信号的地面轨旁设备。当衰耗过大使得一段轨道电路无法正常工作时，则需要用两段或两段以上轨道电路来完成，而衰耗过大通常是因为轨道电路长度过长或线路环境等原因引起的。客运专线区间闭塞分区的长度一般情况下均大于一段ZPW-2000A轨道电路的长度，因此，在设计阶段需要对其进行轨道电路分割，以保证其功能的正常完成。然而由设计者人工进行轨道电路的分割不仅效率低下且准确性难以保证。因此，借助计算机辅助软件替代人工完成轨道电路分割设计工作是非常必要的。文章提出了一套完善的轨道电路自动分割算法，以该算法为核心，开发出了辅助软件，并应用于工程实践。

ZPW-2000A； 轨道电路； 闭塞分区； 分割

1 背景

在铁路信号区间工程设计中，由行车专业向信号专业提供行车布点资料，该资料包括信号机里程、闭塞分区长度等信息。一般客专闭塞分区长度为2 000 m左右，而客专ZPW-2000A轨道电路因所处道床类型不同，其极限长度为600 m到1 400 m不等，因一段轨道电路长度小于闭塞分区长度，需要对闭塞分区进行分割，即一个闭塞分区由多段轨道电路区段组成，完成相应的列车占用、发送地面信号等功能。而目前对闭塞分区进行轨道电路区段划分的工作均由设计者人工完成，根据桥梁专业、隧道专业、线路专业提供的桥梁表、隧道表、断链信息表，以及客专ZPW-2000A轨道电路厂家提供的轨道电路工程设计长度表，对闭塞分区进行轨道电路区段划分，该项工作需要在上述资料当中进行大量的信息比对，人工效率十分低下，设计复核周期较长，存在着很大的不可预见性。且一旦出现问题，就会对后续设计甚至在施工阶段造成影响或是返工。因此，使用计算机对闭塞分区进行自动划分将会极大的提高设计效率和准确性。

2 分割原则

轨道电路工程设计长度表，如表1、表2所示。

表1 区间无砟轨道电路工程设计长度表

表2 区间有砟轨道电路工程设计长度表

图1 闭塞分区分割点自动分割算法流程图

当同一区段由两种及以上道床类型构成时，区段长度按不超过各道床类型最短长度设计。

3 分割算法

分别算法流程图，如图1所示。

通过读取行车布点资料，构造全线闭塞分区对象，然后通过读取桥梁表、隧道表及断链表组成的土建表，将地形信息加载到已构造好的闭塞分区对象中。按照以下步骤流程执行相关操作。

(1)若该闭塞分区是单一地形，即该闭塞分区范围内只有路基、隧道、或者桥梁其中一种地形，则根据实际设计情况，对该闭塞分区进行等距分割，单一地形等距分割示例，如图2所示，为一有砟路基地段闭塞分区，闭塞分区长度为1 900 m，根据分割原则进行等距分割后，每段轨道电路长度为950 m。

图2 单一地形等距分割示例(m)

(2)若该闭塞分区不是单一地形，而是由两种及以上地形构成的混合区段，则需要通过轨道电路的起点所处地形的轨道电路极限长度ltdLen向前延伸，判断分割点的具体位置。

(3)ltdLen覆盖范围内的地形构成地形集合otherGeo，并可得到otherGeo中最短的极限长度otherLtdLen，判断ltdLen与otherLtdLen的长短关系。

(4)若ltdLen小于或等于otherLtdLen，则ltdLen即为本轨道电路的长度，判断是否分割完成。

(5)若完成分割，则判断是否是最后一个闭塞分区，若是，则结束，若不是，则对下一个闭塞分区进行地形判断，跳转(1)或(2)继续执行。

(6)若未完成分割，则以该长度的终点作为下一轨道电路的起点，计算ltdLen并跳转至(3)继续执行。

图3 轨道电路分割示例一(m)

图3为无砟轨道区段，DK 1+000里程处的信号机所处地形的轨道电路极限长度ltdLen为600 m，以DK 1+000为起点，600 m范围内的地形集合otherGeo中有两种地形类型：2 000 m以上的长大隧道和路基，则可以得到otherGeo中的最短极限长度otherLtdLen与ltdLen相等，均为600 m，则600 m即为以DK 1+000为起点的轨道电路长度。该段轨道电路分割完成后，判断是否分割完成，已分割完成的轨道电路长度之和为600 m，小于闭塞分区长度 1 900 m，即该闭塞分区还未分割完成，则以DK 1+600为起点，按照(3)继续下一段轨道电路的分割工作。DK 1+600处的分割点所处地形的轨道电路极限长度为 1 000 m，而 1 000 m范围内的地形集合ohterGeo仅为无砟路基，其otherLtdLen为1 000 m，因为ltdLen等于otherLtdLen，则DK 1+600为起点的轨道电路长度为 1 000 m。已分割完成的轨道电路长度之和为 1 600 m，小于闭塞分区长度，则继续按照(3)分割出第三段轨道电路，长度为 1 000 m。已分割完成的轨道电路长度之和为 2 600 m，大于闭塞分区长度，则说明轨道电路分割完成，但最后一段轨道电路的长度需要进行修正，为闭塞分区长度减去前面所有轨道电路长度之和，得到最后一段轨道电路的实际长度为300 m。然而300 m的轨道电路长度并不合理，所以需要通过轨道电路长度均匀算法对该闭塞分区中的轨道电路长度做进一步的优化，使得各轨道电路的长度在不违反分割原则的前提下尽可能的均匀分配。具体实现方法在第4节内容中给出。

