全自動(dòng)車輛段停車列檢庫線信號(hào)設(shè)備布置方案分析

董洪衛(wèi)

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行線路的作業(yè)模式和特點(diǎn)，車輛段/停車場采用納入ATC 監(jiān)控的方案，車輛段/停車場內(nèi)劃分為自動(dòng)控制區(qū)域和非自動(dòng)控制區(qū)域，自動(dòng)控制區(qū)域納入ATC 系統(tǒng)的控制范圍。ATC 具備對(duì)整個(gè)車輛段/停車場監(jiān)視及控制功能，對(duì)車輛段/停車場自動(dòng)化區(qū)域具備列車識(shí)別號(hào)的連續(xù)追蹤、自動(dòng)賦予列車識(shí)別號(hào)功能，根據(jù)出入庫計(jì)劃自動(dòng)設(shè)置列車目的地碼，自動(dòng)觸發(fā)列車進(jìn)路。在自動(dòng)化區(qū)域具備CBTC 級(jí)別下的ATP/ATO 功能，防護(hù)列車運(yùn)行安全，完成進(jìn)出段/場的全自動(dòng)運(yùn)行功能。那么相對(duì)于僅聯(lián)鎖設(shè)備控制的段/場，停車列檢庫線長度會(huì)增加，信號(hào)設(shè)備布置既要滿足ATP的防護(hù)要求又要滿足實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)功能需求。

要分析布置方案首先應(yīng)明確庫內(nèi)列車所具備的全自動(dòng)運(yùn)行功能，根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行的需求，系統(tǒng)具備列車ATO 入庫停車的功能，系統(tǒng)具備庫內(nèi)列車休眠喚醒功能，系統(tǒng)具備原地升級(jí)全自動(dòng)駕駛模式的功能。列車喚醒完成列車靜態(tài)自檢和動(dòng)態(tài)自檢后方具備出庫準(zhǔn)備條件。故停車列檢庫線長度的確定及信號(hào)設(shè)備布置應(yīng)考慮滿足動(dòng)態(tài)測試防護(hù)及ATO精確停車防護(hù)的要求。

1 應(yīng)答器（庫內(nèi)）布置原則分析

軌旁應(yīng)設(shè)置休眠喚醒應(yīng)答器，要求應(yīng)答器中心線位置與列車停車時(shí)車載應(yīng)答器天線中心線位置保持一致。

軌旁應(yīng)設(shè)置ATO 精確停車用位置校正應(yīng)答器，要求應(yīng)答器校正精度為±50 cm。

軌旁應(yīng)設(shè)置降級(jí)列車重新定位用應(yīng)答器，要求越過出庫信號(hào)機(jī)前列車連續(xù)經(jīng)過兩個(gè)應(yīng)答器。兩個(gè)應(yīng)答器的距離保證互不影響應(yīng)答器天線的讀取范圍，兩個(gè)應(yīng)答器中心按3 m 設(shè)置。列車獲得定位后應(yīng)保證列車包絡(luò)未越過出庫信號(hào)機(jī)，以完成篩選，應(yīng)答器距離信號(hào)機(jī)按大于2 m 設(shè)置。

軌旁應(yīng)設(shè)置列車頭尾端定位信息冗余布置的應(yīng)答器。

2 信號(hào)機(jī)及軌道區(qū)段布置原則分析

軌旁應(yīng)設(shè)置出庫信號(hào)機(jī)，及列車阻擋信號(hào)機(jī)。信號(hào)機(jī)距離列車宜保證5 m 的司機(jī)瞭望距離。相應(yīng)出庫信號(hào)機(jī)處設(shè)置軌道區(qū)段邊界計(jì)軸或絕緣節(jié)。對(duì)于雙列位停車列檢庫，對(duì)應(yīng)兩列位分別設(shè)置AG、BG，中間設(shè)置CG 主要用于降級(jí)列車重新定位后的列車篩選、列車跳躍防護(hù)、保證ATO 精確停車精度。

CG 的長度設(shè)置應(yīng)滿足列車入庫停車及跳躍的安全保護(hù)距離的要求；CG 的長度設(shè)置應(yīng)大于單輛列車兩個(gè)輪對(duì)轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)輪對(duì)之間的距離，保證該區(qū)段可靠監(jiān)測列車占用。

3 庫內(nèi)ATP安全防護(hù)距離分析

在選定運(yùn)營停車點(diǎn)之后，考慮ATO 運(yùn)營的速度余量，計(jì)算一條ATO 運(yùn)營的最高速度-距離曲線，將該曲線作為參考曲線。從該參考曲線上任意一點(diǎn)以最大的加速度按照安全制動(dòng)模型去計(jì)算撞線后列車的走行距離，可得到列車的真正停車點(diǎn)和運(yùn)營停車點(diǎn)的距離差值。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取列車從該曲線的任意位置撞線之后，可能達(dá)到的最大的距離差值為保護(hù)區(qū)段。此時(shí)ATP 使用保護(hù)區(qū)段的末端作為防護(hù)危險(xiǎn)點(diǎn)。

