城市轨道交通自动化车辆段/停车场信号系统研究

2018-03-07郭弘阳

铁路通信信号工程技术 2018年1期

郭弘阳

(1.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2.北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

1 概述

目前，CBTC系统已成为城市轨道交通信号系统的发展方向，它实现了移动闭塞，有助于缩短列车间隔时分、增大线路通过的能力。但作为投入运营前和退出运营后的列车作业区域——车辆段/停车场，其普遍使用的仍是基于联锁级别的列车控制，每天需要进行大量列车进出段作业，非全自动段作业在联锁办理完成调车进路后，完全由人工来保证运行过程中的安全。这种方式存在调度员、司机工作量大以及可能的操作失误导致闯信号等问题，自动化水平很低，同时加大运营管理的难度。

自动化车辆段/停车场将列车进路以及洗车作业纳入ATS自动控制，且列车具备CBTC系统下的ATP防护功能。在很大程度上提高了车辆段/停车场内行车作业的安全防护等级和作业效率，并且在行车效率的基础上保证车辆段/停车场的合理调度，提升车辆段/停车场的生产组织能力。

本文从系统构成、系统功能等方面，着重对自动化车辆段/停车场的信号系统进行探讨与研究。

2 自动化车辆段/停车场系统构成

自动化车辆段/停车场内划分自动化区域和非自动化区域，其中自动化区域定义为CBTC区域，非自动化区域作为非CBTC区域处理。列车在自动化区域内以CTC模式运行。

根据自动化车辆段/停车场的作业性质和作业特点，便于列车运营组织、管理和提高列车运行效率的需要划归自动化区域。如图1所示，自动化运行区域分为：

图1 自动化区域示意图

*出入段线至停车列检库库门；

*出入段线至洗车线洗车机前；

*牵出线至停车列检库库门；

*牵出线至洗车线洗车机前；

*停车列检库前库列位至出入段线；

*停车列检库前库列位至牵出线。

自动化车辆段/停车场内，在联锁和ATS子系统设备的基础上，配置CBTC相关的轨旁设备，如：设置应答器用于实现列车定位或列车唤醒功能；设置ZC设备，负责根据CBTC列车的位置以及联锁相关信息计算生成移动授权，保证列车安全运行；设置DCS设备用于安全网通信以及车地通信等。综上所述，自动化车辆段/停车场的设备主要包括：ATS设备、CI设备、ZC设备、车载ATP/ATO设备、DCS设备、维护监测设备及室内外其他配套设备等。

自动化车辆段/停车场的系统配置示意如图2所示。

3 自动化车辆段/停车场功能概述

3.1 ATS功能

ATS子系统自动完成并实现列车在正线和车辆段内（含试车线及具有轨道占用检测设备的所有区域）列车车组号的连续追踪。具备在车辆段转换轨处停车和不停车情况下自动赋予列车识别号功能。并且ATS子系统能够根据出入库计划自动设置列车头码，自动触发停车列检库至转换轨之间的列车进路和移库列车进路，提高车辆段出入库运行效率。

3.2 ATP/ATO功能

列车在自动化区域具备CBTC系统下的ATP/ATO功能，在列车升级CTC模式后，由信号系统防护列车运行安全，并能够以ATO运行自动完成进出段/场的运行功能。

当停车列检库线长度不能满足ATP的安全保护距离要求时，列车入库时，ATO可控制列车运行至停车列检库前停车，并提示降级运行入库。

在车辆段/停车场自动化区域内运行时，在既有驾驶模式基础上，增加AM及SM驾驶模式。

3.3 CI功能

车辆段/停车场联锁支持段内列车及调车进路的人工办理功能。

图2 自动化车辆段/停车场系统配置示意图

列车进路排列后，进路始端信号机亮绿灯或黄灯，列车进路内顺向调车信号机亮蓝灯。CTC列车司机根据车载信号运行，非CTC列车司机根据轨旁信号机显示驾驶列车运行。车辆段/停车场内列车进路均为单列车进路，一条进路内仅允许一列车运行。列车通过时，按照分段解锁的方式逐段解锁进路。

调车进路排列后，始端信号机点亮白色灯光。

3.4 其他功能

休眠和唤醒功能分别对应列车运营的结束和开始，可由司机或系统来完成。在唤醒功能时需要注意：车辆需额外提供电池提供电能，该容量与用户要求列车休眠时间有关，此需求需与用户确认，并在车辆接口设计时考虑。

