劉德偉

在城市軌道交通項目建設(shè)中，基于靈活組織運營的考慮，每間隔幾公里都應(yīng)布置道岔設(shè)備，用于實現(xiàn)列車的折返。使用最多的有單動道岔、單渡線道岔、交叉渡線道岔等。使用的道岔越多，存在側(cè)面沖突的場景也就越多。對側(cè)面沖突的防護(hù)（簡稱側(cè)防）是指為避免列車在道岔交匯點的兩個方向同向或逆向運行時的側(cè)面沖撞。因此，需要根據(jù)城市軌道交通信號系統(tǒng)的特點對側(cè)沖區(qū)域進(jìn)行安全防護(hù)。

城市軌道交通中信號系統(tǒng)多采用基于通信的列車控制系統(tǒng)（簡稱CBTC 系統(tǒng)），需要防護(hù)的列車主要分為通信列車和非通信列車（含非裝備CBTC 系統(tǒng)列車）兩大類。CBTC 系統(tǒng)可以對通信列車實現(xiàn)自動防護(hù)，但對于非通信列車，則需要進(jìn)行人工防護(hù)。本文介紹的側(cè)沖防護(hù)，主要是防止通信列車與非通信列車之間的側(cè)面沖突，重點探討如何通過系統(tǒng)技術(shù)手段對側(cè)沖區(qū)域進(jìn)行防護(hù)。

1 側(cè)沖場景

軌道交通線路的存車線、折返線等一般都需要存放非通信列車，同時正線區(qū)域也需要具備通信列車與非通信列車共線運營的功能。例如，在道岔區(qū)域就可能存在非通信列車與通信列車發(fā)生側(cè)沖的情況。如圖1 所示，非通信列車處于T1 軌，通信列車經(jīng)由進(jìn)路S1-S3 運行。由于信號系統(tǒng)無法檢測到非通信列車的運行狀態(tài)，因此系統(tǒng)會認(rèn)為非通信列車的運行狀態(tài)未知，從故障導(dǎo)向安全的角度考慮，系統(tǒng)會認(rèn)為非通信列車隨時可能移動。在通信列車越過信號機(jī)S1 之前，假如非通信列車移動越過信號機(jī)S2，由于侵限，S1 會變?yōu)榻剐盘?，阻止通信列車越過S1，不會有側(cè)沖的風(fēng)險。但當(dāng)通信列車已經(jīng)越過信號機(jī)S1，此時非通信列車突然移動，就會存在側(cè)面沖撞的風(fēng)險。

圖1 側(cè)沖的場景

2 側(cè)沖防護(hù)原則

在確保安全的前提下，對道岔區(qū)域進(jìn)行側(cè)沖防護(hù)，可確保不發(fā)生沖撞現(xiàn)象，同時還應(yīng)兼顧運營效率。

1）側(cè)沖防護(hù)應(yīng)優(yōu)先采用物理隔離的方式予以避免，如雙動道岔處于定位時，可保證不會發(fā)生側(cè)面沖突的可能，對于存車線應(yīng)優(yōu)先采用這種方式。

2）當(dāng)側(cè)沖防護(hù)無法采用物理隔離的方式進(jìn)行防護(hù)時，如渡線道岔處于反位或單渡線道岔區(qū)段，需要對進(jìn)路中的這些道岔區(qū)段中非進(jìn)路征用部分的可能側(cè)沖的區(qū)域進(jìn)行防護(hù)。

同時，應(yīng)采用ATP 對可能發(fā)生的側(cè)沖進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)側(cè)沖區(qū)域被非通信列車占用時，應(yīng)防止CBTC 模式下ATP 防護(hù)的列車進(jìn)入該道岔區(qū)域或在該區(qū)域以ATP 模式運行。

3）對因無法實現(xiàn)物理隔離或ATP 防護(hù)的存車線存放非通信列車的側(cè)沖防護(hù)需求，可采用信號機(jī)對側(cè)沖區(qū)域進(jìn)行有限防護(hù)。此為備選方案。

3 側(cè)沖區(qū)域定義

3.1 側(cè)沖緩沖區(qū)域

非通信列車與通信列車側(cè)面對向運行時，為保證通信列車不與非通信列車發(fā)生側(cè)面沖突，非通信列車與通信列車需間隔最小距離所覆蓋的計軸區(qū)域，如圖2 所示。

圖2 側(cè)沖區(qū)域定義

3.2 側(cè)沖防護(hù)區(qū)域

當(dāng)非通信列車進(jìn)入側(cè)沖緩沖區(qū)域時，為防止通信列車進(jìn)入非通信列車運行路徑上的側(cè)沖區(qū)域且與非通信列車產(chǎn)生側(cè)沖風(fēng)險，在非通信列車非征用區(qū)域形成側(cè)沖防護(hù)區(qū)域，以阻止通信列車的進(jìn)入，如圖2 所示。

4 側(cè)沖防護(hù)方案

4.1 ATP 側(cè)沖防護(hù)方案

當(dāng)ATP 系統(tǒng)檢測到道岔區(qū)域的側(cè)沖緩沖區(qū)有非通信列車占用時，將通過產(chǎn)生側(cè)沖防護(hù)區(qū)的方式實時對可能發(fā)生側(cè)沖的區(qū)域進(jìn)行防護(hù)，阻止CBTC模式下的ATP 防護(hù)列車進(jìn)入側(cè)沖防護(hù)區(qū)域。

