聶宇威，耿 鵬

(通號城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070)

1 概述

基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC 系統(tǒng)），若列車運(yùn)行的軌道上出現(xiàn)障礙物， 司機(jī)采取了制動(dòng)措施但列車速度過快沒能在碰撞到障礙物之前停下，障礙物有可能會被碰撞到相鄰軌道上；或列車因某種原因脫軌，也可能會影響相鄰軌道上的其他列車，對相鄰軌道上的其他列車的運(yùn)行造成安全隱患。特別是在全自動(dòng)無人駕駛（F A O）系統(tǒng)中，在無司機(jī)參與的情況下，線路上的障礙物更無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在某一列車檢測到線路上有障礙物，或檢測到列車自身脫軌時(shí)，障礙物區(qū)域防護(hù)系統(tǒng)提供了一種防護(hù)線路上其他列車安全運(yùn)行的方法。

2 功能實(shí)現(xiàn)方法

2.1 障礙物判定方法

車輛設(shè)備上配置障礙物/脫軌防護(hù)檢測傳感器，在列車碰撞到障礙物或列車發(fā)生脫軌時(shí)，傳感器將采集到的信號第一時(shí)間傳遞給車載控制器，由車載控制器上報(bào)給區(qū)域控制器（Zone Contr ol，ZC）和調(diào)度中心列車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。ZC 根據(jù)列車匯報(bào)的發(fā)生障礙物碰撞或列車脫軌的位置信息建立障礙物防護(hù)區(qū)域，并及時(shí)上報(bào)調(diào)度中心列車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。調(diào)度中心根據(jù)列車車載控制器及ZC上報(bào)的障礙物相關(guān)信息，安排相關(guān)作業(yè)人員到事故現(xiàn)場處理。

2.2 障礙物防護(hù)區(qū)域建立方法

列車發(fā)生障礙物碰撞或列車脫軌事故時(shí)，ZC以列車發(fā)生事故的位置為中心，向列車期望運(yùn)行方向的前方和后方各以一段距離（可分別配置）為半徑圈定建立障礙物防護(hù)區(qū)域。

2.2.1 建立防護(hù)區(qū)域影響鄰線運(yùn)營

列車障礙物碰撞或列車脫軌若發(fā)生在單洞雙線、高架和地面共線等地點(diǎn)，障礙物可能會影響到鄰線的運(yùn)營安全，障礙物防護(hù)區(qū)域的建立應(yīng)考慮相鄰線路的情況。如圖1 所示，列車1 在下行站臺發(fā)生障礙物碰撞，ZC 按列車運(yùn)行方向，向前向后建立障礙物防護(hù)區(qū)域，由于列車1 在站臺區(qū)域，前方是道岔區(qū)段，建立防護(hù)區(qū)域時(shí)充分考慮相鄰線路的情況，防護(hù)區(qū)域?qū)⑧従€也包含在內(nèi)。圖1 中紅色虛線劃定區(qū)域?yàn)檎系K物防護(hù)區(qū)域。

圖1 站臺區(qū)域建立障礙物防護(hù)區(qū)域示意圖Fig.1 Schematic diagram of setting obstacle protection area in platform area

2.2.2 建立防護(hù)區(qū)域不影響鄰線運(yùn)營

列車障礙物碰撞或列車脫軌若發(fā)生在單洞單線等線路條件下，障礙物不可能影響到鄰線的運(yùn)營安全，障礙物防護(hù)區(qū)域的建立可不考慮相鄰線路的情況。如圖2 所示，紅色虛線劃定區(qū)域?yàn)檎系K物防護(hù)區(qū)域。

圖2 單洞單線區(qū)域建立障礙物防護(hù)區(qū)域示意圖Fig.2 Schematic diagram of setting obstacle protection area in single line area of single tunnel

