城市軌道交通全自動運行列車跨控區回退安全防護設計方案

喬福明

(上海富欣智能交通控制有限公司， 201203， 上?！喂こ處?

全自動運行系統采用自動化技術由設備代替司機或運營人員的操作，可減少人工操作失誤和人工確認時間，進一步提升運營效率。列車自動回退是全自動運行系統新增功能之一，指列車進站過沖站臺(例如：5 m內)時，自動回退再次對標，直至列車對準站臺停車標志。列車回退時應保證退行區域內行車安全。

1 列車退行危害分析

1) 列車退行過程中，存在與后方列車發生相撞或側沖的可能性[3-4,7]。當前技術主要是通過計算列車回退防護區域，并將其作為其它列車的障礙物，來阻止后行列車進入該區域。若后行列車已位于回退區域內，則不允許列車回退。

2) 列車退行過程中，如遇道岔轉動，在岔區會導致列車脫軌。鎖閉列車回退區域中的道岔，可以防止道岔轉動。

3) 列車退行過程中，如站臺門打開、急停按鈕被激活，可能會導致列車與軌道上的工作人員或者跌落站臺的乘客發生碰撞。增加對站臺門開關狀態和急停按鈕的檢查，有助于確保乘客和工作人員的安全。

4) 列車退行過程中，如進入封鎖區域，發生激活的人防區域、封鎖的區段或者道岔、封鎖的信號機內方等情況，會導致列車脫軌、與工作人員或者乘客發生碰撞。也應將封鎖區域作為回退授權的檢查事項。

5) 列車在段(場)內退行過程中，如遇庫門關閉或洗車機故障，會導致列車與庫門或洗車機相撞。庫門和洗車機狀態也應該納入回退授權的檢查條件。

6) 列車退行過程中，如未經授權而進入相鄰控區，會導致與相鄰控區列車相撞等。本文將提出相應的防護措施，以避免該危害發生。

2 列車跨控區回退場景分析

圖1所示為列車正線折返過沖站臺自動回退場景。根據運營計劃，早高峰和晚高峰時間段，部分列車采用小交路運營。列車從GD1方向運行至站臺KMN1停車。站務人員清客確認后，列車利用虛擬站臺PS39進行折返，在GD0方向繼續載客運營。圖1中，ZC3為控區3的區域控制器(ZC)，ZC4為控區4的區域控制器，控區3和控區4屬于正線控區且相鄰。若列車?？空九_ PS39時過沖站臺，列車回退安全應由ZC3和ZC4共同保證。

圖1 列車正線折返過沖站臺的自動回退場景Fig.1 Automatic turning back scenario of train main line rushing over platform

圖2所示為列車轉換軌處過沖站臺自動回退場景。根據運營計劃，列車從GD0方向運行至虛擬站臺PS19停車。列車停車后，ATS(列車自動監控)系統為列車分配運行任務。列車接到任務后,再次投入正線載客運營。圖2中，ZC9為自動化車輛段控區9的區域控制器，ZC1為正線控區1 的區域控制器。若列車?？刻摂M站臺PS19時過沖站臺，列車回退安全將由ZC9和ZC1共同保證。

圖2 列車在轉換軌處過沖站臺的自動回退場景Fig.2 Automatic turning back scenario of train rushing over platform at transfer track

3 列車跨控區回退授權設計方案

列車過沖站臺跨控區回退時，其所在控區ZC計算的回退授權由兩部分組成：本控區ZC計算的授權和相鄰控區ZC計算的授權。僅當本控區ZC和相鄰控區ZC都授權回退時，本控區ZC才能向列車發送回退授權。列車在回退過程中持續檢查ZC提供的回退授權，一旦檢測到未授權，列車應立即停止回退，實施緊急制動。

3.1 回退授權設置

由于本控區ZC與相鄰控區ZC之間及同控區ZC與聯鎖設備(CBI)之間存在多種不同的通信狀態，列車跨控區回退時，回退授權的設置方式也不同。

1) 通信狀態1：相鄰控區ZC間通信正常，同控區ZC與CBI間通信正常。該狀態下列車回退授權設置方案如圖3所示。列車向所在控區ZC(圖3中用ZC1表示列車所在控區區域控制器，ZC1和ZC2相鄰)發送回退請求。ZC1在收到回退請求后，先計算本控區回退授權。ZC1在計算本控區回退授權時，在其它條件均滿足的情況下(包括站臺急停按鈕未激活、站臺門關閉、人員防護按鈕未激活等)，向該控區CBI(圖3中用CBI1表示)發送回退請求。CBI1在收到回退請求后，為其計算回退授權。CBI1在計算回退授權時，判斷后退條件是否滿足，若滿足，則鎖閉回退區域。鎖閉了回退區域即認為回退已授權。CBI1將計算的回退授權發送給ZC1。為其它列車辦理進路時，若進路范圍內存在鎖閉的回退區域，回退區域中的道岔不能轉動。

