曹德智 丁全健

摘 要：文章就地鐵信號(hào)系統(tǒng)控車(chē)涉及的各種速度進(jìn)行了分析，探討了信號(hào)專(zhuān)業(yè)與其他專(zhuān)業(yè)關(guān)于各種列車(chē)運(yùn)行速度的關(guān)系和協(xié)調(diào)原則，強(qiáng)調(diào)了在地鐵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中就列車(chē)最高運(yùn)行速度進(jìn)行協(xié)調(diào)配合的重要性。

關(guān)鍵詞：地鐵 設(shè)計(jì) 信號(hào)系統(tǒng) 控制

信號(hào)系統(tǒng)作為與地鐵運(yùn)營(yíng)密切相關(guān)的重要系統(tǒng)，其主要功能是實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的安全、高效、舒適，并滿(mǎn)足列車(chē)旅行速度、追蹤間隔、折返間隔等重要運(yùn)營(yíng)指標(biāo)的要求。從以上分析可以看出，在地鐵工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)專(zhuān)業(yè)非期望的速度限制將直接影響信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)（如列車(chē)旅行速度、折返間隔等）的實(shí)現(xiàn)。因此，在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，信號(hào)專(zhuān)業(yè)應(yīng)與相關(guān)專(zhuān)業(yè)密切配合，相關(guān)專(zhuān)業(yè)也需理解信號(hào)專(zhuān)業(yè)的速度概念，避免出現(xiàn)非期望的壓低列車(chē)運(yùn)行速度的情況，以便于列車(chē)實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適的運(yùn)行。

1信號(hào)專(zhuān)業(yè)各種列車(chē)運(yùn)行速度的分析

目前，地鐵信號(hào)系統(tǒng)普遍采用列車(chē)自動(dòng)控制（ATC），具有ATP/ATO功能，列車(chē)以自動(dòng)駕駛模式（AM）作為常用駕駛模式。信號(hào)專(zhuān)業(yè)在考慮各種列車(chē)運(yùn)行速度時(shí)要使其滿(mǎn)足ATP/ATO功能要求，一旦完成設(shè)計(jì)，地鐵系統(tǒng)的列車(chē)將以信號(hào)專(zhuān)業(yè)設(shè)定的列車(chē)運(yùn)行模式運(yùn)行，這將最終決定地鐵系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，因此有必要就信號(hào)專(zhuān)業(yè)確定的各種速度值與相關(guān)專(zhuān)業(yè)定義的列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行協(xié)調(diào)，以取得最佳的運(yùn)營(yíng)效果。列車(chē)以自動(dòng)駕駛模式（AM）運(yùn)行時(shí)，ATP/ATO系統(tǒng)實(shí)時(shí)、連續(xù)地測(cè)量列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行速度，并與設(shè)計(jì)確定的推薦最高速度比較，根據(jù)比較結(jié)果，輸出加速、制動(dòng)、惰行指令使列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行速度接近設(shè)計(jì)確定的推薦最高速度，因而列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行速度是在推薦最高速度上下波動(dòng)，其波動(dòng)范圍由列車(chē)的可控性決定。ATP/ATO輸出的控制命令應(yīng)盡量減少列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的變化，以滿(mǎn)足乘客舒適度的要求，減少車(chē)輛的磨耗。在自動(dòng)駕駛模式下運(yùn)行時(shí)，結(jié)合已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的速度測(cè)試情況，根據(jù)不同的系統(tǒng)控制原理。

2地鐵信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的速度

2.1速度的定義

在現(xiàn)代地鐵信號(hào)系統(tǒng)中，常常采用自動(dòng)列車(chē)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）來(lái)進(jìn)行速度監(jiān)督，當(dāng)ATP系統(tǒng)檢測(cè)到列車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)監(jiān)督速度時(shí)，立即觸發(fā)緊急制動(dòng)，使列車(chē)緊急停車(chē)，以保證旅客和列車(chē)的安全。通常用VNE表示永遠(yuǎn)不允許超過(guò)的速度曲線(xiàn)。此曲線(xiàn)是基于線(xiàn)路地理特性（線(xiàn)路平面和線(xiàn)路縱斷面特性）和列車(chē)最高速度而定；VG代表設(shè)計(jì)速度曲線(xiàn)，它是ATP計(jì)算信號(hào)速度（VS）和監(jiān)督速度（VPR）的基礎(chǔ)；VS代表用于列車(chē)實(shí)際運(yùn)行的速度曲線(xiàn)，此速度作為推薦速度供司機(jī)參考；VPR代表ATP的監(jiān)督速度曲線(xiàn)，位于VS曲線(xiàn)之上4 km處。當(dāng)ATP識(shí)別出列車(chē)運(yùn)行速度已超過(guò)監(jiān)督速度（VPR）時(shí)，立即實(shí)施超速防護(hù)（緊急制動(dòng)）。

