上海軌道交通16號(hào)線列車在線聯(lián)掛/解編功能的優(yōu)化

喬志遠(yuǎn)

(上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號(hào)分公司， 200235， 上?！喂こ處?

1 概述

在城市軌道交通線路中采用列車靈活編組技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，如可以節(jié)省線路能耗，減少列車運(yùn)行車公里數(shù)，延長(zhǎng)車輛的架大修周期等。上海軌道交通16號(hào)線(以下簡(jiǎn)稱“16號(hào)線”)為3節(jié)編組、6節(jié)編組列車在線混跑，列車實(shí)施在線聯(lián)掛/解編作業(yè)時(shí)采用不載客形式。16號(hào)線列車在線聯(lián)掛作業(yè)的具體流程如圖1所示。其具體步驟分別為：①列車1(3節(jié)編組列車)以ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)模式運(yùn)行至3節(jié)編組列車停車點(diǎn)后，實(shí)施上下客作業(yè)；②列車1以ATP(列車自動(dòng)防護(hù))模式運(yùn)行至6節(jié)編組停車點(diǎn)，停車后將駕駛模式轉(zhuǎn)為RMF(限制人工向前)模式，手動(dòng)駕駛列車運(yùn)行至聯(lián)掛專用停車牌處；③列車2(3節(jié)編組列車)以ATO模式運(yùn)行至3節(jié)編組列車停車點(diǎn)后，實(shí)施上下客作業(yè)；④列車1以RMF模式手動(dòng)駕駛反向運(yùn)行至接近列車2后開展聯(lián)掛作業(yè)。聯(lián)掛作業(yè)完成后，信號(hào)系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出列車處于聯(lián)掛狀態(tài),行車調(diào)度在有效時(shí)間內(nèi)確認(rèn)聯(lián)掛有效后，ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)系統(tǒng)將自動(dòng)匹配聯(lián)掛列車的車次信息并自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路，聯(lián)掛列車按計(jì)劃投入正線運(yùn)營(yíng)。

16號(hào)線列車在線解編作業(yè)的具體流程如圖2所示。其具體步驟分別為：①6節(jié)編組聯(lián)掛列車解編后，信號(hào)系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別列車處于解編狀態(tài),行車調(diào)度在有效時(shí)間內(nèi)確認(rèn)解編成功后，ATS將自動(dòng)匹配列車2的車次信息并自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路，列車2可按計(jì)劃投入運(yùn)營(yíng)；②司機(jī)以ATP模式手動(dòng)駕駛列車1運(yùn)行至站臺(tái)右側(cè)；行車調(diào)度在有效時(shí)間內(nèi)確認(rèn)后，ATS將自動(dòng)匹配列車1的車次信息并自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路，列車1可按計(jì)劃投入運(yùn)營(yíng)。

在列車的解編過(guò)程中，列車1、列車2的緊急對(duì)講功能將會(huì)被觸發(fā)，此時(shí)司機(jī)需往返司機(jī)室手動(dòng)復(fù)位取消緊急對(duì)講。

2 列車在線聯(lián)掛/解編功能存在的問題

2.1 列車在線聯(lián)掛時(shí)需與調(diào)度聯(lián)動(dòng)

如圖1所示，聯(lián)掛步驟2中司機(jī)需以RMF模式人工駕駛列車1至股道端部聯(lián)掛專用停車牌處，聯(lián)掛步驟3中司機(jī)需以RMF模式人工駕駛列車1接近列車2后開展聯(lián)掛作業(yè)。RMF模式下，司機(jī)必須嚴(yán)格按照調(diào)度指令行車，即RMF模式下的每次動(dòng)車均需與調(diào)度聯(lián)動(dòng)，這在一定程度上影響了聯(lián)掛作業(yè)效率。此外，RMF模式下動(dòng)車全過(guò)程的安全防護(hù)均由司機(jī)負(fù)責(zé)，在行車安全性上有待進(jìn)一步提高。

a) 步驟1

b) 步驟2

c) 步驟3

d) 步驟4

a) 步驟1

b) 步驟2

2.2 聯(lián)掛列車在線解編時(shí)觸發(fā)列車緊急呼叫

16號(hào)線無(wú)線系統(tǒng)采用MOTOROLA提供的TETRA(泛歐集群無(wú)線電)系統(tǒng)，該TETRA系統(tǒng)具備列車緊急呼叫功能。一旦觸發(fā)列車緊急呼叫，車載臺(tái)將直接呼叫調(diào)度組，必須在司機(jī)手動(dòng)確認(rèn)后才能取消此呼叫。16號(hào)線3節(jié)編組列車緊急停車電氣原理如圖3所示。

