城市軌道交通試車線設計思路及資源共享分析

董 俊

(廈門軌道交通集團有限公司，361004，廈門//工程師)

目前，我國城市軌道交通正進入高速發(fā)展階段，由于征地拆遷、現(xiàn)場條件等因素的制約，部分城市軌道交通線路試車線條件相對較差，不同程度地存在諸如長度不足、不平直等情況，無法在試車線完成列車部分動態(tài)調(diào)試工作。因此，在城市軌道交通建設過程中，各地根據(jù)城市線網(wǎng)規(guī)劃及具體實施情況，提出了不同的試車線設計和資源共享方案，并付諸實踐。本文結(jié)合國內(nèi)城市軌道交通已建及在建線路的實際情況，在信號系統(tǒng)均選用CBTC(基于通信的列車控制)系統(tǒng)、車輛均選擇B型車(6節(jié)編組)以及列車運行時速均為80 km這一特定前提下，對試車線設計及資源共享方案進行了分析。

1 試車線功能

試車線通常配置與正線相同的信號系統(tǒng)設備，用以完成列車在正線運行前的動態(tài)測試和試驗。

1.1 車輛調(diào)試

根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)車輛運營維護的要求，所有新裝車載信號設備的車輛，或經(jīng)過定修、大架修后的車輛，上線運營前均需進行靜態(tài)檢查和試驗，并在試車線(特殊情況在正線指定區(qū)段)上進行相應動態(tài)測試和試驗，以驗證車輛及車載信號設備安裝是否正確、車載信號設備與車輛控制系統(tǒng)的接口性能是否符合設計要求，以及車載信號設備對車輛的控制精度是否滿足上線運營要求等。

此外，在車輛的日常檢修過程中，對影響運營安全的設備或部件進行檢修后，也應根據(jù)相應檢修規(guī)程對其進行靜態(tài)和動態(tài)試驗，從而驗證該列車的狀態(tài)是否滿足上線運營標準。

1.2 信號調(diào)試

信號系統(tǒng)中的車載信號子系統(tǒng)試車作業(yè)分為靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試兩個階段。

(1) 靜態(tài)調(diào)試。車載信號設備的靜態(tài)調(diào)試是在車輛段的靜調(diào)庫內(nèi)或在試車線上進行，調(diào)試期間列車處于靜止狀態(tài)。其主要測試內(nèi)容包括：檢查軟件版本及硬件配置，檢查車載信號至車輛接口的ATO(列車自動運行)輸出、車載控制單元啟動中的故障-安全性能表現(xiàn)、車載控制單元的報警和登錄以及診斷測試等。

(2) 動態(tài)調(diào)試。列車上正線運行前的車載信號設備動態(tài)調(diào)試在車輛段的試車線上進行，調(diào)試期間列車處于運行狀態(tài)。其主要測試內(nèi)容如下：啟動列車及列車初始化測試、輪徑校準、定位測試、車地通信測試、駕駛模式及模式轉(zhuǎn)換功能測試、緊急制動試驗(包括制動距離)、列車保護距離測試、點式 ATP(列車自動保護)/ATO的功能試驗、折返作業(yè)(包括ATO無人/有人自動折返、ATP監(jiān)督下的人工駕駛折返)測試、不同運行等級的ATP功能試驗、ATO自動駕駛試驗、ATO精確停車試驗、車門試驗，允許開左側(cè)/右側(cè)/雙側(cè)車門、站臺門開關門試驗(模擬試驗條件)，以及臨時限速試驗等。

2 對試車線的要求

從信號、車輛及其接口功能動態(tài)調(diào)試所需的測試場景來看，試車線應滿足以下要求：①試車線應是平直的線路，不宜有彎道和坡道；②試車線應能測試和驗證車輛的牽引制動性能及相應技術參數(shù)，以滿足列車在各種速度下的啟動、制動、緊急制動和測試精度的需求；③試車線應能正確模擬列車的折返作業(yè)、在站作業(yè)及區(qū)間運行等場景，且其長度應至少能滿足模擬1個正線區(qū)間、2個車站(含站臺)以及1段折返路徑的要求。

