提高列車折返作業(yè)效率優(yōu)化聯(lián)鎖設計方案的研究

何霖，王柳，張溢斌

近年來,地鐵線路面臨著巨大的客流壓力,不斷提高運力的需求日益凸顯。為此,諸如改善車型、增加列車編組、縮短運營間隔等措施,成為提升地鐵線路通過能力的有效方法［1］。影響線路能力的因素主要包含4個方面:線路條件、車輛性能、信號系統(tǒng)和運營組織方式。本文基于車站配線條件、列車編組、停站時間、列車過岔速度、運營組織方式等條件不變的情況下,僅針對信號系統(tǒng)對折返能力的影響進行分析和研究。

目前地鐵多采用基于連續(xù)式通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）［2］,在滿足規(guī)定安全間隔的前提下,按照移動閉塞原則實現(xiàn)區(qū)間自動運行；列車在折返站進行折返作業(yè)時,仍采用進路閉塞方式運行,即固定閉塞行車。無論是移動閉塞還是固定閉塞均基于進路的辦理,而后續(xù)追蹤列車辦理進路的快慢,直接影響列車追蹤間隔及折返效率。本文將以中間折返站、終端折返站為例,分析和研究提高列車折返作業(yè)效率的優(yōu)化方案。

1 中間折返站折返

1.1 折返作業(yè)流程

以圖1為例,中間折返站站后折返作業(yè)大致分為:下行站臺接車作業(yè)、折返作業(yè)、進入上行站臺并出清保護區(qū)段3個階段［3］。

圖1 中間折返站信號平面圖

1）下行站臺接車作業(yè)。接車進路:X02-X01,保護區(qū)段01DG。列車可以無擾接入站臺的重要條件是保護區(qū)段01DG空閑且鎖閉［4］。通常聯(lián)鎖設計方案:辦理接車進路時,保護區(qū)段道岔P08/P10默認被鎖閉至定位。缺點:在前車為折返列車的情況下,前車位置將直接影響后車能否進入站臺。

2）折返作業(yè)。折入進路:X01-X06。系統(tǒng)辦理折入進路并開放信號機X01,待折返列車完全進入折返軌04G（即列車尾部越過計軸點JZ12）且08DG解鎖后,道岔P08/P10方可轉換至定位,被后續(xù)列車的接車進路保護區(qū)段鎖閉。

3）進入上行站臺并出清保護區(qū)段。折出進路:S08-S07。系統(tǒng)辦理折出進路S08-S07,折返列車進入05G停車后,系統(tǒng)辦理出站進路且開放出站信號機S07,待列車完全出清07G（進路S08-S07的保護區(qū)段）后,全部折返作業(yè)完成。

4）折返作業(yè)流程及時間見表1。表中時間列僅示意各步驟間相對的時間長短,不對具體時間進行描述。

表1 中間折返站折返作業(yè)流程及時間

1.2 優(yōu)化方案分析

1.2.1 保護區(qū)段道岔位置的選向控制

對于涉及折返作業(yè)保護區(qū)段的道岔,為其設置選向按鈕,可以人工靈活干預保護區(qū)段被鎖閉至定位或反位。從中間折返站折返時間分析圖表可以看出,NO.2、NO.3的起始時間應相同,NO.3作業(yè)如果在NO.2作業(yè)（下客作業(yè)）時間之內完成,則對折返作業(yè)效率無影響；如果NO.3作業(yè)時間超出NO.2作業(yè)時間,則會增加折返時間。

對于折返作業(yè)的列車,在進入上行站臺前,通過選向按鈕,先行將保護區(qū)段道岔P10選向至反位,系統(tǒng)再觸發(fā)X02-X01接車進路,此時將建立P08/P10處于反位的保護區(qū)段。否則,后續(xù)列車停穩(wěn)于站臺06G,需待01DG（P08/P10定位）保護區(qū)段解鎖后,才能辦理X01-X06進路。此方案將節(jié)省解鎖保護區(qū)段及P08/P10道岔轉換時間,以避免出現(xiàn)NO.3作業(yè)時間超出NO.2作業(yè)時間而導致降低折返作業(yè)效率的情況。

