董洪衛(wèi)

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行線(xiàn)路的作業(yè)模式和特點(diǎn)，車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)采用納入ATC 監(jiān)控的方案，車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)內(nèi)劃分為自動(dòng)控制區(qū)域和非自動(dòng)控制區(qū)域，自動(dòng)控制區(qū)域納入ATC 系統(tǒng)的控制范圍。ATC 具備對(duì)整個(gè)車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)監(jiān)視及控制功能，對(duì)車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)化區(qū)域具備列車(chē)識(shí)別號(hào)的連續(xù)追蹤、自動(dòng)賦予列車(chē)識(shí)別號(hào)功能，根據(jù)出入庫(kù)計(jì)劃自動(dòng)設(shè)置列車(chē)目的地碼，自動(dòng)觸發(fā)列車(chē)進(jìn)路。在自動(dòng)化區(qū)域具備CBTC 級(jí)別下的ATP/ATO 功能，防護(hù)列車(chē)運(yùn)行安全，完成進(jìn)出段/場(chǎng)的全自動(dòng)運(yùn)行功能。那么相對(duì)于僅聯(lián)鎖設(shè)備控制的段/場(chǎng)，停車(chē)列檢庫(kù)線(xiàn)長(zhǎng)度會(huì)增加，信號(hào)設(shè)備布置既要滿(mǎn)足ATP的防護(hù)要求又要滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)功能需求。

要分析布置方案首先應(yīng)明確庫(kù)內(nèi)列車(chē)所具備的全自動(dòng)運(yùn)行功能，根據(jù)全自動(dòng)運(yùn)行的需求，系統(tǒng)具備列車(chē)ATO 入庫(kù)停車(chē)的功能，系統(tǒng)具備庫(kù)內(nèi)列車(chē)休眠喚醒功能，系統(tǒng)具備原地升級(jí)全自動(dòng)駕駛模式的功能。列車(chē)喚醒完成列車(chē)靜態(tài)自檢和動(dòng)態(tài)自檢后方具備出庫(kù)準(zhǔn)備條件。故停車(chē)列檢庫(kù)線(xiàn)長(zhǎng)度的確定及信號(hào)設(shè)備布置應(yīng)考慮滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)測(cè)試防護(hù)及ATO精確停車(chē)防護(hù)的要求。

1 應(yīng)答器（庫(kù)內(nèi)）布置原則分析

軌旁應(yīng)設(shè)置休眠喚醒應(yīng)答器，要求應(yīng)答器中心線(xiàn)位置與列車(chē)停車(chē)時(shí)車(chē)載應(yīng)答器天線(xiàn)中心線(xiàn)位置保持一致。

軌旁應(yīng)設(shè)置ATO 精確停車(chē)用位置校正應(yīng)答器，要求應(yīng)答器校正精度為±50 cm。

軌旁應(yīng)設(shè)置降級(jí)列車(chē)重新定位用應(yīng)答器，要求越過(guò)出庫(kù)信號(hào)機(jī)前列車(chē)連續(xù)經(jīng)過(guò)兩個(gè)應(yīng)答器。兩個(gè)應(yīng)答器的距離保證互不影響應(yīng)答器天線(xiàn)的讀取范圍，兩個(gè)應(yīng)答器中心按3 m 設(shè)置。列車(chē)獲得定位后應(yīng)保證列車(chē)包絡(luò)未越過(guò)出庫(kù)信號(hào)機(jī)，以完成篩選，應(yīng)答器距離信號(hào)機(jī)按大于2 m 設(shè)置。

