城市轨道交通联络线计轴磁头受扰的处理方案研究

陶巍

卡斯柯信号有限公司 上海 200070

引言

为了列车转线维修维护、接新车、列车架修资源共享、磨轨车临时调度等运行作业需要，地铁线路常常存在本线与其他地铁线路、本线与铁路线路间设置联络线的情况。特别在新兴出现的互联互通项目中，联络线可以说是极其重要的组成部分。

为保障正线行车作业与联络线转线行车作业的安全，信号系统联络线的设计显得尤为重要。一般而言联络线按双方向的单线运行来设计，这样的话如果两条线路分属不同信号厂商，设计和调试阶段还存在一个两家公司之间互相协调工作的过程，这不但是信号层面的“接口”，还是厂商之间的“接口”。

1 A-B线联络线初步设计

某市的A线的设计和开通均在B线之前。

为保证联络线故障不影响A线的正线运行，在设计阶段设置了SSD_A4这个无岔区段。若无岔区段的2个计轴磁头（AC_A1和AC_A2）中任意一个受扰故障，计轴系统即输出“占用”状态。由于无岔区段为线路A的边界，不能旁路计轴，所以联锁子系统CI自然会判断该无岔区段为“占用”。不过此时道岔区段SDD_A3不会受其影响，因此不会影响到线路正线运营以及出入库作业。由此可见，如今设置联络线的无岔区段是一种通用的设计方案，而且已经成为不同线路间转线作业运营管理是否具有高安全性和高效性的关键点。

由于此时联络线铺轨未至B线，在B线开始施工之前都是一条“断头路”，所以此时仅有设计概念上的“联络线”，没有实际操作上的转线作业。无岔区段的设计长度为45米，而AC_A1距离P_A4岔尖的距离保持在15米。

图1 某城市轨道交通A线设计阶段联络线示意图

待到B线开始进行设计的时候，才发现现场联络线的真实长度仅为124米。

经过各方沟通协商，在不影响A线设备布置的前提下，B线同样采用设置无岔区段的方式来布置联络线。但由于联络线长度的限制，具体的方案如下：A线的无岔区段SDD_A4与B线的无岔区段SDD_B1物理上将共用同一段轨道，而相应的计轴则受各自线路控制。

属于B线的无岔区段SDD_B1的长度同样设置为45米。

以该站B线办理向A线转线作业为例：

首先该站B线车站值班员电话通知A线对应车站值班员准备转线作业；

转线列车司机确认列车处于人工驾驶模式或非限制人工驾驶模式，确认过程由运营规程规定；

B线车站值班员通过按压“请求/同意动岔”按钮，请求操作联络线道岔；

A线车站值班员收到“请求/同意动岔”命令后，按压“请求/同意动岔”按钮同意双方操作道岔。双方道岔此时解锁，60秒内，接发车车站将道岔操作到反位，或通过办理对应进路将道岔操作到反位。接车站准备好接车进路，待接车进路信号开放后，发车站可准备发车进路，发车进路信号开放后，该站B线车站值班员可通知列车司机联络线具备转线条件；

列车从B线车站出发转线至A线车站。转线进路解锁后，双方车站值班员将道岔操作到定位后，道岔自动锁闭到定位，至此转线作业结束[1-3]。

2 故障现象

故障发生在A线开通后，B线调试联络线的阶段，现场发生了一个人为造成的计轴磁头受扰情况。

如上图的图2所示，XX站为A线的终点站。由于现场条件的限制，A线正线的有岔区段SDD_A3与联络线的无岔区段在现实的物理上非常接近。在调试阶段，无论是轨道车运行还是人员施工作业都会造成属于B线的计轴AC_B1受扰，从而使得区段SDD_B1一直处于占用状态。

图2 某城市轨道交通A线与B线联络线示意图

在A线上行轨道上，不存在以S_A1为始端信号机进入SDD_A3的进路，同时轨道末端也没有设置存车线的条件。所以在理论上，正常运营的时候，道岔P_A3会一直处于反位状态，应该是不会有列车进入SDD_A3这个区段的。

对于CBTC系统而言，虽然降级模式使用频率有限，但是考虑到车载设备故障后的降级运行和混合运行等场景需要联锁设备和计轴设备的支持，计轴系统又得以普遍存在。

原则上计轴设备的故障不会影响到通信列车的正常运行。不过在A线与B线的联络线上实施转线作业时，驾驶模式是人工驾驶模式或非限制人工驾驶模式，不涉及CBTC模式。所以，计轴区段设备故障的快速、及时恢复对完善整体运营管理和提高故障处理水平至关重要，而且处理过程不仅要考虑系统安全，同时也要兼顾效率。

