城市軌道交通有坡道線路道岔岔前計軸點布置方案

黃柒光 康 磊 成正波

(卡斯柯信號有限公司，200072，上海 ∥ 第一作者，高級工程師)

在城市軌道交通建設過程中，根據車站站臺、道岔位置進行信號系統的區段、信號機、應答器等的設置，設置效果會直接影響列車運行安全和運營效率。當列車由岔后往岔前運行，如果列車通過道岔后立即解鎖道岔，在坡度較大的線路上，如果列車發生后溜會導致擠岔或列車脫軌。因此，在CBTC系統設計中，為確保安全，一般要求CI(計算機聯鎖)子系統延時解鎖道岔，或CI子系統檢查列車已出清與道岔相鄰的軌道區段后才解鎖道岔，這樣將影響列車運營效率。通過合理設定岔前計軸點距岔尖的距離，在確保安全前提下，可減少列車間隔時間，提高運營效率。本文重點介紹有坡道的城市軌道交通線路上道岔岔前計軸點的布置方案。

1 計軸系統檢測方法

軌道區段的列車檢測方式主要有軌道電路檢測和計軸系統檢測。計軸系統檢測的原理是：在軌道區段兩端安裝計軸傳感器，列車通過時，計軸傳感器的發送器和接收器之間的交變磁場會發生改變，相應地，計軸傳感器接收線圈上的感應電流或電壓會發生改變；計軸傳感器根據交變磁場的變化頻率和變化順序判斷通過的軸數；計軸系統通過比較進入軌道區段的軸數和離開軌道區段的軸數，判斷軌道區段的列車占用、出清情況。

計軸系統檢測的優點在于：對道床狀況無要求，基本不受牽引回流影響，對軌道區段長度無限制，維護成本低。因此，目前大部分CBTC系統都采用計軸系統作為次級檢測。CI子系統所需的軌道區段的列車占用、出清信息，一方面由車載ATC(列車自動控制)設備通過車地無線網絡傳遞給軌旁區域控制器，再傳遞給CI子系統；另一方面，CI子系統通過安全型繼電器采集計軸系統信息。

2 道岔岔前計軸點布置方案

如果采用計軸系統進行軌道區段列車檢測，線路上計軸點的設置尤為關鍵，直接影響列車運行安全及運營效率。

列車運行通過道岔后(由岔后到岔前)，根據聯鎖邏輯，一般情況，只要列車出清道岔區段，道岔即可解鎖，供后續列車使用(參見圖1)；如后續列車與前列列車的運行方向不同，則需轉動道岔。因此，如果設置的岔前計軸點到岔尖距離過小，當因線路坡度較大列車發生后溜時，如果此時道岔已解鎖且岔尖正在轉動，則存在擠岔和列車脫軌風險。為避免該風險發生，要求CI子系統在解鎖道岔前，要檢查列車是否已出清與岔尖相連的軌道區段，這樣將增大列車運營間隔，影響運營效率。如果設置的岔前計軸點到岔尖距離過大，道岔區段就會過長，列車通過道岔區段就需要更多時間，道岔的允許解鎖時間也需更長，同樣影響列車運營間隔，影響運營效率。因此，只有設置的岔前計軸點到岔尖的距離等于某一特定距離(設為L特定，如果設置的岔前計軸點小于L特定，列車從岔后往岔前通過道岔區段后，道岔還不能解鎖轉動)，才可確保列車通過道岔區段后，即使列車發生后溜也不會溜到岔尖，避免擠岔和列車脫軌風險，CI子系統也不需要檢查列車是否出清與岔尖相連的軌道區段，可同時保證安全與運營效率。

L特定與后溜緊急制動距離、后溜最高速度、車輛系統參數、線路坡度等有關，是根據這些參數計算得出的。因線路條件原因，當岔前計軸點與岔尖距離小于L特定時，CI子系統解鎖道岔前，必須檢查列車是否出清與岔尖相連的軌道區段，這樣設計雖然犧牲了一定的效率，但可確保列車發生后溜時道岔不能轉動，避免了擠岔和列車脫軌風險。

對于折返區域，如果折返區域與線路終端車檔相連(參見圖2)，在設置計軸點時，應優先設置計軸點與岔尖距離等于L特定，這樣列車通過道岔區段后，道岔即可解鎖。如因線路條件無法滿足岔前計軸點到岔尖的距離大于等于L特定，CI子系統解鎖道岔前，必須檢查列車是否出清與岔尖相連的軌道區段。而與折返區段相連的是線路終端車檔，如果列車出清折返區段后，道岔解鎖并轉動到列車折出進路方向，這將導致列車無法從折返區段折出。為避免這種情況發生，CI子系統解鎖道岔前不檢查列車是否出清折返區段，同時在確定不會發生列車后溜的情況下解鎖道岔。

對于安裝有車載ATC設備的CBTC列車，車載ATC設備通過車地無線通信系統將列車停穩信息傳輸給CI子系統(通過車載ATC設備發送的制動已施加判斷列車停穩)，CI子系統判斷列車停穩后解鎖道岔。

