李 琴

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

ITC模式下地鐵列車單/雙線出段能力比較分析

李 琴

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

主要以地鐵十四號線馬泉營車輛段為例，分析比較ITC模式下列車自車輛段停車庫內(nèi)采用單線出段和雙線出段兩種運行組織方式下的出段能力。

ITC；列車追蹤間隔時間；地鐵列車；車輛段；單線出段；雙線出段

1 概述

列車出段能力是指列車自車輛段內(nèi)停車庫停車中心開始經(jīng)由車輛段出段線運行至轉(zhuǎn)換軌,再由轉(zhuǎn)換軌運行至正線銜接站直至出站為止的整個運行過程中的列車追蹤間隔時間最大地段的能力?！兜罔F設計規(guī)范》(GB50157-2003)規(guī)定:車輛段出入段線應按雙線雙向運行設計。車輛段出入段線設計為雙線雙向是考慮車輛段列車出入頻繁;保證列車出入安全、可靠、迅速;確保在事故狀態(tài)下,其中1條線路故障時,另1條線路仍可進行列車出入作業(yè)。本文將分析比較ITC(Intermittent Train Control)模式下列車分別按單線出段和雙線同時出段兩種組織模式下的能力大小差異。

2 ITC模式下列車追蹤間隔時間計算方法

ITC模式又稱點式列車控制模式,ITC控制區(qū)域由應答器、計軸設備、軌旁電子單元(LEU)、信號機和聯(lián)鎖系統(tǒng)等構成。列車的安全間隔和列車防護取決于聯(lián)鎖進路的固定閉塞和聯(lián)鎖控制下的信號顯示。進路通常是由兩架信號機之間的軌道和信號機后的計軸防護區(qū)段組成。列車的移動授權來自與信號機相連的有源應答器。ITC下列車追蹤間隔時間計算方法如圖1,2所示。圖1中目標點的安全防護距離位于信號機防護的內(nèi)方。利用信號機后方的計軸區(qū)段作為防護區(qū)段。圖2中目標點的安全防護距離位于信號機前方,信號機運行前方無計軸區(qū)段作為防護區(qū)段。

圖1 列車追蹤間隔時間計算方法1

依據(jù)圖1,列車追蹤間隔時間為:

其中:

t附加:開放信號機A的時間。

t運行:列車從A信號機前方一個列車制動距離至尾部出清信號機F后計軸防護區(qū)段的純運行時間。

T追蹤:兩列車追蹤間隔時間。

圖2 列車追蹤間隔時間計算方法2

依據(jù)圖2,列車追蹤間隔時間為:

其中:

t附加:開放區(qū)間信號機A時間。

t運行:列車從信號機A前方一個安全防護距離加上一個列車制動距離處至尾部出清區(qū)間信號機B的純運行時間。

T追蹤:兩列車追蹤間隔時間。

3 列車不同出段運行方式場景描述

如圖3所示, 這是一種比較典型的車輛段出入段線布置形式。車輛段出入段線采用雙線雙方向布置形式。列車的出段方式有利用出段線右線出段、出段線左線出段和左右線雙線同時出段3種。目前的車載系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換軌處均能實現(xiàn)不停車切模。所以本文分析中按照列車在轉(zhuǎn)換軌處不停車切?？紤]。

3.1 單線出段

3.1.1 出段線右線出段

如圖4所示,圖中虛線所示為列車經(jīng)由出段線右線出段的運行進路。列車在車輛段停車庫出庫信號機CK1前發(fā)車,經(jīng)由道岔PM直向運行至轉(zhuǎn)換軌1,進行模式切換后運行到X站下行站臺,停車上客后運行至站外。整個運行過程中前后兩列車追蹤間隔時間最大地段的能力即為該種運行組織模式下的出段能力。

運行過程中,有3處關鍵作業(yè)點:當前行列車尾部出清轉(zhuǎn)換軌后信號機CD1后計軸區(qū)段時,方可辦理后行列車的出段作業(yè),信號機CK1開放,后行列車運行出庫;當前行列車尾部出清信號機F3后計軸區(qū)段時,方可辦理CD1→F3進路,信號機CD1開放;當前行列車尾部出清X站出站信號機XC后計軸區(qū)段時,信號機F3開放。

3.1.2 出段線左線出段

如圖5所示,圖中虛線所示為列車經(jīng)由出段線左線出段的運行進路。列車在車輛段停車庫出庫信號機CK2前發(fā)車,經(jīng)由道岔NO直向運行至轉(zhuǎn)換軌2,進行模式切換后經(jīng)由道岔IH運行到X站下行站臺,停車上客后運行至站外。整個運行過程中前后兩列車追蹤間隔時間最大地段的能力即為該種運行組織模式下的出段能力。

