上海地鐵2號線基于自動扣車的反向插車作業實現方案

楊照路，李建全

上海地鐵2號線是上海首條由國內自行設計施工的軌道交通線路，2000年6月正式開通運營。2018年經過評定、論證，確定實施新增基于通信的移動閉塞（CBTC）系統，并兼容既有基于數字軌道電路和計算機聯鎖的準移動閉塞（TBTC）系統的方案改造［1-4］，系統整體的可用性得到大幅提升。

由于上海地鐵2號線站型特殊，運營間隔短，在早、晚高峰期間會存在一種特殊的運營場景，即出庫列車的“反向插車作業”。正常情況下協調操作一個完整的輔助改方，需要先延時60 s倒換區間方向，再辦理插車進路。這種辦理方式會導致后方列車在區間長時間停車等待，影響乘客乘車舒適度，甚至打亂列車運行秩序，破壞系統對列車早晚點的自動調整，影響系統穩定性。因此需要找到解決正線運營過程中存在“反向插車作業”時，信號系統自動讓后方列車不進入區間的輔助改方操作方法，避免因運營間隔長而打亂行秩序的問題出現。

1 技術背景

如圖1所示，既有TBTC系統將全線區段分為進路區段和區間（個別特殊車站除外），全線只有在道岔處設有信號機，沒有單獨的區間信號機或出站信號機。正線列車進路定義為道岔防護信號機至反向終端信號機所包含的區段（折返線與存車線的進路是兩個同向信號機之間的區間）。2個聯鎖集中站之間所有無岔部分線路被定義為區間，屬于“進路閉塞+區間閉塞”結合的方式。其中，進路閉塞由聯鎖系統（CBI）實現間隔防護，同一條進路只允許有一列車運行；區間閉塞由區間方向實施監控，由列車自動防護系統（ATP）把區間方向實時發送給軌道電路，實現列車安全間隔防護，確保多列車在區間安全追蹤運行。

圖1 列車進路與區間劃分示意

新增的CBTC系統中所有控制區域內，通過列車進路實現了CBTC模式下的方向控制以及后備模式下的安全間隔防護。列車進路定義的范圍是自始端信號機至最近一架同向終端信號機的覆蓋范圍。針對上海地鐵2號線既有站場布置，為了能同時滿足CBTC和TBTC下安全間隔防護［5-6］，聯鎖采用“進路閉塞+區間方向電路”的方式，方向建立后保持。在區間所有區段空閑時，可通過辦理反向進路改變區間方向；在區間有車占用時，通過輔助改方命令，進行方向解除（無方向），延時2 min（既有系統為2 min，TBTC+CBTC系統中按照總人解計時的方式執行，在收到TSZ后旁路計時）后立即倒換區間方向。一次完整的輔助改方操作是在原接車站先按下輔助改方請求；然后在原發車站再按下輔助改方確認；等待延時后進行改方（中間如有無岔站，則無岔站在2個鄰站改方后自動改方）。

隨著城市軌道交通快速發展，乘客對運營安全、效率、服務質量等提出了更高要求，列車在區間停留時間過長，會嚴重影響乘客的乘車體驗，同時給乘客很大的心力壓力，易產生焦躁情緒，甚至引起乘客間沖突［7-8］。為了避免出現這樣的情況，結合TBTC+CBTC軌道交通信號系統的內部實現邏輯，提出一種基于自動扣車的沖突管理方法來解決上述問題。

2 技術方案

上海地鐵2號線現有北翟路車輛段、龍陽路停車場、川沙停車場3個場段，每個場段對應有多個插車作業點。為了能夠滿足不同的作業需求，在列車自動監控系統（ATS）內通過配置文件的方式，做到應用場景靈活可變。配置的字段包括反向插車站臺的小站號及站臺編號、設置扣車站臺的小站號及站臺編號、上行折返站臺的小站號及站臺編號、下行折返站臺的小站號及站臺編號、到離站取消扣車標記等，對任意可能出現反向插車場景的車站根據該站的基本信息配置該文件。

