一種雙移動閉塞制式下的區(qū)間折返方法

張亞影

(卡斯柯信號有限公司，200071，上海∥工程師)

1 TBTC+CBTC系統(tǒng)概述

上海軌道交通2號線(以下簡稱“2號線”)正線既有信號系統(tǒng)采用的是美國聯合道岔與信號國際公司提供的基于AF904(數字軌道電路)和計算機聯鎖的TBTC(基于軌道電路的列車控制)準移動閉塞信號系統(tǒng)。改造后將新增CBTC(基于通信的列車控制)系統(tǒng)作為主用信號系統(tǒng)，并與既有TBTC準移動閉塞信號系統(tǒng)兼容使用。新設的計算機聯鎖設備和ATS(列車自動監(jiān)控)子系統(tǒng)設備與既有TBTC準移動閉塞信號系統(tǒng)設備相兼容，具備在準移動閉塞指示下通過升級后的AF904和TWC(車-地通信)實現對列車ATO/ATP(自動列車駕駛/自動列車防護)的控制功能[1]。改造后的系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

圖1 改造后系統(tǒng)架構圖Fig.1 Diagram of system architecture after transformation

為實現雙信號系統(tǒng)的融合，CI(計算機聯鎖) 子系統(tǒng)除了需要完成對軌旁信號設備狀態(tài)的監(jiān)控，還需要對雙信號融合系統(tǒng)下的列車運行方向進行智能化管理，比如不同類型列車運行方向的實時計算以及混跑下運行方向的無縫切換等。

2 TBTC+CBTC融合系統(tǒng)下的區(qū)間折返管理

2.1 運行方向管理

根據2號線既有的I-MLK(聯鎖-微機聯鎖)防護原則，道岔防護信號機至反向終端信號機所包含的區(qū)段被劃分為進路防護范圍；兩個設備集中站之間所有無岔線路部分被劃分為區(qū)間防護范圍，屬于進路閉塞+區(qū)間閉塞結合的方式。改造為TBTC+CBTC雙信號融合系統(tǒng)后，CI以每個區(qū)段為單位，向軌旁ZC(區(qū)域控制器)提供CBTC系統(tǒng)列車TD(運行方向)；以區(qū)間和進路為單位，向軌道控制器T-MLK(軌道-微機聯鎖)提供TBTC運行方向，以滿足不同類型列車混跑下的方向運營需求。改造后的軌旁信號平面布置如圖2所示。

圖2 軌旁信號平面布置Fig.2 Trackside signal plane layout

數字軌道電路正常工作的情況下，進路閉塞由CI實現列車安全間隔防護；當進路內方任一數字軌道電路出現故障時，僅CBTC系統(tǒng)列車具備正常運營條件，且該進路內方列車安全間隔防護由CI及軌旁ZC一起確保；區(qū)間閉塞則由CI、T-MLK及軌旁ZC共同完成安全間隔防護，以確保多列車在列車區(qū)間的安全追蹤運行。

2.2 區(qū)間折返類型

根據列車不同運行交路的需求，系統(tǒng)以區(qū)間運行方向為標準，對區(qū)間折返類型進行定義：當列車在區(qū)間折返作業(yè)時牽入進路方向與區(qū)間方向一致時，定義為“正向折返”；反之則定義為“反向折返”。

在既有TBTC系統(tǒng)的設計中，區(qū)間線路運行方向是作為一個整體來管理，當需要進行區(qū)間折返時，必須等待整個區(qū)間方向更改后，才能為待折返列車建立相應方向的移動授權。如區(qū)間已有通過列車在運行，則需要等待區(qū)間通過列車停穩(wěn)或者駛出區(qū)間后，才可更改區(qū)間運行方向，因此極大地制約了區(qū)間折返通過能力。鑒于此提出一種區(qū)間折返智能化管理設計，可以使得TBTC+CBTC雙移動閉塞融合系統(tǒng)區(qū)間混跑下的區(qū)間折返通過能力得到明顯提升。

2.3 區(qū)間折返智能化管理流程

信號系統(tǒng)應根據區(qū)間的不同狀態(tài)，如檢查區(qū)間當前方向、區(qū)間通過列車運行位置等，結合折返列車類型，激活區(qū)間折返智能化管理，自動選擇觸發(fā)不同的折返類型，以滿足區(qū)間折返通過能力。基于區(qū)間方向控制的雙移動閉塞制式下的區(qū)間折返智能化管理流程如圖3所示。

