動(dòng)車段所調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)

李 超

目前技術(shù)條件下的調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)，作為動(dòng)車組在動(dòng)車段所內(nèi)調(diào)車作業(yè)防護(hù)的輔助系統(tǒng)，僅對(duì)動(dòng)車組提供有限防護(hù)，無法絕對(duì)保證動(dòng)車組不冒進(jìn)信號(hào)。為了進(jìn)一步提高調(diào)車防護(hù)功能的安全性，在工程實(shí)施可行性存在的條件下，對(duì)調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)作了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 功能需求

根據(jù)相關(guān)技術(shù)管理規(guī)范，在沒有隔開設(shè)備情況下，為防止在股道調(diào)車作業(yè)時(shí)司機(jī)操作不當(dāng)或作業(yè)疏忽造成動(dòng)車冒進(jìn)信號(hào)發(fā)生沖撞危險(xiǎn)，原則上在動(dòng)車所接、發(fā)列車時(shí)，不得進(jìn)行所有與接車方向相反或發(fā)車方向同向的股道調(diào)車作業(yè)。

如圖1所示，列車自X口接車至17G或自17G發(fā)車。此時(shí)，如果辦理至S15或S16的調(diào)車，在動(dòng)車調(diào)車作業(yè)時(shí)沒有機(jī)車信號(hào)，且ATP只有40km/h的頂棚速度監(jiān)控技術(shù)條件下，調(diào)車安全主要靠司機(jī)目視地面情況并采取必要措施來保證。當(dāng)司機(jī)操作不當(dāng)或作業(yè)疏忽時(shí)，存在動(dòng)車在S15或S16信號(hào)機(jī)前無法正常停車、冒進(jìn)信號(hào)并闖入信號(hào)機(jī)后方的警沖標(biāo)內(nèi)，與接車至17G或自17G發(fā)車的列車發(fā)生沖撞事故的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 列車接發(fā)車與股道調(diào)車示意圖

由于動(dòng)車所在每天某些時(shí)段存在大量列車集中進(jìn)出的情況，此時(shí)為了保證接、發(fā)列車安全，原則上不得進(jìn)行所有與接車方向相反或發(fā)車方向同向的股道調(diào)車作業(yè)。但是，實(shí)際運(yùn)營中，在接、發(fā)列車的同時(shí)，確實(shí)存在此類調(diào)車作業(yè)需求。如果禁止此類調(diào)車，則制約了動(dòng)車所內(nèi)的作業(yè)效率；如果允許此類調(diào)車，則存在列車與調(diào)車沖撞的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 解決方案

為了解決此類效率與安全相矛盾的問題，在動(dòng)車所內(nèi)與列車接車方向相反的股道出站信號(hào)機(jī)前增設(shè)隔離設(shè)備，保證向股道調(diào)車作業(yè)時(shí)，在司機(jī)操作不當(dāng)或作業(yè)疏忽的情況下動(dòng)車不冒進(jìn)信號(hào)，減小與正在接、發(fā)車的動(dòng)車發(fā)生沖撞風(fēng)險(xiǎn)。具體方案為：在S1 5、S1 6出站信號(hào)機(jī)前增設(shè)一組有源應(yīng)答器組。當(dāng)出站信號(hào)機(jī)調(diào)車信號(hào)關(guān)閉時(shí)，通過列控中心向該有源應(yīng)答器發(fā)送調(diào)車危險(xiǎn) （CTCS－5）及絕對(duì)停車 （ETCS－132）報(bào)文。當(dāng)向S15或S16調(diào)車作業(yè)時(shí)，在司機(jī)操作不當(dāng)或作業(yè)疏忽的情況下，動(dòng)車越過S15或S16信號(hào)機(jī)前有源應(yīng)答器組時(shí)，車載ATP接收到調(diào)車危險(xiǎn)或絕對(duì)停車報(bào)文后產(chǎn)生緊急制動(dòng)，并在出站信號(hào)機(jī)前停車，避免與接車至17G或自17G發(fā)車的列車發(fā)生沖撞事故。

