城市軌道交通聯絡線計軸磁頭受擾的處理方案研究

陶巍

卡斯柯信號有限公司 上海 200070

引言

為了列車轉線維修維護、接新車、列車架修資源共享、磨軌車臨時調度等運行作業需要，地鐵線路常常存在本線與其他地鐵線路、本線與鐵路線路間設置聯絡線的情況。特別在新興出現的互聯互通項目中，聯絡線可以說是極其重要的組成部分。

為保障正線行車作業與聯絡線轉線行車作業的安全，信號系統聯絡線的設計顯得尤為重要。一般而言聯絡線按雙方向的單線運行來設計，這樣的話如果兩條線路分屬不同信號廠商，設計和調試階段還存在一個兩家公司之間互相協調工作的過程，這不但是信號層面的“接口”，還是廠商之間的“接口”。

1 A-B線聯絡線初步設計

某市的A線的設計和開通均在B線之前。

為保證聯絡線故障不影響A線的正線運行，在設計階段設置了SSD_A4這個無岔區段。若無岔區段的2個計軸磁頭（AC_A1和AC_A2）中任意一個受擾故障，計軸系統即輸出“占用”狀態。由于無岔區段為線路A的邊界，不能旁路計軸，所以聯鎖子系統CI自然會判斷該無岔區段為“占用”。不過此時道岔區段SDD_A3不會受其影響，因此不會影響到線路正線運營以及出入庫作業。由此可見，如今設置聯絡線的無岔區段是一種通用的設計方案，而且已經成為不同線路間轉線作業運營管理是否具有高安全性和高效性的關鍵點。

由于此時聯絡線鋪軌未至B線，在B線開始施工之前都是一條“斷頭路”，所以此時僅有設計概念上的“聯絡線”，沒有實際操作上的轉線作業。無岔區段的設計長度為45米，而AC_A1距離P_A4岔尖的距離保持在15米。

圖1 某城市軌道交通A線設計階段聯絡線示意圖

待到B線開始進行設計的時候，才發現現場聯絡線的真實長度僅為124米。

經過各方溝通協商，在不影響A線設備布置的前提下，B線同樣采用設置無岔區段的方式來布置聯絡線。但由于聯絡線長度的限制，具體的方案如下：A線的無岔區段SDD_A4與B線的無岔區段SDD_B1物理上將共用同一段軌道，而相應的計軸則受各自線路控制。

屬于B線的無岔區段SDD_B1的長度同樣設置為45米。

以該站B線辦理向A線轉線作業為例：

首先該站B線車站值班員電話通知A線對應車站值班員準備轉線作業；

轉線列車司機確認列車處于人工駕駛模式或非限制人工駕駛模式，確認過程由運營規程規定；

B線車站值班員通過按壓“請求/同意動岔”按鈕，請求操作聯絡線道岔；

A線車站值班員收到“請求/同意動岔”命令后，按壓“請求/同意動岔”按鈕同意雙方操作道岔。雙方道岔此時解鎖，60秒內，接發車車站將道岔操作到反位，或通過辦理對應進路將道岔操作到反位。接車站準備好接車進路，待接車進路信號開放后，發車站可準備發車進路，發車進路信號開放后，該站B線車站值班員可通知列車司機聯絡線具備轉線條件；

列車從B線車站出發轉線至A線車站。轉線進路解鎖后，雙方車站值班員將道岔操作到定位后，道岔自動鎖閉到定位，至此轉線作業結束[1-3]。

2 故障現象

故障發生在A線開通后，B線調試聯絡線的階段，現場發生了一個人為造成的計軸磁頭受擾情況。

如上圖的圖2所示，XX站為A線的終點站。由于現場條件的限制，A線正線的有岔區段SDD_A3與聯絡線的無岔區段在現實的物理上非常接近。在調試階段，無論是軌道車運行還是人員施工作業都會造成屬于B線的計軸AC_B1受擾，從而使得區段SDD_B1一直處于占用狀態。

圖2 某城市軌道交通A線與B線聯絡線示意圖

在A線上行軌道上，不存在以S_A1為始端信號機進入SDD_A3的進路，同時軌道末端也沒有設置存車線的條件。所以在理論上，正常運營的時候，道岔P_A3會一直處于反位狀態，應該是不會有列車進入SDD_A3這個區段的。

