貴陽地鐵雨雪霜凍天氣信號控車方案的研究

馬誠

【摘要】 根據(jù)貴陽多雨雪霜凍的天氣特點(diǎn)，本文結(jié)合貴陽地鐵1號線線路多長大坡道的實(shí)際情況，并引入信號系統(tǒng)的控車原理，分析研究了雨雪霜凍天氣情況下信號系統(tǒng)的列車控制方案，為雨雪霜凍天氣情況下，列車能夠安全運(yùn)行并盡可能不降低運(yùn)行效率提供參考。

【關(guān)鍵詞】 雨雪霜凍 信號 控車 ATO 車輛

一、研究背景

貴陽地鐵1號線沒有城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定義的長大坡道，但由于貴陽存在凍雨等極端天氣，可能嚴(yán)重影響列車的正常運(yùn)行。鑒于此，本文整理出貴陽地鐵1號線坡度較大、距離較長（坡度大于28‰、長度大于100米）且為隧道外的線路，定義為貴陽地鐵1號線的長大坡道線路。在雨雪霜凍天氣，列車運(yùn)行在上述線路時可能存在軌道濕滑、軌面粘著力下降的情況。針對這種情況，為了保證列車在雨雪霜凍工況下列車能夠安全運(yùn)行并且盡可能不降低運(yùn)行效率，本文對雨雪模式下的列車運(yùn)行進(jìn)行分析研究并提出了相應(yīng)的方案。

二、問題引入

在軌道粘著正常情況下，信號ATO系統(tǒng)根據(jù)車輛的性能參數(shù)控制列車正常運(yùn)行。當(dāng)雨雪霜凍天氣時，軌面濕滑導(dǎo)致軌面粘著力下降，ATO設(shè)備使用正常車輛參數(shù)控制列車運(yùn)行通過長大坡道線路時，可能頻繁發(fā)生空轉(zhuǎn)或滑行現(xiàn)象，導(dǎo)致列車在長大坡道區(qū)域發(fā)生緊急制動可能性大大增加。

針對此種情況，本文分析提出了雨雪霜凍情況下列車通過長大坡道線路的運(yùn)行控制方案，以降低ATO駕駛時空轉(zhuǎn)或打滑的概率，保證列車安全運(yùn)行。

2.1 打滑判斷機(jī)制

因?yàn)榱熊嚨臏p速依賴輪軌間的粘著力，當(dāng)粘著力低于制動力時，列車會發(fā)生打滑，打滑超時后信號系統(tǒng)認(rèn)為測速無效，列車會發(fā)生緊急制動。

2.2 空轉(zhuǎn)判斷機(jī)制

因?yàn)榱熊嚨募铀僖蕾囕嗆夐g的粘著力，當(dāng)粘著力低于牽引力時，列車會發(fā)生空轉(zhuǎn)，空轉(zhuǎn)超時后信號系統(tǒng)認(rèn)為測速無效，列車會發(fā)生緊急制動。列車的空轉(zhuǎn)和打滑會影響列車的定位精度和制動距離，對列車的控制帶來不利影響。

2.3 信號系統(tǒng)控車原理

ATO系統(tǒng)執(zhí)行的自動駕駛過程是一個閉環(huán)反饋控制過程，測速單元通過ATP向ATO發(fā)送列車的實(shí)際位置信息。ATO子系統(tǒng)通過和ATP、ATS通信，以及線路和車輛性能實(shí)時計(jì)算列車行駛至下一站的目標(biāo)速度曲線。ATO向車輛輸出計(jì)算出的控制指令值，車輛做出相應(yīng)控制動作。使列車以貼近目標(biāo)速度曲線的實(shí)際速度行駛。

在ATP/ATO設(shè)備控車時，主要使用車輛提供的最不利情況下的緊急制動率（GEBR）、牽引/制動加速度、牽引/制動延時、混合制動等車輛性能參數(shù)，來計(jì)算緊急制動觸發(fā)線和目標(biāo)速度曲線，并使列車貼近目標(biāo)速度曲線運(yùn)行。

三、雨雪霜凍天氣信號控制方案

3.1 整體方案

在信號系統(tǒng)車載設(shè)備中存儲兩套參數(shù)：正常模式和雨雪模式，車載系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)輸入的命令，選擇對應(yīng)的模式和具體的參數(shù)。在雨雪模式下，車載設(shè)備將采用適合于雨雪霜凍天氣的車輛參數(shù)和線路限速。

控制中心調(diào)度員通過二次確認(rèn)方式，完成雨雪模式的設(shè)置和取消，當(dāng)列車在具有長大坡道區(qū)間的發(fā)車站臺停穩(wěn)后，車載系統(tǒng)根據(jù)雨雪模式指令更新車輛參數(shù)，并按雨雪模式下的限速值計(jì)算速度曲線，列車在長大坡道區(qū)間按規(guī)定限速運(yùn)行，當(dāng)列車運(yùn)行出清下一站的進(jìn)站計(jì)軸停穩(wěn)后自動退出雨雪模式，恢復(fù)正常的車輛參數(shù)及限速值。

3.2 系統(tǒng)具體控制流程

1.控制中心調(diào)度員在ATS工作站上設(shè)置雨雪模式，并進(jìn)行二次確認(rèn)操作；2.DSU收到雨雪模式有效指令后，存儲并下發(fā)給ZC；3.ZC收到該信息后，將雨雪模式有效信息作為移動授權(quán)的一部分，發(fā)送給所管轄區(qū)域內(nèi)的所有CBTC列車；4.當(dāng)列車運(yùn)行至含長大坡道區(qū)間的發(fā)車站臺停穩(wěn)，如下一區(qū)間為雨雪模式區(qū)間，車載MMI上會對司機(jī)做出相應(yīng)提示，司機(jī)按下確認(rèn)按鈕后，VOBC更新雨雪模式的牽引制動率參數(shù)和區(qū)間限速，司機(jī)再次確認(rèn)后，車載系統(tǒng)采用更新后的參數(shù)自動控制列車。5.當(dāng)列車出清長大坡道區(qū)間停穩(wěn)后，系統(tǒng)自動退出雨雪模式，列車限速及牽引制動率參數(shù)自動恢復(fù)正常。

3.3 雨雪模式的設(shè)置與取消時機(jī)

控制中心調(diào)度員應(yīng)根據(jù)天氣情況變化進(jìn)行全線雨雪模式設(shè)置與取消操作。設(shè)置與取消雨雪模式的天氣情況判斷依據(jù)則是運(yùn)營當(dāng)日天氣預(yù)報(bào)信息、車站現(xiàn)場實(shí)時匯報(bào)信息和司機(jī)現(xiàn)場實(shí)時匯報(bào)信息的結(jié)合。

四、結(jié)語

針對貴陽冬季特殊的雨雪霜凍天氣，本文對此情形下信號的控制方案進(jìn)行了分析探討，但由于雨雪模式和正常模式下車輛性能參數(shù)的不同會導(dǎo)致長大坡道區(qū)間范圍內(nèi)信號保護(hù)區(qū)段的長度發(fā)生變化，而基于信號系統(tǒng)導(dǎo)向安全的特點(diǎn)，雨雪模式的設(shè)置也必定會導(dǎo)致線路列車運(yùn)行能力降低，因此在實(shí)際運(yùn)用中須結(jié)合線路特點(diǎn)，慎重設(shè)置信號雨雪模式。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 建標(biāo)104-2008，城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2] 北京交控科技有限公司.貴陽市軌道交通1號線工程信號系統(tǒng)技術(shù)文件，2015.7