地鐵各專業(yè)對信號系統(tǒng)最高速度的影響

曹德智 丁全健

摘 要：文章就地鐵信號系統(tǒng)控車涉及的各種速度進(jìn)行了分析，探討了信號專業(yè)與其他專業(yè)關(guān)于各種列車運(yùn)行速度的關(guān)系和協(xié)調(diào)原則，強(qiáng)調(diào)了在地鐵系統(tǒng)設(shè)計中就列車最高運(yùn)行速度進(jìn)行協(xié)調(diào)配合的重要性。

關(guān)鍵詞：地鐵 設(shè)計 信號系統(tǒng) 控制

信號系統(tǒng)作為與地鐵運(yùn)營密切相關(guān)的重要系統(tǒng)，其主要功能是實現(xiàn)列車運(yùn)行的安全、高效、舒適，并滿足列車旅行速度、追蹤間隔、折返間隔等重要運(yùn)營指標(biāo)的要求。從以上分析可以看出，在地鐵工程設(shè)計過程中，相關(guān)專業(yè)非期望的速度限制將直接影響信號系統(tǒng)運(yùn)營指標(biāo)（如列車旅行速度、折返間隔等）的實現(xiàn)。因此，在工程設(shè)計過程中，信號專業(yè)應(yīng)與相關(guān)專業(yè)密切配合，相關(guān)專業(yè)也需理解信號專業(yè)的速度概念，避免出現(xiàn)非期望的壓低列車運(yùn)行速度的情況，以便于列車實現(xiàn)安全、高效、舒適的運(yùn)行。

1信號專業(yè)各種列車運(yùn)行速度的分析

目前，地鐵信號系統(tǒng)普遍采用列車自動控制（ATC），具有ATP/ATO功能，列車以自動駕駛模式（AM）作為常用駕駛模式。信號專業(yè)在考慮各種列車運(yùn)行速度時要使其滿足ATP/ATO功能要求，一旦完成設(shè)計，地鐵系統(tǒng)的列車將以信號專業(yè)設(shè)定的列車運(yùn)行模式運(yùn)行，這將最終決定地鐵系統(tǒng)的運(yùn)營指標(biāo)，因此有必要就信號專業(yè)確定的各種速度值與相關(guān)專業(yè)定義的列車運(yùn)行速度進(jìn)行協(xié)調(diào)，以取得最佳的運(yùn)營效果。列車以自動駕駛模式（AM）運(yùn)行時，ATP/ATO系統(tǒng)實時、連續(xù)地測量列車的實際運(yùn)行速度，并與設(shè)計確定的推薦最高速度比較，根據(jù)比較結(jié)果，輸出加速、制動、惰行指令使列車的實際運(yùn)行速度接近設(shè)計確定的推薦最高速度，因而列車的實際運(yùn)行速度是在推薦最高速度上下波動，其波動范圍由列車的可控性決定。ATP/ATO輸出的控制命令應(yīng)盡量減少列車運(yùn)行狀態(tài)的變化，以滿足乘客舒適度的要求，減少車輛的磨耗。在自動駕駛模式下運(yùn)行時，結(jié)合已開通運(yùn)營線路的速度測試情況，根據(jù)不同的系統(tǒng)控制原理。

2地鐵信號系統(tǒng)設(shè)計中的速度

2.1速度的定義

在現(xiàn)代地鐵信號系統(tǒng)中，常常采用自動列車防護(hù)系統(tǒng)（ATP）來進(jìn)行速度監(jiān)督，當(dāng)ATP系統(tǒng)檢測到列車運(yùn)行速度超過監(jiān)督速度時，立即觸發(fā)緊急制動，使列車緊急停車，以保證旅客和列車的安全。通常用VNE表示永遠(yuǎn)不允許超過的速度曲線。此曲線是基于線路地理特性（線路平面和線路縱斷面特性）和列車最高速度而定；VG代表設(shè)計速度曲線，它是ATP計算信號速度（VS）和監(jiān)督速度（VPR）的基礎(chǔ)；VS代表用于列車實際運(yùn)行的速度曲線，此速度作為推薦速度供司機(jī)參考；VPR代表ATP的監(jiān)督速度曲線，位于VS曲線之上4 km處。當(dāng)ATP識別出列車運(yùn)行速度已超過監(jiān)督速度（VPR）時，立即實施超速防護(hù)（緊急制動）。

2.2速度的確定

當(dāng)列車運(yùn)行速度超過VPR時，ATP系統(tǒng)立即實施緊急制動，但是由于信號系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)的響應(yīng)時間，在ATP發(fā)出緊急制動命令后，列車速度還有可能加速一段時間，然后列車才能真正減速，這時就必須確保列車可能的最大速度Vmaxtrain

根據(jù)旅客舒適性的要求來優(yōu)化水平曲線的信號速度在水平曲線內(nèi)離心加速度a和離心加速度時變率β值是影響旅客舒適度的兩個指標(biāo)。按照GB 50157-2003地鐵設(shè)計規(guī)范的建議在水平曲線內(nèi)，最大允許離心加速度a=0.4m/s2，最大離心加速度時變率β=0.3m/s3。其計算公式如下：

其中，a為離心加速度m/s2；β為離心加速度時變率m/s3；V為列車在水平曲線的速度Km/h；h為水平曲線超高，mm；R為水平曲線半徑，m和I為緩和曲線長度m。對于線路中的每一個水平曲線進(jìn)行計算，一旦計算結(jié)果表明離心加速度a超過0.4m/s2和/或離心加速度時變率β超過0.3m/s3，則應(yīng)降低速度重新計算，直到離心加速度a和離心加速度時變率β滿足要求。這樣一來，在保證行車安全的同時，旅客的舒適性也得到了滿足。

3結(jié)束語

地鐵系統(tǒng)的運(yùn)輸效率在很大程度上取決于地鐵列車在線路上的運(yùn)行速度。而這個速度是由線路的地理特性（線路平面和線路縱斷面特性）、列車的最高時速及地鐵運(yùn)營所采用的信號系統(tǒng)共同決定的。地鐵信號系統(tǒng)的設(shè)計在保證列車運(yùn)行安全和地鐵運(yùn)行效率的同時，對速度進(jìn)行優(yōu)化，以最大限度的滿足旅客乘坐列車的舒適感。特別是對于運(yùn)營相關(guān)指標(biāo)最終實現(xiàn)者的信號專業(yè)，如何與各相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)各種列車運(yùn)行速度，避免出現(xiàn)非期望的壓低列車運(yùn)行速度的情況，實現(xiàn)列車安全、高效、舒適運(yùn)行，是其設(shè)計配合的重要內(nèi)容。在地鐵信號設(shè)計中，線路設(shè)計和信號設(shè)計通常屬于兩個不同的專業(yè)。希望本文通過對有關(guān)速度的描述和計算方法能對兩個專業(yè)在對速度的理解上=達(dá)成共識，以使地鐵能夠充分發(fā)揮承載大運(yùn)量、高密度的旅客運(yùn)輸，更好的滿足現(xiàn)代社會對城軌交通的需要。

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