點式應答器在提高大連快軌3號線大連站折返能力中的應用

孫傳增

（大連現代軌道交通有限公司，116011，大連∥工程師）

應答器是中國列車控制系統中的關鍵設備。它是一種基于電磁耦合原理，用于在特定地點校準列車位置、實現車－地間數據交換的點式高速數據傳輸設備。采用地面點式應答器與車載查詢器相配合，可以通過點式應答器發送地面碼序，由車載設備接收并譯碼，產生列車控制命令，以有效提高對列車安全運行速度的控制。

1 改造項目的背景介紹

大連快軌3號線是大連市城市軌道交通運輸的重要載體。隨著經濟的發展，大連快軌乘客量近年均成倍增長，快軌信號系統的原設計折返能力已不能滿足客運高峰期內的載客量需求，急需對信號系統進行改造，以緩解越來越大的客流量壓力。

既有的大連快軌3號線從火車站途徑開發區至金石灘，全長49.058km；大連快軌3號線的金州續建線從開發區至九里站，全長14.288km。大連快軌3號線正線采用WG－21A無絕緣軌道電路；道岔區段采用50Hz相敏軌道電路，并利用ATP（列車自動防護）速度碼發送環線，連續向車載ATP發送速度信息；在特殊限速區段采用點式應答器，提示列車可按車載信號顯示的速度運行。

列車超速防護車載設備的駕駛模式，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模式平時為禁用模式，選擇EUM模式時必須破鉛封。

列車ATP信息碼共分為18種：93／91LC（最大允許速度Vr＝93km／h，目標速度Vc＝91km／h，LC表示前方至少三個區段空閑），93／91AT（Vr＝93km／h，Vc＝91km／h，AT表示前方第二區段不準進入），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，級差為1.1Hz）信息相對應。

大連快軌3號線采用右側行車方式。快軌大連站采用站前折返，其終端折返模式分為3種：終端模式1（直進斜出的進站發車方式）、終端模式2（斜進直出的進站發車方式）、終端模式3。其中，終端模式3的缺省設置為終端模式1，當終端模式1進路無法選出時，系統自動選擇終端模式2。具體站場 圖及折返模式如圖1所示。

圖1 大連快軌3號線大連站列車折返模式

大連快軌3號線改造前的大連站進站折返控制方案存在以下問題：

1）當進站進路排通后，列車在速度碼的限制下需要較長時間才能進站停車，導致列車追蹤間隔時分加長；

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

3）當出站進路排通后，列車需要較長時間才能出清整個進路，導致后續列車無法及時出站。

其中，當列車經由軌道區段106G到達103G或104G的列車進站停車進路沒有排通時，列車在108G會收到58／0速度碼，司機根據控車原則會在108G早早將列車停下來。當進站進路排通后，列車需要較長的時間才能進站停車，導致列車追蹤間隔時分加長，不能滿足目前大連3號線以及金州續建線混運所要求的運輸能力。

根據目前運營情況，要求當列車經由軌道區段106G到達103G或104G的進站列車進路沒有排通，且106G沒有列車占用的時候，列車能夠繼續運行到2－4DG前停車；當列車進站進路排通后，使列車能夠迅速進站，以縮短列車追蹤間隔時分。

佛山市禪城區、南海區、順德區兒童行為問題檢出率無差異。考慮與以下因素有關：1）佛山地區位于珠三角經濟較發達地區，大部分家庭經濟條件較好，對兒童的心理健康教育也比較重視；2）調查中發現，許多中小學校都設有專門的心理咨詢室，配備專職心理老師；幼兒園也與醫院的兒童心理專家有密切合作，經常邀請心理專家為家長及教師進行有關兒童心理衛生的講座；3）每年的兒童健康體檢，兒童心理行為測試也在該地區的中小學及幼兒園廣泛開展，為早期發現心理行為問題及進行早期的干預提供依據。以上的幾點也是從小防范心理行為問題值得推薦的較好形式。

根據改造目的，不僅要求列車在收到58／0B碼的時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碼時將58／0碼按照58／56AT碼處理，在106G收到0／0碼時將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防護信號機越近越好［安全防護距離40m］，以保證當進站進路排通后列車能夠很快地進站停車。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置的，地面軌道電路在沿線的很多地方都有可能發送，因此需要加裝應答器用于列車定位，使得ATP車載設備只會在108G收到58／0碼時按照58／56AT碼控車，在106G收到0／0碼時使用速度距離模式曲線控車。

該改造項目實施后，使得大連站的折返時間由原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 點式應答器在改造項目中的應用

本改造項目中采用地面應答器與車載查詢器相配合的列車超速防護系統。該系統是保證快軌列車行車安全、提高運輸效率的一種列車速度監控設備。本次改造，在不改變原信號制式及模式下，運用地面應答器與車載查詢器相配合的控車模式來提高對列車安全運行的速度控制。

2.1 點式應答器應用的現場測試

ATP車載設備對列車能否進行精確定位和準確測距，能否在各個軌道區段收到的點式應答器發送的地面碼進行準確的譯碼并提供正確的控車方式起到關鍵作用。因此，必須對地面點式應答器與車載查詢器相配合的列車速度監控功能進行現場測試。

2.1.1 ATP車載設備收到應答器信息的控車模式測試

當ATP車載設備在大連站軌道區段110G末端位置收到前方2個應答器中的任意一個的信息后，即可對列車進行定位，同時開始進行測距，并使用絕緣節進行位置校正。在各個軌道區段收到地面碼后的處理方式如下。

