城市軌道交通聯(lián)絡線長度較短時的計軸點設置方法

黃柒光

(卡斯柯信號有限公司，200072，上海∥高級工程師)

城市軌道交通聯(lián)絡線指將線路與線路銜接起來的線路。線路的土建工程完成后，聯(lián)絡線處的道岔、分界點等都已確定，此時進行線路的信號系統(tǒng)設計。區(qū)段設計是信號系統(tǒng)設計重要組成部分，聯(lián)絡線區(qū)段設計的好壞直接影響運行安全和運營效率。

在實際工程中，因為土建原因可能存在聯(lián)絡線距離較短的情況，例如鄭州地鐵4號線與預留的鄭州地鐵16號線之間的聯(lián)絡線的距離就較短，僅長125 m(岔尖到岔尖)。若按信號系統(tǒng)常規(guī)的區(qū)段設計方法，將區(qū)段分界點設置在聯(lián)絡線中間，如聯(lián)絡線邊界計軸受擾則會影響正線正常運營。比如，當有金屬物劃過安裝在軌旁的計軸設備時，將會影響正線正常運營，導致正線列車晚點等情況發(fā)生。本文探討長度較短聯(lián)絡線的計軸點設置方法。

1 長度較短聯(lián)絡線計軸點設置方法研究

1.1 列車檢測及計軸旁路規(guī)則

CBTC(基于通信的列車控制)信號系統(tǒng)主要包含ATC(列車自動控制)、CI(聯(lián)鎖)、ATS(列車自動監(jiān)控),以及MSS(維護支持系統(tǒng))、DCS(數(shù)據(jù)通信系統(tǒng))等子系統(tǒng)。ATC子系統(tǒng)由車載ATC設備與軌旁ATC設備組成。CI所需軌道占用信息，由車載ATC設備通過車地無線網(wǎng)絡傳遞給軌旁ATC區(qū)域控制器，再傳遞給CI；輔助軌道占用信息則由CI通過安全型繼電器采集計軸系統(tǒng)檢測的區(qū)段占用出清信息；CI系統(tǒng)根據(jù)上述兩種方式獲取到的占用出清狀態(tài)計算區(qū)段的占用出清信息。

軌旁ATC區(qū)域控制器，一方面通過車載ATC設備獲取車地無線網(wǎng)絡傳遞的位置信息，一方面接收CI從安全繼電器采集的計軸檢測系統(tǒng)獲取的列車占用信息，通過比較兩邊信息，判斷計軸是否有效。如軌旁ATC區(qū)域控制器接收到CI從計軸系統(tǒng)獲取的是區(qū)段占用信息，但通過車地無線網(wǎng)絡獲取的位置信息是區(qū)段沒有占用，此時軌旁ATC區(qū)域控制器會旁路(切除)該區(qū)段計軸，不采納該區(qū)段計軸信息，認為該區(qū)段計軸可能受擾。

對于一般情況下的計軸受擾情況，軌旁ATC區(qū)域控制器會旁路該區(qū)段計軸，但對于聯(lián)絡線邊界區(qū)段，由于其是線路入口，因此不允許旁路邊界區(qū)段計軸。主要原因是：對于非通信列車(未安裝車載ATC設備或車地無線通信無法正常工作的列車)，軌旁ATC區(qū)域控制器無法通過車地無線網(wǎng)絡獲知列車位置報告，只能通過CI從計軸系統(tǒng)獲取占用信息，因此不允許旁路邊界區(qū)段計軸。

1.2 典型聯(lián)絡線計軸點布置方案

1.2.1 典型聯(lián)絡線計軸點設計

一般情況下，聯(lián)絡線邊界點與正線通過道岔連接，線路分界點在聯(lián)絡線中間點，由3個計軸點組成的道岔區(qū)段設計為邊界區(qū)段，如圖1所示的道岔區(qū)段的3個計軸點(JZ01、JZ02、JZ03)中任意一個受擾，將會導致計軸系統(tǒng)輸出道岔區(qū)段占用。該區(qū)段為聯(lián)絡線邊界，軌旁ATC區(qū)域控制器無法旁路該計軸，因此CI從計軸系統(tǒng)獲取信息是區(qū)段占用。道岔區(qū)段占用將導致道岔無法轉動。計軸受擾故障后，須在運營期間進行計軸復位的相關操作，這將嚴重影響線路正常運營，影響列車運行間隔，導致列車晚點。