2.2速度的確定

當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)VPR時(shí)，ATP系統(tǒng)立即實(shí)施緊急制動(dòng)，但是由于信號(hào)系統(tǒng)和車(chē)輛系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，在ATP發(fā)出緊急制動(dòng)命令后，列車(chē)速度還有可能加速一段時(shí)間，然后列車(chē)才能真正減速，這時(shí)就必須確保列車(chē)可能的最大速度Vmaxtrain

根據(jù)旅客舒適性的要求來(lái)優(yōu)化水平曲線(xiàn)的信號(hào)速度在水平曲線(xiàn)內(nèi)離心加速度a和離心加速度時(shí)變率β值是影響旅客舒適度的兩個(gè)指標(biāo)。按照GB 50157-2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范的建議在水平曲線(xiàn)內(nèi)，最大允許離心加速度a=0.4m/s2，最大離心加速度時(shí)變率β=0.3m/s3。其計(jì)算公式如下：

其中，a為離心加速度m/s2；β為離心加速度時(shí)變率m/s3；V為列車(chē)在水平曲線(xiàn)的速度Km/h；h為水平曲線(xiàn)超高，mm；R為水平曲線(xiàn)半徑，m和I為緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度m。對(duì)于線(xiàn)路中的每一個(gè)水平曲線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算，一旦計(jì)算結(jié)果表明離心加速度a超過(guò)0.4m/s2和/或離心加速度時(shí)變率β超過(guò)0.3m/s3，則應(yīng)降低速度重新計(jì)算，直到離心加速度a和離心加速度時(shí)變率β滿(mǎn)足要求。這樣一來(lái)，在保證行車(chē)安全的同時(shí)，旅客的舒適性也得到了滿(mǎn)足。

3結(jié)束語(yǔ)

地鐵系統(tǒng)的運(yùn)輸效率在很大程度上取決于地鐵列車(chē)在線(xiàn)路上的運(yùn)行速度。而這個(gè)速度是由線(xiàn)路的地理特性（線(xiàn)路平面和線(xiàn)路縱斷面特性）、列車(chē)的最高時(shí)速及地鐵運(yùn)營(yíng)所采用的信號(hào)系統(tǒng)共同決定的。地鐵信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在保證列車(chē)運(yùn)行安全和地鐵運(yùn)行效率的同時(shí)，對(duì)速度進(jìn)行優(yōu)化，以最大限度的滿(mǎn)足旅客乘坐列車(chē)的舒適感。特別是對(duì)于運(yùn)營(yíng)相關(guān)指標(biāo)最終實(shí)現(xiàn)者的信號(hào)專(zhuān)業(yè)，如何與各相關(guān)專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)各種列車(chē)運(yùn)行速度，避免出現(xiàn)非期望的壓低列車(chē)運(yùn)行速度的情況，實(shí)現(xiàn)列車(chē)安全、高效、舒適運(yùn)行，是其設(shè)計(jì)配合的重要內(nèi)容。在地鐵信號(hào)設(shè)計(jì)中，線(xiàn)路設(shè)計(jì)和信號(hào)設(shè)計(jì)通常屬于兩個(gè)不同的專(zhuān)業(yè)。希望本文通過(guò)對(duì)有關(guān)速度的描述和計(jì)算方法能對(duì)兩個(gè)專(zhuān)業(yè)在對(duì)速度的理解上=達(dá)成共識(shí)，以使地鐵能夠充分發(fā)揮承載大運(yùn)量、高密度的旅客運(yùn)輸，更好的滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)城軌交通的需要。

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