長沙地鐵2號線信號系統(tǒng)改造期間非正常情況下行車組織研究

鄭偉濤、李錚錚、徐楚卓

（長沙市軌道交通運營有限公司，湖南 長沙410023）

1 現(xiàn)狀與背景介紹

長沙地鐵2號線首通段自2014年4月開通，至2025年將開通運營11年。2號線是長沙軌道交通線網(wǎng)東西向的骨干線路，是長沙市東西向客流量最大、公交壓力最大的交通走廊，串聯(lián)起沿線主要商貿(mào)中心、客運樞紐和核心景點。由于聯(lián)鎖計算機系統(tǒng)特性同一聯(lián)鎖區(qū)上下行同時只能觸發(fā)一條進路，當行車間隔壓縮至2至4分鐘時，可能造成列車信號通信丟失，導(dǎo)致列車緊急制動。新建線路2號線西延二期將于2025年后開通，新線客流的接入、公交線路優(yōu)化等原因促使該線路客流量持續(xù)增長，但客運量與運能的匹配度會受到信號系統(tǒng)特性限制。借著2號線西延二期新線開通的時機，通過對2號線通車線路信號系統(tǒng)進行改造，進一步提升客運服務(wù)水平。在運營線路利用夜間施工時間進行信號系統(tǒng)改造，施工難度高、風(fēng)險大。本文將介紹長沙地鐵信號系統(tǒng)改造期間，非正常情況下的行車組織。

2 非正常情況一：信號系統(tǒng)故障降級下的行車組織介紹

長沙地鐵2號線信號系統(tǒng)控制層級關(guān)系如圖1所示。依據(jù)長沙地鐵2號線信號系統(tǒng)控制權(quán)層級分析，信號系統(tǒng)控制權(quán)限分3個層級，中央應(yīng)用服務(wù)器（自動控制/人工控制），車站本地服務(wù)器（自動控制）和車站分機“現(xiàn)地工作站ATS”（人工控制），WT聯(lián)鎖機LCP本地控制，五種控制模式由聯(lián)鎖本地控制到中央自動控制，可逐步壓縮行車間隔增加運能，此為控制權(quán)升級，反之則為降級。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備正常程度決定，正常程度越高行車間隔越小，人工的介入行車組織越少，自動化程度越高。

圖1 長沙地鐵2號線信號系統(tǒng)控制層級關(guān)系圖

其一，正常情況下根據(jù)所編制列車運行圖，由中央應(yīng)用服務(wù)器依據(jù)移動閉塞的原理自動控制列車運行。如遇運行圖工作站等故障情況，可由中央行車調(diào)度通過ATS自動進路功能，實現(xiàn)對列車人工控制保障列車正常運行。

其二，當中央應(yīng)用服務(wù)器設(shè)備出現(xiàn)故障，運行圖工作站正常時，車站自動控制模式將自動激活，本地服務(wù)器將代替中央應(yīng)用服務(wù)器，實現(xiàn)全線自動列車跟蹤、自動進路辦理以及自動調(diào)整功能。

其三，當中央應(yīng)用服務(wù)器及本地服務(wù)器功能均喪失、聯(lián)鎖車站ATS工作正常時，車站通過奪取控制權(quán)，在“現(xiàn)地工作站”上開始人工排列進路組織列車運行。同時，將不影響折返的進路設(shè)置成自動工作，折返車站啟用相應(yīng)的折返模式，列車到站后自動觸發(fā)折返進路。

其四，當中央應(yīng)用服務(wù)器、本地服務(wù)器功能，以及聯(lián)鎖車站ATS功能均喪失、聯(lián)鎖車站“聯(lián)鎖機”工作正常時，車站通過奪取控制權(quán)，人工排列進路組織列車運行。同時，將不影響折返的進路設(shè)置成自動工作，折返車站啟用相應(yīng)的折返模式，列車到站后自動觸發(fā)折返進路。

其五，信號系統(tǒng)故障降級下回段（場）車站與車輛段（場）的行車組織，由回段（場）車站電話聯(lián)系車輛段（場）請求入段進路，同時可將列車組織運行至轉(zhuǎn)換軌，入段（場）進路開放后，列車司機根據(jù)地面開通信號正常入段（場）。車站級ATS手動控制權(quán)限時和車站級聯(lián)鎖控制權(quán)限入段（場）行車組織方式一樣。

3 非正常情況二（設(shè)備措施）：道岔應(yīng)急盤功能介紹

信號系統(tǒng)改造期間，運營期間車站正常組織運營，當運營結(jié)束后信號系統(tǒng)調(diào)試時需來回倒切新、舊兩套信號設(shè)備。就當前現(xiàn)狀而言，如遇聯(lián)鎖癱瘓，車站與車站、車站與車輛段之間，只能采用電話聯(lián)系的方式辦理列車閉塞，加人工手搖道岔的方式組織列車折返。辦理一次列車折返，至少需要人工手搖2～6組道岔，加上軌行區(qū)行走及車站與司機之間的要道還道時間，組織首趟列車完成折返時間需要在18～24分鐘左右，非首趟列車折返時間在14分鐘以內(nèi)。

