全自動車輛段停車列檢庫線信號設備布置方案分析

董洪衛(wèi)

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

根據(jù)全自動運行線路的作業(yè)模式和特點，車輛段/停車場采用納入ATC 監(jiān)控的方案，車輛段/停車場內劃分為自動控制區(qū)域和非自動控制區(qū)域，自動控制區(qū)域納入ATC 系統(tǒng)的控制范圍。ATC 具備對整個車輛段/停車場監(jiān)視及控制功能，對車輛段/停車場自動化區(qū)域具備列車識別號的連續(xù)追蹤、自動賦予列車識別號功能，根據(jù)出入庫計劃自動設置列車目的地碼，自動觸發(fā)列車進路。在自動化區(qū)域具備CBTC 級別下的ATP/ATO 功能，防護列車運行安全，完成進出段/場的全自動運行功能。那么相對于僅聯(lián)鎖設備控制的段/場，停車列檢庫線長度會增加，信號設備布置既要滿足ATP的防護要求又要滿足實現(xiàn)全自動功能需求。

要分析布置方案首先應明確庫內列車所具備的全自動運行功能，根據(jù)全自動運行的需求，系統(tǒng)具備列車ATO 入庫停車的功能，系統(tǒng)具備庫內列車休眠喚醒功能，系統(tǒng)具備原地升級全自動駕駛模式的功能。列車喚醒完成列車靜態(tài)自檢和動態(tài)自檢后方具備出庫準備條件。故停車列檢庫線長度的確定及信號設備布置應考慮滿足動態(tài)測試防護及ATO精確停車防護的要求。

1 應答器（庫內）布置原則分析

軌旁應設置休眠喚醒應答器，要求應答器中心線位置與列車停車時車載應答器天線中心線位置保持一致。

軌旁應設置ATO 精確停車用位置校正應答器，要求應答器校正精度為±50 cm。

軌旁應設置降級列車重新定位用應答器，要求越過出庫信號機前列車連續(xù)經過兩個應答器。兩個應答器的距離保證互不影響應答器天線的讀取范圍，兩個應答器中心按3 m 設置。列車獲得定位后應保證列車包絡未越過出庫信號機，以完成篩選，應答器距離信號機按大于2 m 設置。

軌旁應設置列車頭尾端定位信息冗余布置的應答器。

2 信號機及軌道區(qū)段布置原則分析

軌旁應設置出庫信號機，及列車阻擋信號機。信號機距離列車宜保證5 m 的司機瞭望距離。相應出庫信號機處設置軌道區(qū)段邊界計軸或絕緣節(jié)。對于雙列位停車列檢庫，對應兩列位分別設置AG、BG，中間設置CG 主要用于降級列車重新定位后的列車篩選、列車跳躍防護、保證ATO 精確停車精度。

CG 的長度設置應滿足列車入庫停車及跳躍的安全保護距離的要求；CG 的長度設置應大于單輛列車兩個輪對轉向架內側輪對之間的距離，保證該區(qū)段可靠監(jiān)測列車占用。

3 庫內ATP安全防護距離分析

在選定運營停車點之后，考慮ATO 運營的速度余量，計算一條ATO 運營的最高速度-距離曲線，將該曲線作為參考曲線。從該參考曲線上任意一點以最大的加速度按照安全制動模型去計算撞線后列車的走行距離，可得到列車的真正停車點和運營停車點的距離差值。在設計時應取列車從該曲線的任意位置撞線之后，可能達到的最大的距離差值為保護區(qū)段。此時ATP 使用保護區(qū)段的末端作為防護危險點。

當列車速度超過緊急制動觸發(fā)速度V4時，應按照最不利條件來考慮列車可能達到的位置。此時應至少考慮：測速誤差(Verr)；最大牽引階段(AB)；惰行階段(BC)；緊急制動生效階段(CD)；線路坡度；列車實施緊急制動之后的停車位置。

