王 鵬

(石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司,050017，石家莊∥工程師)

石家莊市軌道交通3號線一期工程正線地下停車場ATS系統(tǒng)方案分析

王 鵬

(石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司,050017，石家莊∥工程師)

介紹了石家莊市軌道交通3號線一期工程首開段石家莊站正線地下停車場概況。針對正線停車場的特殊運營需求,提出了相應(yīng)的ATS(列車自動監(jiān)控)系統(tǒng)列車運營調(diào)度實施方案,以實現(xiàn)列車自動化收發(fā)車及折返作業(yè)的功能。對實際運營中可能出現(xiàn)的故障情況提出應(yīng)對方案。經(jīng)對方案的分析比選，編輯列車運行圖并在ATS系統(tǒng)中增加調(diào)度功能的方案運營效果更好。

城市軌道交通; 石家莊市; 地下停車場; 運營方案

1 研究背景及工程概況

1.1 研究背景

由于城市軌道交通車輛段/停車場每天要進(jìn)行大量的列車收發(fā)車作業(yè),因此,合理高效地組織列車在車輛段/停車場的運營是行車調(diào)度的一項重要工作。

在傳統(tǒng)的車輛段/停車場內(nèi),列車運行組織由車輛段/停車場ATS(列車自動監(jiān)控)系統(tǒng)和聯(lián)鎖共同完成。調(diào)度人員通過在車輛段/停車場內(nèi)的工作站操作來確定列車先后出車輛段/停車場的順序,并實現(xiàn)追蹤車組號。

北京地鐵7號線焦化廠車輛段采用自動化運營調(diào)度方案,可實現(xiàn)自動排列列檢庫內(nèi)的移庫列車進(jìn)路、停車列檢庫至轉(zhuǎn)換軌及轉(zhuǎn)換軌至停車列檢庫的列車進(jìn)路;可自動完成并實現(xiàn)列車在正線和車輛段內(nèi)列車車組號的連續(xù)追蹤；能根據(jù)出入庫計劃自動設(shè)置列車頭碼,并自動觸發(fā)停車列檢庫至轉(zhuǎn)換軌之間的列車進(jìn)路和移庫列車進(jìn)路。不僅提高了車輛段出入庫運行效率,而且減少了工作人員的勞動強(qiáng)度。完全自主化的全自動無人駕駛系統(tǒng)也正在北京地鐵燕房線實施,其停車場可實現(xiàn)列車自動喚醒及自動休眠、自動出入庫等功能,進(jìn)一步提升了自動化運營調(diào)度能力。

1.2 工程概況

石家莊市軌道交通3號線一期工程(以下簡為“3號線”)計劃在2020年底全部開通并投入試運營。其首開段(小灰樓站—石家莊站)線路長度為6.372 km,設(shè)車站6座，共配置8列列車,計劃于2017年開通試運營。目前，根據(jù)客流預(yù)測及3號線首開段位置,需要位于3號線線路中間段的首開段提前投入運營。然而，3號線車輛段位于線路的一端,因而3號線車輛段不能與首開段同期開通。經(jīng)過多方討論,為了滿足首開段前期運營的需求,決定在首開段端站(石家莊站)的站后區(qū)間設(shè)置地下停車線，用作簡單的日常列車停放和檢修作業(yè)。對這種在正線區(qū)間設(shè)置的特殊形式停車場,其設(shè)計合理的運營調(diào)度方案是當(dāng)前急需解決的重要問題。

不同于獨立設(shè)置的車輛段/停車場,石家莊站站后停車場設(shè)置在車站正線區(qū)間,與正線是密不可分的。因此,不能把地下停車場與正線獨立分開,用2套聯(lián)鎖分別進(jìn)行控制;而只能把地下停車場作為正線車站的一部分,納入正線的監(jiān)控調(diào)度范圍。此停車場不僅要完成基本的列車收發(fā)車作業(yè)，還要兼顧列車折返等相關(guān)正線運營作業(yè)。這對運營調(diào)度效率的要求更高。

3號線首開段在小灰樓站后設(shè)置站后折返線路,在石家莊站站后區(qū)間設(shè)正線停車場。正線停車場有6股道(每股道1列位)地下停車線(見圖1)。其中，3G、4G股道兼作終端折返線,1G、2G、5G、6G股道設(shè)置有檢修坑和檢修設(shè)備;而且5G股道還設(shè)置了檢修平臺,可進(jìn)行簡單日常檢修作業(yè)。試驗段全日行車110對列車。其中，一般時段開行6對/h,行車間隔為10 min;臨近起始和結(jié)束運營時段開行5對列車/h,行車間隔為12 min。

