珠三角城際鐵路折返方案探討

劉海祥 文小偉

珠三角城際鐵路折返方案探討

劉海祥 文小偉

在城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)技術(shù)方案基礎(chǔ)上，通過對(duì)幾種折返作業(yè)方式進(jìn)行分析、比較，探討適合珠三角城際鐵路的折返方案。

城際鐵路;列控系統(tǒng);折返方案

珠三角城際鐵路計(jì)劃開行速度目標(biāo)值為160 km/h的站站停列車和速度目標(biāo)值為200 km/h的大站停列車或直達(dá)列車，要求信號(hào)系統(tǒng)具備ATP/ATO的功能，跨網(wǎng)列車在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的保護(hù)下運(yùn)行，因此，列控系統(tǒng)需采用CTCS-2超速防護(hù)(ATP)+自動(dòng)駕駛(ATO)方案。ATO的應(yīng)用可大大提高列車控制自動(dòng)化程度，降低司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高珠三角城際運(yùn)營管理水平。其主要功能包括站間自動(dòng)運(yùn)行、車站定點(diǎn)停車及車站通過、自動(dòng)折返作業(yè)、列車運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整、車門/站臺(tái)門(安全門或屏蔽門)防護(hù)及聯(lián)動(dòng)控制、列車運(yùn)行節(jié)能控制等。其中，自動(dòng)折返作業(yè)是一項(xiàng)重要功能，它對(duì)減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度、確保列車正點(diǎn)率、保證運(yùn)營效率的實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。

本文通過對(duì)站后折返和站臺(tái)股道原地折返(立折)等作業(yè)方式進(jìn)行分析、比較，探討適合珠三角城際鐵路的折返方案。

1 站后折返方案

站后折返需要在折返站后修建折返軌，列車在到達(dá)站臺(tái)停車清客后，運(yùn)行到折返軌，進(jìn)行控制端轉(zhuǎn)換后運(yùn)行到出發(fā)站臺(tái)，開始新的運(yùn)行交路。典型的站后折返線路設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 站后折返車站

信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)滿足站后折返作業(yè)要求，折返進(jìn)路按列車方式辦理。為提高折返效率，折返牽出線設(shè)置兩段軌道電路，軌道區(qū)段長度應(yīng)兼顧其最小長度要求。

站后折返可分為全程無人值守折返、牽出無人值守折返和有人值守折返3種控制方案。

方案1全程無人值守折返

該方案是指在整個(gè)折返過程中，包括牽出、換端和返回都不需要司機(jī)在駕駛臺(tái)進(jìn)行控制操作，即在進(jìn)行折返作業(yè)時(shí)，司機(jī)可以不在列車上，信號(hào)車載設(shè)備得到無人自動(dòng)折返的命令后，由車載ATO自動(dòng)駕駛列車從到達(dá)站臺(tái)駛向折返牽出線，然后兩端車載設(shè)備完成控制權(quán)的交接，再由另一端車載ATO設(shè)備駕駛列車返回站臺(tái)。

目前，部分地鐵車載信號(hào)設(shè)備具有無人自動(dòng)折返的功能，但城際鐵路不同于地鐵，它具有互聯(lián)互通的顯著優(yōu)勢(shì)。為了滿足城際鐵路跨線運(yùn)營的需求，城際鐵路列車開行不像地鐵那樣只是簡(jiǎn)單的一個(gè)交路，而是一個(gè)折返站可能有多個(gè)方向的列車交路，這就決定了城際鐵路的站臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)類似于國鐵，是多站臺(tái)的，這也使城際鐵路在進(jìn)行運(yùn)營組織時(shí)有多種選擇，在同一車站也可采用多種折返模式(站后折返、立折、不同股道依次發(fā)車等)，以滿足行車組織和間隔的要求。另外，要實(shí)現(xiàn)站后全程無人自動(dòng)折返功能，還需要解決列車兩端車載ATP互傳信息的問題，這就需要構(gòu)建能滿足兩端車載ATP傳輸安全信息的通道，并修改車載ATP軟件。而相關(guān)軟件的研發(fā)、驗(yàn)證需要一個(gè)較長的周期，因此綜合考慮，城際鐵路CTCS2+ATO信號(hào)列控系統(tǒng)現(xiàn)階段暫不考慮無人自動(dòng)折返功能，待條件具備時(shí)，可進(jìn)一步研究。

