鹽官自動化車輛段CBTC列車跨站移交方案研究

劉 彧 喬高鋒

（1.浙江杭海城際鐵路有限公司 嘉興海寧 314400；2.通號城市軌道交通技術有限公司 北京 100070）

一、概述

杭州至海寧城際鐵路是浙江省都市圈城際鐵路網(wǎng)中的一條放射性線路。杭海城際線路總長約46km，設站12座，在鹽官鎮(zhèn)設車輛段一座。全線（包括鹽官車輛段）采用基于通信的列車運行控制（CBTC）系統(tǒng)，全線目標速度為120km/h。

鹽官車輛段雙方向均可出入庫及出入段，且雙方向的鄰站均為鹽官鎮(zhèn)站。該站型具有一定的特殊性和代表性。為保證CBTC列車能夠在鹽官車輛段和鹽官鎮(zhèn)站之間雙向出入庫及出入段，對區(qū)域控制器（ZC）的跨站移交功能提出了特殊的要求。本文通過對鹽官車輛段特殊站型進行研究，提出了CBTC列車跨站移交方案。

二、CBTC列車跨站移交方案

（一）站型概況

鹽官車輛段作為自動化車輛段，與正線具備同樣等級的CBTC控制級別，提高了段場內(nèi)行車作業(yè)的安全防護等級和作業(yè)效率。鹽官車輛段設置一套專用區(qū)域控制器（ZC），負責根據(jù)列車的位置信息和連鎖的線路設備狀態(tài)及進路狀態(tài)信息，為其控制范圍內(nèi)的列車計算移動授權。同時，根據(jù)相鄰ZC發(fā)送的列車信息和移動授權請求信息，實現(xiàn)CBTC列車跨站移交。

鹽官車輛段為雙庫車輛段，列車可以通過左右兩側(cè)移交接管區(qū)3個移交邊界實現(xiàn)雙入雙出段和雙入雙出庫。鹽官車輛段和鹽官鎮(zhèn)站重疊區(qū)站型簡圖如圖1所示：

圖1 鹽官車輛段和鹽官鎮(zhèn)站重疊區(qū)站型簡圖

Figure 1 Schematic diagram of overlapping area of Yanguan DepotandYanguan Town Station

其中，重疊區(qū)1、重疊區(qū)2、重疊區(qū)3表示鹽官鎮(zhèn)站與鹽官車輛段的3個重疊區(qū)。移交邊界1、移交邊界2、移交邊界3表示鹽官車輛段集中區(qū)與鹽官鎮(zhèn)站集中區(qū)的邊界。重疊區(qū)邊界1、重疊區(qū)邊界2、重疊區(qū)邊界3表示鹽官鎮(zhèn)站與鹽官車輛段站的重疊區(qū)邊界。SEC1、SEC2、SEC3、SEC4、SEC5、SEC6、SEC7表示鹽官鎮(zhèn)站與鹽官車輛段站重疊區(qū)包含的軌道區(qū)段。

（二）特殊要求

為實現(xiàn)CBTC列車在鹽官車輛段與鹽官鎮(zhèn)站的正常移交接管功能，對ZC的移交接管功能提出了特殊要求，包括以下幾點：

1.鹽官車輛段雙入雙出站型需滿足區(qū)域控制器（ZC）間接口規(guī)范要求

《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）互聯(lián)互通接口規(guī)范第4部分：區(qū)域控制器（ZC）間接口》定義了ZC間通信接口數(shù)據(jù)交互內(nèi)容，其應用信息類型包括：道岔狀態(tài)信息包、物理區(qū)段狀態(tài)信息包、移交狀態(tài)信息包、移交列車信息包、站場信息延時包、軌道區(qū)段列車排序信息包。通過分析發(fā)現(xiàn)，除“軌道區(qū)段列車排序信息包”外，其他應用信息均對站型無特殊要求。對于“軌道區(qū)段列車排序信息包”，要求：軌道區(qū)段上的列車應按照從邊界點向遠離邊界點的方向排序。

由于鹽官車輛段ZC與鹽官鎮(zhèn)站ZC有三個移交邊界，因此要求，鹽官車輛段ZC和鹽官鎮(zhèn)ZC之間交互的“軌道區(qū)段列車排序信息包”，應能識別出三個移交邊界到對應重疊區(qū)邊界的軌道區(qū)段，且能將軌道區(qū)段上的列車按照從邊界點到遠離邊界點的方向進行排序。

2.區(qū)域控制器需支持CBTC列車同時駛?cè)牖蝰偝鰞蓚?cè)移交邊界為同一相鄰區(qū)域控制器的集中站

由于鹽官車輛段ZC兩側(cè)移交邊界均為鹽官鎮(zhèn)站ZC，且存在雙入雙出段場景，因此，區(qū)域控制器需支持三個移交邊界同時存在不同運行方向的CBTC列車駛?cè)牖蝰偝鱿噜弲^(qū)域控制器的場景。

