貴陽地鐵雨雪霜凍天氣信號控車方案的研究

馬誠

【摘要】 根據貴陽多雨雪霜凍的天氣特點，本文結合貴陽地鐵1號線線路多長大坡道的實際情況，并引入信號系統的控車原理，分析研究了雨雪霜凍天氣情況下信號系統的列車控制方案，為雨雪霜凍天氣情況下，列車能夠安全運行并盡可能不降低運行效率提供參考。

【關鍵詞】 雨雪霜凍 信號 控車 ATO 車輛

一、研究背景

貴陽地鐵1號線沒有城市軌道交通工程項目建設標準定義的長大坡道，但由于貴陽存在凍雨等極端天氣，可能嚴重影響列車的正常運行。鑒于此，本文整理出貴陽地鐵1號線坡度較大、距離較長（坡度大于28‰、長度大于100米）且為隧道外的線路，定義為貴陽地鐵1號線的長大坡道線路。在雨雪霜凍天氣，列車運行在上述線路時可能存在軌道濕滑、軌面粘著力下降的情況。針對這種情況，為了保證列車在雨雪霜凍工況下列車能夠安全運行并且盡可能不降低運行效率，本文對雨雪模式下的列車運行進行分析研究并提出了相應的方案。

二、問題引入

在軌道粘著正常情況下，信號ATO系統根據車輛的性能參數控制列車正常運行。當雨雪霜凍天氣時，軌面濕滑導致軌面粘著力下降，ATO設備使用正常車輛參數控制列車運行通過長大坡道線路時，可能頻繁發生空轉或滑行現象，導致列車在長大坡道區域發生緊急制動可能性大大增加。

針對此種情況，本文分析提出了雨雪霜凍情況下列車通過長大坡道線路的運行控制方案，以降低ATO駕駛時空轉或打滑的概率，保證列車安全運行。

2.1 打滑判斷機制

因為列車的減速依賴輪軌間的粘著力，當粘著力低于制動力時，列車會發生打滑，打滑超時后信號系統認為測速無效，列車會發生緊急制動。

2.2 空轉判斷機制

因為列車的加速依賴輪軌間的粘著力，當粘著力低于牽引力時，列車會發生空轉，空轉超時后信號系統認為測速無效，列車會發生緊急制動。列車的空轉和打滑會影響列車的定位精度和制動距離，對列車的控制帶來不利影響。

2.3 信號系統控車原理

ATO系統執行的自動駕駛過程是一個閉環反饋控制過程，測速單元通過ATP向ATO發送列車的實際位置信息。ATO子系統通過和ATP、ATS通信，以及線路和車輛性能實時計算列車行駛至下一站的目標速度曲線。ATO向車輛輸出計算出的控制指令值，車輛做出相應控制動作。使列車以貼近目標速度曲線的實際速度行駛。

在ATP/ATO設備控車時，主要使用車輛提供的最不利情況下的緊急制動率（GEBR）、牽引/制動加速度、牽引/制動延時、混合制動等車輛性能參數，來計算緊急制動觸發線和目標速度曲線，并使列車貼近目標速度曲線運行。

三、雨雪霜凍天氣信號控制方案

3.1 整體方案

在信號系統車載設備中存儲兩套參數：正常模式和雨雪模式，車載系統根據系統輸入的命令，選擇對應的模式和具體的參數。在雨雪模式下，車載設備將采用適合于雨雪霜凍天氣的車輛參數和線路限速。

控制中心調度員通過二次確認方式，完成雨雪模式的設置和取消，當列車在具有長大坡道區間的發車站臺停穩后，車載系統根據雨雪模式指令更新車輛參數，并按雨雪模式下的限速值計算速度曲線，列車在長大坡道區間按規定限速運行，當列車運行出清下一站的進站計軸停穩后自動退出雨雪模式，恢復正常的車輛參數及限速值。

3.2 系統具體控制流程

1.控制中心調度員在ATS工作站上設置雨雪模式，并進行二次確認操作；2.DSU收到雨雪模式有效指令后，存儲并下發給ZC；3.ZC收到該信息后，將雨雪模式有效信息作為移動授權的一部分，發送給所管轄區域內的所有CBTC列車；4.當列車運行至含長大坡道區間的發車站臺停穩，如下一區間為雨雪模式區間，車載MMI上會對司機做出相應提示，司機按下確認按鈕后，VOBC更新雨雪模式的牽引制動率參數和區間限速，司機再次確認后，車載系統采用更新后的參數自動控制列車。5.當列車出清長大坡道區間停穩后，系統自動退出雨雪模式，列車限速及牽引制動率參數自動恢復正常。

3.3 雨雪模式的設置與取消時機

控制中心調度員應根據天氣情況變化進行全線雨雪模式設置與取消操作。設置與取消雨雪模式的天氣情況判斷依據則是運營當日天氣預報信息、車站現場實時匯報信息和司機現場實時匯報信息的結合。

四、結語

針對貴陽冬季特殊的雨雪霜凍天氣，本文對此情形下信號的控制方案進行了分析探討，但由于雨雪模式和正常模式下車輛性能參數的不同會導致長大坡道區間范圍內信號保護區段的長度發生變化，而基于信號系統導向安全的特點，雨雪模式的設置也必定會導致線路列車運行能力降低，因此在實際運用中須結合線路特點，慎重設置信號雨雪模式。

參 考 文 獻

[1] 建標104-2008，城市軌道交通工程項目建設標準[S]

[2] 北京交控科技有限公司.貴陽市軌道交通1號線工程信號系統技術文件，2015.7