李春宇

(中鐵通信信號(hào)勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100036)

隨著國(guó)內(nèi)城市軌道交通不斷發(fā)展建設(shè)，部分線(xiàn)路信號(hào)系統(tǒng)已接近使用年限，需要更新改造。接近使用年限的既有信號(hào)系統(tǒng)多為GOA2 半自動(dòng)化列車(chē)運(yùn)行（STO）系統(tǒng)，更新改造選擇升級(jí)為GOA3 有人值守的全自動(dòng)運(yùn)行（DTO）系統(tǒng)是一個(gè)優(yōu)選方案：既提高系統(tǒng)自動(dòng)化和RAMS 水平、降低勞動(dòng)強(qiáng)度及運(yùn)營(yíng)成本、提高運(yùn)營(yíng)效率，又盡可能減少既有線(xiàn)路、車(chē)輛及其他外部系統(tǒng)改造范圍及內(nèi)容，節(jié)省工程投資、降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

DTO 模式下，列車(chē)在配置列車(chē)員的條件（正常運(yùn)行所有功能均由系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)）下的運(yùn)行，列車(chē)員僅在故障和應(yīng)急情況下介入列車(chē)運(yùn)行。故應(yīng)結(jié)合改造工程既有條件、列車(chē)員職能開(kāi)展相關(guān)研究分析。同時(shí)，本文不再對(duì)GOA2 信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)容贅述，僅對(duì)改造升級(jí)為DTO 模式，信號(hào)系統(tǒng)新增的控制模式、功能需求等進(jìn)行研究。

1 DTO模式信號(hào)系統(tǒng)控制研究

車(chē)輛基地劃分為自動(dòng)化區(qū)及非自動(dòng)化區(qū)，自動(dòng)化區(qū)域應(yīng)包括停車(chē)列檢庫(kù)、洗車(chē)庫(kù)、部分線(xiàn)路咽喉區(qū)。自動(dòng)化區(qū)域納入控制中心ATS 自動(dòng)監(jiān)控，具備CBTC 級(jí)別ATP/ATO 功能。

列車(chē)在正線(xiàn)及車(chē)輛基地自動(dòng)化區(qū)具備全自動(dòng)駕駛模式(FAM)、折返站具備全自動(dòng)運(yùn)行折返模式。

由于車(chē)上有列車(chē)員，蠕動(dòng)模式、遠(yuǎn)程RM 模式和雨雪模式，可以根據(jù)改造工程實(shí)際條件和運(yùn)營(yíng)組織管理模式選擇配置。

2 改造工程DTO模式信號(hào)系統(tǒng)必備功能需求分析

2.1 投入運(yùn)營(yíng)

列車(chē)投入運(yùn)營(yíng)過(guò)程如圖1 所示，列車(chē)上電后喚醒、自動(dòng)定位、自檢，自檢通過(guò)后進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試，然后進(jìn)入FAM 模式，中心自動(dòng)辦理列車(chē)進(jìn)路、ZC 發(fā)放移動(dòng)授權(quán)，列車(chē)以FAM 模式駕駛出庫(kù)。

圖1 列車(chē)投入運(yùn)營(yíng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of train put into operation

新增DTO 必須具備功能包括車(chē)輛基地自動(dòng)化區(qū)ATS 及ATP/ATO 監(jiān)控功能、鳴笛等。

其中喚醒宜采用人工模式；自檢以及進(jìn)入FAM模式，可結(jié)合改造條件選擇自動(dòng)或人工模式。

2.2 退出運(yùn)營(yíng)

列車(chē)退出運(yùn)營(yíng)過(guò)程如圖2 所示，列車(chē)自動(dòng)或人工駕駛回庫(kù)，進(jìn)行自動(dòng)洗車(chē)、清掃等作業(yè)后進(jìn)行休眠。

圖2 列車(chē)退出運(yùn)營(yíng)示意圖Fig.2 Schematic diagram of train exit operation

新增DTO 必須具備功能包括車(chē)輛基地自動(dòng)化區(qū)ATS 及ATP/ATO 監(jiān)控功能等。其中休眠可采用自動(dòng)或人工模式，自動(dòng)洗車(chē)功能、列車(chē)回庫(kù)的ATP/ATO 功能、洗車(chē)庫(kù)/車(chē)庫(kù)庫(kù)門(mén)防護(hù)功能應(yīng)結(jié)合改造具體條件確定，在下文3.1 中針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)一步探討。

