區域控制器障礙物區域防護方法研究

聶宇威，耿 鵬

(通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070)

1 概述

基于通信的列車控制系統（CBTC 系統），若列車運行的軌道上出現障礙物， 司機采取了制動措施但列車速度過快沒能在碰撞到障礙物之前停下，障礙物有可能會被碰撞到相鄰軌道上；或列車因某種原因脫軌，也可能會影響相鄰軌道上的其他列車，對相鄰軌道上的其他列車的運行造成安全隱患。特別是在全自動無人駕駛（F A O）系統中，在無司機參與的情況下，線路上的障礙物更無法被及時發現。在某一列車檢測到線路上有障礙物，或檢測到列車自身脫軌時，障礙物區域防護系統提供了一種防護線路上其他列車安全運行的方法。

2 功能實現方法

2.1 障礙物判定方法

車輛設備上配置障礙物/脫軌防護檢測傳感器，在列車碰撞到障礙物或列車發生脫軌時，傳感器將采集到的信號第一時間傳遞給車載控制器，由車載控制器上報給區域控制器（Zone Contr ol，ZC）和調度中心列車綜合自動化系統。ZC 根據列車匯報的發生障礙物碰撞或列車脫軌的位置信息建立障礙物防護區域，并及時上報調度中心列車綜合自動化系統。調度中心根據列車車載控制器及ZC上報的障礙物相關信息，安排相關作業人員到事故現場處理。

2.2 障礙物防護區域建立方法

列車發生障礙物碰撞或列車脫軌事故時，ZC以列車發生事故的位置為中心，向列車期望運行方向的前方和后方各以一段距離（可分別配置）為半徑圈定建立障礙物防護區域。

2.2.1 建立防護區域影響鄰線運營

列車障礙物碰撞或列車脫軌若發生在單洞雙線、高架和地面共線等地點，障礙物可能會影響到鄰線的運營安全，障礙物防護區域的建立應考慮相鄰線路的情況。如圖1 所示，列車1 在下行站臺發生障礙物碰撞，ZC 按列車運行方向，向前向后建立障礙物防護區域，由于列車1 在站臺區域，前方是道岔區段，建立防護區域時充分考慮相鄰線路的情況，防護區域將鄰線也包含在內。圖1 中紅色虛線劃定區域為障礙物防護區域。

圖1 站臺區域建立障礙物防護區域示意圖Fig.1 Schematic diagram of setting obstacle protection area in platform area

2.2.2 建立防護區域不影響鄰線運營

列車障礙物碰撞或列車脫軌若發生在單洞單線等線路條件下，障礙物不可能影響到鄰線的運營安全，障礙物防護區域的建立可不考慮相鄰線路的情況。如圖2 所示，紅色虛線劃定區域為障礙物防護區域。

圖2 單洞單線區域建立障礙物防護區域示意圖Fig.2 Schematic diagram of setting obstacle protection area in single line area of single tunnel

2.2.3 ZC邊界點附近建立防護區域

列車障礙物碰撞或列車脫軌發生在與相鄰ZC的邊界點附近時，本ZC 在管轄范圍內建立障礙物防護區域的同時，應告知相鄰ZC 邊界點處需建立障礙物防護區域，相鄰ZC 在收到相關信息后，在自身管轄范圍內也建立因該列車引起的障礙物防護區域。如圖3 所示，紅色虛線至邊界點之間的區域為ZC2 建立的障礙物防護區域，藍色虛線至邊界點之間的區域為ZC1 建立的障礙物防護區域。

同樣的，如果ZC 邊界點在站臺附近，鄰線也可能受到影響，也需要按照上述方法在兩個ZC 的各自管轄范圍內兩條線路上均建立障礙物防護區域。

2.3 障礙物防護區域列車管理方法

2.3.1 防護區域內的列車

ZC 建立障礙物防護區域后，對于處在防護區域內的列車（列車安全包絡完全在防護區域內的列車，以及列車安全包絡與防護區域有重疊部分的列車）實施緊急制動。

2.3.2 防護區域外的列車

ZC 建立障礙物防護區域后，對于處在防護區域以外的列車（列車安全包絡與防護區域無任何重疊部分）按移動授權正常運行，ZC 為其計算的移動授權不能延伸進入障礙物防護區域。若列車由于慣性，未在障礙物防護區域外停下，沖進防護區域后，ZC 按防護區域內的列車處理，實施緊急制動。