軌旁應(yīng)設(shè)置列車(chē)頭尾端定位信息冗余布置的應(yīng)答器。

2 信號(hào)機(jī)及軌道區(qū)段布置原則分析

軌旁應(yīng)設(shè)置出庫(kù)信號(hào)機(jī)，及列車(chē)阻擋信號(hào)機(jī)。信號(hào)機(jī)距離列車(chē)宜保證5 m 的司機(jī)瞭望距離。相應(yīng)出庫(kù)信號(hào)機(jī)處設(shè)置軌道區(qū)段邊界計(jì)軸或絕緣節(jié)。對(duì)于雙列位停車(chē)列檢庫(kù)，對(duì)應(yīng)兩列位分別設(shè)置AG、BG，中間設(shè)置CG 主要用于降級(jí)列車(chē)重新定位后的列車(chē)篩選、列車(chē)跳躍防護(hù)、保證ATO 精確停車(chē)精度。

CG 的長(zhǎng)度設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足列車(chē)入庫(kù)停車(chē)及跳躍的安全保護(hù)距離的要求；CG 的長(zhǎng)度設(shè)置應(yīng)大于單輛列車(chē)兩個(gè)輪對(duì)轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)輪對(duì)之間的距離，保證該區(qū)段可靠監(jiān)測(cè)列車(chē)占用。

3 庫(kù)內(nèi)ATP安全防護(hù)距離分析

在選定運(yùn)營(yíng)停車(chē)點(diǎn)之后，考慮ATO 運(yùn)營(yíng)的速度余量，計(jì)算一條ATO 運(yùn)營(yíng)的最高速度-距離曲線(xiàn)，將該曲線(xiàn)作為參考曲線(xiàn)。從該參考曲線(xiàn)上任意一點(diǎn)以最大的加速度按照安全制動(dòng)模型去計(jì)算撞線(xiàn)后列車(chē)的走行距離，可得到列車(chē)的真正停車(chē)點(diǎn)和運(yùn)營(yíng)停車(chē)點(diǎn)的距離差值。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取列車(chē)從該曲線(xiàn)的任意位置撞線(xiàn)之后，可能達(dá)到的最大的距離差值為保護(hù)區(qū)段。此時(shí)ATP 使用保護(hù)區(qū)段的末端作為防護(hù)危險(xiǎn)點(diǎn)。

當(dāng)列車(chē)速度超過(guò)緊急制動(dòng)觸發(fā)速度V4時(shí)，應(yīng)按照最不利條件來(lái)考慮列車(chē)可能達(dá)到的位置。此時(shí)應(yīng)至少考慮：測(cè)速誤差(Verr)；最大牽引階段(AB)；惰行階段(BC)；緊急制動(dòng)生效階段(CD)；線(xiàn)路坡度；列車(chē)實(shí)施緊急制動(dòng)之后的停車(chē)位置。

安全保護(hù)距離計(jì)算模型，如圖1 所示。

圖1 安全保護(hù)距離計(jì)算模型Fig.1 Calculation model of safety protection distance

選取撞線(xiàn)點(diǎn)離停車(chē)點(diǎn)的距離d 為已知參數(shù)，在選定運(yùn)營(yíng)點(diǎn)停車(chē)的減速率為a0，緊急制動(dòng)減速度為a4，則保護(hù)區(qū)段的計(jì)算公式如下：

V4=sqrt（2×a0×d）；

V3=V4+Verr；

VB=V3+a1t1；

VC=VB+a2t2；

VD=VC+a3t3；

s=（（V3+VB）t1+（VB+VC）t2+（VC+VD）t3+VD×VD/a4）/2；

delta=s-d。

其中，t1：從信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出緊急制動(dòng)指令到牽引完全切除的時(shí)間。

t2：從牽引完全切除到施加緊急制動(dòng)的時(shí)間。

t3：從信號(hào)系統(tǒng)發(fā)出緊急制動(dòng)指令到緊急制動(dòng)力完全施加的時(shí)間。

以上計(jì)算得出的安全保護(hù)距離delta 取值還應(yīng)考慮一定的安全裕量，如設(shè)備安裝誤差、第一輪對(duì)到車(chē)鉤的距離（懸垂距離）等。