圖1 石家莊站平面示意圖

2 ATS自動運營調(diào)度系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1 方案一

根據(jù)正線停車場的出車位置和庫線情況編輯列車運行圖,并增加ATS系統(tǒng)調(diào)度功能。

2.1.1 編輯運行圖

一般運行圖編輯時,正線連接至停車場轉(zhuǎn)換軌,出車位置僅對應(yīng)3條庫線，且在轉(zhuǎn)換軌處上傳車次號至車輛。而3號線正線停車場的出車位置對應(yīng)6條庫線,且在停車庫內(nèi)上傳車次號給車輛。因此運行圖的編輯及調(diào)試有一定難度。

運行圖編輯員在編輯基本運行圖時,可將正線停車場的停車股道作為鋪畫運行圖的起/止點。每一條計劃線的起點和終點都可以連接到不同的存車股道,并作為列車出/入庫的依據(jù)(需運營考慮默認(rèn)的出入庫規(guī)律來創(chuàng)建基本圖)。這樣,每條存車線上列車的上線車次、上線時間、下線車次、下線時間都能從當(dāng)日計劃中獲取。于是ATS系統(tǒng)可直接根據(jù)修改后的運行圖為每列列車分配車次、排列進(jìn)路、接車入庫。

2.1.2 自動匹配車次

當(dāng)日的計劃運行圖成功生成后，運行圖即配置好每條存車線的列車上線車次及上線時間。ATS系統(tǒng)就可根據(jù)當(dāng)日計劃運行圖為停車股道上的列車自動匹配車次號。為自動列車匹配車次號的時間可根據(jù)運營的實際情況進(jìn)行配置(例如首班車發(fā)車前15 min)。

當(dāng)列車成功自動匹配車次號后,ATS系統(tǒng)會給車載設(shè)備發(fā)送計劃信息。列車升級到CBTC(基于通信的列車自動控制)系統(tǒng)控制級別后會顯示該信息。

如果ATS自動匹配車次時發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的股道上沒有列車，或者由于其他未知原因造成ATS自動匹配車次號失敗,則ATS系統(tǒng)會發(fā)出報警提示,需要人工確認(rèn)或進(jìn)行干預(yù)。本著人工設(shè)置優(yōu)于自動設(shè)置的原則,如果ATS系統(tǒng)自動匹配車次號之前,某列列車已經(jīng)被人工設(shè)置過車次號,則系統(tǒng)不會再為該列列車自動匹配車次號。

2.1.3 自動觸發(fā)出場進(jìn)路

ATS系統(tǒng)為列車自動匹配車次號之后,會根據(jù)計劃運行圖,分別自動觸發(fā)每列列車的出場進(jìn)路,使列車出庫上線運行。

自動觸發(fā)列車出場進(jìn)路的時間點可以根據(jù)運營的實際情況進(jìn)行配置。

如果由于故障或其他未知原因,ATS系統(tǒng)自動觸發(fā)列車列車出場進(jìn)路失敗,則系統(tǒng)會發(fā)出報警提示,要求由人工確認(rèn)或進(jìn)行干預(yù)。

2.1.4 自動觸發(fā)回場進(jìn)路

ATS系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)日計劃運行圖自動觸發(fā)未回庫列車的回庫進(jìn)路。當(dāng)列車入庫后,ATS系統(tǒng)還會自動清除回庫列車的車次信息,完成運營。

如計劃回庫的股道已有車占用，或由于其他未知原因造成ATS系統(tǒng)自動觸發(fā)列車回場進(jìn)路失敗,則系統(tǒng)會發(fā)出報警提示,要求人工確認(rèn)或進(jìn)行干預(yù)。

本著人工設(shè)置優(yōu)于自動設(shè)置的原則,如果在ATS系統(tǒng)自動觸發(fā)列車回場進(jìn)路之前,人工修改了該列列車回庫目的地,則ATS系統(tǒng)會按人工設(shè)置的目的地自動觸發(fā)進(jìn)路。

2.2 方案二

2.2.1 在停車場增加調(diào)度工作站

在3號線石家莊站正線停車場增加1臺正線調(diào)度工作站,且直接與石家莊站的ATS系統(tǒng)車站設(shè)備通信,以實現(xiàn)對正線停車場列車的調(diào)度管理。方案二的調(diào)度工作站連接示意圖見圖2。

圖2 方案二的調(diào)度工作站連接示意圖

此方案需在ATS系統(tǒng)中增設(shè)正線調(diào)度員角色。正線調(diào)度員的角色只能從正線調(diào)度工作站登錄,可以對正線停車場內(nèi)的列車進(jìn)行出入庫管理及核對或修改車組號的操作。本方案中的正線調(diào)度工作站與傳統(tǒng)設(shè)置的ATS系統(tǒng)車輛段調(diào)度工作站功能類似。