计轴磁头受扰后的常规恢复手段是：对受扰区段先进行预复位，然后通过列车清扫，或使用专用计轴清扫设备（比如车轮模拟器），通过完成进入和离开计轴区段的相同轮轴数量的过程，来使受扰区段恢复正常空闲。

即便如此，一旦SDD_B1区段受扰，B线的正线运营和A线的出入库能力势必会受到不同程度的影响。可谓牵一发而动两条线。

3 磁头受扰的影响分析

在CBTC模式下，当非通信车/非装备车在线上运行，可能由于司机误操作或者其他意外情况，导致车辆朝CBTC车方向相向运行或者侧冲，此时会出现极其危险情况。所以系统需要给出一个缓冲区来保证CBTC车在该范围外停下。该缓冲区是根据非通信车/非装备车占用区段的情况以及运行方向实时变化的[4-6]。

从B线来看，当SDD_B1显示占用时，B线的正线区段SDD_B2、SDD_B3和SDD_B4都在保护范围之内，即CBTC车不能驶入这些区段，势必会影响到正线的运营。

同理在A线，当区段受扰时，操作显示区段为红光带，即有车占用，进而触发该区段上的保护范围，渡线P_A2_A3上两个区段（SDD_A1和SDD_A2）也在保护范围之内，导致通信车无法驶入，从而影响A线的出入库作业。

4 处理方案探讨

由于此次故障和其他情形没有共性的指导价值，所以首先想到的解决方案是给业主单位输出限制。在运营阶段进行严格的人工防护，严禁有车或人干扰SDD_A3区段，严格保证该区域的区段正常[7]。

其次以现场的处理方式，可以移动计轴磁头的位置，使AC_B1和易受扰区段SDD_A3的距离远一些。现场准确定测过后，此时SDD_B1的区段长度为46.49米，SDD_A4的区段长度为46.51米。在移动位置的考量当中，就涉及一个项目最小区段的概念，即联锁系统占用检测所需的最小区段长度。

当车在运行过程中，联锁系统通过区段的占用和出清来检测车辆的位置。对于同一区段，按正常的逻辑而言，应按照“先占用后出清”的原则（如下图： SDD(N)先检测到占用，然后SDD（N）再出清。）

但是由于车辆占用和出清状态信息传递可能存在延时，可能会出现出清状态先于占用状态。所以我们需要设置最小区段长度，来保证联锁系统接收到的区段占用和出清状态是符合“先占用后出清”的原则[8]。

图3 “先占用后出清”原则

公式是按最严苛的条件考虑：占用时，被联锁检测到的时间按最大延时时间考虑；再考虑到系统更新数据存在一个周期，所以可以判断列车进入区段并被联锁检测为占用状态所需的时间是不大于

出清时，需考虑车辆从进入区段到出清该区段所需走过的时间（最短距离/最大速度），以及被联锁检测到的出清时间都应按最小延时时间考虑。

车辆在该区段走过的最短距离可以分为两部分：第一，区段长度。由于区段检测设备存在不确定区段，列车在该区段通过时状态可能存在误报。按极端情况下考虑，列车占用时可能会被误报为出清，所以从占用到出清状态下区段所需通过的最小长度仅需第二，车辆长度。一般为第一个和最后一个轮对之间的距离；如果考虑到检测设备（如计轴）检测一组轮对时可能存在失效的情况，需检测第二组轮对，则相应长度还需考虑减去轴距。所以出清时所需要的最短时间为

经过计算，A线与B线联锁检测的最小区段长度为12.6米。考虑到裕量等因素，设计人员给出的建议是：AC_A1和AC_B1可以向B线方向移动18米[13]。

5 结束语

在调试阶段发现的一些设计问题，在分析处理方案过程中，可以通过更新设计方案的方法来解决，不过通常也可以通过输出限制的方法来解决的。这次解决过程，通过系统分析计轴磁头受扰的产生原因，提出了相应的查找和处理方法，在技术审查的同时也有冷静的思考与有效的沟通，在内部设计与现场整改之间找到平衡点，希望可以给广大同行提供一些借鉴。