城市軌道交通自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)信號(hào)系統(tǒng)研究

郭弘陽(yáng)

(1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

1 概述

目前，CBTC系統(tǒng)已成為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向，它實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)閉塞，有助于縮短列車間隔時(shí)分、增大線路通過(guò)的能力。但作為投入運(yùn)營(yíng)前和退出運(yùn)營(yíng)后的列車作業(yè)區(qū)域——車輛段/停車場(chǎng)，其普遍使用的仍是基于聯(lián)鎖級(jí)別的列車控制，每天需要進(jìn)行大量列車進(jìn)出段作業(yè)，非全自動(dòng)段作業(yè)在聯(lián)鎖辦理完成調(diào)車進(jìn)路后，完全由人工來(lái)保證運(yùn)行過(guò)程中的安全。這種方式存在調(diào)度員、司機(jī)工作量大以及可能的操作失誤導(dǎo)致闖信號(hào)等問(wèn)題，自動(dòng)化水平很低，同時(shí)加大運(yùn)營(yíng)管理的難度。

自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)將列車進(jìn)路以及洗車作業(yè)納入ATS自動(dòng)控制，且列車具備CBTC系統(tǒng)下的ATP防護(hù)功能。在很大程度上提高了車輛段/停車場(chǎng)內(nèi)行車作業(yè)的安全防護(hù)等級(jí)和作業(yè)效率，并且在行車效率的基礎(chǔ)上保證車輛段/停車場(chǎng)的合理調(diào)度，提升車輛段/停車場(chǎng)的生產(chǎn)組織能力。

本文從系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)功能等方面，著重對(duì)自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行探討與研究。

2 自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)系統(tǒng)構(gòu)成

自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)內(nèi)劃分自動(dòng)化區(qū)域和非自動(dòng)化區(qū)域，其中自動(dòng)化區(qū)域定義為CBTC區(qū)域，非自動(dòng)化區(qū)域作為非CBTC區(qū)域處理。列車在自動(dòng)化區(qū)域內(nèi)以CTC模式運(yùn)行。

根據(jù)自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)的作業(yè)性質(zhì)和作業(yè)特點(diǎn)，便于列車運(yùn)營(yíng)組織、管理和提高列車運(yùn)行效率的需要?jiǎng)潥w自動(dòng)化區(qū)域。如圖1所示，自動(dòng)化運(yùn)行區(qū)域分為：

圖1 自動(dòng)化區(qū)域示意圖

*出入段線至停車列檢庫(kù)庫(kù)門；

*出入段線至洗車線洗車機(jī)前；

*牽出線至停車列檢庫(kù)庫(kù)門；

*牽出線至洗車線洗車機(jī)前；

*停車列檢庫(kù)前庫(kù)列位至出入段線；

*停車列檢庫(kù)前庫(kù)列位至牽出線。

自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)內(nèi)，在聯(lián)鎖和ATS子系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上，配置CBTC相關(guān)的軌旁設(shè)備，如：設(shè)置應(yīng)答器用于實(shí)現(xiàn)列車定位或列車喚醒功能；設(shè)置ZC設(shè)備，負(fù)責(zé)根據(jù)CBTC列車的位置以及聯(lián)鎖相關(guān)信息計(jì)算生成移動(dòng)授權(quán)，保證列車安全運(yùn)行；設(shè)置DCS設(shè)備用于安全網(wǎng)通信以及車地通信等。綜上所述，自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)的設(shè)備主要包括：ATS設(shè)備、CI設(shè)備、ZC設(shè)備、車載ATP/ATO設(shè)備、DCS設(shè)備、維護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備及室內(nèi)外其他配套設(shè)備等。

自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)的系統(tǒng)配置示意如圖2所示。

3 自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)功能概述

3.1 ATS功能

ATS子系統(tǒng)自動(dòng)完成并實(shí)現(xiàn)列車在正線和車輛段內(nèi)（含試車線及具有軌道占用檢測(cè)設(shè)備的所有區(qū)域）列車車組號(hào)的連續(xù)追蹤。具備在車輛段轉(zhuǎn)換軌處停車和不停車情況下自動(dòng)賦予列車識(shí)別號(hào)功能。并且ATS子系統(tǒng)能夠根據(jù)出入庫(kù)計(jì)劃自動(dòng)設(shè)置列車頭碼，自動(dòng)觸發(fā)停車列檢庫(kù)至轉(zhuǎn)換軌之間的列車進(jìn)路和移庫(kù)列車進(jìn)路，提高車輛段出入庫(kù)運(yùn)行效率。

