點(diǎn)式應(yīng)答器在提高大連快軌3號(hào)線大連站折返能力中的應(yīng)用

孫傳增

（大連現(xiàn)代軌道交通有限公司，116011，大連∥工程師）

應(yīng)答器是中國列車控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。它是一種基于電磁耦合原理，用于在特定地點(diǎn)校準(zhǔn)列車位置、實(shí)現(xiàn)車－地間數(shù)據(jù)交換的點(diǎn)式高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。采用地面點(diǎn)式應(yīng)答器與車載查詢器相配合，可以通過點(diǎn)式應(yīng)答器發(fā)送地面碼序，由車載設(shè)備接收并譯碼，產(chǎn)生列車控制命令，以有效提高對(duì)列車安全運(yùn)行速度的控制。

1 改造項(xiàng)目的背景介紹

大連快軌3號(hào)線是大連市城市軌道交通運(yùn)輸?shù)闹匾d體。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大連快軌乘客量近年均成倍增長，快軌信號(hào)系統(tǒng)的原設(shè)計(jì)折返能力已不能滿足客運(yùn)高峰期內(nèi)的載客量需求，急需對(duì)信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以緩解越來越大的客流量壓力。

既有的大連快軌3號(hào)線從火車站途徑開發(fā)區(qū)至金石灘，全長49.058km；大連快軌3號(hào)線的金州續(xù)建線從開發(fā)區(qū)至九里站，全長14.288km。大連快軌3號(hào)線正線采用WG－21A無絕緣軌道電路；道岔區(qū)段采用50Hz相敏軌道電路，并利用ATP（列車自動(dòng)防護(hù)）速度碼發(fā)送環(huán)線，連續(xù)向車載ATP發(fā)送速度信息；在特殊限速區(qū)段采用點(diǎn)式應(yīng)答器，提示列車可按車載信號(hào)顯示的速度運(yùn)行。

列車超速防護(hù)車載設(shè)備的駕駛模式，選用了RM（限速）、CM（編碼）和EUM（緊急非限）共三種模式。其中，RM和CM為常用模式，EUM模式平時(shí)為禁用模式，選擇EUM模式時(shí)必須破鉛封。

列車ATP信息碼共分為18種：93／91LC（最大允許速度Vr＝93km／h，目標(biāo)速度Vc＝91km／h，LC表示前方至少三個(gè)區(qū)段空閑），93／91AT（Vr＝93km／h，Vc＝91km／h，AT表示前方第二區(qū)段不準(zhǔn)進(jìn)入），93／0，93／77，93／56，79／77LC，79／77AT，79／56，58／56LC，58／56AT，79／0，58／0，58／26，28／26，28／0，28／0A，28／0B，0／0，分別與 WG－21A 無絕緣軌道電路的18種低頻（10.3Hz至29Hz，級(jí)差為1.1Hz）信息相對(duì)應(yīng)。

大連快軌3號(hào)線采用右側(cè)行車方式?？燔壌筮B站采用站前折返，其終端折返模式分為3種：終端模式1（直進(jìn)斜出的進(jìn)站發(fā)車方式）、終端模式2（斜進(jìn)直出的進(jìn)站發(fā)車方式）、終端模式3。其中，終端模式3的缺省設(shè)置為終端模式1，當(dāng)終端模式1進(jìn)路無法選出時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)選擇終端模式2。具體站場(chǎng) 圖及折返模式如圖1所示。

圖1 大連快軌3號(hào)線大連站列車折返模式

大連快軌3號(hào)線改造前的大連站進(jìn)站折返控制方案存在以下問題：

1）當(dāng)進(jìn)站進(jìn)路排通后，列車在速度碼的限制下需要較長時(shí)間才能進(jìn)站停車，導(dǎo)致列車追蹤間隔時(shí)分加長；