圖3 區(qū)間折返智能化管理流程Fig.3 Flow chart of interval turn-back intelligent management

2.4 區(qū)間折返舉例

結合2號線實際車站分別對區(qū)間正向折返及區(qū)間反向折返進行詳細舉例說明。

2.4.1 區(qū)間正向折返

1) 正向折返牽入作業(yè)。其作業(yè)流程示意如圖4所示。待牽入列車1停在信號機X6外方，CI檢查牽入范圍內方空閑后，基于ATS自動觸發(fā)命令可自動觸發(fā)辦理具有折返進路模式的牽入進路(無需區(qū)分列車類型)；牽入進路內方的TBTC方向/CBTC方向隨著牽入進路建立而同步建立，區(qū)間方向依然保持既有方向。待牽入信號X6開放后待折返列車1即可實現與區(qū)間通過運行列車2的順向追蹤運行。由CI、T-MLK和ZC共同實現對兩種不同類型列車的安全追蹤間隔防護。

圖4 2號線部分線路區(qū)間正向折返牽入作業(yè)流程示意圖Fig.4 Diagram of interval forward turn-back draw-in operation procedure on part of the Line 2 track

2) 正向折返牽出作業(yè)。其作業(yè)流程示意如圖5所示。折返列車1為CBTC系統(tǒng)模式時(見圖5 a))，當CI收到折返列車1在區(qū)間折返區(qū)域停穩(wěn)且牽出信號X10為始端的進路建立且鎖閉后，列車1所在區(qū)段的CBTC系統(tǒng)運行方向TD1自動切換為牽出方向，然后折返列車1隨著牽出信號開放允許信號獲得移動授權后在CI及ZC的共同防護下自動運行，同時不會影響區(qū)間正在運行的列車2。折返列車1為TBTC模式時(見圖5 b))，因該模式下列車無法向軌旁發(fā)送停穩(wěn)信息，故當列車1駛入區(qū)間折返區(qū)域且牽出信號開放后，需要司機人工駕駛列車1先駛入允許的牽出信號X10內方后，列車1才可再次獲得TBTC下的移動授權；列車1在CI、T-MLK的共同防護下方可自動運行，同時不會影響區(qū)間正在運行的列車2。

圖5 2號線部分線路區(qū)間正向折返牽出作業(yè)流程示意圖Fig.5 Diagram of interval forward turn-back draw-out operation procedure on part of the Line 2 track

2.4.2 列車區(qū)間反向折返

CBTC系統(tǒng)反向折返防護區(qū)域如圖6所示。當列車進行區(qū)間反向折返時，折返列車運行方向與區(qū)間列車運行方向相反，信號系統(tǒng)必須對相向而行的列車進行安全防護，以避免列車迎面沖突的風險。信號系統(tǒng)應根據列車的最大運行速度、最大加速度、可保障緊急制動率和系統(tǒng)延時等參數，并結合線路條件計算出“插車防護區(qū)域”。CI建立牽入進路之前，必須檢查牽入進路以及折返列車1移動授權終點下游方向“反向折返防護區(qū)域”空閑，以避免待折返列車與區(qū)間運行列車發(fā)生迎面沖突。

圖6 CBTC系統(tǒng)反向折返防護區(qū)域Fig.6 CBTC system reverse turn-back protection area

2.4.2.1 反向折返牽入作業(yè)

場景1：待折返列車為CBTC系統(tǒng)模式且“反向折返防護區(qū)域”無車。待折返CBTC系統(tǒng)列車1進入折返進路觸發(fā)區(qū)域后，當CI檢查區(qū)間通過列車2在“反向折返防護區(qū)域”范圍外時，可以為CBTC系統(tǒng)列車1辦理反向折返牽入進路，授權列車1進入淞虹路下行站臺。在授權CBTC系統(tǒng)列車1進入區(qū)間之前，隨著折返牽入進路建立，聯鎖會先切除區(qū)間折返區(qū)域所在的TD方向，使得ZC及時回撤區(qū)間CBTC系統(tǒng)列車2的移動授權，同時激活區(qū)間折返區(qū)域所在站臺的緊急停車區(qū)域，使得T-MLK及時更新區(qū)間TBTC列車2控制線目標距離的計算，實現區(qū)間列車2的CBTC系統(tǒng)移動授權終點EOA2及TBTC控制線從區(qū)間反向折返優(yōu)先(見圖7)到區(qū)間反向折返牽入(見圖8)的調整后，CI才允許折返區(qū)域所在的TD設置為折返牽入方向。隨后往區(qū)間的反向折返列車1與區(qū)間在運行的通過列車2可對向運行，由CI、ZC及T-MLK共同確保列車迎面運行的安全。