3.2 ATP/ATO功能

列車在自動(dòng)化區(qū)域具備CBTC系統(tǒng)下的ATP/ATO功能，在列車升級(jí)CTC模式后，由信號(hào)系統(tǒng)防護(hù)列車運(yùn)行安全，并能夠以ATO運(yùn)行自動(dòng)完成進(jìn)出段/場(chǎng)的運(yùn)行功能。

當(dāng)停車列檢庫(kù)線長(zhǎng)度不能滿足ATP的安全保護(hù)距離要求時(shí)，列車入庫(kù)時(shí)，ATO可控制列車運(yùn)行至停車列檢庫(kù)前停車，并提示降級(jí)運(yùn)行入庫(kù)。

在車輛段/停車場(chǎng)自動(dòng)化區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)，在既有駕駛模式基礎(chǔ)上，增加AM及SM駕駛模式。

3.3 CI功能

車輛段/停車場(chǎng)聯(lián)鎖支持段內(nèi)列車及調(diào)車進(jìn)路的人工辦理功能。

圖2 自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)系統(tǒng)配置示意圖

列車進(jìn)路排列后，進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)亮綠燈或黃燈，列車進(jìn)路內(nèi)順向調(diào)車信號(hào)機(jī)亮藍(lán)燈。CTC列車司機(jī)根據(jù)車載信號(hào)運(yùn)行，非CTC列車司機(jī)根據(jù)軌旁信號(hào)機(jī)顯示駕駛列車運(yùn)行。車輛段/停車場(chǎng)內(nèi)列車進(jìn)路均為單列車進(jìn)路，一條進(jìn)路內(nèi)僅允許一列車運(yùn)行。列車通過(guò)時(shí)，按照分段解鎖的方式逐段解鎖進(jìn)路。

調(diào)車進(jìn)路排列后，始端信號(hào)機(jī)點(diǎn)亮白色燈光。

3.4 其他功能

休眠和喚醒功能分別對(duì)應(yīng)列車運(yùn)營(yíng)的結(jié)束和開(kāi)始，可由司機(jī)或系統(tǒng)來(lái)完成。在喚醒功能時(shí)需要注意：車輛需額外提供電池提供電能，該容量與用戶要求列車休眠時(shí)間有關(guān)，此需求需與用戶確認(rèn)，并在車輛接口設(shè)計(jì)時(shí)考慮。

3.5 信號(hào)顯示

自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)采用列調(diào)分離的方案，車場(chǎng)內(nèi)設(shè)置列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路，CTC列車運(yùn)行采用列車進(jìn)路控制，非CTC列車運(yùn)行采用列車或調(diào)車方式。進(jìn)段列車信號(hào)機(jī)采用紅綠黃三顯示，進(jìn)庫(kù)、出庫(kù)列車信號(hào)機(jī)采用紅白黃三顯示，調(diào)車信號(hào)機(jī)采用藍(lán)白兩顯示。下面以北京新線信號(hào)顯示模式為例說(shuō)明，在車輛段/停車場(chǎng)內(nèi)設(shè)置以下信號(hào)機(jī)：

1）進(jìn)段/場(chǎng)信號(hào)機(jī)：采用高柱黃、綠、紅三燈位信號(hào)機(jī)構(gòu)，紅燈為定位。

綠色燈光：表示進(jìn)段/場(chǎng)的進(jìn)路開(kāi)通，準(zhǔn)許列車按規(guī)定的速度越過(guò)該架信號(hào)機(jī)進(jìn)段/場(chǎng)；

紅色燈光：不準(zhǔn)列車越過(guò)該架信號(hào)機(jī)；

紅色燈光+黃色燈光：表明開(kāi)放引導(dǎo)信號(hào)，準(zhǔn)許列車以不大于規(guī)定的速度（25 km/h）越過(guò)該架信號(hào)機(jī)并隨時(shí)準(zhǔn)備停車。