圖3 車輛段布置圖

圖4 右線出段進路

圖5 左線出段進路

同出段線右線出段一樣,運行過程中也有3處關鍵作業(yè)點:當前行列車尾部出清轉(zhuǎn)換軌后信號機CD2后計軸區(qū)段時,方可辦理后行列車的出段作業(yè),信號機CK2開放,后行列車運行出庫;當前行列車尾部出清信號機F2后計軸區(qū)段時,方可辦理CD2→F2進路,信號機CD2開放;當前行列車尾部出清X站出站信號機XC后計軸區(qū)段時,信號機F2開放。

3.2 雙線出段

圖6 雙線出段進路

如圖6所示,圖中虛線①、②分別是按照雙線出段組織模式運行出段時列車1和列車2的運行進路。列車1和列車2同時從停車庫出發(fā),經(jīng)由各自進路,在轉(zhuǎn)換軌處模式轉(zhuǎn)換后,運行至X站下行站臺,停車上客。

信號機CD1/CD2至計軸JZ間的進路辦理時刻為列車頭部壓上轉(zhuǎn)換軌開始。若列車1先壓上轉(zhuǎn)換軌,那么先辦理列車1的CD1→F3進路。當列車2頭部壓上轉(zhuǎn)換軌時,若列車1尾部還未出清計軸JZ,那么CD2至計軸JZ間的進路無法辦理,列車2司機目視行車繼續(xù)前行,若見CD2顯示紅燈,列車運行至CD2前速度降至預定的開口速度。CD2處設有有源應答器,向列車發(fā)送最新的移動授權。若CD2繼續(xù)處于關閉狀態(tài),那么列車2將制動停車等待,若CD2開放,列車2繼續(xù)運行。

當前行列車還未出清X站出站信號機后方計軸保護區(qū)段時,信號機F3/F2一直處于關閉狀態(tài)。若后行列車已經(jīng)運行至信號機F3/F2前,那么后行列車將在F3/F2前停車等待,直至F3/F2開放。

通過場景分析可知,如果兩列車同時從停車庫的不同股道發(fā)車,由于車輛段布置形式的不同以及出入段線與正線車站的銜接方式的不同,后車可能會發(fā)生停車等待的現(xiàn)象。若要避免后車停車等待現(xiàn)象,可以通過延遲后車發(fā)車時刻來解決。詳細的作業(yè)過程需通過前后車運行時序圖來分析,分析方法見下文第4章中的表4、5所述。

4 案例分析

北京地鐵十四號線馬泉營車輛段的信號平面示意如圖7所示。

圖7 馬泉營車輛段信號平面示意圖

馬泉營車輛段為盡頭式車輛段。其出入段線按照雙線雙方向設計。車輛段布置形式與圖3相同。

出段能力計算采用的原則為:車輛段內(nèi)采用限速20 km/h的人工駕駛模式。由于系統(tǒng)設備在轉(zhuǎn)換軌處可以實現(xiàn)不停車切換功能,所以本案例計算時按照列車在轉(zhuǎn)換軌處不停車切換模式進行。列車在轉(zhuǎn)換軌處由人工駕駛模式轉(zhuǎn)換為ITC模式。安全防護距離采用60 m。

4.1 單線出段

根據(jù)3.1章節(jié)所述,列車采用單線出段時,可以采用出段線右線出段,也可以采用出段線左線出段。

馬泉營車輛段出段線右線出段:列車自停車庫25AG出庫信號機CK25前出發(fā),運行至ZHG1,由人工駕駛模式轉(zhuǎn)換為ITC控制模式。模式轉(zhuǎn)換成功后,經(jīng)出段線右線運行至善各莊站下行站臺停車上客。

馬泉營車輛段出段線左線出段:列車自停車庫3AG出庫信號機CK3前出發(fā),運行至ZHG2,由人工駕駛模式轉(zhuǎn)換為ITC控制模式。模式轉(zhuǎn)換成功后,經(jīng)出段線左線運行至善各莊站下行站臺停車上客。

根據(jù)3.1.1和3.1.2章節(jié)中詳細的前后車運行場景描述以及圖1和圖2所示的追蹤間隔時間計算原理,通過計算,整個出段進路上各架信號機處的追蹤間隔時間如表1所示。