圖3 相鄰控區ZC間通信正常Fig.3 Normal communication between adjacent control area ZCs

僅當本控區回退已經授權時，ZC1才向相鄰控區ZC(圖3中用ZC2表示)發送回退延伸請求。ZC2在收到回退延伸請求后，為其計算回退延伸授權。ZC2計算回退延伸授權時，在其它條件均滿足的情況下(包括請求的回退區域沒有列車、道岔處于定向或者側向、回退區域外方列車不會越過該回退區域等)，向本控區聯鎖設備(CBI)(圖3中用CBI2表示)發送回退延伸請求。CBI2在收到回退延伸請求后，為其計算回退延伸授權。CBI2在計算回退延伸授權時，判斷回退條件是否滿足，若滿足，則鎖閉請求的回退區域。鎖閉了回退區域即認為回退延伸已授權。CBI2將計算的回退延伸授權發送給ZC2，ZC2再將回退延伸授權發送給ZC1。

ZC1收到ZC2回復的回退延伸授權時，僅當本控區ZC和相鄰控區ZC都授權回退時， ZC1才能向列車發送回退授權。以上計算回退授權涉及到的條件應持續檢查，一旦不滿足，應立即停止回退授權。

2) 通信狀態2：相鄰控區ZC間通信中斷，同控區ZC與CBI間通信正常。如圖4所示，ZC1和相鄰ZC2通信中斷。列車所在控區ZC1的回退延伸請求將通過本控區CBI1轉發給相鄰控區CBI2，CBI2再發送給ZC2。ZC2將計算后的回退授權按照回退延伸請求時的路徑回復給ZC1。

圖4 相鄰控區ZC間通信中斷Fig.4 Interrupted communication between adjacent control area ZCs

3) 通信狀態3：ZC和CBI間通信中斷。ZC和CBI間通信中斷狀態可分為3種場景，不同場景下列車回退授權設置方式不同。

場景1如圖5所示，ZC1和相鄰ZC2間通信中斷，ZC2和CBI2間通信中斷。列車所在控區ZC1的后退延伸請求將通過本控區CBI1轉發給相鄰控區CBI2。CBI2將計算后的回退授權按照回退延伸請求時的路徑回復給CBI1。由于ZC2和相鄰CBI2中斷通信，ZC2中的列車無法使用高級模式根據ZC2計算的移動授權行車，僅能由司機根據信號顯示手動駕駛列車。該方案同樣適用于場景2，即ZC1和相鄰ZC2間通信正常，ZC2和CBI2間通信中斷。場景2列車回退授權設置如圖6所示。

圖5 ZC和CBI間通信中斷場景1Fig.5 Interrupted communication scenario 1 between ZC and CBI

圖6 ZC和CBI間通信中斷場景2Fig.6 Interrupted communication scenario 2 between ZC and CBI

場景3如圖7所示，ZC1和ZC2通信中斷，ZC2和CBI2通信中斷，CBI1和CBI2通信中斷，ZC1無法知道相鄰控區的授權情況。此種情況下不允許列車自動回退，需人工干預，上車對位，由人工保證列車回退安全。

圖7 ZC和CBI間通信中斷場景3Fig.7 Interrupted communication scenario 3 between ZC and CBI

3.2 回退授權取消

列車對準站臺或離開站臺時，自動取消已授權的回退區域。由于系統間通信中斷等原因不能自動取消時，經人工確認后，通過控制中心下發命令取消已授權回退區域。

4 結語

本文分析了全自動運行列車過沖站臺回退過程中可能存在的危害。結合運營需求，對列車過沖站臺跨控區回退場景進行了分析，提出了通過控區間信息交互實時獲取相鄰控區回退授權的安全防護方案。該方案可以解決列車跨控區回退安全防護問題，確保列車回退時的行車安全。