全自动车辆段停车列检库线信号设备布置方案分析

董洪卫

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

根据全自动运行线路的作业模式和特点，车辆段/停车场采用纳入ATC 监控的方案，车辆段/停车场内划分为自动控制区域和非自动控制区域，自动控制区域纳入ATC 系统的控制范围。ATC 具备对整个车辆段/停车场监视及控制功能，对车辆段/停车场自动化区域具备列车识别号的连续追踪、自动赋予列车识别号功能，根据出入库计划自动设置列车目的地码，自动触发列车进路。在自动化区域具备CBTC 级别下的ATP/ATO 功能，防护列车运行安全，完成进出段/场的全自动运行功能。那么相对于仅联锁设备控制的段/场，停车列检库线长度会增加，信号设备布置既要满足ATP的防护要求又要满足实现全自动功能需求。

要分析布置方案首先应明确库内列车所具备的全自动运行功能，根据全自动运行的需求，系统具备列车ATO 入库停车的功能，系统具备库内列车休眠唤醒功能，系统具备原地升级全自动驾驶模式的功能。列车唤醒完成列车静态自检和动态自检后方具备出库准备条件。故停车列检库线长度的确定及信号设备布置应考虑满足动态测试防护及ATO精确停车防护的要求。

1 应答器（库内）布置原则分析

轨旁应设置休眠唤醒应答器，要求应答器中心线位置与列车停车时车载应答器天线中心线位置保持一致。

轨旁应设置ATO 精确停车用位置校正应答器，要求应答器校正精度为±50 cm。

轨旁应设置降级列车重新定位用应答器，要求越过出库信号机前列车连续经过两个应答器。两个应答器的距离保证互不影响应答器天线的读取范围，两个应答器中心按3 m 设置。列车获得定位后应保证列车包络未越过出库信号机，以完成筛选，应答器距离信号机按大于2 m 设置。

轨旁应设置列车头尾端定位信息冗余布置的应答器。

2 信号机及轨道区段布置原则分析

轨旁应设置出库信号机，及列车阻挡信号机。信号机距离列车宜保证5 m 的司机瞭望距离。相应出库信号机处设置轨道区段边界计轴或绝缘节。对于双列位停车列检库，对应两列位分别设置AG、BG，中间设置CG 主要用于降级列车重新定位后的列车筛选、列车跳跃防护、保证ATO 精确停车精度。

CG 的长度设置应满足列车入库停车及跳跃的安全保护距离的要求；CG 的长度设置应大于单辆列车两个轮对转向架内侧轮对之间的距离，保证该区段可靠监测列车占用。

3 库内ATP安全防护距离分析

在选定运营停车点之后，考虑ATO 运营的速度余量，计算一条ATO 运营的最高速度-距离曲线，将该曲线作为参考曲线。从该参考曲线上任意一点以最大的加速度按照安全制动模型去计算撞线后列车的走行距离，可得到列车的真正停车点和运营停车点的距离差值。在设计时应取列车从该曲线的任意位置撞线之后，可能达到的最大的距离差值为保护区段。此时ATP 使用保护区段的末端作为防护危险点。

当列车速度超过紧急制动触发速度V4时，应按照最不利条件来考虑列车可能达到的位置。此时应至少考虑：测速误差(Verr)；最大牵引阶段(AB)；惰行阶段(BC)；紧急制动生效阶段(CD)；线路坡度；列车实施紧急制动之后的停车位置。

安全保护距离计算模型，如图1 所示。

图1 安全保护距离计算模型Fig.1 Calculation model of safety protection distance

选取撞线点离停车点的距离d 为已知参数，在选定运营点停车的减速率为a0，紧急制动减速度为a4，则保护区段的计算公式如下：

V4=sqrt（2×a0×d）；

V3=V4+Verr；

VB=V3+a1t1；

VC=VB+a2t2；

VD=VC+a3t3；

s=（（V3+VB）t1+（VB+VC）t2+（VC+VD）t3+VD×VD/a4）/2；

delta=s-d。

其中，t1：从信号系统发出紧急制动指令到牵引完全切除的时间。

t2：从牵引完全切除到施加紧急制动的时间。

t3：从信号系统发出紧急制动指令到紧急制动力完全施加的时间。

以上计算得出的安全保护距离delta 取值还应考虑一定的安全裕量，如设备安装误差、第一轮对到车钩的距离（悬垂距离）等。

按照上述计算原理，列车速度为5 km/h 时按照ATO 控车最大减速度a0选为1 m/s2计算常用制动距离约为1 m。按照列车在库内距离停车点1 m 时超过5 km/h 速度触发紧急制动，测速误差暂定为2 km/h，定位误差选定为1 m，切牵引过程中平均加速度a1选定选定为0.55 m/s2，施加紧制动过程中平均减速度a2与a3选定为0.6 m/s2，紧急制动减速度a4选定为1.2 m/s2，牵引切除时延t1选定为1.7 s，紧急制动施加时延t2与t3选定为1.5 s，计算得出由该点触发紧急制动的距离约为11 m。另考虑该保护距离满足动态测试时跳跃ATP防护距离按超过2 m、ATP 跳跃防护速度按超过5 km/h 紧急制动计算所需的防护要求综合计算由停车点至目标点的保护距离约为12 m。理论上当选定5 km/h 速度触发紧急制动速度-距离曲线后，当库内列车运行速度足够低、a0足够小的时候，停车点和目标点可无限接近。本计算仅考虑了主要影响参数，由于车辆、信号系统性能参数的差异所计算的安全防护距离存在差异，工程实施时如场段规模允许，设计阶段可选定15 m 为安全防护距离。

4 库线信号设备布置方案

对于双列位停车列检库，停车位分别设置AG、BG 轨道区段，并设置相应的出库信号机、阻挡信号机和计轴设备（或轨道电路绝缘节），两列位中间设置CG 用于入库进路保护区段及BG 列车快速完成筛选使用。双列位停车列检库设备布置如图2 所示。

对于单列位停车列检库，入库进路的同样考虑保护区段，但采用保护区段内置方式，不设置独立的轨道区段设备，单列位停车列检库设备布置如图3 所示。

图2 双列位停车列检库设备布置示意图Fig.2 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of dual train position

5 结语

本文根据全自动段场库内完成的功能需求，分析库内信号设备相对理想的布置方案。根据各工程特点及条件，有的参数略有不同。如工程条件受限可采用设置可碰撞车档、限制车辆加速度、限制常用制动减速度、采用并置信号机等方式进一步缩短保护距离。各工程项目可根据工程条件及需求进行灵活布置，系统供应商根据现场条件进一步核算，在保证行车安全的前提下尽可能提高系统可用性。期望本文为信号专业工程设计、信号系统集成设计提供理论依据及参考。

图3 单列位停车列检库设备布置示意图Fig.3 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of single train position