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        鹽官自動(dòng)化車輛段CBTC列車跨站移交方案研究

        2021-06-30 03:39:08喬高鋒
        科學(xué)咨詢 2021年12期
        關(guān)鍵詞:排序方向

        劉 彧 喬高鋒

        (1.浙江杭海城際鐵路有限公司 嘉興海寧 314400;2.通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司 北京 100070)

        一、概述

        杭州至海寧城際鐵路是浙江省都市圈城際鐵路網(wǎng)中的一條放射性線路。杭海城際線路總長(zhǎng)約46km,設(shè)站12座,在鹽官鎮(zhèn)設(shè)車輛段一座。全線(包括鹽官車輛段)采用基于通信的列車運(yùn)行控制(CBTC)系統(tǒng),全線目標(biāo)速度為120km/h。

        鹽官車輛段雙方向均可出入庫(kù)及出入段,且雙方向的鄰站均為鹽官鎮(zhèn)站。該站型具有一定的特殊性和代表性。為保證CBTC列車能夠在鹽官車輛段和鹽官鎮(zhèn)站之間雙向出入庫(kù)及出入段,對(duì)區(qū)域控制器(ZC)的跨站移交功能提出了特殊的要求。本文通過(guò)對(duì)鹽官車輛段特殊站型進(jìn)行研究,提出了CBTC列車跨站移交方案。

        二、CBTC列車跨站移交方案

        (一)站型概況

        鹽官車輛段作為自動(dòng)化車輛段,與正線具備同樣等級(jí)的CBTC控制級(jí)別,提高了段場(chǎng)內(nèi)行車作業(yè)的安全防護(hù)等級(jí)和作業(yè)效率。鹽官車輛段設(shè)置一套專用區(qū)域控制器(ZC),負(fù)責(zé)根據(jù)列車的位置信息和連鎖的線路設(shè)備狀態(tài)及進(jìn)路狀態(tài)信息,為其控制范圍內(nèi)的列車計(jì)算移動(dòng)授權(quán)。同時(shí),根據(jù)相鄰ZC發(fā)送的列車信息和移動(dòng)授權(quán)請(qǐng)求信息,實(shí)現(xiàn)CBTC列車跨站移交。

        鹽官車輛段為雙庫(kù)車輛段,列車可以通過(guò)左右兩側(cè)移交接管區(qū)3個(gè)移交邊界實(shí)現(xiàn)雙入雙出段和雙入雙出庫(kù)。鹽官車輛段和鹽官鎮(zhèn)站重疊區(qū)站型簡(jiǎn)圖如圖1所示:

        圖1 鹽官車輛段和鹽官鎮(zhèn)站重疊區(qū)站型簡(jiǎn)圖

        Figure 1 Schematic diagram of overlapping area of Yanguan DepotandYanguan Town Station

        其中,重疊區(qū)1、重疊區(qū)2、重疊區(qū)3表示鹽官鎮(zhèn)站與鹽官車輛段的3個(gè)重疊區(qū)。移交邊界1、移交邊界2、移交邊界3表示鹽官車輛段集中區(qū)與鹽官鎮(zhèn)站集中區(qū)的邊界。重疊區(qū)邊界1、重疊區(qū)邊界2、重疊區(qū)邊界3表示鹽官鎮(zhèn)站與鹽官車輛段站的重疊區(qū)邊界。SEC1、SEC2、SEC3、SEC4、SEC5、SEC6、SEC7表示鹽官鎮(zhèn)站與鹽官車輛段站重疊區(qū)包含的軌道區(qū)段。

        (二)特殊要求

        為實(shí)現(xiàn)CBTC列車在鹽官車輛段與鹽官鎮(zhèn)站的正常移交接管功能,對(duì)ZC的移交接管功能提出了特殊要求,包括以下幾點(diǎn):