圖1 典型聯(lián)絡線區(qū)段計軸點布置方案

1.2.2 典型聯(lián)絡線增加無岔區(qū)段計軸點設計

一般情況下，通過在聯(lián)絡線增加1個計軸點而劃分出1個無岔區(qū)段進行優(yōu)化。該無岔區(qū)段為聯(lián)絡線邊界，與道岔區(qū)段相連。該無岔區(qū)段由2個計軸點組成，道岔區(qū)段由3個計軸點組成。如圖2所示，在聯(lián)絡線增加計軸點JZ04，邊界區(qū)段由計軸點JZ03和JZ04組成，分界點在聯(lián)絡線渡線中間。列車車輪經(jīng)過計軸傳感器時，計軸傳感器將采集到的信息傳送到計軸系統(tǒng)處理器，計軸系統(tǒng)計算完后將信息傳送到安全型繼電器，安全型繼電器將信息傳送到CI，CI通過車地無線網(wǎng)絡將信息傳送到軌旁ATC區(qū)域控制器。由此可見，列車實際占用出清狀態(tài)傳遞到CI和軌旁ATC區(qū)域控制器存在一定的延時。計軸檢測列車占用到聯(lián)鎖計算占用情況需一定時間，再結合車輛和信號系統(tǒng)一些參數(shù)可知，兩個計軸點布置必須滿足一定距離要求。根據(jù)鄭州地鐵4號線車輛和信號系統(tǒng)相關參數(shù)，結合列車經(jīng)過聯(lián)絡線最高允許速度，經(jīng)計算得到的最小區(qū)段長度必須大于30 m。由于有該限制要求，計軸點JZ04設在警沖標外方，造成侵限。計軸點JZ03和JZ04受擾后，計軸系統(tǒng)輸出邊界區(qū)段占用，而該區(qū)段為線路邊界區(qū)段，不可被軌旁ATC區(qū)域控制器旁路，因此CI計算結果為該區(qū)段占用；因計軸點JZ04在警沖標外方，無岔區(qū)段為侵限區(qū)段，因此邊界計軸受擾，導致無岔區(qū)段占用，影響經(jīng)過該道岔的正線進路辦理。

圖2 典型聯(lián)絡線增加無岔區(qū)段后的聯(lián)絡線區(qū)段計軸點布置方案

1.3 長度較短聯(lián)絡線計軸點優(yōu)化布置方案

將聯(lián)絡線處無岔區(qū)段劃分為共用區(qū)段，即該區(qū)段占用信息同時輸出給相關的兩條線路。如圖3所示，將計軸點JZ03和JZ04組成的無岔區(qū)段設置為共用區(qū)段，線路A的分界計軸點為JZ03，線路B的分界計軸點為JZ04。

圖3 長度較短聯(lián)絡線計軸點優(yōu)化布置方案

為避免共線區(qū)段重復安裝計軸點，在聯(lián)絡線共用區(qū)段計軸點歸屬線路A，但計軸點JZ03和JZ04組成的區(qū)段信息輸出給線路A的同時也輸出給線路B。根據(jù)車輛、信號系統(tǒng)相關參數(shù)，在列車最高允許速度下計算出最小區(qū)段長度，計軸點JZ03和JZ04的布置大于最小區(qū)段長度。計軸點JZ04不在警沖標FoulingA外方，并且計軸點JZ04到警沖標FoulingA距離大于死鎖距離。死鎖距離是指：考慮到線路存在坡度，列車可能后溜并與正線運營列車發(fā)生側撞，因此計軸點設置位置須與警沖標隔開一段距離(長度為列車后溜距離和車輪到車頭距離，如考慮計軸系統(tǒng)允許丟失一副輪對，那么為第二車輪到車頭距離)，該距離即為死鎖距離。死鎖距離根據(jù)車輛參數(shù)、ATC參數(shù)及項目要求后溜觸發(fā)緊急制動距離等計算所得。列車在死鎖距離范圍內(nèi)，不允許道岔轉動。即使計軸點JZ03和JZ04受擾，CI計算結果為該區(qū)段為占用，但優(yōu)于計軸點JZ04不在警沖標外方，也不在道岔死鎖距離范圍內(nèi)，因此無岔區(qū)段占用不影響經(jīng)過道岔的正線進路辦理和信號開放。

采用優(yōu)化后的計軸點設置方案，避免了侵限，同時聯(lián)絡線邊界計軸受擾不會影響到道岔區(qū)段。而由于道岔區(qū)段不是聯(lián)絡線邊界，如果其計軸受擾后被旁路，可在運營結束后進行計軸復位的相關操作，不會影響正線的正常運營。

2 結語

當聯(lián)絡線的長度較短時，將一部分無岔區(qū)段設置為共用區(qū)段，可避免侵限，避免聯(lián)絡線計軸點受擾影響正線運營；可減少故障搶修時間，降低對運營的影響；可提高信號系統(tǒng)可用性，提高運營效率。本文介紹的方法已應用于鄭州地鐵4號線的聯(lián)絡線設計中，可推廣到聯(lián)絡長度較短的其他線路中。