對于CBTC系統而言，雖然降級模式使用頻率有限，但是考慮到車載設備故障后的降級運行和混合運行等場景需要聯鎖設備和計軸設備的支持，計軸系統又得以普遍存在。

原則上計軸設備的故障不會影響到通信列車的正常運行。不過在A線與B線的聯絡線上實施轉線作業時，駕駛模式是人工駕駛模式或非限制人工駕駛模式，不涉及CBTC模式。所以，計軸區段設備故障的快速、及時恢復對完善整體運營管理和提高故障處理水平至關重要，而且處理過程不僅要考慮系統安全，同時也要兼顧效率。

計軸磁頭受擾后的常規恢復手段是：對受擾區段先進行預復位，然后通過列車清掃，或使用專用計軸清掃設備（比如車輪模擬器），通過完成進入和離開計軸區段的相同輪軸數量的過程，來使受擾區段恢復正常空閑。

即便如此，一旦SDD_B1區段受擾，B線的正線運營和A線的出入庫能力勢必會受到不同程度的影響。可謂牽一發而動兩條線。

3 磁頭受擾的影響分析

在CBTC模式下，當非通信車/非裝備車在線上運行，可能由于司機誤操作或者其他意外情況，導致車輛朝CBTC車方向相向運行或者側沖，此時會出現極其危險情況。所以系統需要給出一個緩沖區來保證CBTC車在該范圍外停下。該緩沖區是根據非通信車/非裝備車占用區段的情況以及運行方向實時變化的[4-6]。

從B線來看，當SDD_B1顯示占用時，B線的正線區段SDD_B2、SDD_B3和SDD_B4都在保護范圍之內，即CBTC車不能駛入這些區段，勢必會影響到正線的運營。

同理在A線，當區段受擾時，操作顯示區段為紅光帶，即有車占用，進而觸發該區段上的保護范圍，渡線P_A2_A3上兩個區段（SDD_A1和SDD_A2）也在保護范圍之內，導致通信車無法駛入，從而影響A線的出入庫作業。

4 處理方案探討

由于此次故障和其他情形沒有共性的指導價值，所以首先想到的解決方案是給業主單位輸出限制。在運營階段進行嚴格的人工防護，嚴禁有車或人干擾SDD_A3區段，嚴格保證該區域的區段正常[7]。

其次以現場的處理方式，可以移動計軸磁頭的位置，使AC_B1和易受擾區段SDD_A3的距離遠一些。現場準確定測過后，此時SDD_B1的區段長度為46.49米，SDD_A4的區段長度為46.51米。在移動位置的考量當中，就涉及一個項目最小區段的概念，即聯鎖系統占用檢測所需的最小區段長度。

當車在運行過程中，聯鎖系統通過區段的占用和出清來檢測車輛的位置。對于同一區段，按正常的邏輯而言，應按照“先占用后出清”的原則（如下圖： SDD(N)先檢測到占用，然后SDD（N）再出清。）

但是由于車輛占用和出清狀態信息傳遞可能存在延時，可能會出現出清狀態先于占用狀態。所以我們需要設置最小區段長度，來保證聯鎖系統接收到的區段占用和出清狀態是符合“先占用后出清”的原則[8]。

圖3 “先占用后出清”原則

公式是按最嚴苛的條件考慮：占用時，被聯鎖檢測到的時間按最大延時時間考慮；再考慮到系統更新數據存在一個周期，所以可以判斷列車進入區段并被聯鎖檢測為占用狀態所需的時間是不大于

出清時，需考慮車輛從進入區段到出清該區段所需走過的時間（最短距離/最大速度），以及被聯鎖檢測到的出清時間都應按最小延時時間考慮。

車輛在該區段走過的最短距離可以分為兩部分：第一，區段長度。由于區段檢測設備存在不確定區段，列車在該區段通過時狀態可能存在誤報。按極端情況下考慮，列車占用時可能會被誤報為出清，所以從占用到出清狀態下區段所需通過的最小長度僅需第二，車輛長度。一般為第一個和最后一個輪對之間的距離；如果考慮到檢測設備（如計軸）檢測一組輪對時可能存在失效的情況，需檢測第二組輪對，則相應長度還需考慮減去軸距。所以出清時所需要的最短時間為

經過計算，A線與B線聯鎖檢測的最小區段長度為12.6米。考慮到裕量等因素，設計人員給出的建議是：AC_A1和AC_B1可以向B線方向移動18米[13]。

5 結束語

在調試階段發現的一些設計問題，在分析處理方案過程中，可以通過更新設計方案的方法來解決，不過通常也可以通過輸出限制的方法來解決的。這次解決過程，通過系統分析計軸磁頭受擾的產生原因，提出了相應的查找和處理方法，在技術審查的同時也有冷靜的思考與有效的溝通，在內部設計與現場整改之間找到平衡點，希望可以給廣大同行提供一些借鑒。