雷黎明，朱亨國，任 穎，楊曉榮

（湖南中車時代通信信號有限公司，長沙 410005）

長沙地鐵2號線一期工程信號系統(tǒng)采用基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）方案，該系統(tǒng)主要由列車自動監(jiān)控（ATS）、列車自動防護（ATP）、列車自動運行 (ATO)、計算機聯(lián)鎖（CI）以及數(shù)據(jù)通信 (DCS)等子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)均采用模塊化設(shè)計，車-地采用2.4 GHz頻段無線通信，軌旁設(shè)置固定應(yīng)答器+點式環(huán)線，可以提供包括連續(xù)式通信（CTC）控制級下的ATO/ATP（AM/CM）、點式（ITC）通信控制級下ATP（IATP）、ATP限速人工駕駛（RM）以及聯(lián)鎖控制級（ILC）下的人工駕駛（EUM）等常用列車駕駛模式。正線采用計軸設(shè)備用來輔助列車位置檢測，車輛段采用軌道電路及國產(chǎn)計算機聯(lián)鎖設(shè)備，由于正線與車輛段的列車運行方式不同，列車在進出車輛段時需進行駕駛模式轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)在靠近車輛段出入段線上設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，以實現(xiàn)列車出入段時駕駛模式的轉(zhuǎn)換和相關(guān)功能。

本文在描述當(dāng)前2號線出入段系統(tǒng)接口的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際運營情況，詳細分析列車出入段用時較長的原因，并以此提出一種改進所有模式列車出入段效率的方案。

1 接口概述

長沙地鐵2號線一期工程信號系統(tǒng)在光達站與黃興車輛段出入段線軌旁區(qū)域布置的設(shè)備如圖1所示。

圖1 光達站與黃興車輛段出入段線信號系統(tǒng)軌旁設(shè)備布置Fig.1 Signaling system trackside element layout of Guangda station and entering or exiting depot line of Huangxing depot

其中，聯(lián)鎖邊界處的信號機X3357/X3358由正線聯(lián)鎖控制，Sc/Sr由車輛段聯(lián)鎖控制。

列車入段時需要正線聯(lián)鎖開放S3353/S3354信號機，允許列車進入S3353/S3354至Sc/Sr的進路。

辦理從光達站到車輛段的進路（S3353-Sc/S3354-Sr）要求如下：光達聯(lián)鎖必須檢查車輛段是否未辦理以X3357/X3358為終端的進路；光達聯(lián)鎖必須檢查車輛段是否已辦理以Sc/Sr為始端的進路，該要求可以防止敵對進路的建立。

開放光達信號機（S3353/S3354）的要求如下：車輛段已設(shè)置從Sc/Sr進入車輛段的進路（進路距離必須長于150 m），該進路可以作為正線進入車輛段進路的保護區(qū)段，非CBTC裝備列車必須在保護區(qū)段建立的情況下才能進入進路；正線進入車輛段的進路信號開放條件為Sc/Sr開放。

該信號開放針對所有運行模式列車，如果任一條件不滿足，任何運行模式的列車都不允許進入進路。

列車出段時需要車輛段開放出庫信號機，列車以RM模式進入正線。

車輛段出庫信號燈開放要求：正線已經(jīng)辦理了以X3357/X3358為始端的進路；X3357/X3358信號開放。

辦理從車輛段到光達的進路（以X3357/X3358為終端的列車進路）要求：車輛段聯(lián)鎖須檢查正線是否未辦理以Sc/Sr為終端的進路；車輛段聯(lián)鎖須檢查正線是否已辦理以X3357/X3358為始端的進路。

2 現(xiàn)行方案

一期工程正線與車輛段出入段線區(qū)域的軌旁設(shè)備布置如圖2所示。

圖2 光達轉(zhuǎn)換軌區(qū)段軌旁設(shè)備布置Fig.2 Trackside element layout of transfer track section of Guangda station

由于系統(tǒng)安全設(shè)置限制，使得列車當(dāng)前在出入段時用時較長，隨著行車密度的增加，列車進出車輛段的運行效率必將受到一定影響。

2.1 列車入段

安全需求強制光達站和車輛段聯(lián)鎖邊界處必須存在兩條進路（一條在光達，另一條在車輛段），列車才能進入車輛段。車輛段的進路被認為是光達進路的保護區(qū)段（至少約150 m）。而當(dāng)前設(shè)置的這兩條進路的距離太長（光達大約500 m，車輛段大約700 m），且受線路限速要求，列車只能以最高35 km/h的速度行駛，因此花費時間過長。

