ITC模式下地铁列车单/双线出段能力比较分析

李 琴

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

ITC模式下地铁列车单/双线出段能力比较分析

李 琴

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

主要以地铁十四号线马泉营车辆段为例，分析比较ITC模式下列车自车辆段停车库内采用单线出段和双线出段两种运行组织方式下的出段能力。

ITC；列车追踪间隔时间；地铁列车；车辆段；单线出段；双线出段

1 概述

列车出段能力是指列车自车辆段内停车库停车中心开始经由车辆段出段线运行至转换轨,再由转换轨运行至正线衔接站直至出站为止的整个运行过程中的列车追踪间隔时间最大地段的能力。《地铁设计规范》(GB50157-2003)规定:车辆段出入段线应按双线双向运行设计。车辆段出入段线设计为双线双向是考虑车辆段列车出入频繁;保证列车出入安全、可靠、迅速;确保在事故状态下,其中1条线路故障时,另1条线路仍可进行列车出入作业。本文将分析比较ITC(Intermittent Train Control)模式下列车分别按单线出段和双线同时出段两种组织模式下的能力大小差异。

2 ITC模式下列车追踪间隔时间计算方法

ITC模式又称点式列车控制模式,ITC控制区域由应答器、计轴设备、轨旁电子单元(LEU)、信号机和联锁系统等构成。列车的安全间隔和列车防护取决于联锁进路的固定闭塞和联锁控制下的信号显示。进路通常是由两架信号机之间的轨道和信号机后的计轴防护区段组成。列车的移动授权来自与信号机相连的有源应答器。ITC下列车追踪间隔时间计算方法如图1,2所示。图1中目标点的安全防护距离位于信号机防护的内方。利用信号机后方的计轴区段作为防护区段。图2中目标点的安全防护距离位于信号机前方,信号机运行前方无计轴区段作为防护区段。

图1 列车追踪间隔时间计算方法1

依据图1,列车追踪间隔时间为:

其中:

t附加:开放信号机A的时间。

t运行:列车从A信号机前方一个列车制动距离至尾部出清信号机F后计轴防护区段的纯运行时间。

T追踪:两列车追踪间隔时间。

图2 列车追踪间隔时间计算方法2

依据图2,列车追踪间隔时间为:

其中:

t附加:开放区间信号机A时间。

t运行:列车从信号机A前方一个安全防护距离加上一个列车制动距离处至尾部出清区间信号机B的纯运行时间。

T追踪:两列车追踪间隔时间。

3 列车不同出段运行方式场景描述

如图3所示, 这是一种比较典型的车辆段出入段线布置形式。车辆段出入段线采用双线双方向布置形式。列车的出段方式有利用出段线右线出段、出段线左线出段和左右线双线同时出段3种。目前的车载系统在转换轨处均能实现不停车切模。所以本文分析中按照列车在转换轨处不停车切模考虑。

3.1 单线出段

3.1.1 出段线右线出段

如图4所示,图中虚线所示为列车经由出段线右线出段的运行进路。列车在车辆段停车库出库信号机CK1前发车,经由道岔PM直向运行至转换轨1,进行模式切换后运行到X站下行站台,停车上客后运行至站外。整个运行过程中前后两列车追踪间隔时间最大地段的能力即为该种运行组织模式下的出段能力。

运行过程中,有3处关键作业点:当前行列车尾部出清转换轨后信号机CD1后计轴区段时,方可办理后行列车的出段作业,信号机CK1开放,后行列车运行出库;当前行列车尾部出清信号机F3后计轴区段时,方可办理CD1→F3进路,信号机CD1开放;当前行列车尾部出清X站出站信号机XC后计轴区段时,信号机F3开放。

3.1.2 出段线左线出段

如图5所示,图中虚线所示为列车经由出段线左线出段的运行进路。列车在车辆段停车库出库信号机CK2前发车,经由道岔NO直向运行至转换轨2,进行模式切换后经由道岔IH运行到X站下行站台,停车上客后运行至站外。整个运行过程中前后两列车追踪间隔时间最大地段的能力即为该种运行组织模式下的出段能力。

