转换轨长度及位置探讨

2011-07-30常毅

铁道通信信号 2011年12期

关键词：计轴正线车辆段

常毅

*西安市地下铁道有限责任公司工程师，710018 西安

列车从车辆段向正线行驶时，须在转换轨上从非CBTC模式转换为CBTC模式，再投入正线运营。因此转换轨的设置直接影响列车是否能够正常投入运营，另外转换轨设置合理还能节省土建投资。下面将分别探讨地铁中转换轨长度和转换轨设置位置。

1 转换轨长度

1.1 列控模式转换过程

列车在非CBTC驾驶模式下，以5 km/h的速度出库，出库后以25 km/h的限制速度运行到转换轨。在转换轨上，列车经过建立车-地通信、定位、筛选、轮径校准后进入CBTC驾驶模式，并向车站行驶，投入载客运营。建立车-地通信，是列车与地面设备建立双向通信，取得移动授权。定位，是列车确定自己在线路中的位置和运行方向。筛选，是确定列车的头部和尾部没有跟随或连挂其他车辆，俗称影子车 (如图2中带问号车辆)，防止冲撞。轮径校准，是检查列车车轮直径，以免在通过车轮直径计算列车位置时超过系统能够包容的误差。

图1为典型的转换轨布置图 (不包括车-地通信设备)。下面将结合图1以A2—A6区段为例详细说明列车在转换轨上的转换过程，A1—A5的转换过程相同不再赘述。

图1 典型的转换轨布置图

1.2 列车定位

当列车从车辆段以非CBTC驾驶模式向正线方向行驶时，列车首先与轨旁的无线通信设备建立车-地通信。经过静态信标JT2时，列车通过车载线路数据库确定自己在线路中的位置;经过JT4/JT6时，列车确定自己的运行方向。列车把自己的位置、运行方向和速度等相关信息通过车-地通信设备传给轨旁的列车自动防护系统ATP，由ATP计算列车的移动授权，为本列车投入CBTC驾驶模式运行做准备。

JT2、JT4、JT6互为冗余设备，只需要2个静态信标工作正常即可完成列车定位，从图1中可以看出列车定位长度需要70 m。冗余静态信标的配置大大提高了列车定位的可用性。

1.3 列车筛选

列车完成车头筛选后即可投入CBTC驾驶模式运行，但如果车尾没有筛选，将导致后续列车不知道前行列车的危险点在何处，使得后续列车无法投入CBTC驾驶模式，因此在转换轨上也必须进行车尾的筛选。

列车筛选有两种方式。图1为其中的一种筛选方式。

1.3.1 列车筛选方式一

如图1所示，列车完成定位后，走行25 m读到静态信标JT8、JT10开始启动列车筛选程序，先筛选车头，再筛选车尾。

列车车头筛选如图2所示。当列车车头与计轴磁头A4的距离小于线路上最小列车的长度时，若A4—A6区段没有列车占用，表示车头前方没有影子车;相反若A4—A6区段有列车占用，表示车头前方有影子车。

图2 列车车头筛选示意图

列车车尾筛选如图3所示。当列车车尾与计轴磁头A4的距离小于线路上最小列车的长度时，若A2—A4区段没有列车占用，表示车尾后方没有影子车;相反若A2—A4区段有列车占用，表示车尾后方有影子车。

图3 列车车尾筛选示意图

JT12、JT14为冗余筛选信标，冗余筛选信标的配置大大提高了列车筛选的成功率。列车筛选方式一所需的长度为31 m。

1.3.2 列车筛选方式二

列车筛选的第二种方式为在转换轨上设置一段计轴区段，该区段的长度为列车长度与本线中的最小车辆长度之和。采用本筛选方式，定位的长度和筛选的长度可以合设。

当列车完全进入该计轴区段后，若其前后区段均无列车占用，则该列车前后均无影子车;相反若车头前方的计轴区段被占用，则列车前方有影子车;若车尾后方的计轴区段被占用，则列车后方有影子车。

考虑到线路中一般的最小列车长度为13 m左右，取值15 m，因此A、B型列车筛选方式二所需的长度分别为155 m、135 m。

1.4 列车轮径校准

列车完成筛选后，开始进行轮径校准。轮径校准是列车测量本车位置的基础，必须准确。轮径校准也有2种方式:一种是人工输入人工测定的车轮轮径值;另一种是自动进行轮径校准。也可2种方式都采用。人工输入轮径值的精度远远高于自动轮径校准的精度，建议采用人工输入轮径值的方式。

自动轮径校准如图1所示，列车读到静态信标JT8、JT10启动列车筛选程序的同时，启动自动轮径校准程序，当列车读到 JT12、JT14时，列车通过统计走行这段距离车轮所转动的圈数来计算列车的轮径值。

列车在完成筛选后即可投入CBTC驾驶模式，但在进入正线车站之前必须人工输入车轮轮径值或进行自动轮径校准，才能以CBTC驾驶模式投入载客运营。建议在转换轨完成列车轮径校准，否则影响车辆段出车效率。

用于轮径校准的距离越平越直，轮径校准的精度越高。弯道，会导致列车两边的车轮走行距离不一致。坡道，容易导致空转打滑，车轮转动的圈数容易计数错误。因此，用于轮径校准的平直距离不得少于60m。

1.5 转换轨长度

综上所述，转换轨的长度是由列车的定位、筛选、轮径校准3个过程决定的。若采用如图1的转换过程，转换轨长度为A2—A4—A6的计轴区段长度，其长度不得小于186 m。若采用第二种筛选方式及人工输入车轮轮径值的方式，转换轨长度不得小于155 m。综合考虑转换轨对于各系统供货商设备的包容性，设计时转换轨长度可按平直距离200 m设计。

2 转换轨位置

转换轨的位置设置有2种方式:一种是靠车辆段设置;另一种是靠正线设置。正线和车辆段之间的出入段线一般有1000 m左右的距离，哪种方式更合理，需要考虑列车在出入段线上的运行安全和运行效率。在基于安全和出入段线的行车间隔要与正线相适应的前提下，再来讨论转换轨的设置位置。

1.靠正线设置转换轨。列车从车辆段向转换轨运行时，在转换为CBTC驾驶模式前，只能按人工限制驾驶模式运行，一般以不超过25 km/h的限制速度运行。为了与正线的行车间隔相适应，需多列车同时往转换轨行车，这需要设置多架信号机和多个计轴区段。由于地铁车辆段一般设置在地面，正线线路在地下，出入段线上存在约30‰的斜坡，如果行驶在出入段线上的某列车出现制动系统故障，容易导致多列车连续相撞的事故。

2.靠车辆段设置转换轨。列车一出车辆段就进入了转换轨，能够在转换轨及时把驾驶模式转换为CBTC驾驶模式，列车可以在出入段线上以土建限制下的最高速度运行。在满足正线的行车间隔的情况下，一般出入段线上只有一列车运行。如果该列车出现制动系统故障，该列车只会冲撞安全线的车挡，不会影响其他列车，同时也无需设置多架信号机和多个计轴区段。

综上所述，靠车辆段设置转换轨相对于靠正线设置转换轨，不但能满足正线的行车间隔要求，同时更安全，因此设计时把转换轨设置在靠车辆段的位置。