缺點:在中間折返站設置選向按鈕,如果大部分列車是直向通過該折返站,僅有個別列車在此站折返,應注意人工設置P10道岔反位選向且折返列車出清01DG后,及時恢復P10的定位選向,避免耽誤后續(xù)列車進路建立定位保護區(qū)段及發(fā)車進路（經(jīng)道岔P10定位）。終端折返站使用選向按鈕能夠有效避免上述缺點。因此,也可以考慮將選向按鈕的恢復方式設計為以下2種。

方式一:如上文所述,將選向按鈕設計為非自復式按鈕,一直有效方式。按下選向按鈕設置反位保護區(qū)段,持續(xù)將保護區(qū)段鎖閉在反位,恢復鎖閉定位保護區(qū)段時需人工操作抬起按鈕。

方式二:將選向按鈕設計為條件自復式按鈕,一次有效方式。按下選向按鈕為反位位置后,保護區(qū)段被鎖閉至反位,待保護區(qū)段解鎖后,該按鈕復原,恢復為保護區(qū)段默認鎖閉定位方向。

可根據(jù)不同的站型和折返作業(yè)需要,選擇合適的選向按鈕恢復方式。

1.2.2 進路解鎖優(yōu)化

目前進路區(qū)段解鎖采用列車出清本區(qū)段延時3 s的解鎖方式［5］。因列車經(jīng)過區(qū)段時偶爾會發(fā)生輕車跳動情況,采用軌道電路作為列車位置檢測設備的情況下,軌道電路會發(fā)生瞬時分路不良,延時3 s主要是沿用國鐵的處理方式,這是為避免區(qū)段錯誤解鎖而規(guī)定的特殊延時處理。對于地鐵正線車站,通常采用計軸作為列車位置檢測設備,由于計軸設備不會發(fā)生類似軌道區(qū)段的瞬時分路不良,以及輕車跳動導致軌道繼電器瞬間狀態(tài)變化等情況,因此可以考慮取消3 s延時處理,即列車出清本區(qū)段并占用下一區(qū)段后,本區(qū)段無需延時立即解鎖,這樣可為后續(xù)進路排列節(jié)省時間。

從中間折返站折返時間分析圖表可以看出,如果優(yōu)化解鎖時間后,NO.4及NO.7作業(yè)中均可節(jié)省3 s時間。

1.2.3 折返站道岔的特殊控制及處理

在上述折返作業(yè)過程中,只有在折返列車完全進入折返軌04G（列車尾部越過JZ12）且08DG解鎖后,道岔P08/P10方可轉換至定位,被后續(xù)列車進路的保護區(qū)段鎖閉。道岔的轉換時間通常為8 s左右［6］,如果能夠提前轉動道岔P08/P10,為后續(xù)進路的辦理打下基礎,勢必會有效縮短追蹤間隔。

通常聯(lián)鎖設計時均將單渡線道岔（本例中道岔P08/P10）按照雙動道岔控制。如果計軸點JZ16可以移動至P10岔后不侵限的位置,可考慮將道岔P08及P10控制電路分開設置,按照2個單動道岔處理。P10道岔作為保護區(qū)段道岔時,需做如下帶動處理:建立P10定位的保護區(qū)段,將P08帶動至定位。P10作為進路中道岔被鎖閉至定位時,仍需將P08道岔按防護至定位處理。

帶動時間應設計為可配置,該時間應大于列車走行08DG的時間。通過對實際線路上述站型的時間統(tǒng)計,列車通過08DG的時間大致為12 s,帶動時間可配置為15 s。

按這種優(yōu)化方案處理,當列車尾部越過JZ16且01DG解鎖后,道岔P10即可被轉動,提前的時間即為列車通過08DG的時間,即12 s左右。如果08DG區(qū)段越長,節(jié)省的時間也就越多。

列車出清08DG時,道岔P08會被提前帶動至定位位置,相對于辦理折出進路S08-S07時再被轉換,也節(jié)省了時間。從中間折返站折返時間分析圖表可以看出,優(yōu)化后可以大大節(jié)省NO.1及NO.6作業(yè)所需時間。

