CBTC系統(tǒng)保護(hù)區(qū)段設(shè)置的控制策略探討

王繼男

(北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073)

CBTC系統(tǒng)保護(hù)區(qū)段設(shè)置的控制策略探討

王繼男

(北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073)

針對CBTC系統(tǒng)保護(hù)區(qū)段設(shè)置的控制策略進(jìn)行分析和探討。

CBTC系統(tǒng)；保護(hù)區(qū)段；建立；解鎖

1 保護(hù)區(qū)段定義

保護(hù)區(qū)段是為實(shí)現(xiàn)超速防護(hù),保證安全停車而延伸的閉塞區(qū)段(《城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件》(GB/T 12758-2004))。保護(hù)區(qū)段僅當(dāng)列車運(yùn)行在ATP完全監(jiān)控模式下具有安全防護(hù)的概念。CBTC系統(tǒng)中設(shè)置保護(hù)區(qū)段的目的是為了使列車在ATP防護(hù)下能夠盡量靠近預(yù)定停車點(diǎn)停車。

進(jìn)路外設(shè)置獨(dú)立物理區(qū)段作為保護(hù)區(qū)段(即:獨(dú)立保護(hù)區(qū)段)和進(jìn)路不設(shè)置獨(dú)立物理區(qū)段而在進(jìn)路內(nèi)設(shè)置安全保護(hù)距離方式(即:安全保護(hù)距離)是為列車超速防護(hù)提供防護(hù)距離的兩種通用做法。

獨(dú)立保護(hù)區(qū)段為進(jìn)路終端信號機(jī)內(nèi)方緊鄰的一個(gè)或多個(gè)軌道區(qū)段,當(dāng)列車停車點(diǎn)距終端信號機(jī)較近時(shí),提供足夠的ATP安全保護(hù)距離。保護(hù)區(qū)段的類型一般分為無岔保護(hù)區(qū)段和道岔保護(hù)區(qū)段。保護(hù)區(qū)段中若存在道岔區(qū)段,無論道岔開通直向或側(cè)向,均應(yīng)能作為保護(hù)區(qū)段使用。

2 保護(hù)區(qū)段的設(shè)計(jì)原則

2.1 保護(hù)區(qū)段長度的計(jì)算

保護(hù)區(qū)段長度由ATP的計(jì)算確定,ATP使用保護(hù)區(qū)段的末端作為防護(hù)危險(xiǎn)點(diǎn)。計(jì)算原則為:在選定運(yùn)營停車點(diǎn)之后,考慮ATO運(yùn)營的速度余量,計(jì)算一條ATO運(yùn)營的最高曲線,將該曲線作為參考曲線。從該參考曲線上任意一點(diǎn)以最大的加速度按照安全制動(dòng)模型去計(jì)算撞線后列車的走行距離,可得到列車的真正停車點(diǎn)和運(yùn)營停車點(diǎn)的距離差值,最大的距離差值為保護(hù)區(qū)段。

圖1 保護(hù)區(qū)段的計(jì)算模型示意圖

保護(hù)區(qū)段的計(jì)算模型如圖1所示。當(dāng)列車速度超過緊急制動(dòng)觸發(fā)速度V4時(shí),按照最不利條件來考慮列車可能達(dá)到的位置。具體計(jì)算時(shí)需考慮因素:

*測速誤差(verr);

*最大牽引階段(AB);

*惰行階段(BC);

*緊急制動(dòng)生效階段(CD);

*線路坡度;

*列車實(shí)施緊急制動(dòng)之后的停車位置。

保護(hù)區(qū)段長度選取各入口速度下delta的最大值。保護(hù)區(qū)段的長度需結(jié)合工程的具體參數(shù)計(jì)算確定,同時(shí)需考慮一定的安全裕量,安全裕量包括:設(shè)備安裝誤差、第一輪對到車鉤的距離(懸垂距離)、前車倒溜的最大距離。

2.2 保護(hù)區(qū)段的建立

系統(tǒng)處于ATS控制級別時(shí),保護(hù)區(qū)段的建立應(yīng)由ATS控制。ATS根據(jù)列車運(yùn)行的目的地,分別選擇基本進(jìn)路和保護(hù)區(qū)段。聯(lián)鎖負(fù)責(zé)對列車進(jìn)路進(jìn)行防護(hù),應(yīng)能根據(jù)要求設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)區(qū)段,并確保保護(hù)區(qū)段道岔位置正確。

ATS和聯(lián)鎖設(shè)備需對保護(hù)區(qū)段的設(shè)置時(shí)機(jī)進(jìn)行判斷,后續(xù)列車進(jìn)路保護(hù)區(qū)段的設(shè)置不能影響前行列車的運(yùn)行和折返作業(yè)。