圖3 列車緊急停車電氣原理示意圖

繼電器R1的得電條件為列車已聯(lián)掛且聯(lián)掛列車未觸發(fā)緊急停車，線圈失電后延時(shí)0.5 s觸點(diǎn)斷開；繼電器R2的得電條件為列車已聯(lián)掛，線圈失電后延時(shí)2.0 s觸點(diǎn)閉合。為確保聯(lián)掛列車在運(yùn)行過(guò)程中如遇聯(lián)掛狀態(tài)丟失能觸發(fā)列車緊急制動(dòng)，R1的失電延時(shí)需小于R2的失電延時(shí)。

基于目前的電路設(shè)計(jì)，由2列3節(jié)編組組成的聯(lián)掛列車在線解編時(shí)，每列3節(jié)編組列車內(nèi)R1、R2線圈同時(shí)失電，R1觸點(diǎn)0.5 s后斷開,R2觸點(diǎn)2.0 s后閉合，期間的1.5 s內(nèi)緊急停車?yán)^電器R3線圈失電。R3一旦失電，無(wú)線車載臺(tái)中與聯(lián)掛列車相關(guān)的所有狀態(tài)信息均從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)將觸發(fā)列車緊急呼叫功能，其接口原理如圖4所示。

目前，在16號(hào)線列車解編作業(yè)過(guò)程中，2列3節(jié)編組列車均配備了1名司機(jī)。無(wú)線車載臺(tái)的接口設(shè)計(jì)導(dǎo)致該過(guò)程中2列3節(jié)編組列車的4個(gè)無(wú)線車載臺(tái)均觸發(fā)緊急呼叫，司機(jī)需要往返列車兩端的駕駛室，人工手動(dòng)取消緊急呼叫，這嚴(yán)重影響了列車的在線解編效率。

2.3 與PIS(乘客信息系統(tǒng))的接口

16號(hào)線的運(yùn)營(yíng)組織方式較為靈活，支持直達(dá)車、大站車和站站停3種運(yùn)營(yíng)模式。該線的終點(diǎn)站龍陽(yáng)路站位于地上二層，共有4個(gè)站臺(tái)，其站型如圖5所示。其中：站臺(tái)2用于大站車、直達(dá)車折返；站臺(tái)1和站臺(tái)3用于站站停列車交替折返；站臺(tái)4用于常規(guī)存車及后備折返。

圖4 無(wú)線車載臺(tái)接口原理示意圖

注:X11A、X05A、X13A均為信號(hào)機(jī)編號(hào)。

乘客根據(jù)站廳層(地上一層)的PIS顯示屏獲知后續(xù)2個(gè)班次列車的發(fā)車時(shí)間和?？空九_(tái)，從而可在目的地方向?qū)?yīng)的站臺(tái)等候列車。站廳層PIS顯示屏顯示的信息如圖6所示。

圖6 16號(hào)線龍陽(yáng)路站站廳層PIS顯示屏截圖

聯(lián)掛/解編列車與運(yùn)行圖匹配的邏輯如圖7所示。根據(jù)目前的信號(hào)設(shè)計(jì)，需要調(diào)度在t0時(shí)刻(即列車1計(jì)劃發(fā)車時(shí)刻t1前5 min內(nèi))對(duì)聯(lián)掛/解編作業(yè)進(jìn)行“一鍵確認(rèn)”，這樣列車1才能自動(dòng)匹配運(yùn)行計(jì)劃并自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)進(jìn)路。后續(xù)t2時(shí)刻列車2在站臺(tái)3發(fā)車，t3時(shí)刻列車3在站臺(tái)1發(fā)車的原理類同。

圖7 聯(lián)掛/解編列車與運(yùn)行圖匹配邏輯

聯(lián)掛/解編列車與運(yùn)行計(jì)劃匹配時(shí)，會(huì)導(dǎo)致ATS發(fā)給PIS系統(tǒng)的班次信息突變，可能會(huì)在乘客選擇目標(biāo)站臺(tái)時(shí)提供錯(cuò)誤信息，進(jìn)而影響車站的客運(yùn)組織。

3 列車在線聯(lián)掛/解編功能的優(yōu)化

3.1 優(yōu)化列車在線聯(lián)掛場(chǎng)景

對(duì)于聯(lián)掛過(guò)程中需要司機(jī)以手動(dòng)RMF模式駕駛列車的情況，可優(yōu)化信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改為列車以ATO模式運(yùn)行，這樣可進(jìn)一步提高聯(lián)掛過(guò)程的自動(dòng)化程度，提高作業(yè)效率。

優(yōu)化信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可采用能量監(jiān)控禁止安全算法縮短列車的安全防護(hù)距離。同時(shí)，通過(guò)控制列車的運(yùn)行速度，使列車在停車過(guò)程中或后車在接近前車過(guò)程中，在列車允許的撞擊速度下忽略前方的安全限制點(diǎn)，進(jìn)而解決列車精確停車問題。