按照上述計(jì)算原理，列車(chē)速度為5 km/h 時(shí)按照ATO 控車(chē)最大減速度a0選為1 m/s2計(jì)算常用制動(dòng)距離約為1 m。按照列車(chē)在庫(kù)內(nèi)距離停車(chē)點(diǎn)1 m 時(shí)超過(guò)5 km/h 速度觸發(fā)緊急制動(dòng)，測(cè)速誤差暫定為2 km/h，定位誤差選定為1 m，切牽引過(guò)程中平均加速度a1選定選定為0.55 m/s2，施加緊制動(dòng)過(guò)程中平均減速度a2與a3選定為0.6 m/s2，緊急制動(dòng)減速度a4選定為1.2 m/s2，牽引切除時(shí)延t1選定為1.7 s，緊急制動(dòng)施加時(shí)延t2與t3選定為1.5 s，計(jì)算得出由該點(diǎn)觸發(fā)緊急制動(dòng)的距離約為11 m。另考慮該保護(hù)距離滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)跳躍ATP防護(hù)距離按超過(guò)2 m、ATP 跳躍防護(hù)速度按超過(guò)5 km/h 緊急制動(dòng)計(jì)算所需的防護(hù)要求綜合計(jì)算由停車(chē)點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)的保護(hù)距離約為12 m。理論上當(dāng)選定5 km/h 速度觸發(fā)緊急制動(dòng)速度-距離曲線(xiàn)后，當(dāng)庫(kù)內(nèi)列車(chē)運(yùn)行速度足夠低、a0足夠小的時(shí)候，停車(chē)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)可無(wú)限接近。本計(jì)算僅考慮了主要影響參數(shù)，由于車(chē)輛、信號(hào)系統(tǒng)性能參數(shù)的差異所計(jì)算的安全防護(hù)距離存在差異，工程實(shí)施時(shí)如場(chǎng)段規(guī)模允許，設(shè)計(jì)階段可選定15 m 為安全防護(hù)距離。

4 庫(kù)線(xiàn)信號(hào)設(shè)備布置方案

對(duì)于雙列位停車(chē)列檢庫(kù)，停車(chē)位分別設(shè)置AG、BG 軌道區(qū)段，并設(shè)置相應(yīng)的出庫(kù)信號(hào)機(jī)、阻擋信號(hào)機(jī)和計(jì)軸設(shè)備（或軌道電路絕緣節(jié)），兩列位中間設(shè)置CG 用于入庫(kù)進(jìn)路保護(hù)區(qū)段及BG 列車(chē)快速完成篩選使用。雙列位停車(chē)列檢庫(kù)設(shè)備布置如圖2 所示。

對(duì)于單列位停車(chē)列檢庫(kù)，入庫(kù)進(jìn)路的同樣考慮保護(hù)區(qū)段，但采用保護(hù)區(qū)段內(nèi)置方式，不設(shè)置獨(dú)立的軌道區(qū)段設(shè)備，單列位停車(chē)列檢庫(kù)設(shè)備布置如圖3 所示。

圖2 雙列位停車(chē)列檢庫(kù)設(shè)備布置示意圖Fig.2 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of dual train position

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)全自動(dòng)段場(chǎng)庫(kù)內(nèi)完成的功能需求，分析庫(kù)內(nèi)信號(hào)設(shè)備相對(duì)理想的布置方案。根據(jù)各工程特點(diǎn)及條件，有的參數(shù)略有不同。如工程條件受限可采用設(shè)置可碰撞車(chē)檔、限制車(chē)輛加速度、限制常用制動(dòng)減速度、采用并置信號(hào)機(jī)等方式進(jìn)一步縮短保護(hù)距離。各工程項(xiàng)目可根據(jù)工程條件及需求進(jìn)行靈活布置，系統(tǒng)供應(yīng)商根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)一步核算，在保證行車(chē)安全的前提下盡可能提高系統(tǒng)可用性。期望本文為信號(hào)專(zhuān)業(yè)工程設(shè)計(jì)、信號(hào)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)及參考。

圖3 單列位停車(chē)列檢庫(kù)設(shè)備布置示意圖Fig.3 Layout schematic diagram of parking train inspection base line equipment of single train position