列車要進入車輛段時，需要在T3353/T3354區(qū)段等待上述兩條進路的辦理。這會影響到光達正線站后折返操作。

如果CBTC列車要跟隨前一列CBTC列車進入車輛段，必須等待S3353/S3354信號開放，而這兩架信號機的開放又依賴于Sc/Sr的開放。這意味著只有前一列車解鎖車輛段進路后，才能為后續(xù)列車進入車輛段提供條件。而這會導(dǎo)致前后兩列列車進入車輛段時間間隔偏高。

此外，系統(tǒng)設(shè)計還要求列車停在轉(zhuǎn)換區(qū)域T3357/T3358切換為RM模式后才能繼續(xù)向車輛段運行。

2.2 列車出段

安全需求強制必須存在兩條進路（一條在車輛段，另一條在光達），列車才能進入正線。光達進路的保護區(qū)段（進路X3357/X3358至X3355/X3356的保護區(qū)段為T3355/T3356）會影響到正線正常站后折返操作，即光達從上行站臺折返到下行站臺的站后折返進路與出段進路的保護區(qū)段（T3355/T3356）沖突。

3 改進方案

在滿足上述所有系統(tǒng)要求的安全需求前提下，以下提出的方案是基于添加或更改一些軌旁設(shè)備，以及修改聯(lián)鎖功能，分別縮短正線和車輛段內(nèi)不同運行模式列車的運行間隔以達到提升出入段能力的目的。

3.1 變更

正線改進列車入段能力變更項如表1所示。

表1 正線改進列車入段能力變更項Tab.1 Change items of main line for improving capacity of train entering or exiting the depot

變更后光達站后出入段線軌旁設(shè)備布置如圖3所示。

圖3 變更后光達站后出入段線軌旁設(shè)備布置示意Fig.3 Trackside element layout of entering or exiting depot line of Guangda station after change

其中，“X”和“Y”可通過公式（1）計算制動距離S：

最終X取值139 m，Y取值200 m。

車輛段改進列車入段能力變更項如表2所示。

表2 車輛段改進列車入段能力變更項Tab.2 Change items of depot for improving capacity of train entering and exiting the depot

變更前車輛段室外軌旁設(shè)備布置如圖4所示。

圖4 變更前車輛段室外軌旁設(shè)備布置示意Fig.4 Trackside equipment layout of depot before change

變更后車輛段室外軌旁設(shè)備布置如圖5所示。

圖5 變更后車輛段室外軌旁設(shè)備布置示意Fig.5 Trackside equipment layout of depot after change

3.2 改善

進路距離減小至300 m左右（光達的150 m加上車輛段的大約150 m），這將提高列車在轉(zhuǎn)換區(qū)域的入段效率。

新的轉(zhuǎn)換區(qū)域在T3353/T3354或T3355B/T3356B或T3357/T3358。列車可以任意區(qū)段轉(zhuǎn)換到RM模式進入車輛段。

另外需要添加新的功能允許CBTC列車進入S3355/S3356而無需Sc/Sr信號機開放通過信號（但仍然需要辦理以Sr/Sc為終端的進路）。這樣當(dāng)一輛列車越過SrWG區(qū)段后，后一輛CBTC列車即可進入S3355/S3356。

列車可以停在T3355B/T3356B等待車輛段進路辦理，而不影響光達站后折返進路的辦理。

出車輛段時，由于T3355/T3356區(qū)段劃分為兩個小區(qū)段，這樣出段進路和站后折返進路互不影響。

在不考慮加速度和制動曲線的情況下，也不考慮車載轉(zhuǎn)換模式的時間，該值用“t”表示。假設(shè)光達區(qū)域內(nèi)速度為35 km/h（信號機Sc/Sr前），車輛段區(qū)域內(nèi)速度假設(shè)25 km/h（從Sc/Sr開始）。計算列車進入車輛段的大概間隔時間如表3所示。

表3 兩種方案列車進入車輛段的間隔時間對比Tab.3 Comparison of time interval of trains entering the depot in two schemes

4 結(jié)論

經(jīng)過實際運營情況驗證，本文描述的改進方案對所有模式列車的入段能力都有較大提升，運行時間理論上可縮短約2 min。列車出車輛段的間隔時間和目前大體一樣，改進方案的主要優(yōu)勢在于使得出段進路和光達站后折返進路隔離開，互不影響，從而保障列車出段效率。

因而該種優(yōu)化方案可在類似工程項目初期需求設(shè)計階段參考應(yīng)用，以減少后期改造帶來不必要的實施風(fēng)險和經(jīng)濟成本。