城市轨道交通全自动洗车关键技术研究

何文娟 胡泽庶

关键词：城市轨道交通；全自动洗车；故障导向安全

0引言

随着我国城市轨道交通全自动线路的大力发展和建设，从既有的后备、基于通信的列车自动控制（communication based train control，

CBTC）

线路到现在的全自动无人驾驶线路，从轨道电路车场到现在的全自动化场段（停车场和车辆段），从常规的作业方式到智能化的作业方式，业务量持续增长，这对场段配置的要求越来越高，本文对场段内的全自动洗车系统的设计方案进行详细介绍，对全自动洗车的功能进行部署和执行。

城市轨道交通全自动洗车技术的发展将给用户带来更高效、更环保的洗车体验，满足用户的不同需求，但全自动洗车设备的应用还需要考虑到成本和维护问题。

1洗车流程

基于城市轨道交通信号平面布置思路，本文研究了一种典型的列车全自动洗车流程（图1），具体的全自动洗车流程如下。

1.1请求洗车

列车要执行洗车作业，首先依据列车自动运行监控系统（automatic train supervision，ATS）下发的洗车计划，当列车进入牵出线轨道（ Q3G）且停稳时，列车对标轨面应答器停车点1（SSP1），建立起请求洗车的基本技术要求。

1.2进路建立

全自动洗车模式下，洗车机将洗车模式设置为“自动”模式，且在收到洗车机的洗车就绪状态信息后，ATS根据洗车运营计划、列车位置、洗车请求自动选排洗车进路。

1.3全自动洗车

当列车收到进路信息和洗车机就绪状态信息后，自动操纵列车低速运行，逐步通过洗车机外围洗车设备，完成洗车作业。

1.4结束洗车

当列车全部驶出洗车机外围设备区域，信号系统通过列车运行位置判断洗车是否完成，当洗车完成后，信号系统参照进路建立过程自动将列车调回存车线。

系统提供“全洗”“仅侧洗”等洗车模式选择，车辆段值班人员在设置洗车计划时，可选择一种洗车模式。列车在Q3G停稳后触发由右向左的洗车进路，停在停车点2（SSP2）处进行车头端洗，车头端洗结束后向停车点3（SSP3）运行，在运行的过程中进行侧洗，当车运行至SSP3时停车，进行车尾清洗，清洗完毕后运行至停车点4（SSP4），退出洗车工况。

2洗车区域

在整个洗车流程中，会经过4个洗车区域（washing zone，WSZ），WSZI为第一个洗车区域，依次类推。如图2所示，WSZI是列车洗车初始化的区域，列车停稳后发送洗车工况，等待进路分配并与洗车机进行交互使用。WS22是列车进行头部端洗区域，当车头端洗时，列车必须停稳在SSP2处，SSP2设计在与洗车机端刷间距为0.5m的范围内，若超过该范围，洗车机无法判断列车的位置、激活端刷进行清洗。WS23是车尾清洗区域，列车应在SSP3处停稳，如果无法停稳在与SSP3间距为0.5m的范围内，洗车机无法激活端刷进行清洗，SSP3的位置设计原则是考虑SSP2在端刷处，往左端推算一个车长的距离而确定的。

在设计时，WSZ1和WS24无须特殊配置，因为这两个区域处有折返换端（change of end，COE），COE将会自动生成WSZ1和WS24，来完成列车的折返停稳。图2中非关键区域（non vitalzone，NVZ）的长度均为1m，NV22用来判断是否过停，NVZ1用来判断是否停准。具体判断标准为：当车头与NVZ1有交集、与NV22无交集的情况下，认为列车停准；当车头越过NVZ1，与NV22有交集了，认为列车过停；当车头未到达NVZ1，认为列车欠停。AO01～A004为计轴设备。

