基于虛擬分區(qū)的城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)試安全防護(hù)方法

劉 磊 胡榮華 薛 強(qiáng)

(卡斯柯信號(hào)有限公司,200072,上海∥第一作者,高級(jí)工程師)

在我國(guó)城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)中,動(dòng)態(tài)測(cè)試功能為列車(chē)喚醒流程中的一項(xiàng)可配置功能,需要完備的安全防護(hù)和嚴(yán)格的操作限制。動(dòng)態(tài)測(cè)試是在列車(chē)投入運(yùn)營(yíng)前、被喚醒并完成靜態(tài)測(cè)試后,由信號(hào)系統(tǒng)控制列車(chē)向前后方向各運(yùn)行一段距離,測(cè)試牽引功能和制動(dòng)功能是否正常。

動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí),列車(chē)在停車(chē)區(qū)域內(nèi)移動(dòng),其安全由區(qū)域控制器、車(chē)載控制器和聯(lián)鎖設(shè)備管理。在授權(quán)列車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)試前,對(duì)沖突條件進(jìn)行檢查,在沒(méi)有沖突資源占用的情況下鎖閉動(dòng)態(tài)測(cè)試列車(chē)所需道岔;在動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,對(duì)沖突資源的征用進(jìn)行防護(hù),并對(duì)列車(chē)的跳躍速度和距離進(jìn)行控制和管理。

在目前現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)測(cè)試應(yīng)用中,雙列位停車(chē)庫(kù)的兩個(gè)停車(chē)位中間設(shè)置了約20 m長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段,以保證動(dòng)態(tài)測(cè)試列車(chē)與相鄰?fù)＼?chē)位列車(chē)之間的間隔。但該設(shè)置未考慮區(qū)段占用延時(shí),存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。此外,增設(shè)動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段還會(huì)增加土建和信號(hào)設(shè)備的資金投入,增加建設(shè)成本和維護(hù)的成本。

對(duì)此,本文提出取消動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段,通過(guò)按喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)和動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)進(jìn)行虛擬分區(qū),進(jìn)而對(duì)列車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)試的授權(quán)和過(guò)程進(jìn)行安全防護(hù)。

1 動(dòng)態(tài)測(cè)試授權(quán)中的安全防護(hù)

在列車(chē)喚醒過(guò)程中,當(dāng)列車(chē)某一端完成靜態(tài)測(cè)試并通過(guò)后,由車(chē)載控制器向軌旁區(qū)域控制器申請(qǐng)動(dòng)態(tài)測(cè)試。區(qū)域控制器在授權(quán)某停車(chē)位列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí),需檢查并確認(rèn)列車(chē)完全位于喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)內(nèi)。喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)為列車(chē)喚醒后動(dòng)態(tài)測(cè)試的移動(dòng)范圍,其由停車(chē)點(diǎn)向兩側(cè)擴(kuò)展。

在動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,一旦列車(chē)位置超出喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)范圍,須采取緊急制動(dòng)。對(duì)此,在喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)的基礎(chǔ)上按緊急制動(dòng)距離向兩側(cè)擴(kuò)展,形成動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)。

1.1 動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)之間有無(wú)交集

同一停車(chē)庫(kù)相鄰?fù)＼?chē)位動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)可能存在交集。動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)無(wú)交集的雙列位停車(chē)庫(kù)管理區(qū)布置示意圖如圖1所示。

圖1 動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)無(wú)交集的雙列位停車(chē)庫(kù)管理區(qū)布置示意圖

圖1中,相鄰兩個(gè)停車(chē)位之間未設(shè)置動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段,相鄰兩個(gè)停車(chē)位的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_A2和D_B2沒(méi)有交集。

在對(duì)停車(chē)位A2上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試授權(quán)前,區(qū)域控制器須檢查停車(chē)位B2上是否停有列車(chē)。當(dāng)停車(chē)位B2上沒(méi)有列車(chē)或有可識(shí)別列車(chē)時(shí),允許授權(quán)停車(chē)位A2上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。

動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)有交集的雙列位停車(chē)庫(kù)管理區(qū)布置示意圖如圖2所示。圖2中相鄰兩個(gè)停車(chē)位之間不設(shè)置動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段,待授權(quán)列車(chē)的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_A2與相鄰?fù)＼?chē)位上的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_B2的范圍有交集時(shí),只有停車(chē)位B2上的可識(shí)別列車(chē)處于停穩(wěn)狀態(tài),才允許授權(quán)停車(chē)位A2上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試,并開(kāi)啟安全防護(hù)模式。

圖2 動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)有交集的雙列位停車(chē)庫(kù)管理區(qū)布置示意圖

圖2中繪制了停車(chē)位B2上列車(chē)的安全定位,以及防護(hù)該列車(chē)的限速點(diǎn)和防護(hù)距離。在停車(chē)位A2上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí),區(qū)域控制器管理停車(chē)位A2上的列車(chē)不會(huì)進(jìn)入停車(chē)位B2上列車(chē)的安全定位范圍。

1.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)包含其他防護(hù)對(duì)象

包含道岔警沖標(biāo)時(shí)的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)布置如圖3所示。如果道岔后兩個(gè)停車(chē)位的列車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_A2和D_A1均包含警沖標(biāo),則區(qū)域控制器將不授權(quán)停車(chē)位A1和A2上的列車(chē)同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。區(qū)域控制器只有在接收到聯(lián)鎖設(shè)備對(duì)某停車(chē)位列車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)試的授權(quán)后,方可授權(quán)該停車(chē)位上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。

