喬志遠

(上海地鐵維護保障有限公司通號分公司， 200235， 上海∥工程師)

1 概述

在城市軌道交通線路中采用列車靈活編組技術(shù)具有很多優(yōu)勢，如可以節(jié)省線路能耗，減少列車運行車公里數(shù)，延長車輛的架大修周期等。上海軌道交通16號線(以下簡稱“16號線”)為3節(jié)編組、6節(jié)編組列車在線混跑，列車實施在線聯(lián)掛/解編作業(yè)時采用不載客形式。16號線列車在線聯(lián)掛作業(yè)的具體流程如圖1所示。其具體步驟分別為：①列車1(3節(jié)編組列車)以ATO(列車自動運行)模式運行至3節(jié)編組列車停車點后，實施上下客作業(yè)；②列車1以ATP(列車自動防護)模式運行至6節(jié)編組停車點，停車后將駕駛模式轉(zhuǎn)為RMF(限制人工向前)模式，手動駕駛列車運行至聯(lián)掛專用停車牌處；③列車2(3節(jié)編組列車)以ATO模式運行至3節(jié)編組列車停車點后，實施上下客作業(yè)；④列車1以RMF模式手動駕駛反向運行至接近列車2后開展聯(lián)掛作業(yè)。聯(lián)掛作業(yè)完成后，信號系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)自動識別出列車處于聯(lián)掛狀態(tài),行車調(diào)度在有效時間內(nèi)確認聯(lián)掛有效后，ATS(列車自動監(jiān)控)系統(tǒng)將自動匹配聯(lián)掛列車的車次信息并自動觸發(fā)進路，聯(lián)掛列車按計劃投入正線運營。

16號線列車在線解編作業(yè)的具體流程如圖2所示。其具體步驟分別為：①6節(jié)編組聯(lián)掛列車解編后，信號系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)自動識別列車處于解編狀態(tài),行車調(diào)度在有效時間內(nèi)確認解編成功后，ATS將自動匹配列車2的車次信息并自動觸發(fā)進路，列車2可按計劃投入運營；②司機以ATP模式手動駕駛列車1運行至站臺右側(cè)；行車調(diào)度在有效時間內(nèi)確認后，ATS將自動匹配列車1的車次信息并自動觸發(fā)進路，列車1可按計劃投入運營。

在列車的解編過程中，列車1、列車2的緊急對講功能將會被觸發(fā)，此時司機需往返司機室手動復(fù)位取消緊急對講。

2 列車在線聯(lián)掛/解編功能存在的問題

2.1 列車在線聯(lián)掛時需與調(diào)度聯(lián)動

如圖1所示，聯(lián)掛步驟2中司機需以RMF模式人工駕駛列車1至股道端部聯(lián)掛專用停車牌處，聯(lián)掛步驟3中司機需以RMF模式人工駕駛列車1接近列車2后開展聯(lián)掛作業(yè)。RMF模式下，司機必須嚴(yán)格按照調(diào)度指令行車，即RMF模式下的每次動車均需與調(diào)度聯(lián)動，這在一定程度上影響了聯(lián)掛作業(yè)效率。此外，RMF模式下動車全過程的安全防護均由司機負責(zé)，在行車安全性上有待進一步提高。

a) 步驟1

b) 步驟2

c) 步驟3

d) 步驟4

a) 步驟1

b) 步驟2

2.2 聯(lián)掛列車在線解編時觸發(fā)列車緊急呼叫

16號線無線系統(tǒng)采用MOTOROLA提供的TETRA(泛歐集群無線電)系統(tǒng)，該TETRA系統(tǒng)具備列車緊急呼叫功能。一旦觸發(fā)列車緊急呼叫，車載臺將直接呼叫調(diào)度組，必須在司機手動確認后才能取消此呼叫。16號線3節(jié)編組列車緊急停車電氣原理如圖3所示。

圖3 列車緊急停車電氣原理示意圖

繼電器R1的得電條件為列車已聯(lián)掛且聯(lián)掛列車未觸發(fā)緊急停車，線圈失電后延時0.5 s觸點斷開；繼電器R2的得電條件為列車已聯(lián)掛，線圈失電后延時2.0 s觸點閉合。為確保聯(lián)掛列車在運行過程中如遇聯(lián)掛狀態(tài)丟失能觸發(fā)列車緊急制動，R1的失電延時需小于R2的失電延時。

基于目前的電路設(shè)計，由2列3節(jié)編組組成的聯(lián)掛列車在線解編時，每列3節(jié)編組列車內(nèi)R1、R2線圈同時失電，R1觸點0.5 s后斷開,R2觸點2.0 s后閉合，期間的1.5 s內(nèi)緊急停車?yán)^電器R3線圈失電。R3一旦失電，無線車載臺中與聯(lián)掛列車相關(guān)的所有狀態(tài)信息均從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時將觸發(fā)列車緊急呼叫功能，其接口原理如圖4所示。

目前，在16號線列車解編作業(yè)過程中，2列3節(jié)編組列車均配備了1名司機。無線車載臺的接口設(shè)計導(dǎo)致該過程中2列3節(jié)編組列車的4個無線車載臺均觸發(fā)緊急呼叫，司機需要往返列車兩端的駕駛室，人工手動取消緊急呼叫，這嚴(yán)重影響了列車的在線解編效率。

2.3 與PIS(乘客信息系統(tǒng))的接口

16號線的運營組織方式較為靈活，支持直達車、大站車和站站停3種運營模式。該線的終點站龍陽路站位于地上二層，共有4個站臺，其站型如圖5所示。其中：站臺2用于大站車、直達車折返；站臺1和站臺3用于站站停列車交替折返；站臺4用于常規(guī)存車及后備折返。