2.3 正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)

正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程如圖3 所示，列車(chē)在正線(xiàn)以FAM模式自動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)站控制列車(chē)精確停車(chē)。發(fā)車(chē)條件具備的情況下，在車(chē)站自動(dòng)發(fā)車(chē)。當(dāng)列車(chē)到達(dá)折返站時(shí)，自動(dòng)駕駛列車(chē)駛?cè)胫付ǖ恼鄯弟?、換端、駛回站臺(tái)、打開(kāi)車(chē)門(mén)及站臺(tái)門(mén)，繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。

圖3 正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)示意圖Fig.3 Schematic diagram of main line operation

新增DTO 必備功能主要包括：再關(guān)車(chē)門(mén)、自動(dòng)發(fā)車(chē)、工作區(qū)人員防護(hù)、全自動(dòng)運(yùn)行折返等。精確停車(chē)對(duì)位調(diào)整、站臺(tái)門(mén)/車(chē)門(mén)故障對(duì)位隔離功能需結(jié)合既有改造工程條件具體分析。

3 改造工程DTO模式可選功能探討

相對(duì)于采用DTO 模式的新建工程，改造工程受到既有條件限制，部分方案需根據(jù)既有工程的線(xiàn)路、站場(chǎng)、車(chē)輛及相關(guān)外部系統(tǒng)條件，結(jié)合運(yùn)營(yíng)組織管理、列車(chē)員職能設(shè)計(jì)。

3.1 車(chē)輛基地運(yùn)行控制方案

1）入庫(kù)控制方案

列車(chē)入庫(kù)方案需結(jié)合既有庫(kù)內(nèi)停車(chē)線(xiàn)長(zhǎng)度等條件分析。如果停車(chē)線(xiàn)長(zhǎng)度滿(mǎn)足ATP 防護(hù)保護(hù)距離要求，則可以按正常FAM 模式全自動(dòng)運(yùn)行入庫(kù)；如果停車(chē)線(xiàn)長(zhǎng)度不滿(mǎn)足ATP 防護(hù)保護(hù)距離要求，可采取如下兩個(gè)方案。

方案一，停車(chē)列檢庫(kù)末端設(shè)置允許列車(chē)以不超過(guò)速度5 km/h 撞擊的車(chē)擋，允許列車(chē)FAM 模式入庫(kù)時(shí)，最不利情況下以低于5 km/h 車(chē)速碰撞車(chē)擋。

方案二，列車(chē)運(yùn)行至轉(zhuǎn)換軌或車(chē)庫(kù)門(mén)口，由FAM 模式轉(zhuǎn)換為RM 模式，司機(jī)人工駕駛列車(chē)入庫(kù)。此方案可在列車(chē)進(jìn)入車(chē)庫(kù)時(shí)，ATP 限速5 km/h，并在列車(chē)接近線(xiàn)路終端時(shí)報(bào)警提示。

入庫(kù)控制具體采取方案應(yīng)結(jié)合停車(chē)線(xiàn)長(zhǎng)度、運(yùn)營(yíng)組織管理要求確定。

2）休眠、喚醒方案

全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)宜具備休眠、喚醒功能，可采用人工或自動(dòng)休眠、喚醒模式。該功能的實(shí)現(xiàn)需結(jié)合改造工程既有條件及改造范圍確定。如，需要車(chē)輛蓄電池能夠給列車(chē)輔助駕駛模塊不間斷供電，并能夠接收、執(zhí)行休眠、喚醒指令，反饋列車(chē)休眠、喚醒狀態(tài)；庫(kù)線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足列車(chē)FAO 模式運(yùn)行條件；停車(chē)列檢庫(kù)線(xiàn)路具備休眠、喚醒應(yīng)答器條件。

3）自動(dòng)洗車(chē)方案

自動(dòng)洗車(chē)方案需配置全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)，同時(shí)車(chē)輛應(yīng)能支持、執(zhí)行信號(hào)發(fā)出的自動(dòng)洗車(chē)指令。因此，自動(dòng)洗車(chē)功能需結(jié)合改造工程既有洗車(chē)機(jī)和車(chē)輛條件及改造工程實(shí)施范圍確定。