2）當(dāng)大連站站臺(tái)線路均有車占用情況下，列車在站外停車等候的位置較遠(yuǎn)，不利于列車快速進(jìn)站折返；

3）當(dāng)出站進(jìn)路排通后，列車需要較長時(shí)間才能出清整個(gè)進(jìn)路，導(dǎo)致后續(xù)列車無法及時(shí)出站。

其中，當(dāng)列車經(jīng)由軌道區(qū)段106G到達(dá)103G或104G的列車進(jìn)站停車進(jìn)路沒有排通時(shí)，列車在108G會(huì)收到58／0速度碼，司機(jī)根據(jù)控車原則會(huì)在108G早早將列車停下來。當(dāng)進(jìn)站進(jìn)路排通后，列車需要較長的時(shí)間才能進(jìn)站停車，導(dǎo)致列車追蹤間隔時(shí)分加長，不能滿足目前大連3號(hào)線以及金州續(xù)建線混運(yùn)所要求的運(yùn)輸能力。

根據(jù)目前運(yùn)營情況，要求當(dāng)列車經(jīng)由軌道區(qū)段106G到達(dá)103G或104G的進(jìn)站列車進(jìn)路沒有排通，且106G沒有列車占用的時(shí)候，列車能夠繼續(xù)運(yùn)行到2－4DG前停車；當(dāng)列車進(jìn)站進(jìn)路排通后，使列車能夠迅速進(jìn)站，以縮短列車追蹤間隔時(shí)分。

佛山市禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)兒童行為問題檢出率無差異。考慮與以下因素有關(guān)：1）佛山地區(qū)位于珠三角經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，大部分家庭經(jīng)濟(jì)條件較好，對(duì)兒童的心理健康教育也比較重視；2）調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，許多中小學(xué)校都設(shè)有專門的心理咨詢室，配備專職心理老師；幼兒園也與醫(yī)院的兒童心理專家有密切合作，經(jīng)常邀請(qǐng)心理專家為家長及教師進(jìn)行有關(guān)兒童心理衛(wèi)生的講座；3）每年的兒童健康體檢，兒童心理行為測(cè)試也在該地區(qū)的中小學(xué)及幼兒園廣泛開展，為早期發(fā)現(xiàn)心理行為問題及進(jìn)行早期的干預(yù)提供依據(jù)。以上的幾點(diǎn)也是從小防范心理行為問題值得推薦的較好形式。

根據(jù)改造目的，不僅要求列車在收到58／0B碼的時(shí)候能夠使用速度距離模式曲線控車，也要求列車在108G收到58／0碼時(shí)將58／0碼按照58／56AT碼處理，在106G收到0／0碼時(shí)將0／0碼按照58／0速度距離模式曲線控車，使列車在保證安全的前提下，停車位置距離2－4DG防護(hù)信號(hào)機(jī)越近越好［安全防護(hù)距離40m］，以保證當(dāng)進(jìn)站進(jìn)路排通后列車能夠很快地進(jìn)站停車。因58／0碼和0／0碼不像58／0B碼是專為速度距離模式曲線設(shè)置的，地面軌道電路在沿線的很多地方都有可能發(fā)送，因此需要加裝應(yīng)答器用于列車定位，使得ATP車載設(shè)備只會(huì)在108G收到58／0碼時(shí)按照58／56AT碼控車，在106G收到0／0碼時(shí)使用速度距離模式曲線控車。

該改造項(xiàng)目實(shí)施后，使得大連站的折返時(shí)間由原5min壓縮到3.5min，折返能力提高30%，全線列車追蹤間隔可以由原來的5min提高到4min，將大大方便乘客的出行。

2 點(diǎn)式應(yīng)答器在改造項(xiàng)目中的應(yīng)用

本改造項(xiàng)目中采用地面應(yīng)答器與車載查詢器相配合的列車超速防護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是保證快軌列車行車安全、提高運(yùn)輸效率的一種列車速度監(jiān)控設(shè)備。本次改造，在不改變?cè)盘?hào)制式及模式下，運(yùn)用地面應(yīng)答器與車載查詢器相配合的控車模式來提高對(duì)列車安全運(yùn)行的速度控制。