結(jié)合以上要求，針對于6節(jié)編組B型車輛、車速為80 km/h的列車，其試車線的長度一般不小于1 374 m，且線路應平直。

3 試車線設計思路分析

目前，在我國城市軌道交通建設領域，滿足本文所述前提條件下的試車線設計主要存在以下3種思路：

(1) 在城市軌道交通線路條件許可的情況下，配置長度不小于1 374 m的試車線能滿足該線路車輛及車載信號系統(tǒng)動態(tài)測試的要求。

(2) 在城市軌道交通線路條件不允許的情況下，配置長度不小于1 169 m的試車線能滿足該線路車輛動態(tài)調(diào)試，同時車載信號系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試可借助正線完成。

(3) 基于線網(wǎng)大架修資源共享，集中配置大架修資源于某條線路，并在大架修段配置滿足與其直接銜接線路的車輛動態(tài)測試和車載信號系統(tǒng)動態(tài)測試要求的試車線。在其他與其共享大架修資源的線路配置定修段，且配置滿足定修需求的試車線，試車線長度不小于800 m。共享其他線路大架修資源的列車在大架修段試車線上完成車輛動態(tài)測試，同時利用定修段的試車線和符合條件的正線區(qū)段完成車載信號動態(tài)調(diào)試。

上述3種設計思路，在我國已建的城市軌道交通系統(tǒng)中均有案例。實踐表明，3種設計思路均能滿足運營需求。

4 試車線資源共享分析

從上述試車線設計思路分析來看，前兩種設計思路基本不考慮共用試車線，車輛及信號相關測試和調(diào)試僅借助于城市軌道交通線路既有試車線及正線資源；而第三種設計思路則需考慮對條件較好的試車線資源進行共用。為了更加切合實際，本文對上述3種試車線設計思路在特定條件和場景下進行了分析。

4.1 條件設定

假設某城市1號線車輛段為大架修段，2號線車輛段為定修段，在3號線開通運營初期，1、2、3號線共享1號線大架修資源；1號線車輛段配試車線1條，長度約1 400 m，線路平直，能滿足列車動態(tài)測試和調(diào)試需求；2、3號線試車線條件較差，難以滿足高速試車需求；3條線路信號系統(tǒng)均選用CBTC系統(tǒng)，車輛均為B型車(6節(jié)偏組)，行車速度均為80 km/h。

4.2 功能需求分析

對信號系統(tǒng)車載設備的動態(tài)調(diào)試內(nèi)容所需測試條件而言，除少數(shù)與列車運行性能參數(shù)相關的測試項，如“緊急制動試驗(包括制動距離)”測試項需在列車最高速度運行狀態(tài)下取得相關技術參數(shù)外，其余測試項均不需要列車運行至最高速的條件下就可以進行測試。且車載信號設備的動態(tài)調(diào)試一般是在車輛動態(tài)調(diào)試完成且車輛的各項性能指標達到設計要求的基礎上進行的。而車輛在試車線上的動態(tài)調(diào)試，不需要試車線信號系統(tǒng)的支持。

因此，只要車輛系統(tǒng)動態(tài)試驗能真實準確地測試出車輛的各種運行參數(shù)，信號系統(tǒng)車載設備即使不經(jīng)過列車高速運行，也能通過測算以及正線試驗和驗證獲得所需的技術參數(shù)，如車載信號設備支持下的列車緊急制動距離參數(shù)等。

4.3 資源共享方案設計

4.3.1 信號系統(tǒng)廠家相同

如果2號線(或3號線)與1號線采用相同廠家的信號系統(tǒng)，故應考慮共用1號線試車線資源，以滿足1號線與2號線(或3號線)列車的車輛及車載信號動態(tài)試驗。即1號線試車線在完成本線試車需求的同時，還應在盡量不增加硬件配置的前提下，通過在1號線試車線信號系統(tǒng)硬件中配置2號線(或3號線)試車線信號系統(tǒng)的軟件或數(shù)據(jù)等手段，來滿足2號線(或3號線)的列車在1號線完成大架修之后的車輛和車載信號動態(tài)調(diào)試需求。同時，運營單位也應據(jù)此建立相應的運營管理規(guī)程，以避免在此情況下可能導致的操作混亂、管理責任劃分不清等問題。