當(dāng)列車速度超過緊急制動(dòng)觸發(fā)速度V4時(shí)，應(yīng)按照最不利條件來考慮列車可能達(dá)到的位置。此時(shí)應(yīng)至少考慮：測速誤差(Verr)；最大牽引階段(AB)；惰行階段(BC)；緊急制動(dòng)生效階段(CD)；線路坡度；列車實(shí)施緊急制動(dòng)之后的停車位置。

安全保護(hù)距離計(jì)算模型，如圖1 所示。

圖1 安全保護(hù)距離計(jì)算模型Fig.1 Calculation model of safety protection distance

選取撞線點(diǎn)離停車點(diǎn)的距離d 為已知參數(shù)，在選定運(yùn)營點(diǎn)停車的減速率為a0，緊急制動(dòng)減速度為a4，則保護(hù)區(qū)段的計(jì)算公式如下：

V4=sqrt（2×a0×d）；

V3=V4+Verr；

VB=V3+a1t1；

VC=VB+a2t2；

VD=VC+a3t3；

s=（（V3+VB）t1+（VB+VC）t2+（VC+VD）t3+VD×VD/a4）/2；

delta=s-d。

其中，t1：從信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出緊急制動(dòng)指令到牽引完全切除的時(shí)間。

t2：從牽引完全切除到施加緊急制動(dòng)的時(shí)間。

t3：從信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出緊急制動(dòng)指令到緊急制動(dòng)力完全施加的時(shí)間。

以上計(jì)算得出的安全保護(hù)距離delta 取值還應(yīng)考慮一定的安全裕量，如設(shè)備安裝誤差、第一輪對(duì)到車鉤的距離（懸垂距離）等。

按照上述計(jì)算原理，列車速度為5 km/h 時(shí)按照ATO 控車最大減速度a0選為1 m/s2計(jì)算常用制動(dòng)距離約為1 m。按照列車在庫內(nèi)距離停車點(diǎn)1 m 時(shí)超過5 km/h 速度觸發(fā)緊急制動(dòng)，測速誤差暫定為2 km/h，定位誤差選定為1 m，切牽引過程中平均加速度a1選定選定為0.55 m/s2，施加緊制動(dòng)過程中平均減速度a2與a3選定為0.6 m/s2，緊急制動(dòng)減速度a4選定為1.2 m/s2，牽引切除時(shí)延t1選定為1.7 s，緊急制動(dòng)施加時(shí)延t2與t3選定為1.5 s，計(jì)算得出由該點(diǎn)觸發(fā)緊急制動(dòng)的距離約為11 m。另考慮該保護(hù)距離滿足動(dòng)態(tài)測試時(shí)跳躍ATP防護(hù)距離按超過2 m、ATP 跳躍防護(hù)速度按超過5 km/h 緊急制動(dòng)計(jì)算所需的防護(hù)要求綜合計(jì)算由停車點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)的保護(hù)距離約為12 m。理論上當(dāng)選定5 km/h 速度觸發(fā)緊急制動(dòng)速度-距離曲線后，當(dāng)庫內(nèi)列車運(yùn)行速度足夠低、a0足夠小的時(shí)候，停車點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)可無限接近。本計(jì)算僅考慮了主要影響參數(shù)，由于車輛、信號(hào)系統(tǒng)性能參數(shù)的差異所計(jì)算的安全防護(hù)距離存在差異，工程實(shí)施時(shí)如場段規(guī)模允許，設(shè)計(jì)階段可選定15 m 為安全防護(hù)距離。

4 庫線信號(hào)設(shè)備布置方案

對(duì)于雙列位停車列檢庫，停車位分別設(shè)置AG、BG 軌道區(qū)段，并設(shè)置相應(yīng)的出庫信號(hào)機(jī)、阻擋信號(hào)機(jī)和計(jì)軸設(shè)備（或軌道電路絕緣節(jié)），兩列位中間設(shè)置CG 用于入庫進(jìn)路保護(hù)區(qū)段及BG 列車快速完成篩選使用。雙列位停車列檢庫設(shè)備布置如圖2 所示。

對(duì)于單列位停車列檢庫，入庫進(jìn)路的同樣考慮保護(hù)區(qū)段，但采用保護(hù)區(qū)段內(nèi)置方式，不設(shè)置獨(dú)立的軌道區(qū)段設(shè)備，單列位停車列檢庫設(shè)備布置如圖3 所示。

圖2 雙列位停車列檢庫設(shè)備布置示意圖Fig.2 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of dual train position

5 結(jié)語

本文根據(jù)全自動(dòng)段場庫內(nèi)完成的功能需求，分析庫內(nèi)信號(hào)設(shè)備相對(duì)理想的布置方案。根據(jù)各工程特點(diǎn)及條件，有的參數(shù)略有不同。如工程條件受限可采用設(shè)置可碰撞車檔、限制車輛加速度、限制常用制動(dòng)減速度、采用并置信號(hào)機(jī)等方式進(jìn)一步縮短保護(hù)距離。各工程項(xiàng)目可根據(jù)工程條件及需求進(jìn)行靈活布置，系統(tǒng)供應(yīng)商根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)一步核算，在保證行車安全的前提下盡可能提高系統(tǒng)可用性。期望本文為信號(hào)專業(yè)工程設(shè)計(jì)、信號(hào)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)及參考。

圖3 單列位停車列檢庫設(shè)備布置示意圖Fig.3 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of single train position