4. 轨道区段空闲条件的分路与断线故障验证

轨道区段空闲检查的逻辑模型

联锁系统对轨道区段空闲的判断，本质上是把轨道电路（或计轴）送来的“占用/空闲”表示，经过继电器或安全通信通道，转换为联锁逻辑中的一个布尔输入。以常见的二元二位轨道电路为例，轨道继电器 GJ 的吸起表示区段空闲，落下表示占用或失去表示。联锁逻辑中，区段空闲条件通常写成：

区段空闲 = GJ↑  （继电器吸起，前接点闭合）
区段占用/故障 = GJ↓（继电器落下，后接点闭合）

安全侧的定义是：任何不确定或故障状态都必须使“区段空闲”条件不成立，即导向“禁止建立进路”。因此验证的核心不是“占用时是否禁止”，而是“故障时是否也禁止”。

两类故障的注入方式

轨道电路故障按对表示的影响分为两类，验证时需分别注入：

• 分路故障（列车占用）：轮对短接钢轨，轨道电路接收端电压下降，GJ 落下。这是正常占用，属于“预期故障”，验证重点是联锁是否立即切断已建立的进路或阻止新进路建立。
• 断线故障（失去表示）：钢轨引接线断线、送电端熔断器熔断、电缆断线等，导致接收端无信号，GJ 同样落下。此时区段实际可能空闲，但表示丢失。验证重点是联锁是否把“失去表示”与“占用”同等对待，均导向安全侧。

两类故障在继电器接点上的表现相同（GJ↓），但物理成因不同，验证时需分别构造故障场景，确认联锁逻辑不依赖“区段实际状态”，只依赖“表示状态”。

逻辑模型与故障注入验证

下面用一段可运行的 Python 逻辑模型，把区段空闲检查抽象为布尔函数，并分别注入分路与断线故障，检查输出是否始终导向安全侧。

from itertools import product

# 区段空闲检查逻辑模型
# 输入：gj_up = 轨道继电器吸起（True 表示空闲表示有效）
#       route_request = 进路请求
# 输出：route_permit = 允许建立进路
def section_free_check(gj_up, route_request):
    # 安全侧：只有 GJ 明确吸起，才认为区段空闲
    section_free = gj_up
    # 进路允许 = 有请求 且 区段空闲
    route_permit = route_request and section_free
    return route_permit

# 故障注入：分路故障与断线故障都使 GJ 落下
faults = {
    "正常空闲":      {"gj_up": True,  "desc": "GJ吸起，区段空闲"},
    "分路故障(占用)": {"gj_up": False, "desc": "轮对短接，GJ落下"},
    "断线故障(失表示)": {"gj_up": False, "desc": "引接线断，GJ落下"},
}

print(f"{'场景':<16}{'GJ状态':<10}{'进路请求':<10}{'允许建立':<10}{'是否安全侧'}")
for name, f in faults.items():
    for req in (True, False):
        permit = section_free_check(f["gj_up"], req)
        # 安全侧判定：故障场景下不允许建立进路
        safe = (not permit) if not f["gj_up"] else True
        print(f"{name:<16}{str(f['gj_up']):<10}{str(req):<10}{str(permit):<10}{'是' if safe else '否'}")

运行该模型可得到：正常空闲且请求进路时允许建立；分路故障与断线故障下，无论是否有请求，均不允许建立进路，输出导向安全侧。这说明逻辑模型对两类故障的响应一致，验证通过。

不同轨道电路制式的验证重点差异

轨道电路制式不同，故障表现形式和验证重点也不同。下表对比三种常见制式：

三种制式的共同点是：故障时输出必须导向“占用”或“失去表示”，联锁据此禁止建立进路。差异在于故障检测手段和复位逻辑，验证时需针对各制式的故障检测电路单独构造场景。

验证结论与判据

通过上述逻辑模型与故障注入，可得到三条验证判据：

1. 分路故障判据：GJ 落下时，联锁输出必须为“禁止建立进路”，且已建立进路应被切断。若存在延时，需确认延时不超过安全允许值。
2. 断线故障判据：GJ 落下时，联锁输出同样必须为“禁止建立进路”，不得因“区段实际空闲”而旁路。需检查是否存在人工强制空闲、复位按钮等旁路路径。
3. 制式差异判据：音频轨道电路需额外验证载频/低频丢失时的导向；计轴设备需验证通信中断时输出为“占用”。各制式的故障检测电路应单独构造场景，不能只验证 GJ 接点。