圖3 包含警沖標(biāo)的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)布置示意圖

存在道岔的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)布置如圖4所示。當(dāng)動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_A1內(nèi)存在道岔P時(shí),聯(lián)鎖設(shè)備在授權(quán)停車(chē)位A1上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試前,須鎖閉相應(yīng)的道岔P。

圖4 存在道岔的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)布置示意圖

聯(lián)鎖設(shè)備在授權(quán)列車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí),還須檢查確認(rèn)沒(méi)有辦理進(jìn)入測(cè)試列車(chē)所在停車(chē)位的進(jìn)路。若列車(chē)所在的停車(chē)位區(qū)段范圍包含道岔的警沖標(biāo)坐標(biāo),則檢查沒(méi)有辦理通過(guò)該道岔的進(jìn)路,防止動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程與其他進(jìn)路發(fā)生側(cè)向沖突。區(qū)域控制器在授權(quán)某停車(chē)位列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí),還需確認(rèn)SPKS(人員防護(hù)開(kāi)關(guān))未被激活、車(chē)庫(kù)門(mén)處于打開(kāi)且鎖閉狀態(tài)。

2 動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中的安全防護(hù)

當(dāng)列車(chē)獲得區(qū)域控制器的動(dòng)態(tài)測(cè)試授權(quán)后,由車(chē)載控制器發(fā)出向前跳躍和向后跳躍的指令,列車(chē)開(kāi)始動(dòng)態(tài)測(cè)試。

在動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,若動(dòng)態(tài)測(cè)試授權(quán)條件不再滿(mǎn)足,則車(chē)載控制器控制列車(chē)緊急制動(dòng),并宣布動(dòng)態(tài)測(cè)試失敗。

在動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,聯(lián)鎖設(shè)備禁止辦理其他列車(chē)進(jìn)入動(dòng)態(tài)測(cè)試停車(chē)位進(jìn)路;如果動(dòng)態(tài)測(cè)試的停車(chē)位區(qū)段是道岔的側(cè)向沖突防護(hù)區(qū)段,則禁止辦理通過(guò)側(cè)向道岔的進(jìn)路。車(chē)載控制器檢查到測(cè)試列車(chē)運(yùn)行速度超出動(dòng)態(tài)測(cè)試限速時(shí),輸出緊急制動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試的列車(chē)移動(dòng)到防護(hù)相鄰?fù)＼?chē)位列車(chē)的限速點(diǎn)時(shí),車(chē)載控制器遵循防護(hù)曲線(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行控制。

根據(jù)防護(hù)距離和限速,車(chē)載控制器計(jì)算列車(chē)限速防護(hù)曲線(xiàn),如圖5所示。圖5中:動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_B1與動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)D_A1有交集;區(qū)域控制器在授權(quán)停車(chē)位A1上的列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試后,若停車(chē)位B1上有可識(shí)別列車(chē)且處于停穩(wěn)狀態(tài),則當(dāng)停車(chē)位A1上列車(chē)跳躍至停車(chē)位B1上列車(chē)的防護(hù)曲線(xiàn)限速點(diǎn)時(shí),車(chē)載控制器按照防護(hù)曲線(xiàn)限速對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行防護(hù)。

圖5 列車(chē)限速防護(hù)曲線(xiàn)

動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,區(qū)域控制器對(duì)測(cè)試列車(chē)進(jìn)行防護(hù),防止其他列車(chē)進(jìn)入測(cè)試列車(chē)所在的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)。

車(chē)輛收到車(chē)載控制器的跳躍命令后向車(chē)載控制器反饋“車(chē)輛跳躍響應(yīng)”;車(chē)載控制器根據(jù)車(chē)輛跳躍響應(yīng)和跳躍距離,判斷跳躍是否成功。當(dāng)向前跳躍和向后跳躍都成功后,車(chē)載控制器判斷列車(chē)該端動(dòng)態(tài)測(cè)試成功,將駕駛室激活切換至另一端,由另一端車(chē)載設(shè)備發(fā)起執(zhí)行靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。

動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中,區(qū)域控制器根據(jù)列車(chē)及前后列車(chē)的位置和狀態(tài)、停車(chē)位的動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)的位置范圍,實(shí)時(shí)判斷是否授權(quán)列車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試,無(wú)需制定復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)規(guī)程進(jìn)行管理。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出的動(dòng)態(tài)測(cè)試安全防護(hù)方法在傳統(tǒng)的實(shí)體區(qū)段基礎(chǔ)上,取消了動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段,基于喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)和動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)進(jìn)行虛擬分區(qū),由區(qū)域控制器精確計(jì)算列車(chē)動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程中的安全移動(dòng)和防護(hù)范圍,并通過(guò)分區(qū)對(duì)列車(chē)位置進(jìn)行控制;配置喚醒測(cè)試防護(hù)區(qū)對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試過(guò)程的列車(chē)移動(dòng)范圍進(jìn)行防護(hù),定義動(dòng)態(tài)測(cè)試管理區(qū)用以避免產(chǎn)生沖突進(jìn)路和沖突的移動(dòng)授權(quán)。

采用該安全防護(hù)方法,無(wú)需設(shè)置動(dòng)態(tài)測(cè)試緩沖區(qū)段,不僅能縮短動(dòng)態(tài)測(cè)試列車(chē)與其他相鄰列車(chē)的安全間隔,縮短停車(chē)位列車(chē)出庫(kù)運(yùn)行距離,進(jìn)而提高運(yùn)營(yíng)效率,還能減少劃分實(shí)體區(qū)段的信號(hào)設(shè)備,并減少停車(chē)庫(kù)的占地面積,進(jìn)而降低項(xiàng)目的土建成本和信號(hào)設(shè)備成本。

這種設(shè)計(jì)思路也可應(yīng)用于其他安全防護(hù)功能的設(shè)計(jì)方案中。