        1.鹽官車輛段雙入雙出站型需滿足區(qū)域控制器(ZC)間接口規(guī)范要求

        《城市軌道交通基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(CBTC)互聯(lián)互通接口規(guī)范第4部分:區(qū)域控制器(ZC)間接口》定義了ZC間通信接口數(shù)據(jù)交互內(nèi)容,其應(yīng)用信息類型包括:道岔狀態(tài)信息包、物理區(qū)段狀態(tài)信息包、移交狀態(tài)信息包、移交列車信息包、站場(chǎng)信息延時(shí)包、軌道區(qū)段列車排序信息包。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),除“軌道區(qū)段列車排序信息包”外,其他應(yīng)用信息均對(duì)站型無(wú)特殊要求。對(duì)于“軌道區(qū)段列車排序信息包”,要求:軌道區(qū)段上的列車應(yīng)按照從邊界點(diǎn)向遠(yuǎn)離邊界點(diǎn)的方向排序。

        由于鹽官車輛段ZC與鹽官鎮(zhèn)站ZC有三個(gè)移交邊界,因此要求,鹽官車輛段ZC和鹽官鎮(zhèn)ZC之間交互的“軌道區(qū)段列車排序信息包”,應(yīng)能識(shí)別出三個(gè)移交邊界到對(duì)應(yīng)重疊區(qū)邊界的軌道區(qū)段,且能將軌道區(qū)段上的列車按照從邊界點(diǎn)到遠(yuǎn)離邊界點(diǎn)的方向進(jìn)行排序。

        2.區(qū)域控制器需支持CBTC列車同時(shí)駛?cè)牖蝰偝鰞蓚?cè)移交邊界為同一相鄰區(qū)域控制器的集中站

        由于鹽官車輛段ZC兩側(cè)移交邊界均為鹽官鎮(zhèn)站ZC,且存在雙入雙出段場(chǎng)景,因此,區(qū)域控制器需支持三個(gè)移交邊界同時(shí)存在不同運(yùn)行方向的CBTC列車駛?cè)牖蝰偝鱿噜弲^(qū)域控制器的場(chǎng)景。

        (三)具體方案

        目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市軌道交通線路均采用CBTC系統(tǒng),例如中國(guó)通號(hào)全套自主化城軌列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(CBTC)。該系統(tǒng)主要由CBI(計(jì)算機(jī)連鎖)、ZC(區(qū)域控制器)、ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)、車載ATP(列車自動(dòng)防護(hù))、ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)等子系統(tǒng)組成。

        為實(shí)現(xiàn)CBTC列車不降速?gòu)谋炯袇^(qū)駛?cè)胂噜徏袇^(qū),以本集中區(qū)與相鄰集中區(qū)的邊界為起始邊界劃定一段區(qū)域作為共同管轄區(qū)域,該共同管轄區(qū)域稱為重疊區(qū)。對(duì)駛?cè)牖蝰偝鲋丿B區(qū)的列車,由兩個(gè)相鄰ZC共同管理。ZC對(duì)重疊區(qū)進(jìn)行電子地圖描述時(shí),對(duì)于重疊區(qū)的軌道區(qū)段,均以相鄰ZC為整體進(jìn)行描述。同時(shí),ZC對(duì)駛?cè)牖蝰偝鱿噜廧C的列車運(yùn)行方向進(jìn)行描述時(shí),也是以相鄰ZC為整體進(jìn)行描述。

        按照目前的方式對(duì)鹽官車輛段ZC和鹽官鎮(zhèn)站ZC進(jìn)行電子地圖描述時(shí),由于無(wú)法識(shí)別重疊區(qū)的軌道區(qū)段與移交邊界的對(duì)應(yīng)關(guān)系,導(dǎo)致ZC在填寫“軌道區(qū)段列車排序信息包”時(shí),無(wú)法滿足“軌道區(qū)段上的列車應(yīng)按照從邊界點(diǎn)向遠(yuǎn)離邊界點(diǎn)的方向排序”的要求。同時(shí),由于鹽官車輛段兩側(cè)的移交邊界對(duì)應(yīng)的為同一個(gè)集中站鹽官鎮(zhèn)站,導(dǎo)致本ZC無(wú)法識(shí)別出通過(guò)兩側(cè)移交邊界同時(shí)駛?cè)牖蝰偝鱿噜廧C的不同運(yùn)行方向的列車。根據(jù)以上分析,本文提出如下解決方案:

        1.修改電子地圖描述

        針對(duì)與相鄰ZC的每一個(gè)重疊區(qū),電子地圖需正確描述每一個(gè)移交邊界到重疊區(qū)邊界的方向;同時(shí),針對(duì)每一個(gè)重疊區(qū),電子地圖需正確描述移交邊界到重疊區(qū)邊界包含的軌道區(qū)段。以鹽官車輛段為例:描述移交邊界方向時(shí),假設(shè)以信號(hào)平面布置圖為基準(zhǔn),自左向右為正向,自右向左為反向。則描述移交邊界的方向時(shí),移交邊界1、移交邊界2的方向?yàn)檎颍平贿吔?的方向?yàn)榉聪?。描述重疊區(qū)軌道區(qū)段時(shí),移交邊界1對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段為SEC1、SEC2、SEC3,移交邊界2對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段為SEC4、SEC5,移交邊界3對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段為SEC6、SEC7。

        2.修改系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

        為配合電子地圖描述方式的修改,ZC跨站移交功能的實(shí)現(xiàn)方式也需進(jìn)行適配性修改。ZC接收和發(fā)送“軌道區(qū)段列車排序信息包”時(shí),按照Z(yǔ)C間交互軌道區(qū)段的順序,結(jié)合本ZC描述重疊區(qū)軌道區(qū)段的方式,保證能夠正確識(shí)別每個(gè)移交邊界對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段。然后,本ZC根據(jù)每個(gè)重疊區(qū)對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段,依次處理每個(gè)移交邊界對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段上的列車排序,從而保證列車從本ZC集中區(qū)駛?cè)胂噜廧C集中區(qū)時(shí),能夠正確識(shí)別相鄰ZC集中區(qū)的每個(gè)重疊區(qū)包含的列車,解決了由于無(wú)法識(shí)別相鄰ZC重疊區(qū)的列車而導(dǎo)致本列車無(wú)法駛?cè)胂噜廧C的問(wèn)題,提高了系統(tǒng)的可用性。

        同時(shí),由于本ZC集中區(qū)的每個(gè)移交邊界均具有方向?qū)傩裕琙C能夠根據(jù)每個(gè)移交邊界的方向?yàn)轳側(cè)胫丿B區(qū)的列車計(jì)算移動(dòng)授權(quán)和設(shè)置移交接管狀態(tài)。當(dāng)列車在本ZC重疊區(qū),且本ZC為列車計(jì)算的移動(dòng)授權(quán)達(dá)到移交邊界時(shí),若本ZC當(dāng)判斷該列車運(yùn)行方向與該移交邊界方向相反,則本ZC向相鄰ZC發(fā)送允許列車移交狀態(tài);否則,本ZC不允許該列車駛?cè)胂噜廧C。當(dāng)列車在相鄰ZC重疊區(qū),且本ZC收到相鄰ZC發(fā)送的列車移交狀態(tài)為允許列車移交時(shí),本ZC判斷列車運(yùn)行方向與該移交邊界方向一致,則本ZC允許接管該列車,并沿著該移交邊界方向?yàn)樵摿熊囉?jì)算移動(dòng)授權(quán),從而保證CBTC列車在每個(gè)移交邊界都能夠不降速駛?cè)胂噜廧C。

        三、總結(jié)

        本文所述的列車跨線移交方案已進(jìn)行充分的測(cè)試驗(yàn)證,滿足鹽官自動(dòng)化車輛段的特殊需求,后續(xù)杭海城際鐵路將采用本方案開(kāi)通運(yùn)行。本方案對(duì)今后涉及CBTC列車跨線運(yùn)行的特殊場(chǎng)景具有一定的參考作用,其他城際以及市域鐵路可根據(jù)具體線路情況和需求開(kāi)展工程應(yīng)用實(shí)施。

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