因此,全線的渡線道岔,可分成2種處理方式:用于折返且要求折返間隔小的保護區(qū)段道岔按2個單動道岔處理,作為保護區(qū)段時僅將另一組道岔做帶動處理；作為進路中道岔時按防護道岔處理。不用于終端折返且折返間隔要求不高的地方仍按雙動道岔處理。

2 終端折返站折返

2.1 折返作業(yè)流程

以圖2為例,站后折返作業(yè)大致分為:上行站臺接車作業(yè)、折返作業(yè)、進入下行站臺并出清保護區(qū)段3個階段。

圖2 終端折返站信號平面圖

終端折返站上行站臺接車進路為F2-SC,駛入折返軌的折入進路為SC-Z1,駛入下行站臺的折出進路為F3-XC,待列車根據(jù)信號機XC的開放信號出清保護區(qū)段1G后,折返作業(yè)完成。F2-SC進路的保護區(qū)段道岔4/5,默認鎖閉至反位。當列車尾部越過JZ7后,才可以再次將保護區(qū)段道岔4/5鎖閉至反位,并觸發(fā)出SC-Z1的折返進路。

1）上行站臺接車作業(yè)、折返作業(yè)。接車進路:F2-SC,保護區(qū)段4-6DG。列車可以無擾接入站臺的重要條件是保護區(qū)段4-6DG空閑且鎖閉。一般情況下,保護區(qū)段中道岔4/5被鎖閉至定位。此處可考慮將保護區(qū)段默認鎖閉至4/5反位,或優(yōu)先觸發(fā)SC-Z1折返進路。

2）進入下行站臺。折出進路:F3-XC。系統(tǒng)辦理折出進路F3-XC,折返列車進入3G停車后,系統(tǒng)辦理出站進路且開放出站信號機XC,待列車完全出清1G（進路F3-XC的保護區(qū)段）后,折返作業(yè)完成。當列車尾部越過JZ7后,才可以為后續(xù)列車建立道岔4/5鎖閉至反位的保護區(qū)段,并觸發(fā)SC-Z1的折返進路。

3）折返作業(yè)流程及時間見表2。表中時間列僅示意各步驟間相對的時間長短,不對具體時間進行描述。

2.2 優(yōu)化方案分析

1）設置選向按鈕、進路解鎖優(yōu)化、道岔的特殊控制等優(yōu)化措施,同樣可提高終端折返站的折返效率。

2）改變保護區(qū)段默認鎖閉位置,即可將接車進路的保護區(qū)段優(yōu)先默認鎖閉在反位,節(jié)省保護區(qū)段鎖閉、解鎖的時間。

3）優(yōu)化計軸區(qū)段的分割。

本案例中終端折返站折返過程中的干擾點主要集中在3-5DG的位置,列車占用3-5DG直接影響了道岔4/5的轉換,因此可以考慮將3-5DG分割成2個計軸區(qū)段3DG和5DG,如圖3所示,通過增加計軸點JZ5的方式,提高折返作業(yè)效率。

圖3 增加計軸點JZ5位置

增加的記軸點JZ5建議設置于5號道岔岔后不侵限的位置［7］,當列車尾部越過JZ5后且仍占用3DG時,不影響保護區(qū)段道岔4/5轉換至反位,以及SC-Z1進路的辦理。即使由于條件限制,JZ5無法設置于非侵限位置時,辦理進路SC-Z1后,道岔4/5仍可先行轉換至反位,提前完成選路,以達到提前轉換道岔而節(jié)省時間的目的。

3 結束語

通過本文的分析研究,聯(lián)鎖系統(tǒng)可以從保護區(qū)段道岔位置的選向控制、進路解鎖、折返站道岔的特殊控制、優(yōu)化保護區(qū)段默認鎖閉位置、切割縮短道岔計軸區(qū)段等方面考慮優(yōu)化方案,本文提出的優(yōu)化建議能夠達到減少進路辦理時間的目的,可有效縮短折返及運行間隔時間,提高折返作業(yè)效率。