郭玉珊，成正波，陳紹文

(卡斯柯信號有限公司，上海 200071)

1 概述

軌道交通作為國內(nèi)許多大城市群眾出行的主要工具。在高峰時段，這些城市的骨干線路的行車間隔即使達(dá)到或小于2 min的運營設(shè)計極限，也已經(jīng)不能滿足群眾出行的需求。本文提出在道岔區(qū)域?qū)Σ韰^(qū)進(jìn)一步細(xì)分為道岔可動區(qū)域與道岔側(cè)沖區(qū)域，同時通過優(yōu)化道岔控制流程的方案來提升折返能力，再結(jié)合新一代車車通信的信號控制系統(tǒng)（TACS），從而提升整條線路的運營能力。

2 CBTC系統(tǒng)折返能力情況分析

2.1 CBTC系統(tǒng)折返原理

軌道交通中常用的終端折返站站型為站后折返，如圖1所示。

圖1中POE為列車進(jìn)站時接車的干擾點，A點為站臺區(qū)域的防護(hù)區(qū)段末端，B點為列車在折出時X2信號機開放所需出清的道岔區(qū)段末端。

圖1 常用終端折返站站型示意Fig.1 Schematic diagram of station type for common terminal turn-back station

當(dāng)前行列車出清站臺防護(hù)區(qū)段A點后，后車進(jìn)站的接車防護(hù)進(jìn)路便可重新建立，后車剛好到達(dá)干擾點POE；列車從站前干擾點到終端折返站站臺停車，當(dāng)前行列車出清折返軌道岔區(qū)段B點之后，CBTC信號系統(tǒng)即可重新辦理至折返軌的進(jìn)路；計算最小列車折返間隔時，后續(xù)列車剛好從折返站臺X2信號機出發(fā)至站后折返軌進(jìn)行折返，列車到達(dá)折返軌后，開始執(zhí)行換端操作。當(dāng)前行列車出清另一側(cè)的折返站臺后折出進(jìn)路建立，列車從折返軌駛向另一側(cè)站臺停車；待停站時間結(jié)束后，列車即可發(fā)車駛向下一站，整個折返過程完成。

其折返作業(yè)間隔如圖2所示。從圖2中可以看出，折返設(shè)計間隔公式為：

圖2 站后折返間隔示意Fig.2 Schematic diagram of turn-back interval after entering station

其中列車進(jìn)站的干擾點可以通過在站前一定的位置增設(shè)限速來進(jìn)行優(yōu)化，同時從折返軌折出時需前車出清站臺也并非是列車能從折返開始折出的必須條件。因此，對于站后折返的能力實際上取決于折返時間的大小。

2.2 CBTC系統(tǒng)折返能力計算

通過對CBTC系統(tǒng)折返原理的分析可知，折返能力的關(guān)鍵取決于折返時間的長短，下面將重點介紹CBTC折返時間的計算。

如圖1所示站型為例，相關(guān)的土建、車輛參數(shù)按照土建、車輛參數(shù)表考慮，如表1所示。

表1 土建、車輛參數(shù)Tab.1 Civil construction and vehicle parameter list

根據(jù)以上的土建、車輛參數(shù)，結(jié)合CBTC列車控制模型進(jìn)行仿真計算，圖1所示的站型的折返時間如表2所示。

表2 折返時間計算Tab.2 Turn-back time calculation table

分析可知，在CBTC系統(tǒng)下采用常用站后終端折返站站型的折返間隔可以達(dá)到116 s左右，能滿足2 min的運營能力需求。

3 TACS系統(tǒng)折返能力情況

3.1 TACS系統(tǒng)折返原理

TACS折返同樣采用軌道交通中常用的終端站后折返來進(jìn)行說明，對道岔區(qū)域進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)分，如圖3所示。

圖3 常用終端折返站-道岔細(xì)分示意Fig.3 Schematic diagram of turnout subdivision for common terminal turn-back station-