（三）具體方案

目前國內(nèi)大多數(shù)城市軌道交通線路均采用CBTC系統(tǒng)，例如中國通號全套自主化城軌列車自動控制系統(tǒng)（CBTC）。該系統(tǒng)主要由CBI（計算機連鎖）、ZC（區(qū)域控制器）、ATS（列車自動監(jiān)控）、車載ATP（列車自動防護）、ATO（列車自動運行）等子系統(tǒng)組成。

為實現(xiàn)CBTC列車不降速從本集中區(qū)駛?cè)胂噜徏袇^(qū)，以本集中區(qū)與相鄰集中區(qū)的邊界為起始邊界劃定一段區(qū)域作為共同管轄區(qū)域，該共同管轄區(qū)域稱為重疊區(qū)。對駛?cè)牖蝰偝鲋丿B區(qū)的列車，由兩個相鄰ZC共同管理。ZC對重疊區(qū)進行電子地圖描述時，對于重疊區(qū)的軌道區(qū)段，均以相鄰ZC為整體進行描述。同時，ZC對駛?cè)牖蝰偝鱿噜廧C的列車運行方向進行描述時，也是以相鄰ZC為整體進行描述。

按照目前的方式對鹽官車輛段ZC和鹽官鎮(zhèn)站ZC進行電子地圖描述時，由于無法識別重疊區(qū)的軌道區(qū)段與移交邊界的對應關系，導致ZC在填寫“軌道區(qū)段列車排序信息包”時，無法滿足“軌道區(qū)段上的列車應按照從邊界點向遠離邊界點的方向排序”的要求。同時，由于鹽官車輛段兩側(cè)的移交邊界對應的為同一個集中站鹽官鎮(zhèn)站，導致本ZC無法識別出通過兩側(cè)移交邊界同時駛?cè)牖蝰偝鱿噜廧C的不同運行方向的列車。根據(jù)以上分析，本文提出如下解決方案：

1.修改電子地圖描述

針對與相鄰ZC的每一個重疊區(qū)，電子地圖需正確描述每一個移交邊界到重疊區(qū)邊界的方向；同時，針對每一個重疊區(qū)，電子地圖需正確描述移交邊界到重疊區(qū)邊界包含的軌道區(qū)段。以鹽官車輛段為例：描述移交邊界方向時，假設以信號平面布置圖為基準，自左向右為正向，自右向左為反向。則描述移交邊界的方向時，移交邊界1、移交邊界2的方向為正向，移交邊界3的方向為反向。描述重疊區(qū)軌道區(qū)段時，移交邊界1對應的軌道區(qū)段為SEC1、SEC2、SEC3，移交邊界2對應的軌道區(qū)段為SEC4、SEC5，移交邊界3對應的軌道區(qū)段為SEC6、SEC7。

2.修改系統(tǒng)功能實現(xiàn)

為配合電子地圖描述方式的修改，ZC跨站移交功能的實現(xiàn)方式也需進行適配性修改。ZC接收和發(fā)送“軌道區(qū)段列車排序信息包”時，按照ZC間交互軌道區(qū)段的順序，結合本ZC描述重疊區(qū)軌道區(qū)段的方式，保證能夠正確識別每個移交邊界對應的軌道區(qū)段。然后，本ZC根據(jù)每個重疊區(qū)對應的軌道區(qū)段，依次處理每個移交邊界對應的軌道區(qū)段上的列車排序，從而保證列車從本ZC集中區(qū)駛?cè)胂噜廧C集中區(qū)時，能夠正確識別相鄰ZC集中區(qū)的每個重疊區(qū)包含的列車，解決了由于無法識別相鄰ZC重疊區(qū)的列車而導致本列車無法駛?cè)胂噜廧C的問題，提高了系統(tǒng)的可用性。

同時，由于本ZC集中區(qū)的每個移交邊界均具有方向?qū)傩裕琙C能夠根據(jù)每個移交邊界的方向為駛?cè)胫丿B區(qū)的列車計算移動授權和設置移交接管狀態(tài)。當列車在本ZC重疊區(qū)，且本ZC為列車計算的移動授權達到移交邊界時，若本ZC當判斷該列車運行方向與該移交邊界方向相反，則本ZC向相鄰ZC發(fā)送允許列車移交狀態(tài)；否則，本ZC不允許該列車駛?cè)胂噜廧C。當列車在相鄰ZC重疊區(qū)，且本ZC收到相鄰ZC發(fā)送的列車移交狀態(tài)為允許列車移交時，本ZC判斷列車運行方向與該移交邊界方向一致，則本ZC允許接管該列車，并沿著該移交邊界方向為該列車計算移動授權，從而保證CBTC列車在每個移交邊界都能夠不降速駛?cè)胂噜廧C。

三、總結

本文所述的列車跨線移交方案已進行充分的測試驗證，滿足鹽官自動化車輛段的特殊需求，后續(xù)杭海城際鐵路將采用本方案開通運行。本方案對今后涉及CBTC列車跨線運行的特殊場景具有一定的參考作用，其他城際以及市域鐵路可根據(jù)具體線路情況和需求開展工程應用實施。