城市轨道交通非装备车缓冲区设计研究

渠 军 徐建勇 张 亮 薛 强

(1.苏州富欣智能交通控制有限公司,215163,上海; 2.卡斯柯信号有限公司,200071,上海;3.重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司,401122,重庆//第一作者,工程师)



城市轨道交通非装备车缓冲区设计研究

渠 军1徐建勇2张 亮3薛 强2

(1.苏州富欣智能交通控制有限公司,215163,上海; 2.卡斯柯信号有限公司,200071,上海;3.重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司,401122,重庆//第一作者,工程师)

主要研究非装备车和装备车混跑或非装备车存放在存车线时的安全防护方法,提出了缓冲区的概念。根据防护场景的不同,把缓冲区分为面对面碰撞缓冲区防护和侧冲缓冲区防护。分析了缓冲区长度设置的原则和考虑因素。指出了缓冲区设计对列车正常运营的影响,并提出了几种解决方案。

城市轨道交通; 缓冲区; 非装备车; 碰撞防护

First-author′s address Suzhou Fuxin Intelligent Transportation Solutions Co.,Ltd.,215163,Suzhou,China

在城市轨道交通中,由于运营的需求,有时会出现未受ATC(列车自动控制)防护的非装备车和CBTC(基于通信的列车控制)模式的装备车混跑情况,有时还会出现非装备车停放在存车线的情况。由于无法获知前方车辆运行情况,且不具备非装备车ATC防护功能,因此,非预期移动的非装备车很可能会与装备车碰撞或发生侧冲危险。可见,非装备车需采取不同于装备车的安全防护手段,以提高系统的安全性。在非装备车和装备车之间设置一段安全防护区域作为缓冲区,可以很好解决此类问题,然而,从运营的角度来看缓冲区的设置会对运营产生一定影响。本文主要分析缓冲区的设置、缓冲区对不同运营场景的影响,并提出几种解决对运行影响的方案。

1 缓冲区的设置

城市轨道交通列车运行过程中可能会出现几种危险场景:①非装备车的司机判断失误,过估了列车的制动性能,导致列车闯过红灯;②非装备车的司机错误理解了调度员的指令或由于一时疏忽,导致列车朝着进路相反的方向运行;③非装备车停放在坡度较大的区域,列车出现倒溜或前溜;④由于信号机故障而熄灭,非装备车闯过禁止信号,进入未授权区域等。

为了防止发生由于以上场景造成的列车碰撞或侧冲危险,可设置缓冲区。

1.1 缓冲区的类型

根据防护场景的不同,缓冲区有2种防护类型:

(1) 面对面碰撞缓冲区防护(Face To Face 缓冲区)。如图1所示,非装备车由于司机误操作闯过禁止信号,而此时装备车在行进过程中通过车地通讯得知前面有缓冲区,列车实施制动,在进入缓冲区之前就停下,从而避免两车碰撞事故的发生。图1中装备车的授权终点为非装备车的缓冲区的边界点。

(2) 侧冲缓冲区防护(Fouling Bufter)。如图2所示,非装备车由于司机误操作闯过禁止信号,进入警冲标侵限区域。装备车在移动过程中存在与非装备车发生侧冲的危险。通过设置侧冲缓冲区,移动授权终点禁止装备车进入警冲标侵限区域,进而避免侧冲事故的发生。

图2 侧冲缓冲区防护

1.2 缓冲区长度设置

从安全的角度来看,缓冲区的长度越长越好;但是,过长的缓冲区会影响列车的运营效率。总体来看,缓冲区在满足安全的前提下越短越好。

计算缓冲区长度需考虑非装备车的行驶速度、非装备车紧急制动移动的最大距离、司机最大反映时间内列车移动的距离、装备车紧急制动移动的最大距离、通信延时产生的距离,以及由于计算误差产生的位置偏移最大值等因素。

2 缓冲区对运营的影响

2.1 非装备车停放存车线

如图3所示,存车线G2停放了1辆非装备车,另有1辆装备车要从正线G3进入存车线G1后折返。当装备车进入折返线G5时,轨旁区域控制器一旦发现非装备车的下游区段被装备车占用,就会判断非装备车已经闯红灯出来,进而生成交叉渡线上的防止侧冲缓冲区。由于此缓冲区属于G5范围,因此装备车一进入G5就会因超过授权终点而触发紧急制动。

图3 非装备车停放存车线的情况

2.2 大小交路套跑

如图4所示,1辆装备车在小交路上进行折返作业,1辆非装备车运行于大交路。当非装备车接近G2区域时,产生的缓冲区会包含G5区域。这时存在2个影响运营的问题:

(1) 如果非装备车在G5区域产生缓冲区,且此刻装备车也已经办理了折返进路,则装备车会因缓冲区的存在而无法驶出存车线,非装备车会因无法办理进路而被迫停在红灯信号的前面。此时,2辆车均无法运行。

(2) 如果装备车在进行出存车线的折返作业,而非装备车在大交路行进过程中产生G5区域的防止侧冲缓冲区,则此时装备车会因该缓冲区而触发紧急制动。

图4 大小交路运营混跑情况

2.3 非装备车停放在车站

如图5所示,当非装备车停放在车站G2处时,所产生的侧冲缓冲区会包含G4区域,从而导致装备车因存在缓冲区而无法进行正常折返工作。

图5 非装备车存放在车站情况

2.4 超车运营

如图6所示,当线路有超车运营需求时,装备车本应根据运营调度指令完成超车作业。但如非装备车停放于存车线G1处,则非装备车的缓冲区会包括G4区域,从而导致装备车因缓冲区的存在无法出站完成超车作业。

3 解决运营问题的方案

为了不影响列车的正常运营,可以通过以下几种方案解决上述问题:

(1) 方案一:删除对正常运营有影响非装备车缓冲区。这种方式要求严格限制运营输出。必须制定相应的安全规程来存放非装备车,并采取有效措施(如加装铁鞋等止动装置)来防止非装备车意外移动。在正常运营期间,如需移动非装备车,必须严格服从调度命令并遵守信号行车,严禁非装备车非预期反方向运行。当由于某些原因导致信号机不能开放允许或引导信号,且调度员允许非装备车通过禁止信号时,调度员应提前将与该信号机敌对的所有进路取消,同时保证在该进路相关方向上可能与非装备车正面或侧面冲突的范围内,没有其他列车并禁止其他列车进入。

图6 装备车超车作业情况

(2) 方案二:删除非装备车对正常运营有影响的缓冲区,并采用联锁检查区段空闲的方式来取代缓冲区进行安全防护。如图8所示,装备车在运行中,如需开放信号机S1,则需增加对区段G2的空闲检查:若非装备车未驶入G2区段,则开放信号,反之,则不允许开放信号。由于信号开放需检查区段空闲,因而该方案对列车的运营效率会有一定影响。

图7 联锁增加检查区段方案

(3) 方案三:删除非装备车所占用区段的缓冲区,并在下一区段添加1个计轴区段(如图8所示)。

当非装备车停放在G2区段时,不产生缓冲区,只有非装备车进入G5区段才产生缓冲区。若非装备车没有发生非预期移动,一直停放在G2 区段,则装备车可正常进行折返作业;若非装备车发生了非预期移动,进入G5区段,则装备车会因为存在缓冲区而无法进行折返,从而避免侧冲事故的发生。

图8 添加计轴设备的解决方案

4 结语

城市轨道交通运营期间会存在非装备列车停放于存车线或非装备车与装备车混跑在线路上的情况。非装备车在存车线或正线运行时,存在人为操作失误而导致的与装备车发生侧冲和碰撞的危险。非装备车缓冲区能对此类安全事故进行有效地防护,缓冲区的存在也会对正常运营有一定影响。这些影响也可通过适当的方案解决。

[1] 中华人民共和国铁道部.铁路信号设计规范:TB 10007—2006/J 529—2008 [s].北京:中国铁道出版社,2006.

[2] 郑生全.城市轨道交通信号平面布置图设计[J].信号技术,2012(6):31.

[3] 王国军,宋锴.城市轨道交通信号系统对车站折返能力的影响[J].城市轨道交通研究,2011(2):68.

[4] 朱先正,李新文.深圳地铁一期工程正线信号系统设计及其分析[J].铁路通信信号工程技术,2005(4):28.

Design of the Buffer Zone for Unequipped Train in Urban Rail Transit

QU Jun, XU Jianyong, ZHANG Liang, XUE Qiang

The protection methods for mixed running of equipped train and unequipped trains on the main line, or for the unequipped train parking on the stabling line are studied, and the concept of buffer zone is proposed. According to different protection situations, the buffer zone is divided into face to face buffer zone and fouling buffer zone. The basic principles and the related factors for the length of buffer zone are analysed, it is pointed out that the design of buffer zone will impact the normal train operation, and solutions are put forward to work out this problem.

urban rail transit; buffer zone; unequipped train; collision protection

U 298

10.16037/j.1007-869x.2016.09.016

2014-11-13)