在聯(lián)鎖癱瘓后道岔的操作方式、道岔位置監(jiān)控及列車位置的顯示，成為決定快速準備進路、組織辦理列車折返、快速恢復(fù)通車的關(guān)鍵因素。針對這一行車組織難點，長沙地鐵2號線在大小交路上折返的車站控制室增設(shè)一套道岔應(yīng)急盤（見圖2）。在聯(lián)鎖癱瘓情況下，通過道岔應(yīng)急后備盤來達到快速轉(zhuǎn)換道岔辦理列車進路、免去人工手搖道岔及列車準確定位目的。從基礎(chǔ)設(shè)備入手，將非首趟列車折返時間及行車間隔壓縮至10分鐘以內(nèi)，最大程度提升信號系統(tǒng)聯(lián)鎖癱瘓情況下的運能，確保乘客出行安全及出行質(zhì)量。

圖2 道岔應(yīng)急盤原理示意圖

道岔應(yīng)急盤的任務(wù)主要是在聯(lián)鎖機癱瘓情況下，模擬聯(lián)鎖機向道岔控制電路給出啟動命令（SJ及DCJ/FCJ），從而啟動道岔控制電路，經(jīng)道岔控制電路的邏輯檢查及動作，最終將380V交流電源送至軌旁轉(zhuǎn)轍機，轉(zhuǎn)轍機通電轉(zhuǎn)動，從而帶動道岔轉(zhuǎn)換。該情況下，道岔控制電路的檢查邏輯及動作過程與聯(lián)鎖控制時的電路保持一致，但對于道岔本身的控制已由聯(lián)鎖控制換成了道岔應(yīng)急盤人工控制。

4 非正常情況三（行車組織）：操作應(yīng)急盤的行車組織

在聯(lián)鎖癱瘓情況下，列車被迫停車之后，司機自行以25km/h速度運行至前方車站，遇道岔區(qū)段一度停車確認道岔位置正確后，以5km/h通過道岔區(qū)段（運營前已將非折返道岔鉤鎖至定位），此趟列車命名為“首趟車”。如遇道岔位置不正確，行調(diào)通知車站人員手搖道岔至所需位置。后續(xù)非首趟列車限速40km/h運行。車站與車站之間采用電話進行溝通辦理閉塞，用電話記錄號作為列車占用區(qū)間的憑證，并免去站務(wù)人員填寫及收發(fā)路票，以“好了”手信號為動車憑證。需組織列車折返車站，采用道岔應(yīng)急盤確認道岔位置及列車位置，操作道岔辦理進路，組織列車折返，免去人工手搖道岔。司機與車站之間通過“要道還道”聯(lián)絡(luò)機制，按調(diào)車的方式出入折返線路。

與車輛段（場）之間的行車組織，同樣采用道岔應(yīng)急盤操作道岔辦理站臺經(jīng)折返線至車輛段（場）的列車進路，車站與車輛段（場）之間通過電話聯(lián)系辦理接發(fā)車作業(yè)。用電話記錄號作為占用區(qū)間的憑證并免去填寫及收發(fā)路票，以“好了”手信號為動車憑證，車站與司機確認好電話記錄號和接車線路。

運營期間出現(xiàn)全線聯(lián)鎖癱瘓時，入段車站將采用“折返一趟、下線一趟”列車的方式，將全線行車間隔控制在10分鐘左右，避免列車在折返車站因折返能力受限造成的列車擠壓、列車停在區(qū)間等現(xiàn)象出現(xiàn)，避免影響列車上的乘客乘車體驗。

在保障安全的前提下，通過提前將正線非折返道岔鉤鎖至定位、首趟列車的快速啟動、采用道岔應(yīng)急盤免去人工手搖道岔、免去填寫及收發(fā)路票等一系列優(yōu)化行車組織流程的措施。壓縮了信號系統(tǒng)癱瘓后首趟列車的啟動運行時間，采用道岔應(yīng)急盤操作道岔的設(shè)備手段節(jié)省出人工手搖道岔時間，優(yōu)化列車占用區(qū)間的行車憑證。再經(jīng)過多次演練測試，行調(diào)、站務(wù)人員、司機等多部門聯(lián)動磨合優(yōu)化行車流程，開發(fā)出一整套新的行車組織辦法，長沙地鐵將此行車組織辦法命名為《2號線信號系統(tǒng)改造期間站間電話聯(lián)系法/電話聯(lián)系法》《2號線信號系統(tǒng)改造期間按調(diào)車方式辦理折返》，使信號系統(tǒng)癱瘓情況下的運能和服務(wù)質(zhì)量得以優(yōu)質(zhì)保障。

5 新站間電話聯(lián)系法培訓(xùn)及課程設(shè)計

在2號線10個聯(lián)鎖車站、培訓(xùn)室搭建ATS和聯(lián)鎖模擬操作平臺，有便捷的操作軟件基礎(chǔ)，起到了方便站務(wù)人員自主培訓(xùn)，確保站務(wù)人員具備熟練操作信號設(shè)備的能力及行車組織能力，減少信號故障情況下站務(wù)人員行車作業(yè)風(fēng)險隱患與列車晚點的概率。課程設(shè)計如圖3所示。