2.1 點(diǎn)式應(yīng)答器應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

ATP車載設(shè)備對(duì)列車能否進(jìn)行精確定位和準(zhǔn)確測(cè)距，能否在各個(gè)軌道區(qū)段收到的點(diǎn)式應(yīng)答器發(fā)送的地面碼進(jìn)行準(zhǔn)確的譯碼并提供正確的控車方式起到關(guān)鍵作用。因此，必須對(duì)地面點(diǎn)式應(yīng)答器與車載查詢器相配合的列車速度監(jiān)控功能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

2.1.1 ATP車載設(shè)備收到應(yīng)答器信息的控車模式測(cè)試

當(dāng)ATP車載設(shè)備在大連站軌道區(qū)段110G末端位置收到前方2個(gè)應(yīng)答器中的任意一個(gè)的信息后，即可對(duì)列車進(jìn)行定位，同時(shí)開始進(jìn)行測(cè)距，并使用絕緣節(jié)進(jìn)行位置校正。在各個(gè)軌道區(qū)段收到地面碼后的處理方式如下。

1）當(dāng)ATP車載設(shè)備在軌道區(qū)段108G內(nèi)收到58／56AT或58／26或58／0碼時(shí)，ATP車載設(shè)備都按照58／56AT碼控車。

3）當(dāng)ATP車載設(shè)備在軌道區(qū)段106G內(nèi)收到58／0B碼時(shí)，ATP車載設(shè)備應(yīng)按原有方案即按照58／26的速度距離模式曲線控車。

4）當(dāng)ATP車載設(shè)備在軌道區(qū)段106G軌內(nèi)收到0／0碼時(shí)，ATP車載設(shè)備應(yīng)按照58／0的速度距離模式曲線控車。

5）當(dāng)ATP車載設(shè)備在岔區(qū)、站臺(tái)和盡頭線收到0／0碼時(shí)，ATP車載設(shè)備仍應(yīng)按照0／0碼控車，立即實(shí)施緊急制動(dòng)。

6）當(dāng)ATP車載設(shè)備在岔區(qū)和站臺(tái)收到58／0B碼時(shí)，ATP車載設(shè)備應(yīng)按照28／0碼的速度距離模式曲線控車。此時(shí)保護(hù)區(qū)段為101G或102G，列車進(jìn)站可能有以下幾種情況：①ATP車載設(shè)備在軌道區(qū)段108G內(nèi)收到58／56AT 碼，在軌道區(qū)段106G、岔區(qū)和站臺(tái)軌收到58／0B碼。在軌道區(qū)段101G或102G收到0／0碼時(shí)，控車曲線如圖2所示。②ATP車載設(shè)備在108G內(nèi)先收到58／0碼，后又收58／56AT 碼，在軌道區(qū)段106G、岔區(qū)和站臺(tái)軌收到58／0B碼，在軌道區(qū)段101G或102G收到0／0碼時(shí)，控車曲線如圖3所示。③ ATP車載設(shè)備在軌道區(qū)段108G內(nèi)收到58／0碼，在軌道區(qū)段106G先收到0／0碼，后收到58／0B碼，在岔區(qū)和站臺(tái)軌收到58／0B碼。在軌道區(qū)段101G或102G收到0／0碼時(shí)，控車曲線如圖4所示。2.1.2 ATP車載設(shè)備沒有收到應(yīng)答器信息的控車模式測(cè)試

1）當(dāng)ATP車載設(shè)備在軌道區(qū)段110G末端由于某種原因沒有得到應(yīng)答器信息，則ATP車載設(shè)備不能對(duì)列車進(jìn)行定位，所有的處理仍應(yīng)按照原有方案進(jìn)行。

2）當(dāng)ATP車載設(shè)備在CM模式下接收到58／0B碼，且載頻由高變低時(shí)，此時(shí)ATP車載設(shè)備可以認(rèn)為是在軌道區(qū)段106G入口處收到58／0B碼，此時(shí)仍應(yīng)采用原來的58／0B控車模式。

3）當(dāng)ATP車載設(shè)備在RM模式下接收到58／0B碼，如果司機(jī)將駕駛模式轉(zhuǎn)換為CM模式時(shí)，ATP車載設(shè)備應(yīng)實(shí)施緊急制動(dòng)，以避免在軌道區(qū)段106G入口處收到58／0B碼而導(dǎo)致列車定位錯(cuò)誤。

