新型有軌電車(chē)道岔控制方案分析

楊學(xué)鋒

武漢市城建工程有限公司

新型有軌電車(chē)道岔控制方案分析

楊學(xué)鋒

武漢市城建工程有限公司

現(xiàn)代有軌電車(chē)工程由于其本身的特點(diǎn)及運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，與傳統(tǒng)的地鐵和輕軌相比存在著明顯的特殊性，這就要求要在詳細(xì)分析其功能需求的基礎(chǔ)上，借鑒類(lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn)，合理做出選擇，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。基于此本文分析了新型有軌電車(chē)道岔控制方案。

新型有軌電車(chē)；道岔控制；方案

1 、新型有軌電車(chē)概述

新型有軌電車(chē)由傳統(tǒng)有軌電車(chē)全面升級(jí)而來(lái)。與道路公交相比，車(chē)輛壽命是道路公交的3倍左右，運(yùn)輸效率高于快速公交，且有利于環(huán)保。與地鐵和輕軌相比，其造價(jià)低、正線站間距小、路權(quán)相對(duì)開(kāi)放、車(chē)站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以?xún)奢v近距離排列運(yùn)行、一般通過(guò)人工駕駛。

正因這些區(qū)別，新型有軌電車(chē)的正線信號(hào)系統(tǒng)的功能需求有別于其他軌道交通，新型有軌電車(chē)無(wú)需超速防護(hù)、安全間隔駕駛、自動(dòng)駕駛和精確停車(chē)的需求。在正線道岔區(qū)域，有軌電車(chē)需要使用與地鐵、輕軌類(lèi)似的聯(lián)鎖控制。有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)需通過(guò)對(duì)軌旁信號(hào)設(shè)備狀態(tài)的采集來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)路選排、道岔轉(zhuǎn)換、鎖閉和解鎖及信號(hào)機(jī)的開(kāi)放，司機(jī)駕駛電車(chē)根據(jù)信號(hào)燈的指示行車(chē)。由此可知，在有軌電車(chē)正線信號(hào)系統(tǒng)中，保證行車(chē)安全的任務(wù)由道岔控制系統(tǒng)完成。本文對(duì)道岔控制系進(jìn)行討論分析，有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 、現(xiàn)代有軌電車(chē)正線運(yùn)行需求分析

有軌電車(chē)正線信號(hào)系統(tǒng)有著與傳統(tǒng)城市軌道交通不同的功能需求，具體表現(xiàn)在：

1)無(wú)安全間隔控制需求(長(zhǎng)大隧道路段除外)。在地鐵或輕軌中常用的正線信號(hào)系統(tǒng)通常具備ATP防護(hù)的列車(chē)控制功能，以保證高運(yùn)量、封閉環(huán)境中追蹤列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全。但是在有軌電車(chē)工程中，線路不完全封閉，存在與地面公共交通的平面交叉路口和相對(duì)開(kāi)放的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，它決定了傳統(tǒng)的ATP防護(hù)功能并不能防止電車(chē)和社會(huì)車(chē)輛、行人之間的沖突，達(dá)不到其控制目的。如采用ATP防護(hù)，在有軌電車(chē)復(fù)雜的路權(quán)環(huán)境中，將導(dǎo)致ATP的功能需求更高更復(fù)雜，不僅增加工程投資，而且會(huì)增加司機(jī)的依賴(lài)性、降低司機(jī)的警覺(jué)性，對(duì)與社會(huì)車(chē)輛和行人發(fā)生事故埋下一定的安全隱患。

2)無(wú)超速防護(hù)需求，但有一定的輔助駕駛告警需求。有軌電車(chē)允許其具備靈活的運(yùn)營(yíng)組織、2輛以上的車(chē)可以以很近的間距排列行駛或站內(nèi)停靠。因此，系統(tǒng)無(wú)超速防護(hù)需求，只要求司機(jī)保證避免追尾和沖撞。在曲線限速段、轉(zhuǎn)彎處、路口、長(zhǎng)大下坡等路段，可對(duì)司機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音提醒，但無(wú)控制功能。

3)無(wú)ATO自動(dòng)駕駛和精確停車(chē)需求。由于有軌電車(chē)采用人工駕駛模式，所以無(wú)ATO自動(dòng)駕駛需求。同時(shí)，在站臺(tái)的停車(chē)作業(yè)也是由司機(jī)來(lái)操作完成的，無(wú)精確停車(chē)需求。

3 、有軌電車(chē)道岔控制方案

本文對(duì)道岔控制方案的研究基于運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理系統(tǒng)采用GPS/BD與列車(chē)位置檢測(cè)設(shè)備組合方案，以GPS/BD作為基本的列車(chē)定位模式。列車(chē)在區(qū)間或非道岔區(qū)段運(yùn)行時(shí)，采用GPS/BD實(shí)時(shí)定位;列車(chē)運(yùn)行至道岔區(qū)段時(shí)，采用列車(chē)位置檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行精確定位，保證行車(chē)安全。有軌電車(chē)道岔控制系統(tǒng)如圖2所示。

