基于虛擬分區的城市軌道交通全自動運行控制系統動態測試安全防護方法

劉 磊 胡榮華 薛 強

(卡斯柯信號有限公司,200072,上海∥第一作者,高級工程師)

在我國城市軌道交通全自動運行控制系統中,動態測試功能為列車喚醒流程中的一項可配置功能,需要完備的安全防護和嚴格的操作限制。動態測試是在列車投入運營前、被喚醒并完成靜態測試后,由信號系統控制列車向前后方向各運行一段距離,測試牽引功能和制動功能是否正常。

動態測試時,列車在停車區域內移動,其安全由區域控制器、車載控制器和聯鎖設備管理。在授權列車動態測試前,對沖突條件進行檢查,在沒有沖突資源占用的情況下鎖閉動態測試列車所需道岔;在動態測試過程中,對沖突資源的征用進行防護,并對列車的跳躍速度和距離進行控制和管理。

在目前現有的動態測試應用中,雙列位停車庫的兩個停車位中間設置了約20 m長的動態測試緩沖區段,以保證動態測試列車與相鄰停車位列車之間的間隔。但該設置未考慮區段占用延時,存在一定的風險。此外,增設動態測試緩沖區段還會增加土建和信號設備的資金投入,增加建設成本和維護的成本。

對此,本文提出取消動態測試緩沖區段,通過按喚醒測試防護區和動態測試管理區進行虛擬分區,進而對列車動態測試的授權和過程進行安全防護。

1 動態測試授權中的安全防護

在列車喚醒過程中,當列車某一端完成靜態測試并通過后,由車載控制器向軌旁區域控制器申請動態測試。區域控制器在授權某停車位列車進行動態測試時,需檢查并確認列車完全位于喚醒測試防護區內。喚醒測試防護區為列車喚醒后動態測試的移動范圍,其由停車點向兩側擴展。

在動態測試過程中,一旦列車位置超出喚醒測試防護區范圍,須采取緊急制動。對此,在喚醒測試防護區的基礎上按緊急制動距離向兩側擴展,形成動態測試管理區。

1.1 動態測試管理區之間有無交集

同一停車庫相鄰停車位動態測試管理區可能存在交集。動態測試管理區無交集的雙列位停車庫管理區布置示意圖如圖1所示。

圖1 動態測試管理區無交集的雙列位停車庫管理區布置示意圖

圖1中,相鄰兩個停車位之間未設置動態測試緩沖區段,相鄰兩個停車位的動態測試管理區D_A2和D_B2沒有交集。

在對停車位A2上的列車進行動態測試授權前,區域控制器須檢查停車位B2上是否停有列車。當停車位B2上沒有列車或有可識別列車時,允許授權停車位A2上的列車進行動態測試。

動態測試管理區有交集的雙列位停車庫管理區布置示意圖如圖2所示。圖2中相鄰兩個停車位之間不設置動態測試緩沖區段,待授權列車的動態測試管理區D_A2與相鄰停車位上的動態測試管理區D_B2的范圍有交集時,只有停車位B2上的可識別列車處于停穩狀態,才允許授權停車位A2上的列車進行動態測試,并開啟安全防護模式。

圖2 動態測試管理區有交集的雙列位停車庫管理區布置示意圖

圖2中繪制了停車位B2上列車的安全定位,以及防護該列車的限速點和防護距離。在停車位A2上的列車進行動態測試時,區域控制器管理停車位A2上的列車不會進入停車位B2上列車的安全定位范圍。

1.2 動態測試管理區包含其他防護對象

包含道岔警沖標時的動態測試管理區布置如圖3所示。如果道岔后兩個停車位的列車動態測試管理區D_A2和D_A1均包含警沖標,則區域控制器將不授權停車位A1和A2上的列車同時進行動態測試。區域控制器只有在接收到聯鎖設備對某停車位列車動態測試的授權后,方可授權該停車位上的列車進行動態測試。

圖3 包含警沖標的動態測試管理區布置示意圖

存在道岔的動態測試管理區布置如圖4所示。當動態測試管理區D_A1內存在道岔P時,聯鎖設備在授權停車位A1上的列車進行動態測試前,須鎖閉相應的道岔P。

圖4 存在道岔的動態測試管理區布置示意圖

聯鎖設備在授權列車動態測試時,還須檢查確認沒有辦理進入測試列車所在停車位的進路。若列車所在的停車位區段范圍包含道岔的警沖標坐標,則檢查沒有辦理通過該道岔的進路,防止動態測試過程與其他進路發生側向沖突。區域控制器在授權某停車位列車進行動態測試時,還需確認SPKS(人員防護開關)未被激活、車庫門處于打開且鎖閉狀態。

2 動態測試過程中的安全防護

當列車獲得區域控制器的動態測試授權后,由車載控制器發出向前跳躍和向后跳躍的指令,列車開始動態測試。

在動態測試過程中,若動態測試授權條件不再滿足,則車載控制器控制列車緊急制動,并宣布動態測試失敗。

在動態測試過程中,聯鎖設備禁止辦理其他列車進入動態測試停車位進路;如果動態測試的停車位區段是道岔的側向沖突防護區段,則禁止辦理通過側向道岔的進路。車載控制器檢查到測試列車運行速度超出動態測試限速時,輸出緊急制動。當進行動態測試的列車移動到防護相鄰停車位列車的限速點時,車載控制器遵循防護曲線對列車運行速度進行控制。

根據防護距離和限速,車載控制器計算列車限速防護曲線,如圖5所示。圖5中:動態測試管理區D_B1與動態測試管理區D_A1有交集;區域控制器在授權停車位A1上的列車進行動態測試后,若停車位B1上有可識別列車且處于停穩狀態,則當停車位A1上列車跳躍至停車位B1上列車的防護曲線限速點時,車載控制器按照防護曲線限速對列車運行速度進行防護。

圖5 列車限速防護曲線

動態測試過程中,區域控制器對測試列車進行防護,防止其他列車進入測試列車所在的動態測試管理區。

車輛收到車載控制器的跳躍命令后向車載控制器反饋“車輛跳躍響應”;車載控制器根據車輛跳躍響應和跳躍距離,判斷跳躍是否成功。當向前跳躍和向后跳躍都成功后,車載控制器判斷列車該端動態測試成功,將駕駛室激活切換至另一端,由另一端車載設備發起執行靜態測試和動態測試。

動態測試過程中,區域控制器根據列車及前后列車的位置和狀態、停車位的動態測試管理區的位置范圍,實時判斷是否授權列車進行動態測試,無需制定復雜的運營規程進行管理。

3 結語

本文提出的動態測試安全防護方法在傳統的實體區段基礎上,取消了動態測試緩沖區段,基于喚醒測試防護區和動態測試管理區進行虛擬分區,由區域控制器精確計算列車動態測試過程中的安全移動和防護范圍,并通過分區對列車位置進行控制;配置喚醒測試防護區對動態測試過程的列車移動范圍進行防護,定義動態測試管理區用以避免產生沖突進路和沖突的移動授權。

采用該安全防護方法,無需設置動態測試緩沖區段,不僅能縮短動態測試列車與其他相鄰列車的安全間隔,縮短停車位列車出庫運行距離,進而提高運營效率,還能減少劃分實體區段的信號設備,并減少停車庫的占地面積,進而降低項目的土建成本和信號設備成本。

這種設計思路也可應用于其他安全防護功能的設計方案中。