安全保護距離計算模型，如圖1 所示。

圖1 安全保護距離計算模型Fig.1 Calculation model of safety protection distance

選取撞線點離停車點的距離d 為已知參數(shù)，在選定運營點停車的減速率為a0，緊急制動減速度為a4，則保護區(qū)段的計算公式如下：

V4=sqrt（2×a0×d）；

V3=V4+Verr；

VB=V3+a1t1；

VC=VB+a2t2；

VD=VC+a3t3；

s=（（V3+VB）t1+（VB+VC）t2+（VC+VD）t3+VD×VD/a4）/2；

delta=s-d。

其中，t1：從信號系統(tǒng)發(fā)出緊急制動指令到牽引完全切除的時間。

t2：從牽引完全切除到施加緊急制動的時間。

t3：從信號系統(tǒng)發(fā)出緊急制動指令到緊急制動力完全施加的時間。

以上計算得出的安全保護距離delta 取值還應考慮一定的安全裕量，如設備安裝誤差、第一輪對到車鉤的距離（懸垂距離）等。

按照上述計算原理，列車速度為5 km/h 時按照ATO 控車最大減速度a0選為1 m/s2計算常用制動距離約為1 m。按照列車在庫內距離停車點1 m 時超過5 km/h 速度觸發(fā)緊急制動，測速誤差暫定為2 km/h，定位誤差選定為1 m，切牽引過程中平均加速度a1選定選定為0.55 m/s2，施加緊制動過程中平均減速度a2與a3選定為0.6 m/s2，緊急制動減速度a4選定為1.2 m/s2，牽引切除時延t1選定為1.7 s，緊急制動施加時延t2與t3選定為1.5 s，計算得出由該點觸發(fā)緊急制動的距離約為11 m。另考慮該保護距離滿足動態(tài)測試時跳躍ATP防護距離按超過2 m、ATP 跳躍防護速度按超過5 km/h 緊急制動計算所需的防護要求綜合計算由停車點至目標點的保護距離約為12 m。理論上當選定5 km/h 速度觸發(fā)緊急制動速度-距離曲線后，當庫內列車運行速度足夠低、a0足夠小的時候，停車點和目標點可無限接近。本計算僅考慮了主要影響參數(shù)，由于車輛、信號系統(tǒng)性能參數(shù)的差異所計算的安全防護距離存在差異，工程實施時如場段規(guī)模允許，設計階段可選定15 m 為安全防護距離。

4 庫線信號設備布置方案

對于雙列位停車列檢庫，停車位分別設置AG、BG 軌道區(qū)段，并設置相應的出庫信號機、阻擋信號機和計軸設備（或軌道電路絕緣節(jié)），兩列位中間設置CG 用于入庫進路保護區(qū)段及BG 列車快速完成篩選使用。雙列位停車列檢庫設備布置如圖2 所示。

對于單列位停車列檢庫，入庫進路的同樣考慮保護區(qū)段，但采用保護區(qū)段內置方式，不設置獨立的軌道區(qū)段設備，單列位停車列檢庫設備布置如圖3 所示。

圖2 雙列位停車列檢庫設備布置示意圖Fig.2 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of dual train position

5 結語

本文根據(jù)全自動段場庫內完成的功能需求，分析庫內信號設備相對理想的布置方案。根據(jù)各工程特點及條件，有的參數(shù)略有不同。如工程條件受限可采用設置可碰撞車檔、限制車輛加速度、限制常用制動減速度、采用并置信號機等方式進一步縮短保護距離。各工程項目可根據(jù)工程條件及需求進行靈活布置，系統(tǒng)供應商根據(jù)現(xiàn)場條件進一步核算，在保證行車安全的前提下盡可能提高系統(tǒng)可用性。期望本文為信號專業(yè)工程設計、信號系統(tǒng)集成設計提供理論依據(jù)及參考。

圖3 單列位停車列檢庫設備布置示意圖Fig.3 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of single train position