信號(hào)系統(tǒng)優(yōu)化后，列車運(yùn)行從原來(lái)的RMF模式改為ATO模式，此時(shí)列車的緊急制動(dòng)觸發(fā)速度應(yīng)從正常ATP防護(hù)下的線路限速調(diào)整為信號(hào)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的低限速，以確保聯(lián)掛過(guò)程的行車安全。

3.2 優(yōu)化與無(wú)線車載臺(tái)的接口方案

無(wú)線車載臺(tái)緊急呼叫功能的需求為：在緊急情況下，司機(jī)激活蘑菇按鈕后能盡快接通調(diào)度臺(tái)，向調(diào)度人員報(bào)告信息。16號(hào)線為有人駕駛線路，任一時(shí)刻下1個(gè)司機(jī)只能在1個(gè)駕駛室內(nèi)作業(yè)，且司機(jī)所處的駕駛室肯定與激活蘑菇按鈕所在駕駛室一致?；诖?，對(duì)目前16號(hào)線無(wú)線車載臺(tái)的列車狀態(tài)輸入條件的部分電路進(jìn)行優(yōu)化。如圖8所示，采用串聯(lián)車載臺(tái)所在駕駛室的2個(gè)蘑菇按鈕(主、副駕駛臺(tái)各1個(gè))常閉觸點(diǎn)方式取代原來(lái)的緊急停車?yán)^電器R3常閉觸點(diǎn)，可在不影響緊急呼叫功能場(chǎng)景需求的前提下，有效避免聯(lián)掛列車在解編過(guò)程中觸發(fā)無(wú)線系統(tǒng)緊急呼叫。

圖8 無(wú)線車載臺(tái)列車狀態(tài)電路優(yōu)化方案

如圖9所示，16號(hào)線列車解編作業(yè)的系統(tǒng)自動(dòng)配置時(shí)間(已包括信號(hào)、車輛專業(yè)的處置時(shí)間)為100 s。司機(jī)往返2個(gè)司機(jī)室人工取消因列車解編引起的緊急呼叫，耗時(shí)約為120 s。列車在折返站的停站時(shí)間為45 s。對(duì)無(wú)線車載臺(tái)的電路進(jìn)行優(yōu)化后，司機(jī)不需要取消緊急呼叫，此時(shí)列車的解編時(shí)間為100 s，節(jié)省了20 s的列車解編作業(yè)時(shí)間，列車在線解編效率約提高了12%。

圖9 方案優(yōu)化前后列車解編作業(yè)時(shí)間對(duì)比

3.3 優(yōu)化與PIS的接口

對(duì)于因聯(lián)掛/解編列車與運(yùn)營(yíng)計(jì)劃匹配后引發(fā)的站廳PIS顯示屏部分班次列車信息突變問題，可修改調(diào)度“一鍵確認(rèn)”的時(shí)限，將原來(lái)的時(shí)限(小于5 min)改為更長(zhǎng)的時(shí)間，即令t3,n時(shí)刻與t0時(shí)刻間的時(shí)間差大于2倍列車發(fā)車間隔，以確保PIS顯示屏上顯示的后續(xù)2個(gè)班次的列車信息不發(fā)生跳變。目前16號(hào)線非高峰時(shí)段的運(yùn)營(yíng)間隔是7 min，而龍陽(yáng)路站PIS顯示屏需顯示后續(xù)2個(gè)班次列車的發(fā)車信息，調(diào)度“一鍵確認(rèn)”有效時(shí)限應(yīng)調(diào)整為大于3倍的運(yùn)營(yíng)間隔(21 min)?？紤]突發(fā)情況(如晚點(diǎn))的時(shí)間余量，建議實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)該時(shí)間值可定為30 min。優(yōu)化后的聯(lián)掛/解編列車與運(yùn)行圖的匹配邏輯如圖10所示。

圖10 聯(lián)掛/解編列車與運(yùn)行圖匹配的優(yōu)化方案

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)上海軌道交通16號(hào)線列車在線聯(lián)掛/解編的功能應(yīng)用進(jìn)行運(yùn)營(yíng)后評(píng)估，針對(duì)存在的3個(gè)問題提出了有效的優(yōu)化方案。采用優(yōu)化方案后，該線列車在線聯(lián)掛/解編效率明顯提高，極大地提高了整條線的運(yùn)行效率。本文提出的3項(xiàng)優(yōu)化措施可為其他線路的列車在線聯(lián)掛/解編技術(shù)的應(yīng)用提供參考,也可為全自動(dòng)運(yùn)行線路的列車在線聯(lián)掛/解編功能提供設(shè)計(jì)思路。