由表1可以看出,信號機CD1和CD2處的追蹤間隔時間最大,分別為出段能力限制點。信號機CD1和CD2處的追蹤間隔時間詳細計算參數(shù)如表2所示。

表1 單線出段能力

表2 限制點追蹤間隔時間詳細計算過程

由表2可知,按照左線和右線分別出段時,出段能力差值為8 s,相差不太大。主要是因為兩條出段線基本平行設置,且兩個轉(zhuǎn)換軌的中心位置里程距離較近。如果相距較遠或兩條線路繞開走向,那么兩條出段線的單線出段能力將會相差很大。

4.2 雙線出段

4.2.1 出段過程不停車

根據(jù)3.2章節(jié)所描述的列車利用出段線雙線出段的場景可知,為了避免兩列車運行過程中因產(chǎn)生敵對近路而引起停車等待現(xiàn)象的發(fā)生,有兩個關鍵限制點條件必須滿足。

受限1:后車運行至頭部距CD1/CD2一個完整列車制動距離時,前車至少應出清計軸JZ15。

受限2:后車運行至頭部距F3/F2一個完整列車制動距離時,前車應至少出清善各莊站下行出站信號機XC后方計軸保護區(qū)段。

為滿足條件1,假定前車尾部剛要出清計軸JZ15時,后車正好頭部運行至頭部距CD1/CD2一個完整列車制動距離。畫出前后車運行時序圖如表3所示?？梢钥闯?這種情景下,當前車尾部出清善各莊站下行出站信號機XC后方計軸保護區(qū)段時,后車還未運行到距信號機F3/F2一個完整列車制動距離處。不會產(chǎn)生在信號機F3/F2前停車等待現(xiàn)象。這種情景下列車出段能力最終為134 s。

為滿足條件2,假定前車尾部剛要出清善各莊站下行出站信號機XC后方計軸保護區(qū)段時,后車正好頭部運行至頭部距F3/F2一個完整列車制動距離。畫出前后車運行時序圖如表4所示。由表4可以看出,這種情況下,前車還未出清計軸JZ15,后車就已經(jīng)處于制動區(qū),將會在CD1/CD2前停車等待。為了不使后車制動停車,需將表4中左線車和第二列右線車時序圖右移至表3狀態(tài)。列車出段能力最終還是為134 s。

所以若要使列車在整個出段過程中不停車,限制點在受限1。列車出段能力最終為134 s。

4.2.2 出段過程停車等待

根據(jù)3.2章節(jié)描述場景,若早上出車時兩列車同時從停車庫不同股道出發(fā),那么前兩列車的運行時序圖如表5所示。經(jīng)由右線運行的列車,由于從停車庫距轉(zhuǎn)換軌較近,所以先壓上轉(zhuǎn)換軌1,先鎖閉CD1至計軸JZ15間進路。經(jīng)由左線運行的列車需要在轉(zhuǎn)換軌停車等待直到右線車出清計軸JZ15,方可辦理CD2至計軸JZ15間進路。

后續(xù)經(jīng)由右線運行的列車,如要按照前行右線列車尾部出清信號機CD1后計軸區(qū)段就辦理出段進路出段,由于前行左線列車仍占用CD2至計軸JZ15間進路,所以,這列后續(xù)右線列車還需在轉(zhuǎn)換軌等待。這樣以來場景非常復雜,不易辦理。

表3 雙線出段不停車等待作業(yè)過程1

表4 雙線出段不停車等待作業(yè)過程2

后續(xù)右線列車如要按照4.2.1章節(jié)中組織原則發(fā)車,那么以后陸續(xù)出庫的列車出段間隔將同

4.2.1 章節(jié)中所述類推,如表5所示。

由表3和表5可以看出,雙線出段時按照整個出段過程中不停車等待的組織方式安排列車出段,過程比較清晰,組織簡單。因此推薦表3的運行組織方式。

5 結論

通過第3章節(jié)和第4章節(jié)中單線出段和雙線出段兩種出段組織方式下列車出段能力的分析計算結果看出,雙線出段能力為134 s,單線出段能力為150 s和158 s。采用雙線出段能力較大。所以,繁忙線路出庫高峰時段可以采用雙線出段,非繁忙線路或平峰時段可采用單線出段。

本文總結地鐵列車自車輛段的不同出段方式,提出不同出段運行組織方式下列車出段能力的計算方法。并以地鐵十四號線馬泉營車輛段為例,分析比較了列車不同出段方式下出段能力大小。可以為以后工程設計提供借鑒。

表5 雙線出段停車等待作業(yè)過程

Taking Maquanying depot of Beijing Subway Line 14 as an example, the paper analyzes and compares the capacity of moving out from the depot in ITC mode with two operational modes of the single line and double lines.

ITC; time interval between following trains; subway train; depot; departure from depot with signal line; departure from depot with double lines

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.019

2014-05-06)