方案2無人牽出有人值守折返

1.列車到達(dá)車站、旅客下車完畢、預(yù)定折返發(fā)車時(shí)刻到點(diǎn)后，調(diào)度集中(CTC)通過聯(lián)鎖辦理自動(dòng)折返牽出進(jìn)路，并通過通信控制服務(wù)器(CCS)向車載設(shè)備發(fā)送折返命令和運(yùn)行計(jì)劃，車載設(shè)備通過人機(jī)界面(DMI)向司機(jī)給出折返提示。

2.站臺(tái)門鎖閉且條件具備后，對(duì)應(yīng)進(jìn)路鎖閉、信號(hào)開放、列控中心(TCC)控制對(duì)應(yīng)股道發(fā)送機(jī)車信號(hào)允許碼。如圖2所示。

圖2 站后有人值守折返

3.車載設(shè)備根據(jù)折返命令向列車輸出“折返允許”信號(hào)，司機(jī)可按壓折返按鈕，此時(shí)車輛給出等效的駕駛臺(tái)激活信號(hào)，允許車載設(shè)備在關(guān)閉駕駛臺(tái)情況下自動(dòng)駕駛。司機(jī)拔取鑰匙，關(guān)閉駕駛臺(tái)，車輛駕駛室仍保持“激活”狀態(tài)。

4.司機(jī)拔取本端鑰匙后，按壓“ATO啟用”按鈕，車載ATO設(shè)備根據(jù)已接收到的折返命令和運(yùn)營停車目標(biāo)點(diǎn)，控制列車自動(dòng)駛向折返牽出線并停車。在此過程中，司機(jī)確認(rèn)列車正常進(jìn)入折返作業(yè)后，可從本端駕駛室走到另一端駕駛室。

5.車載ATO設(shè)備根據(jù)折返命令自動(dòng)駕駛列車駛向折返牽出線，待列車占用折返牽出線列車運(yùn)行前方的軌道區(qū)段后(如圖2中BG)，進(jìn)路解鎖，后方軌道區(qū)段(AG)立即轉(zhuǎn)換發(fā)碼方向。

6.車載ATO設(shè)備控制列車在折返牽出線停車后，設(shè)備退出自動(dòng)駕駛模式，車輛取消等效激活信號(hào)。

7.CTC通過聯(lián)鎖辦理折返接車進(jìn)路。

8.司機(jī)達(dá)到另一端駕駛室后，激活駕駛臺(tái)，人工駕駛列車返回到出發(fā)站臺(tái)。

方案3有人值守折返

本方案與方案2的主要區(qū)別在于:方案2是由車載ATO駕駛列車從達(dá)到站臺(tái)駛向折返牽出線，再由人工駕駛列車返回站臺(tái)，而本方案是列車從達(dá)到站臺(tái)駛向折返牽出線、在牽出線進(jìn)行控制端換端、再從牽出線返回到出發(fā)站臺(tái)全過程都要求司機(jī)在駕駛室值守，整個(gè)折返過程完全在司機(jī)的監(jiān)控下進(jìn)行。

列車控制端換端可以由一名司機(jī)完成，先關(guān)閉牽出端駕駛室，然后走到另一端啟動(dòng)另一端駕駛室，也可以在列車到達(dá)站臺(tái)時(shí)，列車后端再上一名司機(jī)，當(dāng)前端司機(jī)關(guān)閉駕駛臺(tái)后，后端司機(jī)馬上開啟駕駛臺(tái)，以縮短列車在牽出線換端作業(yè)時(shí)間。

城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)站后有人自動(dòng)折返技術(shù)研發(fā)應(yīng)以方案2為主，至于是否全過程安排有人值守折返可由運(yùn)營管理制度決定，這樣可兼顧無人值守牽出折返和有人值守折返2種需求。