圖7 區(qū)間反向折返優(yōu)先Fig.7 Priority of interval reverse turn-back

場景2：待折返列車為CBTC系統(tǒng)模式且“反向折返防護區(qū)域”有車。待折返CBTC系統(tǒng)列車1進入折返進路觸發(fā)區(qū)域后，當CI檢查列車2在“反向折返防護區(qū)域”范圍內或者已經駛入反向折返牽入進路內方時，不具備為CBTC系統(tǒng)列車1辦理反向折返牽入進路條件，需先等列車2通過淞虹路站后，方具備授權CBTC系統(tǒng)列車1進入區(qū)間進行反向折返牽入作業(yè)。區(qū)間通過優(yōu)先如圖9所示。

圖8 區(qū)間反向折返牽入Fig.8 Interval reverse turn-back draw-in

圖9 區(qū)間通過優(yōu)先Fig.9 Interval passing priority

場景3：待折返列車為TBTC模式。對于TBTC列車，不具備以區(qū)段為單位切換運行方向的功能，因此為了避免TBTC列車進入區(qū)間后影響整個區(qū)間的折返通過能力，當待折返TBTC列車1進入折返進路觸發(fā)區(qū)域后，CI此時不會授權TBTC列車1自動進入區(qū)間。TBTC列車不授權區(qū)間自動反向折返如圖10所示。

圖10 TBTC列車不授權區(qū)間自動反向折返Fig.10 Automatic reverse turn-back of TBTC train in non-authorized interval

2.4.2.2 反向折返牽出作業(yè)

當待折返CBTC系統(tǒng)列車1駛入區(qū)間折返區(qū)域并且停穩(wěn)后，隨著折返牽出進路建立鎖閉，CI將折返區(qū)域所在CBTC系統(tǒng)列車運行方向TD1切換為牽出方向，即與既有區(qū)間方向一致，TD2也隨之切換為既有區(qū)間方向，并同步取消站臺折返區(qū)域所在站臺緊急停車區(qū)域的激活，使得區(qū)間通過列車2的移動授權EOA2從折返列車與通過列車相向運行(見圖11)調整至折返列車通過列車正向追蹤運行(見圖12)，此時在區(qū)間通過的列車2與反向折返的列車1變?yōu)轫樝蜃粉欉\行。

圖11 折返列車與通過列車相向運行Fig.11 Turn-back train and passing train running in opposite directions

圖12 折返列車與通過列車正向追蹤運行Fig.12 Turn-back train and passing train forward tracking operation

3 結語

基于區(qū)間方向控制的TBTC+CBTC雙移動閉塞融合系統(tǒng)的特性，采用上述區(qū)間折返智能化管理方案，可實現對區(qū)間不同類型的折返列車的智能化管理，解決了既有TBTC系統(tǒng)在區(qū)間折返能力無法滿足運能需求的問題，既能可靠保證列車在不同信號系統(tǒng)間自適應混合運營下的安全，又能有效提高TBTC+CBTC雙移動閉塞融合系統(tǒng)在區(qū)間混跑下的區(qū)間折返通過能力。

隨著近些年城市軌道交通領域的高速發(fā)展，既有的準移動閉塞系統(tǒng)都可能面臨升級改造。本文提出的TBTC+CBTC雙移動閉塞融合系統(tǒng)折返智能化管理方案，可在利用原有TBTC系統(tǒng)的基礎上進一步提高系統(tǒng)的區(qū)間折返通過能力，對于后續(xù)城市軌道交通TBTC系統(tǒng)的升級改造能夠起到一定的借鑒作用。