一种双移动闭塞制式下的区间折返方法

张亚影

(卡斯柯信号有限公司，200071，上海∥工程师)

1 TBTC+CBTC系统概述

上海轨道交通2号线(以下简称“2号线”)正线既有信号系统采用的是美国联合道岔与信号国际公司提供的基于AF904(数字轨道电路)和计算机联锁的TBTC(基于轨道电路的列车控制)准移动闭塞信号系统。改造后将新增CBTC(基于通信的列车控制)系统作为主用信号系统，并与既有TBTC准移动闭塞信号系统兼容使用。新设的计算机联锁设备和ATS(列车自动监控)子系统设备与既有TBTC准移动闭塞信号系统设备相兼容，具备在准移动闭塞指示下通过升级后的AF904和TWC(车-地通信)实现对列车ATO/ATP(自动列车驾驶/自动列车防护)的控制功能[1]。改造后的系统架构图如图1所示。

图1 改造后系统架构图Fig.1 Diagram of system architecture after transformation

为实现双信号系统的融合，CI(计算机联锁) 子系统除了需要完成对轨旁信号设备状态的监控，还需要对双信号融合系统下的列车运行方向进行智能化管理，比如不同类型列车运行方向的实时计算以及混跑下运行方向的无缝切换等。

2 TBTC+CBTC融合系统下的区间折返管理

2.1 运行方向管理

根据2号线既有的I-MLK(联锁-微机联锁)防护原则，道岔防护信号机至反向终端信号机所包含的区段被划分为进路防护范围；两个设备集中站之间所有无岔线路部分被划分为区间防护范围，属于进路闭塞+区间闭塞结合的方式。改造为TBTC+CBTC双信号融合系统后，CI以每个区段为单位，向轨旁ZC(区域控制器)提供CBTC系统列车TD(运行方向)；以区间和进路为单位，向轨道控制器T-MLK(轨道-微机联锁)提供TBTC运行方向，以满足不同类型列车混跑下的方向运营需求。改造后的轨旁信号平面布置如图2所示。

图2 轨旁信号平面布置Fig.2 Trackside signal plane layout

数字轨道电路正常工作的情况下，进路闭塞由CI实现列车安全间隔防护；当进路内方任一数字轨道电路出现故障时，仅CBTC系统列车具备正常运营条件，且该进路内方列车安全间隔防护由CI及轨旁ZC一起确保；区间闭塞则由CI、T-MLK及轨旁ZC共同完成安全间隔防护，以确保多列车在列车区间的安全追踪运行。

2.2 区间折返类型

根据列车不同运行交路的需求，系统以区间运行方向为标准，对区间折返类型进行定义：当列车在区间折返作业时牵入进路方向与区间方向一致时，定义为“正向折返”；反之则定义为“反向折返”。

在既有TBTC系统的设计中，区间线路运行方向是作为一个整体来管理，当需要进行区间折返时，必须等待整个区间方向更改后，才能为待折返列车建立相应方向的移动授权。如区间已有通过列车在运行，则需要等待区间通过列车停稳或者驶出区间后，才可更改区间运行方向，因此极大地制约了区间折返通过能力。鉴于此提出一种区间折返智能化管理设计，可以使得TBTC+CBTC双移动闭塞融合系统区间混跑下的区间折返通过能力得到明显提升。

2.3 区间折返智能化管理流程

信号系统应根据区间的不同状态，如检查区间当前方向、区间通过列车运行位置等，结合折返列车类型，激活区间折返智能化管理，自动选择触发不同的折返类型，以满足区间折返通过能力。基于区间方向控制的双移动闭塞制式下的区间折返智能化管理流程如图3所示。

图3 区间折返智能化管理流程Fig.3 Flow chart of interval turn-back intelligent management

2.4 区间折返举例

结合2号线实际车站分别对区间正向折返及区间反向折返进行详细举例说明。

2.4.1 区间正向折返

1) 正向折返牵入作业。其作业流程示意如图4所示。待牵入列车1停在信号机X6外方，CI检查牵入范围内方空闲后，基于ATS自动触发命令可自动触发办理具有折返进路模式的牵入进路(无需区分列车类型)；牵入进路内方的TBTC方向/CBTC方向随着牵入进路建立而同步建立，区间方向依然保持既有方向。待牵入信号X6开放后待折返列车1即可实现与区间通过运行列车2的顺向追踪运行。由CI、T-MLK和ZC共同实现对两种不同类型列车的安全追踪间隔防护。

图4 2号线部分线路区间正向折返牵入作业流程示意图Fig.4 Diagram of interval forward turn-back draw-in operation procedure on part of the Line 2 track

2) 正向折返牵出作业。其作业流程示意如图5所示。折返列车1为CBTC系统模式时(见图5 a))，当CI收到折返列车1在区间折返区域停稳且牵出信号X10为始端的进路建立且锁闭后，列车1所在区段的CBTC系统运行方向TD1自动切换为牵出方向，然后折返列车1随着牵出信号开放允许信号获得移动授权后在CI及ZC的共同防护下自动运行，同时不会影响区间正在运行的列车2。折返列车1为TBTC模式时(见图5 b))，因该模式下列车无法向轨旁发送停稳信息，故当列车1驶入区间折返区域且牵出信号开放后，需要司机人工驾驶列车1先驶入允许的牵出信号X10内方后，列车1才可再次获得TBTC下的移动授权；列车1在CI、T-MLK的共同防护下方可自动运行，同时不会影响区间正在运行的列车2。