2 站臺(tái)股道原地折返運(yùn)行(立折)方案

圖3 原地折返運(yùn)行

1.如圖3所示，列車達(dá)到車站、旅客乘降完畢后，司機(jī)關(guān)閉本務(wù)端駕駛臺(tái)，該端車載設(shè)備轉(zhuǎn)入SB模式。

2.司機(jī)激活非本務(wù)端駕駛室，該端車載設(shè)備開始正常工作，原本務(wù)端車載設(shè)備轉(zhuǎn)入SL模式。

3.到達(dá)預(yù)定的折返發(fā)車時(shí)間后，CTC通過聯(lián)鎖辦理發(fā)車進(jìn)路，站臺(tái)門鎖閉且條件具備后，對(duì)應(yīng)進(jìn)路鎖閉，信號(hào)開放，TCC控制對(duì)應(yīng)股道發(fā)送機(jī)車信號(hào)允許碼。

4.司機(jī)檢查確認(rèn)車門關(guān)閉后，列車以PS模式從車站發(fā)車。

3 各折返作業(yè)方式能力分析

本計(jì)算方法將折返列車作業(yè)過程進(jìn)行分解，其部分時(shí)間取值為經(jīng)驗(yàn)值或估算值。其中主要階段時(shí)間如下:站臺(tái)清客60 s;出清站臺(tái)區(qū)段45 s;進(jìn)折返線走行時(shí)間52 s;駕駛室換端作業(yè)40 s;折返進(jìn)路排列時(shí)間18 s;司機(jī)從車頭到車尾走行時(shí)間，按照5 km/h，200 m計(jì)算為150 s，考慮到車上行走不便增加50 s，時(shí)間為200 s，從牽出線回到出發(fā)站臺(tái)時(shí)間97 s。

1.無人值守牽出折返方案。車載ATO設(shè)備在無人值守的情況下，控制列車自動(dòng)駛向折返牽出線，司機(jī)走行時(shí)間要大于列車從站臺(tái)到折返軌的時(shí)間，取偏大數(shù)值，具體時(shí)間分配如表1所示。

2.單司機(jī)有人值守折返方案，具體時(shí)間分配如表2所示。

3.雙司機(jī)有人值守折返方案。在到達(dá)站臺(tái)時(shí)，增加一個(gè)司機(jī)用于折返時(shí)在另一端駕駛，節(jié)省司機(jī)走行時(shí)間。具體時(shí)間分配如表3所示。

4.站臺(tái)股道原地折返方案(立折)。具體時(shí)間分配如表4所示。

4 總結(jié)

根據(jù)計(jì)算的單列折返時(shí)間，為滿足運(yùn)輸組織要求的行車間隔，可采取立折、股道依次發(fā)車、站后有人折返作業(yè)相結(jié)合方式提高運(yùn)營效率。珠三角城際鐵路綜合考慮了以上幾種方式，已經(jīng)開工的各線經(jīng)行車檢算，折返行車間隔均能滿足運(yùn)營組織要求和行車間隔要求。因此，珠三角城際鐵路折返方案可采用站后有人自動(dòng)折返、站臺(tái)股道原地折返運(yùn)行(立折)的方案。在運(yùn)量超出預(yù)期，確有需要時(shí)，可采取在站臺(tái)增加一個(gè)司機(jī)用于折返時(shí)在另一端駕駛，提高折返效率。

［1］中國鐵路總公司．鐵總科技［2013］79號(hào).關(guān)于印發(fā)城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案的通知［S］．2013．

Combined with the technical proposal of CTCS2+ATO train control system for intercity railway，severalmodes of turn-back operation are analyzed and compared to explore a suitable turn-back solution for the Pearl River Delta intercity railway．

Intercity railway;Train control system;Reversal solution

劉海祥:中國鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所副研究員100081北京

文小偉:廣東珠三角城際軌道交通有限公司高級(jí)工程師510620廣州

2014-01-09

(責(zé)任編輯:溫志紅)