當(dāng)單渡線道岔處于反位位置時，若列車1（非通信列車）進(jìn)入可能發(fā)生道岔側(cè)面沖突的緩沖區(qū)域時（如圖3 中所示），ATP 會立即產(chǎn)生側(cè)沖防護(hù)區(qū)域。若列車2（通信列車）已進(jìn)入了側(cè)沖防護(hù)區(qū)域，則列車2 將立即觸發(fā)緊急制動停車，以防止和列車1發(fā)生側(cè)面沖突；若列車2 未進(jìn)入側(cè)沖防護(hù)區(qū)域，ATP 系統(tǒng)會將列車2 的移動授權(quán)回撤至側(cè)沖防護(hù)區(qū)域的外方，列車2 會根據(jù)列車距離側(cè)沖防護(hù)區(qū)域的長度采取制動措施（常用制動或緊急制動）。

圖3 單渡線反位側(cè)沖防護(hù)應(yīng)用場景

渡線道岔在反位、交叉渡線中的一條渡線在定位且另一條在反位時的場景，與單渡線道岔處于反位的場景一致。

當(dāng)?shù)啦碓诙ㄎ粫r，若列車1（非通信列車）進(jìn)入可能發(fā)生道岔側(cè)面沖突的緩沖區(qū)域時（如圖4 中所示區(qū)域），ATP 會產(chǎn)生對應(yīng)的側(cè)沖防護(hù)區(qū)域，此時若列車2 已進(jìn)入了側(cè)沖防護(hù)區(qū)域，則列車2 將立即觸發(fā)緊急制動停車，以防止和列車1 發(fā)生側(cè)面沖突。若列車2 未進(jìn)入側(cè)沖防護(hù)區(qū)域，ATP 系統(tǒng)會將列車2 的移動授權(quán)回撤至側(cè)沖防護(hù)區(qū)域的外方，列車2 會根據(jù)列車距離側(cè)沖防護(hù)區(qū)域的距離采取制動措施（常用制動或緊急制動）。

圖4 單渡線定位側(cè)沖防護(hù)應(yīng)用場景

4.2 信號機(jī)側(cè)沖防護(hù)方案

在降級模式下，整個道岔區(qū)域作為一個計軸區(qū)段來處理，側(cè)沖防護(hù)通過聯(lián)鎖檢查侵限條件進(jìn)行防護(hù)。但在CBTC 模式下，基于移動閉塞的原理，進(jìn)路及信號機(jī)的開放不應(yīng)檢查進(jìn)路內(nèi)方區(qū)段的空閑。因此在道岔侵限區(qū)域，需要采用以下方案對側(cè)沖進(jìn)行防護(hù)。

1）在CBTC 模式下，道岔區(qū)域被劃分為3 個邏輯區(qū)段，分別為B_1 （岔后）、B_2 （岔前）、B_3（反位）。當(dāng)列車占用進(jìn)路上征用道岔的側(cè)沖防護(hù)區(qū)域時，信號系統(tǒng)將防護(hù)該進(jìn)路的信號機(jī)變?yōu)橄拗茽顟B(tài)，信號機(jī)前方的列車將該信號機(jī)作為限制點，以限制列車?yán)^續(xù)運行。當(dāng)計軸因故障被系統(tǒng)旁路后，信號機(jī)只檢查進(jìn)路上道岔的非進(jìn)路征用分支區(qū)域的空閑狀態(tài)，可保證列車正常運行通過該進(jìn)路時不會受到計軸故障的影響。

2）當(dāng)?shù)啦鞵1 處于反位時，系統(tǒng)將B_1 的區(qū)段狀態(tài)納入進(jìn)路S1-S3 及S3-S1 的進(jìn)路建立及信號開放檢查條件中。當(dāng)B_1 區(qū)段狀態(tài)為占用時，進(jìn)路S3-S1 和進(jìn)路S1-S3 將無法建立，信號機(jī)S1 和S3禁止開放；若S3 或S1 信號機(jī)已開放，則開放的信號機(jī)將立即變?yōu)橄拗茽顟B(tài)，如圖5 所示。

3）當(dāng)?shù)啦鞵1 處于定位時，系統(tǒng)將B-3 的區(qū)段狀態(tài)納入進(jìn)路S3-S2 及S2-S3 的進(jìn)路建立及信號開放檢查條件中。當(dāng)B_3 區(qū)段狀態(tài)為占用時，進(jìn)路S3-S2 和S2-S3 將無法建立，信號機(jī)S2 和S3 禁止開放；若S2 或S3 信號機(jī)已經(jīng)開放，則開放的信號機(jī)將立即變?yōu)橄拗茽顟B(tài)，如圖5 所示。

圖5 信號機(jī)側(cè)沖防護(hù)應(yīng)用場景

由于信號機(jī)側(cè)沖防護(hù)是通過信號機(jī)的限制狀態(tài)來進(jìn)行的，因此不能做到實時防護(hù)。如列車已經(jīng)進(jìn)入進(jìn)路內(nèi)方，此時側(cè)沖緩沖區(qū)再被占用，在此種場景下，系統(tǒng)將無法實現(xiàn)側(cè)沖防護(hù)功能，需要人工來確保側(cè)沖區(qū)域的安全。因此，信號機(jī)側(cè)沖防護(hù)方式僅作為備選方案。

5 總結(jié)

側(cè)沖防護(hù)關(guān)系到城市軌道交通列車運行的安全，因此，在信號系統(tǒng)的設(shè)計過程中需要對有可能產(chǎn)生側(cè)沖風(fēng)險的各種場景進(jìn)行分析，在確保安全風(fēng)險可控的條件下兼顧運營效率。建議優(yōu)先采用系統(tǒng)防護(hù)方式中的ATP 側(cè)沖防護(hù)方案進(jìn)行全方位技術(shù)防護(hù)。在安全風(fēng)險人為可控的情況下，也可采用信號機(jī)側(cè)沖防護(hù)的方式進(jìn)行有限的技術(shù)防護(hù)。