2.2.3 ZC邊界點(diǎn)附近建立防護(hù)區(qū)域

列車障礙物碰撞或列車脫軌發(fā)生在與相鄰ZC的邊界點(diǎn)附近時(shí)，本ZC 在管轄范圍內(nèi)建立障礙物防護(hù)區(qū)域的同時(shí)，應(yīng)告知相鄰ZC 邊界點(diǎn)處需建立障礙物防護(hù)區(qū)域，相鄰ZC 在收到相關(guān)信息后，在自身管轄范圍內(nèi)也建立因該列車引起的障礙物防護(hù)區(qū)域。如圖3 所示，紅色虛線至邊界點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)閆C2 建立的障礙物防護(hù)區(qū)域，藍(lán)色虛線至邊界點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)閆C1 建立的障礙物防護(hù)區(qū)域。

同樣的，如果ZC 邊界點(diǎn)在站臺附近，鄰線也可能受到影響，也需要按照上述方法在兩個(gè)ZC 的各自管轄范圍內(nèi)兩條線路上均建立障礙物防護(hù)區(qū)域。

2.3 障礙物防護(hù)區(qū)域列車管理方法

2.3.1 防護(hù)區(qū)域內(nèi)的列車

ZC 建立障礙物防護(hù)區(qū)域后，對于處在防護(hù)區(qū)域內(nèi)的列車（列車安全包絡(luò)完全在防護(hù)區(qū)域內(nèi)的列車，以及列車安全包絡(luò)與防護(hù)區(qū)域有重疊部分的列車）實(shí)施緊急制動(dòng)。

2.3.2 防護(hù)區(qū)域外的列車

ZC 建立障礙物防護(hù)區(qū)域后，對于處在防護(hù)區(qū)域以外的列車（列車安全包絡(luò)與防護(hù)區(qū)域無任何重疊部分）按移動(dòng)授權(quán)正常運(yùn)行，ZC 為其計(jì)算的移動(dòng)授權(quán)不能延伸進(jìn)入障礙物防護(hù)區(qū)域。若列車由于慣性，未在障礙物防護(hù)區(qū)域外停下，沖進(jìn)防護(hù)區(qū)域后，ZC 按防護(hù)區(qū)域內(nèi)的列車處理，實(shí)施緊急制動(dòng)。

2.3.3 站間運(yùn)行管理

ZC 建立障礙物防護(hù)區(qū)域后，對于即將駛?cè)朐搮^(qū)域已經(jīng)出站的列車，按上述方式移動(dòng)授權(quán)不能延伸進(jìn)入障礙物防護(hù)區(qū)域；對于即將駛?cè)朐搮^(qū)域尚未出站的列車，移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)保持在站臺內(nèi)，不延伸進(jìn)入?yún)^(qū)間線路。

圖3 移交邊界區(qū)域建立障礙物防護(hù)區(qū)域示意圖Fig.3 Schematic diagram of setting obstacle protection area in handover boundary area

圖4 站臺區(qū)域障礙物區(qū)域防護(hù)方法示意圖Fig.4 Schematic diagram of obstacle area protection method in platform area

如圖4 所示，紅色列車觸發(fā)障礙物防護(hù)區(qū)域?qū)嵤┚o急制動(dòng)，其他三列車根據(jù)位置不同采取不同的處理方式。線路圖左側(cè)站臺下行線的列車運(yùn)行方向?yàn)轳傠x障礙物防護(hù)區(qū)域的方向，且該列車不在該障礙物防護(hù)區(qū)域內(nèi)，故不受任何影響，依據(jù)ZC 提供的移動(dòng)授權(quán)正常行駛。上行線在障礙物防護(hù)區(qū)域內(nèi)的列車，采取緊急制動(dòng)措施，在障礙物防護(hù)區(qū)域解除之前制動(dòng)不可緩解。線路圖左側(cè)站臺上行線的列車運(yùn)行方向?yàn)轳傁蛘系K物防護(hù)區(qū)域的方向，ZC 為該列車計(jì)算的移動(dòng)授權(quán)應(yīng)不延伸進(jìn)入障礙物防護(hù)區(qū)域，特別的是當(dāng)該列車在站臺停準(zhǔn)停穩(wěn)后，ZC 為該列車計(jì)算的移動(dòng)授權(quán)應(yīng)不超出站臺區(qū)域，扣車在該站臺直到障礙物防護(hù)區(qū)域解除。