2.2.2 調(diào)度方案

每日運營開始前,調(diào)度員應(yīng)核對股道上的列車車組號與列車的實際停放情況是否一致,并在列車出發(fā)前人工設(shè)置列車的目的地碼(每列列車每天設(shè)置一次)。隨后ATS系統(tǒng)會根據(jù)目的地碼自動觸發(fā)停車股道至正線的進(jìn)路,當(dāng)列車運行進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌后自動為列車匹配車次號。

每日運營結(jié)束后,每列列車并不是固定地停在對應(yīng)股道上,而是根據(jù)列車運營情況及需要進(jìn)行的日檢情況來調(diào)整列車的停車股道。為使ATS系統(tǒng)實現(xiàn)自動排列進(jìn)路進(jìn)行接車作業(yè),方案二中，結(jié)束運營的列車到達(dá)后,正線調(diào)度員為列車設(shè)置目的地碼(即該列車將進(jìn)入的停車股道),將計劃車改為頭碼車,之后ATS系統(tǒng)即可自動觸發(fā)該列列車進(jìn)入該股道的進(jìn)路。

方案二將石家莊站3G及4G股道作為終端站的兩條折返軌,并默認(rèn)使用3G股道進(jìn)行折返。當(dāng)ATS系統(tǒng)處于控制中心自動控制時,ATS系統(tǒng)會根據(jù)運行圖自動觸發(fā)折入和折出進(jìn)路?？刂浦行淖詣涌刂颇Ｊ较碌腁TS系統(tǒng)具有3種折返模式:

(1) 折返模式一:只自動觸發(fā)通往3G股道的進(jìn)路;

(2) 折返模式二:只自動觸發(fā)通往4G股道的進(jìn)路;

(3) 折返模式三:通往3G股道或4G股道的進(jìn)路都可自動辦理,ATS系統(tǒng)按當(dāng)時進(jìn)路辦理狀態(tài)自動選擇1條股道觸發(fā)。

當(dāng)ATS系統(tǒng)采用車站控制模式時,ATS系統(tǒng)會在現(xiàn)地控制工作站設(shè)置聯(lián)鎖級的自動折返模式。自動折返模式包括折返模式一(3G股道折返)、折返模式二(4G股道折返)、折返模式三(3G、4G股道交替折返)。

在運營中,由于3G、4G股道同時兼做折返軌和停車庫線,所以調(diào)度員為列車配置計劃時應(yīng)優(yōu)先安排這2個股道的列車上線運營,運營結(jié)束時也應(yīng)最后入庫停車到這2個股道。可見，ATS系統(tǒng)的折返作業(yè)采用了傳統(tǒng)的處理方式。

2.3 方案比選

方案一與方案二對比結(jié)果如表1所示。

表1 方案一與方案二對比

由表1可見,方案一中ATS系統(tǒng)可實現(xiàn)對正線停車場自動接發(fā)車的控制。其自動化程度較高,不需要每天為每列列車設(shè)置目的地碼；而且,正常情況下也不需要人工干預(yù)。因而,3號線石家莊站正線停車場的ATS系統(tǒng)采用了方案一。

為了正常的組織運營,應(yīng)在每天開始運營前核對存車線上實際停放的列車是否與ATS系統(tǒng)界面上顯示的一致；如不一致,則調(diào)度員可通過修改車組號使其一致。而且，每天開始運營前,還應(yīng)結(jié)合當(dāng)日計劃查看有發(fā)車任務(wù)的股道上是否已有列車準(zhǔn)備運營。

最終，3號線采用基于CBTC的移動閉塞制式ATS系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)。地下停車場不需再增加調(diào)度工作站,而完全由中心ATS系統(tǒng)來完成調(diào)度工作。

3 結(jié)語

3號線首開段由于未單獨設(shè)置車輛段和停車場,故在石家莊站站后區(qū)間正線設(shè)置了地下停車線，用作日常列車停放和檢修作業(yè)。本文從工程實際出發(fā),不僅分析了ATS系統(tǒng)如何實現(xiàn)列車自動化收發(fā)車和折返作業(yè),還針對特殊情況提出了應(yīng)對方案。通過對方案的比較分析，選擇了具有調(diào)度功能、自動程度較高，且能較好地滿足運營需求的方案一作為實施方案。

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Analysis of the Operation Schemes on Mainline Underground Parking Area of Shijiazhuang Metro Line 3

WANG Peng

By introducing the mainline underground parking area of the first-open section of Shijiazhuang metro Line 3, an automatic train supervision (ATS) scheme is put forward according to the special demand of operation that sets up the parking area on the mainline,in order to realize automatic train collection, departure and return operation, effectively process failures in practical operation.Through anaysis, the edition of train diagram and adding scheduling functions to ATS system will achieve good operation effect.

urban rail tnansit; Shijiazhuang City; underground parking area; operation scheme

Shijiazhuang Metro Co.,Ltd.,050017,Shijiazhuang,China

U 279.1: U 231

10.16037/j.1007-869x.2017.03.012

2015-12-14)