3 參數(shù)計(jì)算

此方案的關(guān)鍵是確定安全防護(hù)距離，即應(yīng)答器與前方調(diào)車信號(hào)機(jī)的距離。如果安裝距離過近，則動(dòng)車在越過有源應(yīng)答器時(shí)，ATP接收到調(diào)車危險(xiǎn)或絕對(duì)停車報(bào)文產(chǎn)生緊急制動(dòng)后，不能確保不冒進(jìn)信號(hào)；如果安裝距離過遠(yuǎn)，則動(dòng)車所股道的有效停車范圍減小，可能造成兩列重聯(lián)的長編組動(dòng)車無法在某些股道上調(diào)車作業(yè)或停放。

為保證調(diào)車時(shí)，動(dòng)車在越過有源應(yīng)答器接收到調(diào)車危險(xiǎn)或絕對(duì)停車報(bào)文產(chǎn)生緊急制動(dòng)后，能不冒進(jìn)警沖標(biāo)，并盡量不減小股道有效長，出站信號(hào)機(jī)前有源應(yīng)答器距離出站信號(hào)機(jī)的安裝距離計(jì)算如圖2所示。

圖2 應(yīng)答器安裝距離示意圖

根據(jù)車型的不同，動(dòng)車頭部頂端距離BTM天線一般在8～15m，根據(jù)實(shí)際情況在此選取15m。由于動(dòng)車是在BTM天線越過有源應(yīng)答器后產(chǎn)生緊急制動(dòng)，為了保證動(dòng)車頭部頂端不冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)，故應(yīng)答器距離信號(hào)機(jī)安裝距離LB為

LB＝LBTM＋LEB

上式中：LBTM為BTM天線距離出站信號(hào)機(jī)距離，取值15m，LEB為不同速度條件下的緊急制動(dòng)距離。根據(jù)動(dòng)車各車型技術(shù)條件，緊急制動(dòng)距離如表1所示。

表1 各車型緊急制動(dòng)距離表 單位：m

為了同時(shí)兼顧各類車型的運(yùn)輸需要，將50，45，40，35，30，25，20km/h的緊急制動(dòng)距離分別考慮為140，120，95，80，60，45，35m。計(jì)算應(yīng)答器距離信號(hào)機(jī)安裝距離LB如表2所示。

表2 各速度條件下應(yīng)答器安裝距離

為了滿足緊急制動(dòng)距離，并且車載BTM天線不越過有源應(yīng)答器，同時(shí)考慮車頭10m、車尾5m的停車余量，可依下式計(jì)算出滿足調(diào)車的股道長度

LXM＝LPR＋LBE＋10＋5

上式中：LXM為股道兩出站信號(hào)機(jī)之間的距離，LPR為股道有效調(diào)車范圍，LBE為各目標(biāo)速度條件下動(dòng)車緊急制動(dòng)距離。根據(jù)各車型的技術(shù)條件，短編組動(dòng)車長度最大考慮為215m，兩長編組動(dòng)車最大考慮43 0m，LPR分 別 取 值 為2 1 5m和 430m。通過上式可計(jì)算滿足短編組調(diào)車最短股道長度和滿足停放長編組調(diào)車最短股道長度，如圖3所示。

圖3 有效調(diào)車范圍示意圖

4 方案分析

經(jīng)過某路局4個(gè)動(dòng)車段所設(shè)計(jì)的調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)實(shí)施方案的統(tǒng)計(jì)，各速度條件下股道長度均滿足短編組動(dòng)車調(diào)車要求，但不能完全滿足長編組動(dòng)車調(diào)車要求。在調(diào)車模式下，車載ATP僅監(jiān)視列車頂棚速度且允許速度為40km/h，當(dāng)列車速度超過45km/h時(shí)輸出最大常用制動(dòng)，速度超過50km/h時(shí)輸出緊急制動(dòng)。在極端情況下，列車可能以最高50km/h速度越過有源應(yīng)答器。為了滿足動(dòng)車頭部頂端不越過警沖標(biāo)，則應(yīng)答器宜安裝在距離信號(hào)機(jī)155m處。此時(shí)僅有少部分股道能滿足長編組動(dòng)車調(diào)車作業(yè)，嚴(yán)重影響動(dòng)車所調(diào)車作業(yè)效率。