2.1 自動扣車

一次完整的“反向插車作業”設置扣車流程見圖2，讀取配置文件后優先檢查數據有效性。以列車停穩到站事件為計算觸發點，判斷插車點列車是否需要扣車，并給出相應告警提醒調度員［9］。

圖2 到站自動扣車流程

以2號線北翟路車輛段的“反向插車作業”自動扣車為例，到站自動扣車示意見圖3。一輛載客列車2按計劃準點在線運營，當列車到達北新涇下行站臺停穩后，根據配置確定該站臺為可能存在“反向插車作業”的扣車點，進而根據配置的沖突點，在當天計劃查找是否前面有還未出庫的計劃列車，如果不存在，列車按發車點繼續向前運行；如果存在這樣的列車1，則本站臺自動設置扣車，列車上方紅色H（Hold）顯示提醒。

圖3 到站自動扣車示意

當出庫列車完成插車作業后，需要再次根據當天計劃，查詢后方正線載客站臺扣住的列車是否還有未出庫的沖突列車。如果存在，則后方站臺的扣車不能自動取消；如果已經不存在沖突的列車，則系統自動取消扣車，讓列車按計劃繼續向前運行。

2.2 取消扣車

一次完整的“反向插車作業”取消扣車流程見圖4，讀取配置文件后優先檢查數據有效性。以列車大站臺停穩到站或小站臺離站（根據配置）事件為計算觸發點，判斷插車點列車是否需要取消扣車，并給出相應的告警提醒調度員。

圖4 到站自動取消扣車流程

以2號線北翟路車輛段的“反向插車作業”取消扣車為例，如圖5所示，一輛載客列車2自動扣車在北新涇下行站臺，當列車1按計劃出庫到達淞虹路下行站臺停穩后，根據配置在當天計劃查找是否后面還有還未出庫的計劃列車，如果有，則結束；如果沒有，自動取消載客列車2的扣車，列車上方紅色H（Hold）顯示提醒消失。

圖5 到站自動取消扣車示意

2.3 取消扣車時機

配置文件中包含了一個特殊的字段，即到離站取消扣車標記，其具體含義是對自動取消扣車時機支持2種場景：一是折返站臺離站時取消扣車；二是正線載客站臺到站時取消扣車。基于不同站型，該字段的值可能不一樣。

以川沙停車場為例說明，如圖6所示，凌空路站和遠東大道站2個集中站距離較遠，到離站取消扣車標記的值需要配置為1，表明離站時取消扣車。列車1從折返站臺離站時，列車2的扣車就會被自動取消并按計劃向前運行到區間，能夠有效減少列車運營間隔。

圖6 川沙停車場示意

以龍陽路停車場為例，如圖7所示，世紀公園站和龍陽路站2個集中站距離較近，到離站取消扣車標記的值需要配置為2，表明到站時自動取消扣車。列車1離開折返站臺時，列車2的扣車不會自動取消，直到列車1出庫完成，到站停穩在龍陽路上行站臺時，列車2的扣車才會被自動取消，這樣能夠更好地控制列車2在區間的等待時間。

圖7 龍陽路停車場示意

“反向插車作業”可能涉及多個集中站，相關集中站都應該有配置文件，以保證每個集中站一旦有列車停穩到站或者載客離站，都會對插車作業狀態重做判斷，避免出現該扣沒扣、該取消未取消的情況。若異常情況下出現以上問題，則該技術方案對應的信號系統既支持調度員人工取消因“反向插車作業”自動扣留的車，也支持調度員對未設置扣車的站臺人工再設置扣車的兜底措施。

3 結束語

采用基于站臺自動扣車的沖突管理，可以很好地解決上海地鐵2號線“反向插車作業”需求，能夠有效保證列車順序，不會因反向插車而破壞既有的早晚點自動調整功能，整個插車作業自動完成［10］，有效避免了人工可能的誤操作，同時給出調度告警提示，也使自動扣車的原因能夠及時被知曉，避免了列車在區間長時間停車，提高了乘客乘車舒適度，為現場穩定運營提供了良好的保障。