自動折返原理及常見折返失敗原因分析

馬加朋，李建鋒

(鄭州地鐵集團有限公司，河南 鄭州 450000)

折返效率是影響地鐵運行效率的一個重要環(huán)節(jié)[1]，在URBALIS信號系統(tǒng)中采用站后折返方式的自動折返方案，有利于地鐵線路運營組織，不易發(fā)生客流擁擠，且停站時間不會過長[2]。URBALIS信號系統(tǒng)設(shè)計列車到達折返站能可靠實現(xiàn)無人自動折返的正確率不低于99.99%，本研究分析URBALIS信號系統(tǒng)中列車自動折返模式原理和實現(xiàn)方式，并結(jié)合現(xiàn)有的自動折返故障進行分析總結(jié)，對故障快速定位處理有一定的指導意義。

1 ATB模式定義

自動折返是基于無線通信的列車控制 (CBTC)運營等級下的一種運行模式，是指CBTC列車在無須司機操作的情況下，在授權(quán)自動折返操作區(qū)域經(jīng)由牽入進路運行至折返線虛擬站臺，車載控制器(CC)自動切換駕駛室，再經(jīng)牽出運行至預(yù)定目的站臺的過程[3]。ATB模式需要由列車自動監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)、列車自動控制(ATC)子系統(tǒng)、聯(lián)鎖(CI)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信(DCS)子系統(tǒng)共同完成。

2 ATB模式實現(xiàn)條件

URBALIS系統(tǒng)ATB模式可用條件為列車在授權(quán)自動折返操作的區(qū)域內(nèi)、CBTC控制級別可用、列車停穩(wěn)、車門和屏蔽門關(guān)閉且鎖閉、駕駛手柄在零位、方向手柄在零位和兩個駕駛室都沒有被激活(鑰匙在OFF位)。

3 URBALIS信號系統(tǒng)提供兩種自動折返模式

3.1 站臺上的無人自動折返按鈕

列車在無人自動折返站停車、旅客下車完畢、車門和站臺門關(guān)閉后，兩個駕駛室都沒有被激活(鑰匙在OFF位)且方向手柄在零位、駕駛手柄在零位、列車處于ATB停車區(qū)域，此時ATB啟動按鈕指示燈點亮，司機按壓按鈕后下車；司機激活站臺ATB按鈕，啟動列車折返作業(yè)；當列車執(zhí)行自動折返時，司機步行至下一個站臺，等待列車完成自動折返停在該站臺；一旦車停準，司機上車激活另一端的設(shè)備，開始新的運行。

3.2 司機臺ATO(自動列車運行裝置)發(fā)車按鈕

列車在無人自動折返站停車、旅客下車完畢、車門和站臺門關(guān)閉后，兩個駕駛室都沒有被激活(鑰匙在OFF位)且方向手柄在零位、駕駛手柄在零位、列車處于ATB停車區(qū)域，此時ATB啟動按鈕指示燈點亮，由司機按壓列車ATB按鈕；司機按壓ATO啟動按鈕，列車執(zhí)行自動折返時司機行至列車的另一端；列車停在站臺后司機激活列車另一端，并打開車門及站臺門，待旅客上車完畢關(guān)閉車門及站臺門，開始新的運行。

4 ATB模式信號與車輛原理圖分析

4.1 駕駛室激活

在非ATB駕駛模式下，ATC使用KSON作為輸入信號來了解司機激活了哪個駕駛室，認為該駕駛室有駕駛員且在監(jiān)控列車運行，其中KSON是安全輸入信號(DSI_1)。

如圖1所示，KR1繼電器的勵磁電路與KR2繼電器的常閉接點串聯(lián)，KR2 繼電器的勵磁電路與KR1繼電器的常閉接點串聯(lián)，確保了兩個駕駛室的互鎖關(guān)系，避免出現(xiàn)兩個駕駛室都被司機激活的情況。

圖1 ATB模式下駕駛室激活原理圖

在ATB駕駛模式下，ATC利用CSR(ATC選擇駕駛室繼電器)信號配置列車運行方向駕駛室(駕駛室1或駕駛室2)，其中CSR是功能輸出信號(FDO_19)，與KSON選擇駕駛室的處理方式相同。CSR1設(shè)為1，表示ATC選擇激活駕駛室1；CSR2設(shè)為1，表示ATC選擇激活駕駛室2。如圖1所示，KSON為OFF位時，ATC輸出CSR=1，F(xiàn)DO_19接點閉合，CSR繼電器常開接點閉合，KR繼電器勵磁，列車駕駛室被ATC激活。而CSR繼電器勵磁時需要KSON1、KSON2均處于OFF位，從原理圖驗證了ATB模式可用時需要兩個駕駛室都沒有被激活(鑰匙在OFF位)。若列車正處于ATB模式時，司機激活任意一端駕駛室，ATC將設(shè)置CSR1為0，即使此時ATC輸出CSR信號，但由于CSR繼電器勵磁電路被斷開，CSR信號無法使KR繼電器勵磁，繼而ATC無法選擇駕駛室激活。因此，從原理圖也可得出司機激活駕駛室優(yōu)先于ATC激活駕駛室。

4.2 車載ATB按鈕命令采集

當滿足ATB模式條件、ATB模式可用時，ATB按鈕會點亮。FDO_8為ATB_IND功能信號輸出，ATC請求點亮ATB按鈕的指示燈，告知司機可以使用ATB功能。司機按壓列車 ATB按鈕(ATB_PB)后，ATC會采集到ATB_PB為1的功能輸入信號，列車進入ATB模式。ATB按鈕接點與KSON接點串聯(lián)，只有KSON處于OFF位，ATB按鈕被按下后才能得到有效的輸入信號，列車才能進入ATB模式。

4.3 站臺ATB按鈕命令采集

駕駛室ATB按鈕指示燈點亮，司機按壓列車ATB按鈕后，列車進入ATB模式。司機可以按壓ATO啟動按鈕實現(xiàn)有人監(jiān)督的自動折返，或利用站臺ATB按鈕實現(xiàn)無人自動折返。折返站臺設(shè)置自動折返按鈕，司機按下后ATB按鈕繼電器勵磁吸起，聯(lián)鎖采集到ATBAJ繼電器吸起，通過骨干網(wǎng)發(fā)送給車載ATC，車載ATC收到信息后啟動列車的折返作業(yè)，實現(xiàn)無人自動折返。

5 ATB折返失敗故障統(tǒng)計

ATB折返失敗故障統(tǒng)計見表1。

表1 ATB折返失敗故障統(tǒng)計

6 結(jié)語

ATB折返失敗原因主要類型：信號不能正常輸出虛擬鑰匙信息(CSR)、ATB方向向前信息(FWD)、牽引指令、牽引級位信息等；車載ATB按鈕、站臺ATB按鈕故障等；軌旁轉(zhuǎn)轍機、PSD設(shè)備故障等；以及車輛專業(yè)問題、司機操作問題。