為了提高動(dòng)車所內(nèi)作業(yè)效率，將動(dòng)車越過有源應(yīng)答器時(shí)的速度控制在25km/h或以下，可實(shí)現(xiàn)防護(hù)調(diào)車時(shí)動(dòng)車不冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)，此條件下僅有個(gè)別的股道有效長無法滿足長編組動(dòng)車調(diào)車或停車，基本不影響動(dòng)車所內(nèi)調(diào)車作業(yè)效率?？赏ㄟ^技術(shù)作業(yè)規(guī)章，禁止向不滿足長編組動(dòng)車調(diào)車作業(yè)的股道進(jìn)行調(diào)車，這些股道可優(yōu)先提供給短編組動(dòng)車進(jìn)行調(diào)車作業(yè)，或進(jìn)一步縮小應(yīng)答器安裝距離并降低這些股道的調(diào)車速度。

但動(dòng)車調(diào)車時(shí)運(yùn)行速度控制在25km/h及以下無法從技術(shù)角度保證，只能靠司機(jī)掌握。顯然，目前技術(shù)條件下的調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)是動(dòng)車段所內(nèi)動(dòng)車組調(diào)車作業(yè)防護(hù)的輔助系統(tǒng)，僅對(duì)動(dòng)車組冒進(jìn)信號(hào)提供有限防護(hù)，能減少冒進(jìn)信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)和冒進(jìn)信號(hào)后的損失，但并不能從純信號(hào)技術(shù)角度絕對(duì)保證動(dòng)車不冒進(jìn)調(diào)車信號(hào)。所以在運(yùn)營時(shí)，還需制定相關(guān)技術(shù)作業(yè)規(guī)章，以地面信號(hào)顯示作為行車憑證，并盡量降低動(dòng)車調(diào)車速度在25km/h或以下，以縮短動(dòng)車的緊急制動(dòng)距離，且需嚴(yán)格、有效地執(zhí)行。

為了進(jìn)一步提高調(diào)車防護(hù)功能的安全性，在工程實(shí)施可行性存在的條件下，有如下方案措施值得進(jìn)一步研究：

1.在動(dòng)車所適當(dāng)位置增設(shè)25km/h限速標(biāo)志，提示司機(jī)限速。

2.列控車載設(shè)備調(diào)車模式 （SH）或目視行車模式 （OS）下，增加周期性語音提示當(dāng)前速度功能，提醒司機(jī)低速運(yùn)行。

3.列控車載設(shè)備調(diào)車模式 （SH）或目視行車模式 （OS）的頂棚速度參數(shù)，由40km/h降低為25km/h或以下，降低觸發(fā)常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)的速度閾值。

5 結(jié)束語

優(yōu)化設(shè)計(jì)與結(jié)論，在動(dòng)車段所存在列車進(jìn)路的出站信號(hào)機(jī)內(nèi)方60m處，設(shè)置有源應(yīng)答器并控制動(dòng)車調(diào)車時(shí)車速控制在25km/h以內(nèi)，可基本不影響調(diào)車作業(yè)效率，且不會(huì)冒進(jìn)出站信號(hào)機(jī)，保證了動(dòng)車段所內(nèi)列車接發(fā)車作業(yè)及調(diào)車作業(yè)的安全。對(duì)動(dòng)車段所調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)具有一定的參考意義。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.科技運(yùn)［2010］136號(hào).CTCS－2級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）［S］.2010.

［2］ 中國鐵路總公司.鐵總運(yùn)［2014］260號(hào).動(dòng)車段（所）調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)暫行技術(shù)條件 ［S］.2014.

［3］ 張子健，鄧亞偉，楊清祥，孫中央.CRH型電動(dòng)車組制動(dòng)距離計(jì)算與監(jiān)控裝置制動(dòng)模式曲線設(shè)計(jì)［J］.鐵道機(jī)車車輛，2007（6）：1－4.