图5 2号线部分线路区间正向折返牵出作业流程示意图Fig.5 Diagram of interval forward turn-back draw-out operation procedure on part of the Line 2 track

2.4.2 列车区间反向折返

CBTC系统反向折返防护区域如图6所示。当列车进行区间反向折返时，折返列车运行方向与区间列车运行方向相反，信号系统必须对相向而行的列车进行安全防护，以避免列车迎面冲突的风险。信号系统应根据列车的最大运行速度、最大加速度、可保障紧急制动率和系统延时等参数，并结合线路条件计算出“插车防护区域”。CI建立牵入进路之前，必须检查牵入进路以及折返列车1移动授权终点下游方向“反向折返防护区域”空闲，以避免待折返列车与区间运行列车发生迎面冲突。

图6 CBTC系统反向折返防护区域Fig.6 CBTC system reverse turn-back protection area

2.4.2.1 反向折返牵入作业

场景1：待折返列车为CBTC系统模式且“反向折返防护区域”无车。待折返CBTC系统列车1进入折返进路触发区域后，当CI检查区间通过列车2在“反向折返防护区域”范围外时，可以为CBTC系统列车1办理反向折返牵入进路，授权列车1进入淞虹路下行站台。在授权CBTC系统列车1进入区间之前，随着折返牵入进路建立，联锁会先切除区间折返区域所在的TD方向，使得ZC及时回撤区间CBTC系统列车2的移动授权，同时激活区间折返区域所在站台的紧急停车区域，使得T-MLK及时更新区间TBTC列车2控制线目标距离的计算，实现区间列车2的CBTC系统移动授权终点EOA2及TBTC控制线从区间反向折返优先(见图7)到区间反向折返牵入(见图8)的调整后，CI才允许折返区域所在的TD设置为折返牵入方向。随后往区间的反向折返列车1与区间在运行的通过列车2可对向运行，由CI、ZC及T-MLK共同确保列车迎面运行的安全。

图7 区间反向折返优先Fig.7 Priority of interval reverse turn-back

场景2：待折返列车为CBTC系统模式且“反向折返防护区域”有车。待折返CBTC系统列车1进入折返进路触发区域后，当CI检查列车2在“反向折返防护区域”范围内或者已经驶入反向折返牵入进路内方时，不具备为CBTC系统列车1办理反向折返牵入进路条件，需先等列车2通过淞虹路站后，方具备授权CBTC系统列车1进入区间进行反向折返牵入作业。区间通过优先如图9所示。

图8 区间反向折返牵入Fig.8 Interval reverse turn-back draw-in

图9 区间通过优先Fig.9 Interval passing priority

场景3：待折返列车为TBTC模式。对于TBTC列车，不具备以区段为单位切换运行方向的功能，因此为了避免TBTC列车进入区间后影响整个区间的折返通过能力，当待折返TBTC列车1进入折返进路触发区域后，CI此时不会授权TBTC列车1自动进入区间。TBTC列车不授权区间自动反向折返如图10所示。

图10 TBTC列车不授权区间自动反向折返Fig.10 Automatic reverse turn-back of TBTC train in non-authorized interval

2.4.2.2 反向折返牵出作业

当待折返CBTC系统列车1驶入区间折返区域并且停稳后，随着折返牵出进路建立锁闭，CI将折返区域所在CBTC系统列车运行方向TD1切换为牵出方向，即与既有区间方向一致，TD2也随之切换为既有区间方向，并同步取消站台折返区域所在站台紧急停车区域的激活，使得区间通过列车2的移动授权EOA2从折返列车与通过列车相向运行(见图11)调整至折返列车通过列车正向追踪运行(见图12)，此时在区间通过的列车2与反向折返的列车1变为顺向追踪运行。

图11 折返列车与通过列车相向运行Fig.11 Turn-back train and passing train running in opposite directions

图12 折返列车与通过列车正向追踪运行Fig.12 Turn-back train and passing train forward tracking operation

3 结语

基于区间方向控制的TBTC+CBTC双移动闭塞融合系统的特性，采用上述区间折返智能化管理方案，可实现对区间不同类型的折返列车的智能化管理，解决了既有TBTC系统在区间折返能力无法满足运能需求的问题，既能可靠保证列车在不同信号系统间自适应混合运营下的安全，又能有效提高TBTC+CBTC双移动闭塞融合系统在区间混跑下的区间折返通过能力。

随着近些年城市轨道交通领域的高速发展，既有的准移动闭塞系统都可能面临升级改造。本文提出的TBTC+CBTC双移动闭塞融合系统折返智能化管理方案，可在利用原有TBTC系统的基础上进一步提高系统的区间折返通过能力，对于后续城市轨道交通TBTC系统的升级改造能够起到一定的借鉴作用。