如圖5 所示，紅色列車觸發(fā)障礙物防護(hù)區(qū)域?qū)嵤┚o急制動(dòng)，由于位置是在單洞單線內(nèi)，對相鄰線路不產(chǎn)生任何影響，故上行線路的列車依據(jù)ZC 提供的移動(dòng)授權(quán)正常行駛。

圖5 單洞單線區(qū)域障礙物區(qū)域防護(hù)方法示意圖Fig.5 Schematic diagram of obstacle area protection method in single line area of single tunnel

2.3.4 解除障礙物防護(hù)區(qū)域后

ZC 解除障礙物防護(hù)區(qū)域后，原障礙物防護(hù)區(qū)域內(nèi)的列車按移動(dòng)授權(quán)正常運(yùn)行，其他未進(jìn)入障礙物防護(hù)區(qū)域的列車，移動(dòng)授權(quán)暫時(shí)不延伸進(jìn)入原障礙物防護(hù)區(qū)域，待原障礙物防護(hù)區(qū)域內(nèi)列車均離開后，再延伸進(jìn)入該障礙物防護(hù)區(qū)域。之后，所有列車按移動(dòng)授權(quán)正常運(yùn)行。

2.4 障礙物防護(hù)區(qū)域解除方法

障礙物防護(hù)區(qū)域須有調(diào)度人員確認(rèn)安全方可解除。

2.4.1 本ZC建立的防護(hù)區(qū)域

本ZC 建立障礙物防護(hù)區(qū)域后，上報(bào)行車綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（Tr ain Integr ation Automatic System，TIAS）本ZC 管轄范圍內(nèi)的所有障礙物防護(hù)區(qū)域，TIAS 車輛調(diào)和行調(diào)界面進(jìn)行報(bào)警，通過站內(nèi)和區(qū)間CCTV 查看現(xiàn)場情況，協(xié)調(diào)工作人員到事發(fā)地點(diǎn)現(xiàn)場處理。工作人員現(xiàn)場清除障礙物，并確認(rèn)線路上沒有遺留障礙物時(shí)，復(fù)位障礙物脫軌檢測傳感器。調(diào)度人員確認(rèn)現(xiàn)場故障解除以及線路上沒有作業(yè)人員且具備繼續(xù)運(yùn)營的條件后，TIAS 通過二次命令方式與ZC 交互，解除障礙物防護(hù)區(qū)域。車輛通過司機(jī)人工確認(rèn)解除緊急制動(dòng)后，人工打開鑰匙后重新升級為FA M 模式發(fā)車。

2.4.2 相鄰ZC建立的防護(hù)區(qū)域

因相鄰ZC 在移交邊界點(diǎn)附近建立的障礙物防護(hù)區(qū)域，在相鄰ZC 解除該障礙物防護(hù)區(qū)域后，本ZC 管轄范圍內(nèi)的障礙物防護(hù)區(qū)域自動(dòng)解除。

3 結(jié)束語

ZC 是CBTC 系統(tǒng)的核心設(shè)備，核心功能是為列車計(jì)算移動(dòng)授權(quán)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞列車追蹤。運(yùn)營線路上出現(xiàn)障礙物或列車意外脫軌的情況，對本線及鄰線的運(yùn)營安全構(gòu)成威脅。本文提出的基于區(qū)域控制器的障礙物區(qū)域防護(hù)方法，通過建立防護(hù)區(qū)域封鎖區(qū)域的方式，保障前后列車及鄰線列車的運(yùn)行安全，提高了CBTC 系統(tǒng)，特別是FA O 系統(tǒng)運(yùn)行的安全。