保護(hù)區(qū)段應(yīng)能根據(jù)不同的列車屬性(CBTC列車和非CBTC列車)及運(yùn)營組織需要靈活配置。保護(hù)區(qū)段中若存在道岔區(qū)段,應(yīng)能建立道岔側(cè)向和道岔直向的保護(hù)區(qū)段。聯(lián)鎖對保護(hù)區(qū)段的設(shè)置進(jìn)行邏輯判斷,當(dāng)一條保護(hù)區(qū)段不能建立時(shí),自動(dòng)建立另外一條保護(hù)區(qū)段。保護(hù)區(qū)段應(yīng)能以工程數(shù)據(jù)的方式,配置多條保護(hù)區(qū)段的默認(rèn)保護(hù)區(qū)段和相應(yīng)優(yōu)先級,同時(shí)亦應(yīng)具備在現(xiàn)地控制工作站人工選擇設(shè)置保護(hù)區(qū)段的功能。

為提高效率,進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段在未解鎖時(shí),若與此進(jìn)路的后續(xù)進(jìn)路(以此進(jìn)路終端信號機(jī)為始端信號機(jī)的進(jìn)路)路徑方向(道岔方向)一致,則可被此后續(xù)進(jìn)路(無論多列車進(jìn)路還是單列車進(jìn)路)直接選通并重復(fù)鎖閉。同時(shí)在后續(xù)進(jìn)路與保護(hù)區(qū)段路徑方向一致時(shí),則保護(hù)進(jìn)路可被后續(xù)進(jìn)路重復(fù)鎖閉。

對于單列車進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段,在進(jìn)路辦理后,需要和進(jìn)路共同選通,并且共同鎖閉。如果保護(hù)區(qū)段無法選通,則整個(gè)進(jìn)路無法選通,進(jìn)路辦理失敗。單列車進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段在未解鎖時(shí),若與此進(jìn)路的后續(xù)進(jìn)路(以此進(jìn)路終端信號機(jī)為始端信號機(jī)的進(jìn)路)路徑方向(道岔方向)一致,則可被此后續(xù)進(jìn)路(無論多列車進(jìn)路還是單列車進(jìn)路)直接選通并重復(fù)鎖閉。

對于多列車進(jìn)路,保護(hù)區(qū)段的建立不影響進(jìn)路的建立及開放,進(jìn)路開放后若保護(hù)區(qū)段未建立,則對應(yīng)列車的移動(dòng)授權(quán)無法超越此進(jìn)路的終端信號機(jī)(無法在離終端信號機(jī)較近的停車點(diǎn)停車)。多列車進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段一旦建立,則此列車的移動(dòng)授權(quán)可進(jìn)入進(jìn)路的終端信號機(jī)(列車方具有在離終端信號機(jī)較近的停車點(diǎn)停車的可能)。

多列車進(jìn)路保護(hù)區(qū)段的辦理時(shí)機(jī)需要有一定的策略;因?yàn)槿舯Ｗo(hù)區(qū)段過早辦理,則有可能過早鎖閉保護(hù)區(qū)段,此保護(hù)區(qū)段無法被其他敵對進(jìn)路征用,對效率將有所影響;若保護(hù)區(qū)段辦理過晚,則由于移動(dòng)授權(quán)無法及時(shí)進(jìn)入保護(hù)區(qū)段,而引起列車提前減速甚至停車;同時(shí),考慮到停車點(diǎn)尤其是運(yùn)行停車點(diǎn)至信號機(jī)的距離,有些進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段最終必須建立(如出站信號機(jī)),有些進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段最終不一定需要建立(如部分區(qū)間內(nèi)的信號機(jī))。

因此,多列車進(jìn)路保護(hù)區(qū)段的辦理采用以下3種不同的方式。

*方式一:保護(hù)區(qū)段提前辦理,最好在列車尚未進(jìn)入進(jìn)路時(shí)辦理。

*方式二:保護(hù)區(qū)段在列車進(jìn)入進(jìn)路后,在因保護(hù)區(qū)段未建立減速前一定時(shí)間辦理。

*方式三:不建立保護(hù)區(qū)段。

2.3 保護(hù)區(qū)段的解鎖

CBTC模式下,聯(lián)鎖接收ATP發(fā)送的停穩(wěn)信息后,保護(hù)區(qū)段可立即解鎖;若聯(lián)鎖接收不到列車停穩(wěn)信息,保護(hù)區(qū)段需在滿足車載ATP防護(hù)點(diǎn)回縮至終端信號機(jī)處才能解鎖。當(dāng)聯(lián)鎖無法接收ATP發(fā)送的停穩(wěn)信息時(shí),需人工確認(rèn)列車停穩(wěn),并提示值班員采用人工延時(shí)解鎖。