正線道岔控制系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)轍機(jī)(地埋式)、地面控制箱、無(wú)線通信單元、進(jìn)路表示器、列車(chē)位置檢測(cè)設(shè)備、電源設(shè)備等。車(chē)載和地面采用無(wú)線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.1 道岔控制方式

根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，道岔控制方式可分為自動(dòng)進(jìn)路控制和車(chē)載遙控兩種

圖1 有軌電車(chē)信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 有軌電車(chē)道岔控制系統(tǒng)

3.1.1 自動(dòng)進(jìn)路控制

運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理系統(tǒng)將當(dāng)日的列車(chē)時(shí)刻表通過(guò)軌旁光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸至沿線的每個(gè)道岔控制器，并事先規(guī)定了列車(chē)的運(yùn)行方向。列車(chē)根據(jù)當(dāng)日時(shí)刻表運(yùn)行，當(dāng)接近道岔區(qū)段時(shí)，列車(chē)通過(guò)道岔區(qū)域的車(chē)地短程無(wú)線通信向地面控制設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求信息;地面控制設(shè)備接收到請(qǐng)求信息后，結(jié)合地面檢測(cè)設(shè)備的信息，將請(qǐng)求反饋信息發(fā)送給車(chē)載設(shè)備;車(chē)載設(shè)備接收到地面道岔控制設(shè)備發(fā)送的信息后，自動(dòng)反饋確認(rèn)信息至地面控制設(shè)備;地面控制設(shè)備根據(jù)計(jì)軸設(shè)備和進(jìn)路表示器狀態(tài)，檢查信號(hào)開(kāi)放條件滿(mǎn)足后，自動(dòng)完成道岔轉(zhuǎn)換并鎖閉道岔。列車(chē)通過(guò)該道岔區(qū)段后，道岔控制權(quán)自動(dòng)釋放。該道岔控制方式安全可靠，行車(chē)效率高，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，且符合軌道交通領(lǐng)域的發(fā)展方向。

3.1.2 車(chē)載遙控系統(tǒng)

車(chē)載遙控控制模式，與自動(dòng)控制方式最主要區(qū)別是依賴(lài)電車(chē)司機(jī)來(lái)進(jìn)行人工辦理進(jìn)路。當(dāng)電車(chē)通過(guò)道岔接近區(qū)段位置時(shí)，道岔控制器未接收到車(chē)載的道岔控制命令時(shí)，道岔控制器發(fā)送提示信息給車(chē)載，車(chē)載語(yǔ)音提示司機(jī)人工辦理進(jìn)路，司機(jī)減速行車(chē)，按壓車(chē)載上相應(yīng)按鈕進(jìn)行人工辦理進(jìn)路，感應(yīng)環(huán)線將進(jìn)路信息發(fā)送給道岔控制系統(tǒng)，道岔控制系統(tǒng)接收到進(jìn)路命令后，進(jìn)行聯(lián)鎖關(guān)系運(yùn)算，確保安全后將道岔轉(zhuǎn)換至相應(yīng)的位置并鎖閉，同時(shí)開(kāi)放信號(hào)機(jī)。當(dāng)軌道電路檢測(cè)到列車(chē)通過(guò)道岔區(qū)段后，進(jìn)路自動(dòng)解鎖，車(chē)載系統(tǒng)自動(dòng)解除人工控制道岔的功能。

該道岔控制方式自動(dòng)化程度較低，人為因素對(duì)行車(chē)安全和系統(tǒng)可靠性影響較大，同時(shí)也增加了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.1.3 現(xiàn)地控制

當(dāng)通過(guò)自動(dòng)進(jìn)路控制方式或車(chē)載遙控方式都無(wú)法辦理進(jìn)路時(shí)，工作人員操作現(xiàn)地操作盤(pán)辦理進(jìn)路，道岔控制系統(tǒng)中的聯(lián)鎖邏輯控制器通過(guò)開(kāi)關(guān)量采集單元接收進(jìn)路信息，完成進(jìn)路的辦理。

3.1.4 故障情況下的控制模式

在故障模式下，需要人工確認(rèn)道岔區(qū)段空閑，通過(guò)人工操作道岔按鈕或人工搬動(dòng)道岔。在這種方式下，車(chē)載設(shè)備和道岔控制器均不作任何邏輯運(yùn)算。

3.2 道岔控制系統(tǒng)接受命令方式

表1體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)備在不同組合狀態(tài)下道岔控制器通過(guò)不同途徑來(lái)接受進(jìn)路命令。

表1 進(jìn)路命令接受

總之，有軌電車(chē)正線道岔控制系統(tǒng)在造價(jià)允許的情況下可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的全部冗余備用，可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性，減少日常維護(hù)，該系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

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