1）當ATP車載設備在軌道區段108G內收到58／56AT或58／26或58／0碼時，ATP車載設備都按照58／56AT碼控車。

3）當ATP車載設備在軌道區段106G內收到58／0B碼時，ATP車載設備應按原有方案即按照58／26的速度距離模式曲線控車。

4）當ATP車載設備在軌道區段106G軌內收到0／0碼時，ATP車載設備應按照58／0的速度距離模式曲線控車。

5）當ATP車載設備在岔區、站臺和盡頭線收到0／0碼時，ATP車載設備仍應按照0／0碼控車，立即實施緊急制動。

6）當ATP車載設備在岔區和站臺收到58／0B碼時，ATP車載設備應按照28／0碼的速度距離模式曲線控車。此時保護區段為101G或102G，列車進站可能有以下幾種情況：①ATP車載設備在軌道區段108G內收到58／56AT 碼，在軌道區段106G、岔區和站臺軌收到58／0B碼。在軌道區段101G或102G收到0／0碼時，控車曲線如圖2所示。②ATP車載設備在108G內先收到58／0碼，后又收58／56AT 碼，在軌道區段106G、岔區和站臺軌收到58／0B碼，在軌道區段101G或102G收到0／0碼時，控車曲線如圖3所示。③ ATP車載設備在軌道區段108G內收到58／0碼，在軌道區段106G先收到0／0碼，后收到58／0B碼，在岔區和站臺軌收到58／0B碼。在軌道區段101G或102G收到0／0碼時，控車曲線如圖4所示。2.1.2 ATP車載設備沒有收到應答器信息的控車模式測試

1）當ATP車載設備在軌道區段110G末端由于某種原因沒有得到應答器信息，則ATP車載設備不能對列車進行定位，所有的處理仍應按照原有方案進行。

2）當ATP車載設備在CM模式下接收到58／0B碼，且載頻由高變低時，此時ATP車載設備可以認為是在軌道區段106G入口處收到58／0B碼，此時仍應采用原來的58／0B控車模式。

3）當ATP車載設備在RM模式下接收到58／0B碼，如果司機將駕駛模式轉換為CM模式時，ATP車載設備應實施緊急制動，以避免在軌道區段106G入口處收到58／0B碼而導致列車定位錯誤。

4）當列車進入軌道區段106G，由于某種原因將駕駛模式切換到RM模式后，應禁止再切換到CM模式（此項由司機駕駛規范強制保證）。

5）當ATP車載設備檢測到58／0B碼，但載頻不是由高變低時，此時ATP車載設備可以認為不是在軌道區段106G入口處收到58／0B碼，ATP車載設備不能對列車進行有效定位，需要無條件進行緊急制動。此時，需要司機將駕駛模式轉換為RM模式，由司機保證進站安全。

6）當ATP車載設備檢測到58／0和0／0碼，由于列車沒有定位，仍應按照原有的碼定義控車。

2.2 點式應答器應用的測試結果

由圖1可知，在大連站有兩種折返作業方式：①只使用一個站臺進行折返作業；② 使用2個站臺交叉進行折返作業。由測試結果可知：① 單站臺列車折返所需最短時間為3min 12s，最長為3min 46 s，平均為3min 24s；② 雙站臺列車折返所需最短時間為3min 22s，最長為3min 50s，平均為3min 35s。

經過此次項目改造，大連站折返時間及列車追蹤間隔大大縮短，所有預期功能都成功實現。通過點式應答器發送地面碼后，ATP車載設備對列車能夠精確進行定位和準確測距，對在各個軌道區段收到的地面碼能夠進行準確的譯碼并提供正確的控車方式。由此可以斷定，此次運用的地面應答器與車載查詢器相配合的列車速度監控系統是穩定可靠的。

3 本改造項目中應用點式應答器的意義

改造項目中點式應答器的合理應用，保證了車載ATP設備的安全性。改進后控車模式曲線簡化了司機的操作，應答器存儲的相關進路參數的調整保證了行車安全，使列車在即將進站階段的行駛速度大幅提高，進站—停車所需時間間隔大幅縮短。

本改造項目中的點式查詢應答器采用鐵道科學研究院的CXY型查詢應答器，車載ATP設備采用北京交通大學的LCF－100DT型車載設備。CXY型點式查詢應答器現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臺應答器及250套車載ATP設備在運營線路和機車上安裝使用。該技術是成熟的。

在此次改造項目中，采用地面應答器與車載查詢器相配合，在不改變原信號制式及模式下，提高了列車安全運行的速度控制。該技術的成功應用，為下一步大連快軌3號線信號系統的全面升級改造打下了良好的基礎，并提供了方向性的指導思路。同時也為國內其他城市地鐵、輕軌的列車折返能力改造提供了參考方案。

［1］李向紅，李永善，曹進.高速鐵路中的查詢應答器［J］.鐵道通信信號，2004（10）：5.

［2］朱曉航.基于FPGA的應答器報文譯碼研究［D］.北京：北京交通大學，2007.

［3］邸洪濤.點式信息設備編碼的研究與設計［D］.成都：西南交通大學，2007.

［4］苗沁，周天星.城市軌道交通折返站折返能力分析［J］.城市軌道交通研究，2010（11）：57.