(7)若ltdLen大于otherLtdLen，则说明otherGeo集合中某个地形的轨道电路极限长度比起点的长度短，即不能使用ltdLen作为轨道电路的长度，重新使用otherLtdLen从起点向前延伸，获取其覆盖范围的地形集合otherGeo_2，判断otherGeo和otherGeo_2集合中的地形数量。

(8)若二者相等，则otherLtdLen即为本轨道电路的长度，判断分割是否完成，若完成则跳转至(5)，若未完成则跳转至(6)继续执行。

图4为无砟轨道区段，DK 1+000里程处的信号机所处地形的轨道电路极限长度ltdLen为 1 000 m，以该里程点位起点，1 000 m范围内的地形集合otherGeo中有两种地形类型：路基和 2 000 m以上的长大隧道，则可以得到otherGeo中的最短极限长度otherLtdLen为600 m，使用otherLtdLen重新从DK 1+000向前延伸，该范围内的地形集合otherGeo_2的地形数量与otherGeo中的相等，则该轨道电路的长度为600 m。

图4 轨道电路分割示例二(m)

(9)若二者不相等，则必然otherGeo_2中的地形数量较少，获取otherGeo_2集合中最短的轨道电路极限长度otherLtdLen_2，判断otherLtdLen与otherLtdLen_2的长短关系

(10)若otherLtdLen大于等于otherLtdLen_2，则otherLtdLen即为本轨道电路的长度，判断是否分割完成，跳转至(5)或(6)继续执行。

(11)若otherLtdLen_2较大，则说明otherGeo_2中相较于otherGeo减少的地形是导致otherLtdLen变短的原因，但此时不能直接使用otherLtdLen或otherLtdLen_2作为轨道电路的长度，若采用otherLtdLen_2会违背分割原则，而采用otherLtdLen又会导致多一段轨道区段，从而造成工程浪费。此时应采用优化算法：从闭塞分区起点至otherGeo_2集合中最后一个地形，所有地形长度之和减去已分割完成的轨道电路长度之和，即为本轨道电路的长度，判断是否分割完成，跳转至(5)或(6)继续执行。

如图5为无砟轨道区段，DK 1+000里程处所对应的ltdLen为 1 000 m，可知地形集合otherGeo包含路基和 2 000 m以上的长大隧道，则otherLtdLen为600 m，进一步得到地形集合otherGeo_2仅包含路基，而otherLtdLen_2为 1 000 m。

若采用otherLtdLen_2作为本轨道电路的长度(如图6所示)将违反分割原则。

若采用otherLtdLen作为轨道电路的长度，进一步完成所有分割之后，相较于优化算法分割，将会多一段轨道电路，如图7、图8所示。

图5 轨道电路分割示例闭塞分区情况(m)

图6 采用otherLtdLen_2作为第一段轨道电路的长度(m)

图7 采用otherLtdLen作为第一段轨道电路的长度(m)

图8 采用优化算法的长度作为第一段轨道电路的长度(m)

4 轨道电路长度均匀算法

某一个闭塞分区分割完成后，轨道电路的长度可能并不是最合理的，尤其是最后一段轨道电路区段，因分割算法本身的原因，导致其长度可能会较短，因此，需要在不违反分割原则的基础上，对轨道电路长度进行再优化分配。算法流程图，如图9所示。

图9 轨道电路长度均匀算法流程图

图3所示闭塞分区完成分割后的闭塞分区轨道电路如图10所示。最后一段轨道电路长度为300 m，该长度明显不合理，需要对整个闭塞分区的轨道电路长度进行均匀优化。

图10 轨道电路长度均匀算法优化前分割情况(m)

从0011CG开始，平均长度aLen=1 900/3，为633 m，而0011CG的极限长度为600 m，因此将0011CG排除，否则0011CG将被重置为633 m，导致违反分割原则。重新从0011BG开始计算aLen=1 300/2，为650 m，而0011BG和0011AG的极限长度为 1 000 m， 均大于650， 则从0011BG开始，

对该两段轨

道电路的长度进行均匀分配，长度均为650 m，而原分割点DK 2+600则移至DK 2+250，如图11所示。从上述示例可得出，通过均匀算法，轨道电路的长度设计更加合理。

图11 轨道电路长度均匀算法优化后分割情况(m)

5 应用前景

本算法已在Visual Studio平台下，使用C#语言完成了软件开发工作，并使用哈牡客专的相关基础数据对算法进行了应用验证工作，最终达到了预期效果。

对于ZPW-2000系列的其他制式的轨道电路，也适用于本算法，只需按照具体制式的轨道电路的长度要求对分割原则进行相应修改即可。

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Research of Automatic Cut Algorithm for ZPW-2000A Track Circuit on Passenger Dedicated Railway

ZHANG Tao JIA Lisheng

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251, China)

Track circuit is a ground trackside equipment using the rail as conductor to check the status of the train occupancy and sending the related the locomotive signal to the mobile unit. If the loss is too large which makes one section of track circuit cannot work normally, two or more sections of track circuits are required to finish the work, which is caused by many reasons, such as excessive long track circuit or circuit environment, etc. The length of high speed railway block section is usually much longer than that of ZPW-2000A track circuit. So, the track circuit should be cut into two or more sections in the design stage to ensure the function can be executed normally. But if the designers do the cut work manually, not only the efficiency will be low, but also the accuracy cannot be guaranteed. It’s very necessary to finish the track circuit cut work by computer assistant software which can substitute the manual method. This paper presents a thorough automatic cut algorithm for track circuit cut, by which assistant software has been developed, and been applied in some actual railway projects.

ZPW-2000A; track circuit; block section; cut

2016-02-26

张陶(1986-)，男，工程师。

1674—8247(2016)03—0029—05

U284.22

A