點(diǎn)式級別下,通過無線或環(huán)線(聯(lián)鎖與車載直接通信)方式可在站臺軌區(qū)段、折返軌區(qū)段等處具備列車停穩(wěn)控制功能,停穩(wěn)信息用于點(diǎn)式級別下保護(hù)區(qū)段的立即解鎖。

降級(點(diǎn)式或聯(lián)鎖級)情況下,當(dāng)無停穩(wěn)控制功能時(shí),采用倒計(jì)時(shí)方式判定停穩(wěn)后解鎖。

保護(hù)區(qū)段的延時(shí)解鎖是保護(hù)區(qū)段最基本的解鎖方式,由聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行處理。當(dāng)保護(hù)區(qū)段的接近區(qū)段(即:保護(hù)區(qū)段解鎖的觸發(fā)區(qū)段)被占用時(shí),保護(hù)區(qū)段的解鎖計(jì)時(shí)器開始從“m”倒計(jì)時(shí)至“0”為止,此時(shí)間應(yīng)能保證列車在進(jìn)入接近區(qū)段后,在進(jìn)路終端信號機(jī)外方停車點(diǎn)停車,并留有一定的余量。其中,接近區(qū)段的長度和時(shí)間“m”均應(yīng)通過計(jì)算確定。

此外,保護(hù)區(qū)段和后續(xù)進(jìn)路重疊時(shí),保護(hù)區(qū)段的解鎖和后續(xù)進(jìn)路的取消或人工解鎖應(yīng)相互獨(dú)立,互不影響。后續(xù)進(jìn)路重復(fù)鎖閉保護(hù)區(qū)段時(shí),保護(hù)區(qū)段隨著后續(xù)進(jìn)路的正常解鎖而立即解鎖,保護(hù)區(qū)段解鎖計(jì)時(shí)器將隨著保護(hù)區(qū)段解鎖立即清零。

3 工程設(shè)計(jì)中保護(hù)區(qū)段的設(shè)置舉例

CBTC系統(tǒng)下保護(hù)區(qū)段的設(shè)置在滿足ATP防護(hù)所需的安全前提下,應(yīng)充分考慮對列車運(yùn)行效率的影響,如圖2所示,下面結(jié)合本人參與的實(shí)際工程具體論述。

圖2 平面布置示意圖

進(jìn)路1:F14至SC08

為保證CBTC列車進(jìn)站在站臺端部停車標(biāo)處精確停車,故此進(jìn)路需設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)區(qū)段。系統(tǒng)處于ATS控制級別時(shí),保護(hù)區(qū)段有兩個(gè)選擇,即:道岔P04處于定位或反位的軌道區(qū)段,DG04均可作為基本進(jìn)路1的保護(hù)區(qū)段。

進(jìn)路2:SC02至F14

1) 若ATS控制級別時(shí),此基本進(jìn)路2可設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)區(qū)段,ATS可根據(jù)目的地碼,判斷選擇道岔P08處于定位或反位的軌道區(qū)段DG12來作為基本進(jìn)路2的保護(hù)區(qū)段。

2) 若聯(lián)鎖控制級下,一般聯(lián)鎖會(huì)默認(rèn)道岔的定位或反位其中一種狀態(tài)作為保護(hù)區(qū)段,此種情況下,假若聯(lián)鎖默認(rèn)道岔定位時(shí)為其保護(hù)區(qū)段,而此時(shí)列車是回段車,這樣下一進(jìn)路需等待道岔區(qū)段解鎖,才能辦理,影響行車效率。在這種情況下,解決辦法:值班員可將后續(xù)進(jìn)路提前辦理,而不影響效率。

3) 綜上分析,基本進(jìn)路2考慮到列車運(yùn)行效率的問題以及減少值班員的頻繁操作,可不設(shè)置獨(dú)立保護(hù)區(qū)段而在進(jìn)路內(nèi)設(shè)置安全保護(hù)距離方式。

4 結(jié)論

本文簡要分析了CBTC系統(tǒng)下保護(hù)區(qū)段的設(shè)置原則和應(yīng)用實(shí)例。保護(hù)區(qū)段的設(shè)置涉及系統(tǒng)安全和可用性的雙重考慮,需結(jié)合具體的線路配線設(shè)置不同的控制策略,需具體問題具體分析,在工程設(shè)計(jì)中不能一概而論。

The paper analyzes and discusses the control strategy of setting the overlap protection block section for the CBTC System.

CBTC system; overlap protection block section; seting; release

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.016

2014-03-20)