圖3 課程設(shè)計與開發(fā)

培訓(xùn)對象主要是2號線值班站長、值班員總數(shù)為185人，由于站務(wù)人員基本只在運營前檢查及利用回段列車操作信號系統(tǒng)，可見站務(wù)人員對信號系統(tǒng)降級下放信號控制權(quán)至車站時行車組織經(jīng)驗是較為缺乏的。而利用道岔應(yīng)急盤操作道岔組織列車折返、新站間電話聯(lián)系法全都是新概念和新知識，由此讓2號線所有值班站長、值班員熟練掌握信號系統(tǒng)降級下的行車組織、道岔應(yīng)急盤的操作及新站間電話聯(lián)系法，在信號系統(tǒng)故障或癱瘓時應(yīng)急情況處置時的必備技能。

因此，課程開發(fā)主要圍繞既有信號系統(tǒng)特性、信號系統(tǒng)降級下的行車組織、道岔應(yīng)急盤操作及功能介紹、新站間電話聯(lián)系法、實施案例與分析五部分培訓(xùn)內(nèi)容，理論與實操相結(jié)合。培訓(xùn)完畢后，對值班站長、值班員進行理論與技能評估。

6 新行車組織辦法的演練與實施

演練實施分五個階段進行，第一階段為非折返站驗證新站間電話聯(lián)系法；第二階段為折返車站驗證，操作道岔應(yīng)急盤按調(diào)車的方式組織列車折返；第三階段為全線跑車驗證兩種新行車組織辦法；第四階段為模擬運營期間聯(lián)鎖癱瘓，全線跑車驗證兩種新行車組織辦法，并組織列車以“折返一趟、下線一趟”方式回段；第五階段為按大小交路驗證兩種新行車組織辦法。

每個階段OCC、車站、司機之間收集所有問題并形成分析總結(jié)，不斷優(yōu)化并修改規(guī)章制度，優(yōu)化各崗位之間的作業(yè)流程。然后再實施演練，最終完善規(guī)章文本細節(jié)并發(fā)布實施。公司組織各部門形成周期性行車演練機制，確保行車調(diào)度、站務(wù)人員、司機之間對規(guī)章文本執(zhí)行的熟練程度，盡最大努力保障信號系統(tǒng)改造期間聯(lián)鎖癱瘓情況下的行車組織。

7 新站間電話聯(lián)系法與電話閉塞法優(yōu)勢分析

從表1中可以直觀看出，相較于電話閉塞法，新站間電話聯(lián)系法將聯(lián)鎖癱瘓下的首趟車折返時間由原先的18～24分鐘優(yōu)化至10～15分鐘，使其行車效率提高了12%～16%，其主要原因在于利用設(shè)備手段，免去了站務(wù)人員手搖道岔所節(jié)約出來的時間。非折返車站站停（含上下客）時分由5～7分鐘壓縮至2分鐘左右，使其車站與車站之間辦理閉塞的效率提升了35%，其主要原因在于免去了填寫及收發(fā)路票所節(jié)約出來的時間。

表1 新舊閉塞法時間占用對比表

8 結(jié)論

綜上所述，長沙地鐵2號線信號系統(tǒng)改造期間非正常情況下的行車組織分為信號系統(tǒng)故障、聯(lián)鎖癱瘓兩大類，其中信號系統(tǒng)故障，有中央ATS自動故障當中央人工正常、中央ATS故障車站級ATS自動正常、只車站級ATS手動正常時、只車站級聯(lián)鎖正常時4種情況（中央級自動除外）。根據(jù)不同的信號系統(tǒng)故障的實際情況，使用該信號系統(tǒng)控制權(quán)限下，將實現(xiàn)最安全且有效率的功能組織行車，確保行車間隔及客運服務(wù)質(zhì)量。在聯(lián)鎖信號系統(tǒng)癱瘓后，通過采用道岔應(yīng)急盤設(shè)備，免去人工手搖道岔、免去路票等設(shè)備措施、管理措施優(yōu)化行車組織工作，減少人工的操作設(shè)備，極大地壓縮列車折返時間、站停時間。

由此可以得出結(jié)論，新的行車組織辦法是在新增控制道岔設(shè)備的基礎(chǔ)之上，再建立起制度保障人員作業(yè)流程的有效性及規(guī)范性。而在設(shè)備存在故障的情況下，所有的作業(yè)流程的保障都是工作人員起關(guān)鍵性和決定性的作用。通過對新行車組織辦法的研究與實踐，探討出了新的行車組織辦法，以確保長沙地鐵2號線信號系統(tǒng)改造期間，出現(xiàn)各類信號系統(tǒng)故障情況及信號系統(tǒng)癱瘓時，都能保障市民出行安全和優(yōu)質(zhì)出行。