城市軌道交通非裝備車緩沖區設計研究

渠 軍 徐建勇 張 亮 薛 強

(1.蘇州富欣智能交通控制有限公司,215163,上海; 2.卡斯柯信號有限公司,200071,上海;3.重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司,401122,重慶//第一作者,工程師)

?

城市軌道交通非裝備車緩沖區設計研究

渠 軍1徐建勇2張 亮3薛 強2

(1.蘇州富欣智能交通控制有限公司,215163,上海; 2.卡斯柯信號有限公司,200071,上海;3.重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司,401122,重慶//第一作者,工程師)

主要研究非裝備車和裝備車混跑或非裝備車存放在存車線時的安全防護方法,提出了緩沖區的概念。根據防護場景的不同,把緩沖區分為面對面碰撞緩沖區防護和側沖緩沖區防護。分析了緩沖區長度設置的原則和考慮因素。指出了緩沖區設計對列車正常運營的影響,并提出了幾種解決方案。

城市軌道交通; 緩沖區; 非裝備車; 碰撞防護

First-author′s address Suzhou Fuxin Intelligent Transportation Solutions Co.,Ltd.,215163,Suzhou,China

在城市軌道交通中,由于運營的需求,有時會出現未受ATC(列車自動控制)防護的非裝備車和CBTC(基于通信的列車控制)模式的裝備車混跑情況,有時還會出現非裝備車停放在存車線的情況。由于無法獲知前方車輛運行情況,且不具備非裝備車ATC防護功能,因此,非預期移動的非裝備車很可能會與裝備車碰撞或發生側沖危險。可見,非裝備車需采取不同于裝備車的安全防護手段,以提高系統的安全性。在非裝備車和裝備車之間設置一段安全防護區域作為緩沖區,可以很好解決此類問題,然而,從運營的角度來看緩沖區的設置會對運營產生一定影響。本文主要分析緩沖區的設置、緩沖區對不同運營場景的影響,并提出幾種解決對運行影響的方案。

1 緩沖區的設置

城市軌道交通列車運行過程中可能會出現幾種危險場景:①非裝備車的司機判斷失誤,過估了列車的制動性能,導致列車闖過紅燈;②非裝備車的司機錯誤理解了調度員的指令或由于一時疏忽,導致列車朝著進路相反的方向運行;③非裝備車停放在坡度較大的區域,列車出現倒溜或前溜;④由于信號機故障而熄滅,非裝備車闖過禁止信號,進入未授權區域等。

為了防止發生由于以上場景造成的列車碰撞或側沖危險,可設置緩沖區。

1.1 緩沖區的類型

根據防護場景的不同,緩沖區有2種防護類型:

(1) 面對面碰撞緩沖區防護(Face To Face 緩沖區)。如圖1所示,非裝備車由于司機誤操作闖過禁止信號,而此時裝備車在行進過程中通過車地通訊得知前面有緩沖區,列車實施制動,在進入緩沖區之前就停下,從而避免兩車碰撞事故的發生。圖1中裝備車的授權終點為非裝備車的緩沖區的邊界點。

(2) 側沖緩沖區防護(Fouling Bufter)。如圖2所示,非裝備車由于司機誤操作闖過禁止信號,進入警沖標侵限區域。裝備車在移動過程中存在與非裝備車發生側沖的危險。通過設置側沖緩沖區,移動授權終點禁止裝備車進入警沖標侵限區域,進而避免側沖事故的發生。

圖2 側沖緩沖區防護

1.2 緩沖區長度設置

從安全的角度來看,緩沖區的長度越長越好;但是,過長的緩沖區會影響列車的運營效率。總體來看,緩沖區在滿足安全的前提下越短越好。

計算緩沖區長度需考慮非裝備車的行駛速度、非裝備車緊急制動移動的最大距離、司機最大反映時間內列車移動的距離、裝備車緊急制動移動的最大距離、通信延時產生的距離,以及由于計算誤差產生的位置偏移最大值等因素。

2 緩沖區對運營的影響

2.1 非裝備車停放存車線

如圖3所示,存車線G2停放了1輛非裝備車,另有1輛裝備車要從正線G3進入存車線G1后折返。當裝備車進入折返線G5時,軌旁區域控制器一旦發現非裝備車的下游區段被裝備車占用,就會判斷非裝備車已經闖紅燈出來,進而生成交叉渡線上的防止側沖緩沖區。由于此緩沖區屬于G5范圍,因此裝備車一進入G5就會因超過授權終點而觸發緊急制動。

圖3 非裝備車停放存車線的情況

2.2 大小交路套跑

如圖4所示,1輛裝備車在小交路上進行折返作業,1輛非裝備車運行于大交路。當非裝備車接近G2區域時,產生的緩沖區會包含G5區域。這時存在2個影響運營的問題:

(1) 如果非裝備車在G5區域產生緩沖區,且此刻裝備車也已經辦理了折返進路,則裝備車會因緩沖區的存在而無法駛出存車線,非裝備車會因無法辦理進路而被迫停在紅燈信號的前面。此時,2輛車均無法運行。

(2) 如果裝備車在進行出存車線的折返作業,而非裝備車在大交路行進過程中產生G5區域的防止側沖緩沖區,則此時裝備車會因該緩沖區而觸發緊急制動。

圖4 大小交路運營混跑情況

2.3 非裝備車停放在車站

如圖5所示,當非裝備車停放在車站G2處時,所產生的側沖緩沖區會包含G4區域,從而導致裝備車因存在緩沖區而無法進行正常折返工作。

圖5 非裝備車存放在車站情況

2.4 超車運營

如圖6所示,當線路有超車運營需求時,裝備車本應根據運營調度指令完成超車作業。但如非裝備車停放于存車線G1處,則非裝備車的緩沖區會包括G4區域,從而導致裝備車因緩沖區的存在無法出站完成超車作業。

3 解決運營問題的方案

為了不影響列車的正常運營,可以通過以下幾種方案解決上述問題:

(1) 方案一:刪除對正常運營有影響非裝備車緩沖區。這種方式要求嚴格限制運營輸出。必須制定相應的安全規程來存放非裝備車,并采取有效措施(如加裝鐵鞋等止動裝置)來防止非裝備車意外移動。在正常運營期間,如需移動非裝備車,必須嚴格服從調度命令并遵守信號行車,嚴禁非裝備車非預期反方向運行。當由于某些原因導致信號機不能開放允許或引導信號,且調度員允許非裝備車通過禁止信號時,調度員應提前將與該信號機敵對的所有進路取消,同時保證在該進路相關方向上可能與非裝備車正面或側面沖突的范圍內,沒有其他列車并禁止其他列車進入。

圖6 裝備車超車作業情況

(2) 方案二:刪除非裝備車對正常運營有影響的緩沖區,并采用聯鎖檢查區段空閑的方式來取代緩沖區進行安全防護。如圖8所示,裝備車在運行中,如需開放信號機S1,則需增加對區段G2的空閑檢查:若非裝備車未駛入G2區段,則開放信號,反之,則不允許開放信號。由于信號開放需檢查區段空閑,因而該方案對列車的運營效率會有一定影響。

圖7 聯鎖增加檢查區段方案

(3) 方案三:刪除非裝備車所占用區段的緩沖區,并在下一區段添加1個計軸區段(如圖8所示)。

當非裝備車停放在G2區段時,不產生緩沖區,只有非裝備車進入G5區段才產生緩沖區。若非裝備車沒有發生非預期移動,一直停放在G2 區段,則裝備車可正常進行折返作業;若非裝備車發生了非預期移動,進入G5區段,則裝備車會因為存在緩沖區而無法進行折返,從而避免側沖事故的發生。

圖8 添加計軸設備的解決方案

4 結語

城市軌道交通運營期間會存在非裝備列車停放于存車線或非裝備車與裝備車混跑在線路上的情況。非裝備車在存車線或正線運行時,存在人為操作失誤而導致的與裝備車發生側沖和碰撞的危險。非裝備車緩沖區能對此類安全事故進行有效地防護,緩沖區的存在也會對正常運營有一定影響。這些影響也可通過適當的方案解決。

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵路信號設計規范:TB 10007—2006/J 529—2008 [s].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2] 鄭生全.城市軌道交通信號平面布置圖設計[J].信號技術,2012(6):31.

[3] 王國軍,宋鍇.城市軌道交通信號系統對車站折返能力的影響[J].城市軌道交通研究,2011(2):68.

[4] 朱先正,李新文.深圳地鐵一期工程正線信號系統設計及其分析[J].鐵路通信信號工程技術,2005(4):28.

Design of the Buffer Zone for Unequipped Train in Urban Rail Transit

QU Jun, XU Jianyong, ZHANG Liang, XUE Qiang

The protection methods for mixed running of equipped train and unequipped trains on the main line, or for the unequipped train parking on the stabling line are studied, and the concept of buffer zone is proposed. According to different protection situations, the buffer zone is divided into face to face buffer zone and fouling buffer zone. The basic principles and the related factors for the length of buffer zone are analysed, it is pointed out that the design of buffer zone will impact the normal train operation, and solutions are put forward to work out this problem.

urban rail transit; buffer zone; unequipped train; collision protection

U 298

10.16037/j.1007-869x.2016.09.016

2014-11-13)