2.3.3 站間運行管理

ZC 建立障礙物防護區域后，對于即將駛入該區域已經出站的列車，按上述方式移動授權不能延伸進入障礙物防護區域；對于即將駛入該區域尚未出站的列車，移動授權終點保持在站臺內，不延伸進入區間線路。

圖3 移交邊界區域建立障礙物防護區域示意圖Fig.3 Schematic diagram of setting obstacle protection area in handover boundary area

圖4 站臺區域障礙物區域防護方法示意圖Fig.4 Schematic diagram of obstacle area protection method in platform area

如圖4 所示，紅色列車觸發障礙物防護區域實施緊急制動，其他三列車根據位置不同采取不同的處理方式。線路圖左側站臺下行線的列車運行方向為駛離障礙物防護區域的方向，且該列車不在該障礙物防護區域內，故不受任何影響，依據ZC 提供的移動授權正常行駛。上行線在障礙物防護區域內的列車，采取緊急制動措施，在障礙物防護區域解除之前制動不可緩解。線路圖左側站臺上行線的列車運行方向為駛向障礙物防護區域的方向，ZC 為該列車計算的移動授權應不延伸進入障礙物防護區域，特別的是當該列車在站臺停準停穩后，ZC 為該列車計算的移動授權應不超出站臺區域，扣車在該站臺直到障礙物防護區域解除。

如圖5 所示，紅色列車觸發障礙物防護區域實施緊急制動，由于位置是在單洞單線內，對相鄰線路不產生任何影響，故上行線路的列車依據ZC 提供的移動授權正常行駛。

圖5 單洞單線區域障礙物區域防護方法示意圖Fig.5 Schematic diagram of obstacle area protection method in single line area of single tunnel

2.3.4 解除障礙物防護區域后

ZC 解除障礙物防護區域后，原障礙物防護區域內的列車按移動授權正常運行，其他未進入障礙物防護區域的列車，移動授權暫時不延伸進入原障礙物防護區域，待原障礙物防護區域內列車均離開后，再延伸進入該障礙物防護區域。之后，所有列車按移動授權正常運行。

2.4 障礙物防護區域解除方法

障礙物防護區域須有調度人員確認安全方可解除。

2.4.1 本ZC建立的防護區域

本ZC 建立障礙物防護區域后，上報行車綜合自動化系統（Tr ain Integr ation Automatic System，TIAS）本ZC 管轄范圍內的所有障礙物防護區域，TIAS 車輛調和行調界面進行報警，通過站內和區間CCTV 查看現場情況，協調工作人員到事發地點現場處理。工作人員現場清除障礙物，并確認線路上沒有遺留障礙物時，復位障礙物脫軌檢測傳感器。調度人員確認現場故障解除以及線路上沒有作業人員且具備繼續運營的條件后，TIAS 通過二次命令方式與ZC 交互，解除障礙物防護區域。車輛通過司機人工確認解除緊急制動后，人工打開鑰匙后重新升級為FA M 模式發車。

2.4.2 相鄰ZC建立的防護區域

因相鄰ZC 在移交邊界點附近建立的障礙物防護區域，在相鄰ZC 解除該障礙物防護區域后，本ZC 管轄范圍內的障礙物防護區域自動解除。

3 結束語

ZC 是CBTC 系統的核心設備，核心功能是為列車計算移動授權，實現移動閉塞列車追蹤。運營線路上出現障礙物或列車意外脫軌的情況，對本線及鄰線的運營安全構成威脅。本文提出的基于區域控制器的障礙物區域防護方法，通過建立防護區域封鎖區域的方式，保障前后列車及鄰線列車的運行安全，提高了CBTC 系統，特別是FA O 系統運行的安全。