3.5 信号显示

自动化车辆段/停车场采用列调分离的方案，车场内设置列车进路和调车进路，CTC列车运行采用列车进路控制，非CTC列车运行采用列车或调车方式。进段列车信号机采用红绿黄三显示，进库、出库列车信号机采用红白黄三显示，调车信号机采用蓝白两显示。下面以北京新线信号显示模式为例说明，在车辆段/停车场内设置以下信号机：

1）进段/场信号机：采用高柱黄、绿、红三灯位信号机构，红灯为定位。

绿色灯光：表示进段/场的进路开通，准许列车按规定的速度越过该架信号机进段/场；

红色灯光：不准列车越过该架信号机；

红色灯光+黄色灯光：表明开放引导信号，准许列车以不大于规定的速度（25 km/h）越过该架信号机并随时准备停车。

2）进库信号机：进段/场信号机内方第一个轨道区段边界处和列检库两列位分界处设置列车兼调车信号机，采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。

黄色灯光：表示列车进路开通，准许按规定的速度越过该架信号机进行列车作业。

白色灯光：表示调车进路开通，准许按规定的速度越过该架信号机进行调车作业。

红色灯光：表示不准列车越过该架信号机。

3）出库信号机：停车列检库前及列检库两列位分界处设置列车兼调车信号机，采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。

4）进/出库分隔信号机：为满足车辆段/停车场出段/场能力，在进、出库信号机之间的适当位置设置分隔信号机，采用矮型黄、白、红三显示信号机，红灯为定位。

5）调车信号机：车场内其他地点根据需要设矮型调车信号机，调车信号机采用蓝、白两显示信号机，蓝灯为定位。

白色灯光：表示准许按规定的速度越过该架信号机进行调车作业。

蓝色灯光：表示调车进路不准列车越过该架信号机。

4 基本运营场景

在自动化运行区域以调车进路方式作业或非CTC级别下列车进路方式作业，或在非自动化运行区域内作业时，司机以RM或NRM模式驾驶列车运行。

下面将对自动化运行区域内的作业进行概述，以图2为例。

1）进段/场运行：对于正线进段列车，列车在进入转换轨前与车辆段/停车场ZC建立连接，并在转换轨停车（可设置）。ATS子系统根据出入库计划中指定的停车列检线，自动将列车设置为头码车，自动触发到列检库第一列位的列车进路或由车辆段/停车场值班员办理进段信号机至停车列检库第一列位的列车进路。进段/场进路开放后，系统允许列车以CTC模式运行进段/场，司机以AM模式控制列车在停车列检库前停车点停车，停车后系统提示司机转换RM模式，当司机人工确认具备进入停车列检库的条件后，人工将驾驶模式切换至RM模式，驾驶列车运行至库内。

2）出段/场运行：车辆停放于停车列检库前库，ATS子系统根据出入库计划中的列车进入正线运营时间，提前一定余量（可配置），自动将列车设置为头码车，自动触发到转换轨的列车进路或由车辆段/停车场值班员办理出库信号机至出段/场信号机的列车进路，出库进路开放后（此时停车库轨道未锁闭），司机驾驶列车以RM模式越过设置在库前的一组无源应答器，车载ATP获得定位，并向车辆段/停车场ZC发送位置报告，车辆段/停车场ZC根据列车提供的位置报告向车载发送移动授权，允许列车在库内升级至CTC级别运行。车辆停放于停车列检库后库，由ATS系统自动触发或车辆段/停车场值班员办理后库至出段/场信号机的列车进路，司机以RM模式驾驶列车运行至前库并以RM模式越过设置在库前的一组无源应答器，车载ATP获得定位，并向车辆段/停车场ZC发送位置报告，车辆段/停车场ZC根据列车提供的位置报告向车载发送移动授权，允许列车在库内升级至CTC模式运行。

3）进出洗车线及牵出线：正线结束运营的列车进入洗车线时，可由ATS自动触发或车辆段/停车场值班员办理进段/场信号机至洗车库的进路，进路开放后，系统允许列车以CTC模式运行至洗车线前，司机/ATO控制列车在洗车库信号机前停车点处停车后，系统提示司机将驾驶模式转换为RM模式，当司机人工确认洗车机准备就绪后，人工将驾驶模式切换至RM模式，驾驶列车进行洗车。洗车列车完成洗车后，如需折返至牵出线运行，车辆段/停车场值班员办理洗车线信号机至牵出线的列车进路，进路开放后，司机驾驶列车以RM模式越过设置在洗车线信号机前的一组无源应答器，车载ATP获得定位，并向车辆段/停车场ZC发送位置报告，车辆段/停车场ZC根据列车提供的位置报告向车载发送移动授权，允许列车在洗车线内升级至CTC模式运行。