4）洗車(chē)庫(kù)、車(chē)庫(kù)庫(kù)門(mén)防護(hù)方案

需結(jié)合既有工程洗車(chē)庫(kù)、車(chē)庫(kù)庫(kù)門(mén)能否接收、執(zhí)行信號(hào)系統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)指令，能否將庫(kù)門(mén)狀態(tài)可靠的傳遞給信號(hào)系統(tǒng)，確定洗車(chē)庫(kù)、車(chē)庫(kù)庫(kù)門(mén)防護(hù)方案。

3.2 人員防護(hù)方案

對(duì)于列車(chē)員防護(hù)，駕駛室側(cè)門(mén)應(yīng)納入ATP 防護(hù)。

關(guān)于車(chē)輛基地內(nèi)自動(dòng)化與非自動(dòng)化區(qū)防護(hù)方案，需結(jié)合既有站場(chǎng)布局、人員通道、列車(chē)員職責(zé)確定。建議采用物理隔離，設(shè)置人員防護(hù)開(kāi)關(guān)，并納入聯(lián)鎖?？紤]到列車(chē)為有人值守，改造條件不具備時(shí)，可通過(guò)規(guī)章制度管理，并由列車(chē)員在上電、喚醒、動(dòng)態(tài)測(cè)試、列車(chē)出庫(kù)過(guò)程中人工確認(rèn)、防護(hù)。

正線(xiàn)應(yīng)設(shè)置人員防護(hù)開(kāi)關(guān)，納入聯(lián)鎖，對(duì)工作人員人身安全進(jìn)行防護(hù)。

乘客防護(hù)方面，可增加車(chē)門(mén)站臺(tái)門(mén)間歇防護(hù)功能；乘客緊急對(duì)講功能建議由列車(chē)員負(fù)責(zé)；清客由列車(chē)員與站臺(tái)工作人員協(xié)作完成。

3.3 遠(yuǎn)程控制

如改造條件允許，工況管理及照明、空調(diào)宜由系統(tǒng)自動(dòng)控制。

列車(chē)緊急制動(dòng)及緩解、設(shè)備故障復(fù)位可由列車(chē)員負(fù)責(zé)。

3.4 故障處理

1）精確對(duì)位停車(chē)對(duì)位調(diào)整

對(duì)位調(diào)整功能是當(dāng)列車(chē)以FAM/CAM 模式進(jìn)站欠標(biāo)、過(guò)標(biāo)未超過(guò)規(guī)定距離（如5 m）時(shí)，車(chē)載控制器（VOBC）向中心匯報(bào)未停穩(wěn)信息，并向中心報(bào)警，并以向前、向后跳躍方式自動(dòng)調(diào)整對(duì)標(biāo)。此功能的實(shí)現(xiàn)，需要車(chē)輛按照信號(hào)車(chē)載設(shè)備發(fā)出的跳躍指令，進(jìn)行對(duì)標(biāo)調(diào)整。

2）車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)對(duì)位隔離

當(dāng)個(gè)別站臺(tái)門(mén)故障隔離或車(chē)門(mén)故障隔離時(shí)，車(chē)載設(shè)備和站臺(tái)門(mén)互傳故障信息，故障站臺(tái)門(mén)（站臺(tái)門(mén)控制）及對(duì)應(yīng)的車(chē)門(mén)（車(chē)輛控制）不打開(kāi)。

此功能的實(shí)現(xiàn)，需結(jié)合車(chē)輛、站臺(tái)門(mén)既有條件確定，即需要車(chē)輛、站臺(tái)門(mén)能夠發(fā)送故障車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)信息，并根據(jù)接收到故障車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)信息，能夠?qū)?duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)/車(chē)門(mén)進(jìn)行隔離。

3）建議可由列車(chē)員負(fù)責(zé)處理列車(chē)牽引、制動(dòng)故障，信號(hào)車(chē)載故障，信號(hào)車(chē)載與列車(chē)接口故障等。

3.5 應(yīng)急處理

障礙物檢測(cè)需結(jié)合既有車(chē)輛條件，確定由系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控或列車(chē)員防護(hù)。

結(jié)合改造工程實(shí)際情況，火災(zāi)、脫軌檢測(cè)、異常天氣、緊急疏散指揮、救援等應(yīng)急情況可由列車(chē)員人工處置。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)上述研究分析，既有信號(hào)系統(tǒng)改造升級(jí)為DTO 模式，包括必備功能、根據(jù)改造條件及列車(chē)員職能確定的建議選配功能，如圖4 所示。

圖4 改造工程DTO功能配置圖Fig.4 DTO function configuration diagram of reconstructing project