圖4 無線車載臺接口原理示意圖

注:X11A、X05A、X13A均為信號機編號。

乘客根據(jù)站廳層(地上一層)的PIS顯示屏獲知后續(xù)2個班次列車的發(fā)車時間和停靠站臺，從而可在目的地方向?qū)?yīng)的站臺等候列車。站廳層PIS顯示屏顯示的信息如圖6所示。

圖6 16號線龍陽路站站廳層PIS顯示屏截圖

聯(lián)掛/解編列車與運行圖匹配的邏輯如圖7所示。根據(jù)目前的信號設(shè)計，需要調(diào)度在t0時刻(即列車1計劃發(fā)車時刻t1前5 min內(nèi))對聯(lián)掛/解編作業(yè)進行“一鍵確認”，這樣列車1才能自動匹配運行計劃并自動觸發(fā)相應(yīng)進路。后續(xù)t2時刻列車2在站臺3發(fā)車，t3時刻列車3在站臺1發(fā)車的原理類同。

圖7 聯(lián)掛/解編列車與運行圖匹配邏輯

聯(lián)掛/解編列車與運行計劃匹配時，會導(dǎo)致ATS發(fā)給PIS系統(tǒng)的班次信息突變，可能會在乘客選擇目標(biāo)站臺時提供錯誤信息，進而影響車站的客運組織。

3 列車在線聯(lián)掛/解編功能的優(yōu)化

3.1 優(yōu)化列車在線聯(lián)掛場景

對于聯(lián)掛過程中需要司機以手動RMF模式駕駛列車的情況，可優(yōu)化信號系統(tǒng)設(shè)計，改為列車以ATO模式運行，這樣可進一步提高聯(lián)掛過程的自動化程度，提高作業(yè)效率。

優(yōu)化信號系統(tǒng)設(shè)計時，可采用能量監(jiān)控禁止安全算法縮短列車的安全防護距離。同時，通過控制列車的運行速度，使列車在停車過程中或后車在接近前車過程中，在列車允許的撞擊速度下忽略前方的安全限制點，進而解決列車精確停車問題。

信號系統(tǒng)優(yōu)化后，列車運行從原來的RMF模式改為ATO模式，此時列車的緊急制動觸發(fā)速度應(yīng)從正常ATP防護下的線路限速調(diào)整為信號系統(tǒng)預(yù)設(shè)的低限速，以確保聯(lián)掛過程的行車安全。

3.2 優(yōu)化與無線車載臺的接口方案

無線車載臺緊急呼叫功能的需求為：在緊急情況下，司機激活蘑菇按鈕后能盡快接通調(diào)度臺，向調(diào)度人員報告信息。16號線為有人駕駛線路，任一時刻下1個司機只能在1個駕駛室內(nèi)作業(yè)，且司機所處的駕駛室肯定與激活蘑菇按鈕所在駕駛室一致。基于此，對目前16號線無線車載臺的列車狀態(tài)輸入條件的部分電路進行優(yōu)化。如圖8所示，采用串聯(lián)車載臺所在駕駛室的2個蘑菇按鈕(主、副駕駛臺各1個)常閉觸點方式取代原來的緊急停車?yán)^電器R3常閉觸點，可在不影響緊急呼叫功能場景需求的前提下，有效避免聯(lián)掛列車在解編過程中觸發(fā)無線系統(tǒng)緊急呼叫。

圖8 無線車載臺列車狀態(tài)電路優(yōu)化方案

如圖9所示，16號線列車解編作業(yè)的系統(tǒng)自動配置時間(已包括信號、車輛專業(yè)的處置時間)為100 s。司機往返2個司機室人工取消因列車解編引起的緊急呼叫，耗時約為120 s。列車在折返站的停站時間為45 s。對無線車載臺的電路進行優(yōu)化后，司機不需要取消緊急呼叫，此時列車的解編時間為100 s，節(jié)省了20 s的列車解編作業(yè)時間，列車在線解編效率約提高了12%。

圖9 方案優(yōu)化前后列車解編作業(yè)時間對比

3.3 優(yōu)化與PIS的接口

對于因聯(lián)掛/解編列車與運營計劃匹配后引發(fā)的站廳PIS顯示屏部分班次列車信息突變問題，可修改調(diào)度“一鍵確認”的時限，將原來的時限(小于5 min)改為更長的時間，即令t3,n時刻與t0時刻間的時間差大于2倍列車發(fā)車間隔，以確保PIS顯示屏上顯示的后續(xù)2個班次的列車信息不發(fā)生跳變。目前16號線非高峰時段的運營間隔是7 min，而龍陽路站PIS顯示屏需顯示后續(xù)2個班次列車的發(fā)車信息，調(diào)度“一鍵確認”有效時限應(yīng)調(diào)整為大于3倍的運營間隔(21 min)?？紤]突發(fā)情況(如晚點)的時間余量，建議實際項目應(yīng)用時該時間值可定為30 min。優(yōu)化后的聯(lián)掛/解編列車與運行圖的匹配邏輯如圖10所示。

圖10 聯(lián)掛/解編列車與運行圖匹配的優(yōu)化方案

4 結(jié)語

本文對上海軌道交通16號線列車在線聯(lián)掛/解編的功能應(yīng)用進行運營后評估，針對存在的3個問題提出了有效的優(yōu)化方案。采用優(yōu)化方案后，該線列車在線聯(lián)掛/解編效率明顯提高，極大地提高了整條線的運行效率。本文提出的3項優(yōu)化措施可為其他線路的列車在線聯(lián)掛/解編技術(shù)的應(yīng)用提供參考,也可為全自動運行線路的列車在線聯(lián)掛/解編功能提供設(shè)計思路。