4）當(dāng)列車進(jìn)入軌道區(qū)段106G，由于某種原因?qū)Ⅰ{駛模式切換到RM模式后，應(yīng)禁止再切換到CM模式（此項(xiàng)由司機(jī)駕駛規(guī)范強(qiáng)制保證）。

5）當(dāng)ATP車載設(shè)備檢測(cè)到58／0B碼，但載頻不是由高變低時(shí)，此時(shí)ATP車載設(shè)備可以認(rèn)為不是在軌道區(qū)段106G入口處收到58／0B碼，ATP車載設(shè)備不能對(duì)列車進(jìn)行有效定位，需要無條件進(jìn)行緊急制動(dòng)。此時(shí)，需要司機(jī)將駕駛模式轉(zhuǎn)換為RM模式，由司機(jī)保證進(jìn)站安全。

6）當(dāng)ATP車載設(shè)備檢測(cè)到58／0和0／0碼，由于列車沒有定位，仍應(yīng)按照原有的碼定義控車。

2.2 點(diǎn)式應(yīng)答器應(yīng)用的測(cè)試結(jié)果

由圖1可知，在大連站有兩種折返作業(yè)方式：①只使用一個(gè)站臺(tái)進(jìn)行折返作業(yè)；② 使用2個(gè)站臺(tái)交叉進(jìn)行折返作業(yè)。由測(cè)試結(jié)果可知：① 單站臺(tái)列車折返所需最短時(shí)間為3min 12s，最長為3min 46 s，平均為3min 24s；② 雙站臺(tái)列車折返所需最短時(shí)間為3min 22s，最長為3min 50s，平均為3min 35s。

經(jīng)過此次項(xiàng)目改造，大連站折返時(shí)間及列車追蹤間隔大大縮短，所有預(yù)期功能都成功實(shí)現(xiàn)。通過點(diǎn)式應(yīng)答器發(fā)送地面碼后，ATP車載設(shè)備對(duì)列車能夠精確進(jìn)行定位和準(zhǔn)確測(cè)距，對(duì)在各個(gè)軌道區(qū)段收到的地面碼能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的譯碼并提供正確的控車方式。由此可以斷定，此次運(yùn)用的地面應(yīng)答器與車載查詢器相配合的列車速度監(jiān)控系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的。

3 本改造項(xiàng)目中應(yīng)用點(diǎn)式應(yīng)答器的意義

改造項(xiàng)目中點(diǎn)式應(yīng)答器的合理應(yīng)用，保證了車載ATP設(shè)備的安全性。改進(jìn)后控車模式曲線簡化了司機(jī)的操作，應(yīng)答器存儲(chǔ)的相關(guān)進(jìn)路參數(shù)的調(diào)整保證了行車安全，使列車在即將進(jìn)站階段的行駛速度大幅提高，進(jìn)站—停車所需時(shí)間間隔大幅縮短。

本改造項(xiàng)目中的點(diǎn)式查詢應(yīng)答器采用鐵道科學(xué)研究院的CXY型查詢應(yīng)答器，車載ATP設(shè)備采用北京交通大學(xué)的LCF－100DT型車載設(shè)備。CXY型點(diǎn)式查詢應(yīng)答器現(xiàn)已遍布在鐵路沈丹線、廣深線、秦沈線和鄭州、北京等鐵路局的正線或編組站線路上。有近800臺(tái)應(yīng)答器及250套車載ATP設(shè)備在運(yùn)營線路和機(jī)車上安裝使用。該技術(shù)是成熟的。

在此次改造項(xiàng)目中，采用地面應(yīng)答器與車載查詢器相配合，在不改變?cè)盘?hào)制式及模式下，提高了列車安全運(yùn)行的速度控制。該技術(shù)的成功應(yīng)用，為下一步大連快軌3號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)的全面升級(jí)改造打下了良好的基礎(chǔ)，并提供了方向性的指導(dǎo)思路。同時(shí)也為國內(nèi)其他城市地鐵、輕軌的列車折返能力改造提供了參考方案。

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