需要特别设计的是WS22和WS23，WS22的起点为WSZ1的终点，这两个区域相互连接，WS22的终点依赖于SSP2的位置，设计在与SSP2间距为0.5m的范围内，只要该区域能包含SSP2即可；WS23的起点设在与WS22的终点后间隔1m的位置，WS23和WS22不相交，该1m也是NV22的区域长度，WS23的终点是WS24的起点，WS23的区域要包含SSP3的NV22和NVZ1的范围。

3停车属性

停车属性要与洗车区域联合使用。如果是全洗，必須由3个部分组成：洗车头、侧洗、洗车尾，当全洗计划下发后，ATS会在WS22和WS23处发送目的码，车运行到WS22的SSP2处和WS23的SSP3处自动停车，这两个位置不依赖于列车自动控制系统（automatic train control，ATC）控车，因此WS22和WS23洗车区域的默认停车属性设置为FALSE（FALSE即默认不停车）即可，停车属性平面化设计如图3所示。

当下发侧洗计划后，侧洗不进行洗车头和洗车尾，仅对车的侧面进行清洗，在这种情况下无须在SSP2和SSP3处停车，ATS在WSZ1发送目的地码至WS24处，WS22和WS23不会有目的地码，因此不会停车，此时默认停车属性不能设置为TRUE（TRUE即默认要停车），否则会侧洗失败，由此可见，洗车的停车属性由ATC子系统配置设置为FALSE，无须设置成TRUE。

4信息交互

当洗车机模式为自动模式、列车驾驶模式为全自动驾驶模式（fully automatic mode，FAM）时，洗车机、信号系统、车辆之间的信息交互如图4所示。列车全洗车过程如下所述。

列车进入Q3G且停稳，打开洗车库门，启动洗车机，洗车机准备就绪。确认开始洗车，系统为待洗列车设置洗车库前停车位置的目的地为SSPI，并授权列车运行至洗车库前停车；列车运行至洗车库前停准后，将待洗列车设置为洗车工况后，向洗车机发送洗车请求。洗车机根据洗车请求，确认准备就绪后，给信号系统反馈洗车就绪、允许通过1和允许通过2。

列车运行至下一个停车点SSP2停准后，向洗车机发送端洗请求1的高电平。洗车机将允许通过1设置为低电平，通过激光探头检查列车在前端洗停车范围时，启动前端洗模式。信号系统根据允许通过1为低电平，控制列车输出停车制动命令，使列车停车。

当前端洗完成后，洗车机将洗车刷移回侧洗位置，以允许列车向前运行。洗车机将允许通过1设置为高电平。收到允许通过1的高电平后，信号系统取消停车制动，以允许列车向前运行至下一个停车点SSP3。列车运行至SSP3停准后，向洗车机发送端洗请求2的高电平。洗车机将允许通过2设置为低电平，通过激光探头检查列车在后端洗停车范围时，启动后端洗模式。信号系统根据允许通过2为低电平，控制列车输出停车制动停车。

当后端洗完成后，洗车机将洗车刷移回侧洗位置，以允许列车向前运行。洗车机将允许通过2设置为高电平。收到允许通过2的高电平后，信号系统取消停车制动，以允许列车向前运行至SSP4。

列车在SSP4停准后，信号系统判断洗车完成，向车辆发送取消洗车工况。车辆取消洗车工况后，信号系统向洗车机取消发送洗车请求，为列车设置返回车库的目的地，洗车结束。

如果洗车工况为侧洗，则收到洗车机反馈的允许通过1和允许通过2后，列车运行到SSP4处停车并退出洗车工况，在洗车的过程中，洗车速度不能超过5km/h。

5结语

本文介绍了一种全自动洗车方案，其已应用于卡斯柯信号有限公司项目，目前已在全自动运行场段中实现了全自动洗车功能，提高了洗车效率。全自动洗车功能安全、可靠、稳定，洗车机故障可使车保持在制动状态，符合“故障导向安全”原则，且在未来更多的全自动项目中具有重要的参考意义。