4.3.2 信號系統(tǒng)廠家不同

在2號線(或3號線)的信號系統(tǒng)廠家與1號線不同的情況下，結(jié)合上述分析，1號線試車線能滿足2、3號線列車車輛動態(tài)測試和調(diào)試的需求，但在1條試車線配置多套信號系統(tǒng)設備成本高昂且設計難度較大。因此，僅需在2號線(或3號線)試車線上配置與其正線信號系統(tǒng)匹配的試車線信號系統(tǒng)設備，同時利用1號線試車線資源進行2號線(或3號線)列車在1號線完成大架修之后的車輛動態(tài)調(diào)試。

此外，考慮到2、3號線配置的車輛段為定修段，試車線的長度應滿足定修試車作業(yè)的需求，即試車線長度應不小于800 m。

4.4 方案可行性分析

4.4.1 信號系統(tǒng)廠家相同

信號系統(tǒng)廠家相同時，由于其信號系統(tǒng)硬件平臺基本相同，2號線(或3號線)共用1號線試車線資源僅需在1號線的試車線信號系統(tǒng)硬件平臺上配置2號線(或3號線)試車線信號系統(tǒng)軟件或數(shù)據(jù)，并采用相同虛擬站臺設計即可。故在此基礎上，運營單位可針對多線共用同一試車線信號系統(tǒng)硬件平臺(即試車線室內(nèi)外信號系統(tǒng)設備)，并在設備維護和操作人員可能相同的情況下制定相應的管理規(guī)程，同時理清工作流程和責任界面。總而言之，該情形下的共用試車線方案實施難度不大，且資源共享程度較高。

4.4.2 信號系統(tǒng)廠家不同

根據(jù)第三種設計思路的理念，在1號線與2號線共享大架修資源(1號線與3號線共享大架修資源與此類似)的前提下，以車載信號系統(tǒng)緊急制動距離參數(shù)測試為例，大架修后的2號線列車完成車載信號系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試的過程如下：

(1) 利用1號線試車線完成2號線列車車輛動態(tài)測試，測試出2號線列車在不同速度(速度范圍為20～80 km/h)下的列車緊急制動距離，并由此推算出2號線車輛的制動率；評估其與車輛在新車驗收時的數(shù)據(jù)是否吻合，不吻合則作進一步調(diào)整。

(2) 完成車輛動態(tài)調(diào)試后，該列車到達2號線試車線。在2號線信號系統(tǒng)的支持下，測試列車在不同速度等級(列車速度由20 km/h至試車線能支持的最大速度)下的列車緊急制動距離。結(jié)合相應速度級別下車輛動態(tài)測試數(shù)據(jù)，得到2號線列車在其信號系統(tǒng)反應時間t內(nèi)的走行距離，進而測算出t值；將t值與其設計初始值比較，不吻合則作進一步調(diào)整。

(3) 測算列車在最高速度下、t內(nèi)的走行距離，加上車輛動態(tài)調(diào)試過程中測得的最高速度下的緊急制動距離，即可獲得信號系統(tǒng)控制下的列車在最高速度運行狀態(tài)下的緊急制動距離。

(4) 將該列車運行至2號線正線平直的線路區(qū)段，以最高速度運行后緊急制動，測量緊急制動距離，并與測算結(jié)果進行比對，如吻合，即獲得了2號線信號系統(tǒng)緊急制動距離參數(shù)。

由上可知，1、2、3號線通過共享大架修資源，在1號線完成了各線車輛動態(tài)試驗的前提下，利用本線試車線、輔以正線來完成車載信號動態(tài)調(diào)試方案是可行的。

5 結(jié)語

綜上所述，在城市軌道交通線路試車線條件較差、且與其他線路共享大架修資源時，可根據(jù)實際情況有選擇性地采用本文所述方式進行試車線設計，以達到試車線資源共享的目的。