對于未安裝車載ATC設備的非CBTC列車，由于CI子系統無法判斷列車是否停穩，因此，當列車通過道岔后，經過一定時間的延時，CI子系統才可解鎖道岔。

上述方案考慮了列車可能發生后溜的情況，在確保安全前提下，可減少道岔允許解鎖時間，可縮短列車折返時間，可縮短列車間隔時間，提高運營效率。

3 道岔岔前計軸點布置案例分析

3.1 非終端折返區域道岔岔前計軸點布置

圖1為非終端折返區域道岔區段岔前計軸布置點示意圖。

圖1 非終端折返區域道岔區段岔前計軸布置點示意圖

如圖1所示，無岔軌道區段G01由計軸點JZ01、JZ04組成，道岔區段G02由計軸點JZ01、JZ02、JZ03組成。前列列車A從DA經過道岔P10運行到DC，后列車列車B準備從DB經過道岔P10運行到DC。JZ01為道岔岔前計軸點，JZ02和JZ03為道岔岔后計軸點。D1所示的長度即為L特定。L特定即為岔前計軸點JZ01布置點到岔尖P10距離，等于列車后溜距離與兩車輪距離之和，并考慮一定的安裝誤差如1 m。列車后溜距離與后溜緊急制動距離、后溜最高速度、車輛系統參數、線路坡度等有關，是根據這些參數進行計算得出；對于兩車輪距離，允許一對車輪經過計軸傳感器時沒有被CI子系統檢測到，這可提高系統可靠性和可用性；安裝誤差是因受現場線路條件限制而產生的，如計軸設備需要距金屬物有一定距離的距離，以免該金屬物干擾計軸設備。

如果計軸點JZ01布置點與P10岔尖的距離小于L特定,道岔P10解鎖則需等列車出清G01，這樣道岔P10的允許解鎖時間較長，會影響列車運營間隔和運營效率。

計軸點JZ01布置點與P10岔尖的距離大于L特定,道岔P10解鎖則需等列車出清G02。JZ01布置點與P10岔尖的距離越大，G02越長，列車通過道岔區段的時間越長，道岔允許解鎖時間也更長，也將影響列車運營間隔。

計軸JZ01布置點與P10岔尖的距離等于L特定，既可確保列車后溜時不會發生擠岔和脫軌，同時列車間隔最小，運營效率最高。

3.2 終端折返區域道岔岔前計軸點設置

圖2為終端折返區域道岔區段岔前計軸布置點示意圖。

圖2 終端折返區域道岔區段岔前計軸布置點示意圖

如圖2所示，折返無岔區段G14由計軸點JZ05、JZ06組成，道岔區段G15由計軸點JZ05、JZ07、JZ08、JZ09組成。列車從DG運行到折返區段DH，再從DH運行到DF。D1所示的長度即為L特定。L特定即為計軸點JZ05布置點到道岔P06岔尖距離，等于列車后溜距離與兩車輪距離之和，并考慮一定的安裝誤差如1 m。

如果計軸點JZ05布置點與道岔P06岔尖的距離小于L特定,道岔P06解鎖則需等列車出清G14。而與G14相連的是線路終端車檔，如果列車出清G14道岔P06才能解鎖，將導致列車無法從折返區段折出。為避免列車無法折出情況的發生，CI子系統解鎖道岔前不檢查列車是否出清G14，同時在確定不會發生列車后溜的情況下解鎖道岔。對于安裝有車載ATC設備的CBTC列車，車載ATC設備通過車地無線通信系統將列車停穩信息傳輸給CI子系統(通過車載ATC設備發送的制動已施加判斷列車停穩)，CI子系統收到列車停穩信息后解鎖道岔。對于未安裝車載ATC設備的非CBTC列車，由于CI子系統無法判斷列車是否停穩，因此，當列車通過道岔后，經過一定時間的延時，CI子系統才可解鎖道岔。

如果計軸點JZ05布置點與道岔P06岔尖的距離小于L特定,道岔P06解鎖則需等列車出清G15，計軸點JZ05布置點與P06岔尖的距離越大，列車通過G15需要的運行時間越多，道岔P06允許解鎖時間也更長，將影響列車運營間隔和運營效率。

如果計軸點JZ05布置點與道岔P06岔尖的距離等于L特定，既可確保列車后溜時不會發生擠岔和脫軌，同時列車折返間隔最小，運營效率最高。

4 結語

對于有坡道的城市軌道交通線路，考慮到列車在線路上可能會發生后溜，按照本文介紹的方案調整道岔岔前計軸點到岔尖距離，在確保安全前提下，可減少列車通過道岔后的道岔允許解鎖時間,縮短列車間隔時間及列車折返時間，提高折返能力和運營效率。本文介紹的方案已廣泛應用在北京、上海等城市的軌道交通線路中，適用于有人及全自動無人駕駛線路。