2）進(jìn)庫(kù)信號(hào)機(jī)：進(jìn)段/場(chǎng)信號(hào)機(jī)內(nèi)方第一個(gè)軌道區(qū)段邊界處和列檢庫(kù)兩列位分界處設(shè)置列車兼調(diào)車信號(hào)機(jī)，采用矮型黃、白、紅三顯示信號(hào)機(jī)，紅燈為定位。

黃色燈光：表示列車進(jìn)路開(kāi)通，準(zhǔn)許按規(guī)定的速度越過(guò)該架信號(hào)機(jī)進(jìn)行列車作業(yè)。

白色燈光：表示調(diào)車進(jìn)路開(kāi)通，準(zhǔn)許按規(guī)定的速度越過(guò)該架信號(hào)機(jī)進(jìn)行調(diào)車作業(yè)。

紅色燈光：表示不準(zhǔn)列車越過(guò)該架信號(hào)機(jī)。

3）出庫(kù)信號(hào)機(jī)：停車列檢庫(kù)前及列檢庫(kù)兩列位分界處設(shè)置列車兼調(diào)車信號(hào)機(jī)，采用矮型黃、白、紅三顯示信號(hào)機(jī)，紅燈為定位。

4）進(jìn)/出庫(kù)分隔信號(hào)機(jī)：為滿足車輛段/停車場(chǎng)出段/場(chǎng)能力，在進(jìn)、出庫(kù)信號(hào)機(jī)之間的適當(dāng)位置設(shè)置分隔信號(hào)機(jī)，采用矮型黃、白、紅三顯示信號(hào)機(jī)，紅燈為定位。

5）調(diào)車信號(hào)機(jī)：車場(chǎng)內(nèi)其他地點(diǎn)根據(jù)需要設(shè)矮型調(diào)車信號(hào)機(jī)，調(diào)車信號(hào)機(jī)采用藍(lán)、白兩顯示信號(hào)機(jī)，藍(lán)燈為定位。

白色燈光：表示準(zhǔn)許按規(guī)定的速度越過(guò)該架信號(hào)機(jī)進(jìn)行調(diào)車作業(yè)。

藍(lán)色燈光：表示調(diào)車進(jìn)路不準(zhǔn)列車越過(guò)該架信號(hào)機(jī)。

4 基本運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景

在自動(dòng)化運(yùn)行區(qū)域以調(diào)車進(jìn)路方式作業(yè)或非CTC級(jí)別下列車進(jìn)路方式作業(yè)，或在非自動(dòng)化運(yùn)行區(qū)域內(nèi)作業(yè)時(shí)，司機(jī)以RM或NRM模式駕駛列車運(yùn)行。

下面將對(duì)自動(dòng)化運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的作業(yè)進(jìn)行概述，以圖2為例。

1）進(jìn)段/場(chǎng)運(yùn)行：對(duì)于正線進(jìn)段列車，列車在進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌前與車輛段/停車場(chǎng)ZC建立連接，并在轉(zhuǎn)換軌停車（可設(shè)置）。ATS子系統(tǒng)根據(jù)出入庫(kù)計(jì)劃中指定的停車列檢線，自動(dòng)將列車設(shè)置為頭碼車，自動(dòng)觸發(fā)到列檢庫(kù)第一列位的列車進(jìn)路或由車輛段/停車場(chǎng)值班員辦理進(jìn)段信號(hào)機(jī)至停車列檢庫(kù)第一列位的列車進(jìn)路。進(jìn)段/場(chǎng)進(jìn)路開(kāi)放后，系統(tǒng)允許列車以CTC模式運(yùn)行進(jìn)段/場(chǎng)，司機(jī)以AM模式控制列車在停車列檢庫(kù)前停車點(diǎn)停車，停車后系統(tǒng)提示司機(jī)轉(zhuǎn)換RM模式，當(dāng)司機(jī)人工確認(rèn)具備進(jìn)入停車列檢庫(kù)的條件后，人工將駕駛模式切換至RM模式，駕駛列車運(yùn)行至庫(kù)內(nèi)。