图3 车辆段布置图

图4 右线出段进路

图5 左线出段进路

同出段线右线出段一样,运行过程中也有3处关键作业点:当前行列车尾部出清转换轨后信号机CD2后计轴区段时,方可办理后行列车的出段作业,信号机CK2开放,后行列车运行出库;当前行列车尾部出清信号机F2后计轴区段时,方可办理CD2→F2进路,信号机CD2开放;当前行列车尾部出清X站出站信号机XC后计轴区段时,信号机F2开放。

3.2 双线出段

图6 双线出段进路

如图6所示,图中虚线①、②分别是按照双线出段组织模式运行出段时列车1和列车2的运行进路。列车1和列车2同时从停车库出发,经由各自进路,在转换轨处模式转换后,运行至X站下行站台,停车上客。

信号机CD1/CD2至计轴JZ间的进路办理时刻为列车头部压上转换轨开始。若列车1先压上转换轨,那么先办理列车1的CD1→F3进路。当列车2头部压上转换轨时,若列车1尾部还未出清计轴JZ,那么CD2至计轴JZ间的进路无法办理,列车2司机目视行车继续前行,若见CD2显示红灯,列车运行至CD2前速度降至预定的开口速度。CD2处设有有源应答器,向列车发送最新的移动授权。若CD2继续处于关闭状态,那么列车2将制动停车等待,若CD2开放,列车2继续运行。

当前行列车还未出清X站出站信号机后方计轴保护区段时,信号机F3/F2一直处于关闭状态。若后行列车已经运行至信号机F3/F2前,那么后行列车将在F3/F2前停车等待,直至F3/F2开放。

通过场景分析可知,如果两列车同时从停车库的不同股道发车,由于车辆段布置形式的不同以及出入段线与正线车站的衔接方式的不同,后车可能会发生停车等待的现象。若要避免后车停车等待现象,可以通过延迟后车发车时刻来解决。详细的作业过程需通过前后车运行时序图来分析,分析方法见下文第4章中的表4、5所述。

4 案例分析

北京地铁十四号线马泉营车辆段的信号平面示意如图7所示。

图7 马泉营车辆段信号平面示意图

马泉营车辆段为尽头式车辆段。其出入段线按照双线双方向设计。车辆段布置形式与图3相同。

出段能力计算采用的原则为:车辆段内采用限速20 km/h的人工驾驶模式。由于系统设备在转换轨处可以实现不停车切换功能,所以本案例计算时按照列车在转换轨处不停车切换模式进行。列车在转换轨处由人工驾驶模式转换为ITC模式。安全防护距离采用60 m。

4.1 单线出段

根据3.1章节所述,列车采用单线出段时,可以采用出段线右线出段,也可以采用出段线左线出段。

马泉营车辆段出段线右线出段:列车自停车库25AG出库信号机CK25前出发,运行至ZHG1,由人工驾驶模式转换为ITC控制模式。模式转换成功后,经出段线右线运行至善各庄站下行站台停车上客。

马泉营车辆段出段线左线出段:列车自停车库3AG出库信号机CK3前出发,运行至ZHG2,由人工驾驶模式转换为ITC控制模式。模式转换成功后,经出段线左线运行至善各庄站下行站台停车上客。

根据3.1.1和3.1.2章节中详细的前后车运行场景描述以及图1和图2所示的追踪间隔时间计算原理,通过计算,整个出段进路上各架信号机处的追踪间隔时间如表1所示。

由表1可以看出,信号机CD1和CD2处的追踪间隔时间最大,分别为出段能力限制点。信号机CD1和CD2处的追踪间隔时间详细计算参数如表2所示。

表1 单线出段能力

表2 限制点追踪间隔时间详细计算过程

由表2可知,按照左线和右线分别出段时,出段能力差值为8 s,相差不太大。主要是因为两条出段线基本平行设置,且两个转换轨的中心位置里程距离较近。如果相距较远或两条线路绕开走向,那么两条出段线的单线出段能力将会相差很大。