如圖3將岔區(qū)細(xì)分為側(cè)沖區(qū)域與可動區(qū)域。

側(cè)沖區(qū)域：某對應(yīng)道岔警沖標(biāo)范圍內(nèi)的區(qū)域，前車出清側(cè)沖區(qū)域后，后車即可進(jìn)入側(cè)沖區(qū)域。

可動區(qū)域：對應(yīng)某道岔可以轉(zhuǎn)動的部分，當(dāng)前車出清道岔可動區(qū)域后，道岔即可轉(zhuǎn)動至后車所需要的位置。

對TACS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，列車根據(jù)運行任務(wù)直接向前車或者軌旁申請運行前方的資源，而非依賴于CBTC系統(tǒng)的進(jìn)路。因此在折返站對于接車而言，可根據(jù)與折返站臺相連的道岔P2位置申請相應(yīng)的資源，使得站臺接車能力與正線的追蹤間隔相接近；對于折入來說，TACS系統(tǒng)可實現(xiàn)在側(cè)沖區(qū)域外方的追蹤運行，由于道岔P8的側(cè)沖區(qū)域、可動區(qū)域資源均分配給前車，因此后車僅能運行至道岔P8的側(cè)沖區(qū)域外方；當(dāng)前車出清道岔P8的可動區(qū)域后，前車便可向軌旁申請P8道岔定位的資源，在道岔轉(zhuǎn)動的同時前車在折返軌完成換端，待P8道岔轉(zhuǎn)動到定位后，前車便獲得了P8出折返軌的可動區(qū)域資源，前車便執(zhí)行折出任務(wù)至另一側(cè)站臺停車；當(dāng)前車出清P8道岔可動區(qū)域后，后車便可申請P8道岔的可動資源，當(dāng)前車出清P8道岔的側(cè)沖區(qū)域后，后車便可申請P8道岔的側(cè)沖資源，后車便可從P8道岔側(cè)沖區(qū)域外方向折返軌運行；待前車停站時間結(jié)束后，列車即可發(fā)車駛向下一站，整個折返過程完成。

由于TACS系統(tǒng)折返時，其站臺接車以及折返軌發(fā)車能力與正線追蹤間隔相接近，因此TACS系統(tǒng)折返能力的關(guān)鍵點在折返時間。

3.2 TACS系統(tǒng)折返能力計算

基于同樣表1的參數(shù)，結(jié)合TACS列車控制模型進(jìn)行仿真計算，站型的折返過程如表3所示。

表3 TACS系統(tǒng)折返時間計算Tab.3 TACS system turn-back calculation table

通過以上分析，可知在TACS系統(tǒng)下采用相同的常用站后終端折返站站型折返間隔可以達(dá)到87 s左右，能滿足90 s的運營能力需求。

4 CBTC與TACS系統(tǒng)折返能力對比

TACS系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)CBTC在資源細(xì)化方面進(jìn)行了有效的優(yōu)化，從而反映在折返能力方面主要體現(xiàn)在以下4點。

1）TACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化后，列車可達(dá)到的ATO運行速度更高，同時TACS可做到列車在出清道岔2 m便可停車進(jìn)行換端，從而縮短列車出入折返軌的走行時間6.8 s，如圖4所示。

圖4 CBTC與TACS系統(tǒng)ATO速度曲線對比Fig.4 ATO speed curve comparison diagram between CBTC and TACS system

2）TACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化后，在道岔動作時間相同的情況下，列車獲取資源的時間減少了4 s。

3）道岔資源細(xì)化后，TACS系統(tǒng)在列車入折返軌時在側(cè)沖區(qū)域外方可實現(xiàn)前后車追蹤運行，列車可提前7 s以上發(fā)車。

4）道岔資源細(xì)化后，TACS系統(tǒng)在列車出清道岔可動區(qū)域后即可提前9.4 s轉(zhuǎn)動道岔。

5 總結(jié)

TACS系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)在道岔資源管理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化、傳輸周期縮短方面進(jìn)一步提升，使得折返能力可以達(dá)到90 s以內(nèi)，相較于傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)折返能力提升25%以上，從而使得采用TACS系統(tǒng)的軌道交通線路可以實現(xiàn)90 s的運營間隔。