2）出段/場(chǎng)運(yùn)行：車輛停放于停車列檢庫(kù)前庫(kù)，ATS子系統(tǒng)根據(jù)出入庫(kù)計(jì)劃中的列車進(jìn)入正線運(yùn)營(yíng)時(shí)間，提前一定余量（可配置），自動(dòng)將列車設(shè)置為頭碼車，自動(dòng)觸發(fā)到轉(zhuǎn)換軌的列車進(jìn)路或由車輛段/停車場(chǎng)值班員辦理出庫(kù)信號(hào)機(jī)至出段/場(chǎng)信號(hào)機(jī)的列車進(jìn)路，出庫(kù)進(jìn)路開(kāi)放后（此時(shí)停車庫(kù)軌道未鎖閉），司機(jī)駕駛列車以RM模式越過(guò)設(shè)置在庫(kù)前的一組無(wú)源應(yīng)答器，車載ATP獲得定位，并向車輛段/停車場(chǎng)ZC發(fā)送位置報(bào)告，車輛段/停車場(chǎng)ZC根據(jù)列車提供的位置報(bào)告向車載發(fā)送移動(dòng)授權(quán)，允許列車在庫(kù)內(nèi)升級(jí)至CTC級(jí)別運(yùn)行。車輛停放于停車列檢庫(kù)后庫(kù)，由ATS系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)或車輛段/停車場(chǎng)值班員辦理后庫(kù)至出段/場(chǎng)信號(hào)機(jī)的列車進(jìn)路，司機(jī)以RM模式駕駛列車運(yùn)行至前庫(kù)并以RM模式越過(guò)設(shè)置在庫(kù)前的一組無(wú)源應(yīng)答器，車載ATP獲得定位，并向車輛段/停車場(chǎng)ZC發(fā)送位置報(bào)告，車輛段/停車場(chǎng)ZC根據(jù)列車提供的位置報(bào)告向車載發(fā)送移動(dòng)授權(quán)，允許列車在庫(kù)內(nèi)升級(jí)至CTC模式運(yùn)行。

3）進(jìn)出洗車線及牽出線：正線結(jié)束運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入洗車線時(shí)，可由ATS自動(dòng)觸發(fā)或車輛段/停車場(chǎng)值班員辦理進(jìn)段/場(chǎng)信號(hào)機(jī)至洗車庫(kù)的進(jìn)路，進(jìn)路開(kāi)放后，系統(tǒng)允許列車以CTC模式運(yùn)行至洗車線前，司機(jī)/ATO控制列車在洗車庫(kù)信號(hào)機(jī)前停車點(diǎn)處停車后，系統(tǒng)提示司機(jī)將駕駛模式轉(zhuǎn)換為RM模式，當(dāng)司機(jī)人工確認(rèn)洗車機(jī)準(zhǔn)備就緒后，人工將駕駛模式切換至RM模式，駕駛列車進(jìn)行洗車。洗車列車完成洗車后，如需折返至牽出線運(yùn)行，車輛段/停車場(chǎng)值班員辦理洗車線信號(hào)機(jī)至牽出線的列車進(jìn)路，進(jìn)路開(kāi)放后，司機(jī)駕駛列車以RM模式越過(guò)設(shè)置在洗車線信號(hào)機(jī)前的一組無(wú)源應(yīng)答器，車載ATP獲得定位，并向車輛段/停車場(chǎng)ZC發(fā)送位置報(bào)告，車輛段/停車場(chǎng)ZC根據(jù)列車提供的位置報(bào)告向車載發(fā)送移動(dòng)授權(quán)，允許列車在洗車線內(nèi)升級(jí)至CTC模式運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市軌道交通系統(tǒng)中正線的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，自動(dòng)化車輛段/停車場(chǎng)成為發(fā)展趨勢(shì)，為提高運(yùn)營(yíng)效率、提高運(yùn)營(yíng)安全作業(yè)水平發(fā)揮了很大的優(yōu)勢(shì)。

該系統(tǒng)的應(yīng)用將正線與停車列檢庫(kù)間、停車列檢庫(kù)與洗車庫(kù)間的日常作業(yè)納入ATS計(jì)劃，自動(dòng)監(jiān)控及ATC系統(tǒng)控制，提高列車運(yùn)行安全性及自動(dòng)化程度，從而提高行車效率，并且在行車效率的基礎(chǔ)上保證車輛段/停車場(chǎng)的合理調(diào)度，提升車輛段/停車場(chǎng)的生產(chǎn)組織能力。

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