4.2 双线出段

4.2.1 出段过程不停车

根据3.2章节所描述的列车利用出段线双线出段的场景可知,为了避免两列车运行过程中因产生敌对近路而引起停车等待现象的发生,有两个关键限制点条件必须满足。

受限1:后车运行至头部距CD1/CD2一个完整列车制动距离时,前车至少应出清计轴JZ15。

受限2:后车运行至头部距F3/F2一个完整列车制动距离时,前车应至少出清善各庄站下行出站信号机XC后方计轴保护区段。

为满足条件1,假定前车尾部刚要出清计轴JZ15时,后车正好头部运行至头部距CD1/CD2一个完整列车制动距离。画出前后车运行时序图如表3所示。可以看出,这种情景下,当前车尾部出清善各庄站下行出站信号机XC后方计轴保护区段时,后车还未运行到距信号机F3/F2一个完整列车制动距离处。不会产生在信号机F3/F2前停车等待现象。这种情景下列车出段能力最终为134 s。

为满足条件2,假定前车尾部刚要出清善各庄站下行出站信号机XC后方计轴保护区段时,后车正好头部运行至头部距F3/F2一个完整列车制动距离。画出前后车运行时序图如表4所示。由表4可以看出,这种情况下,前车还未出清计轴JZ15,后车就已经处于制动区,将会在CD1/CD2前停车等待。为了不使后车制动停车,需将表4中左线车和第二列右线车时序图右移至表3状态。列车出段能力最终还是为134 s。

所以若要使列车在整个出段过程中不停车,限制点在受限1。列车出段能力最终为134 s。

4.2.2 出段过程停车等待

根据3.2章节描述场景,若早上出车时两列车同时从停车库不同股道出发,那么前两列车的运行时序图如表5所示。经由右线运行的列车,由于从停车库距转换轨较近,所以先压上转换轨1,先锁闭CD1至计轴JZ15间进路。经由左线运行的列车需要在转换轨停车等待直到右线车出清计轴JZ15,方可办理CD2至计轴JZ15间进路。

后续经由右线运行的列车,如要按照前行右线列车尾部出清信号机CD1后计轴区段就办理出段进路出段,由于前行左线列车仍占用CD2至计轴JZ15间进路,所以,这列后续右线列车还需在转换轨等待。这样以来场景非常复杂,不易办理。

表3 双线出段不停车等待作业过程1

表4 双线出段不停车等待作业过程2

后续右线列车如要按照4.2.1章节中组织原则发车,那么以后陆续出库的列车出段间隔将同

4.2.1 章节中所述类推,如表5所示。

由表3和表5可以看出,双线出段时按照整个出段过程中不停车等待的组织方式安排列车出段,过程比较清晰,组织简单。因此推荐表3的运行组织方式。

5 结论

通过第3章节和第4章节中单线出段和双线出段两种出段组织方式下列车出段能力的分析计算结果看出,双线出段能力为134 s,单线出段能力为150 s和158 s。采用双线出段能力较大。所以,繁忙线路出库高峰时段可以采用双线出段,非繁忙线路或平峰时段可采用单线出段。

本文总结地铁列车自车辆段的不同出段方式,提出不同出段运行组织方式下列车出段能力的计算方法。并以地铁十四号线马泉营车辆段为例,分析比较了列车不同出段方式下出段能力大小。可以为以后工程设计提供借鉴。

表5 双线出段停车等待作业过程

Taking Maquanying depot of Beijing Subway Line 14 as an example, the paper analyzes and compares the capacity of moving out from the depot in ITC mode with two operational modes of the single line and double lines.

ITC; time interval between following trains; subway train; depot; departure from depot with signal line; departure from depot with double lines

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.019

2014-05-06)