劉樂(lè)霞，薛 強(qiáng)，朱劍峰，馬 崢

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，在很多城市的公共交通中，城軌交通已成為骨干交通網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用［1］。面對(duì)城市軌道交通建設(shè)及運(yùn)營(yíng)里程的快速增長(zhǎng)，城市軌道交通用地形勢(shì)日趨緊張，尤其是建設(shè)在地面上的車輛段或停車場(chǎng)。因此，為縮小站場(chǎng)占用面積，采用更加集約化和多功能于一體的軌道設(shè)備勢(shì)在必行。

眾所周知，軌道復(fù)式交分道岔是縮短咽喉區(qū)長(zhǎng)度、減少占地面積、節(jié)約金屬材料、提高調(diào)車作業(yè)效率的重要設(shè)備［2?4］。雖然復(fù)式交分道岔的長(zhǎng)度略長(zhǎng)于單開(kāi)道岔，但其功能卻相當(dāng)于2 組對(duì)向單開(kāi)道岔，加之開(kāi)向多，特別是在停車場(chǎng)或車輛段的咽喉區(qū)設(shè)置，可明顯提高站場(chǎng)內(nèi)列車和調(diào)車的作業(yè)效率，因此在城市軌道交通地面場(chǎng)段應(yīng)用中具有較大優(yōu)勢(shì)。

目前，在國(guó)家鐵路編組場(chǎng)中，復(fù)式交分道岔應(yīng)用較多［5］，但在城市軌道交通，特別是基于通信的列車控制（Communication Based Train Con?trol，CBTC）制式的場(chǎng)段中應(yīng)用較少，主要原因是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、邏輯處理困難，缺少實(shí)際參考的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。為此，在保證運(yùn)營(yíng)安全、高效的前提下，本文主要對(duì)復(fù)式交分道岔在城市軌道交通CBTC制式下的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)研究。

1 傳統(tǒng)復(fù)式交分道岔設(shè)計(jì)形式

傳統(tǒng)復(fù)式交分道岔可實(shí)現(xiàn)4 個(gè)方向的進(jìn)路開(kāi)通［6］，如圖1（a）中的A→B、A→D、C→B、C→D，并可代替4 組單開(kāi)道岔使用。圖1（a）中4 根岔尖軌用1 臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)拉動(dòng)，2 根活動(dòng)心軌用另一臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)拉動(dòng)，即1 組交分道岔需設(shè)置4 組轉(zhuǎn)轍機(jī)，分別用4、6、8、10 編號(hào)。以活動(dòng)心軌式轍叉來(lái)代替固定式轍叉是為了保證安全和減少磨耗，1 組復(fù)式交分道岔的作用相當(dāng)于2 組對(duì)向鋪設(shè)的單開(kāi)道岔。為更加清楚地了解復(fù)式交分道岔，現(xiàn)排列4 種不同進(jìn)路，具體尖軌的運(yùn)動(dòng)方向見(jiàn)表1。當(dāng)2 組復(fù)式交分道岔連續(xù)鋪設(shè)時(shí)，還會(huì)構(gòu)成如圖1（b）所示的4組道岔。

表1 進(jìn)路開(kāi)通方向和尖軌運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系

圖1 傳統(tǒng)復(fù)式交分道岔結(jié)構(gòu)

由表1 可知：排列A→D 和C→B 區(qū)間進(jìn)路時(shí)，不經(jīng)過(guò)活動(dòng)心軌4和10，它們的位置狀態(tài)（定位還是反位）與A→D 和C→B 進(jìn)路無(wú)關(guān)，只有在排列A→B 和C→D 進(jìn)路時(shí)，才要求4 和10 活動(dòng)心軌處于相應(yīng)的位置。如此一來(lái)，只要把牽引活動(dòng)心軌的轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)計(jì)成隨著牽引尖軌的轉(zhuǎn)轍機(jī)聯(lián)動(dòng)即可。為方便表示，目前推薦4 隨6，10 隨8 轉(zhuǎn)換［7］，原因是這種方式比較統(tǒng)一，且容易表達(dá)。

由于決定開(kāi)通B 和D 方向的是6 號(hào)尖軌，4 號(hào)是跟隨動(dòng)作，故形成2/4/6 三聯(lián)動(dòng)（室內(nèi)由1 套雙動(dòng)道岔控制電路來(lái)控制室外的3 臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)，排列進(jìn)路時(shí)符合定位時(shí)全定位，符合反位時(shí)全反位），表示為2/6；10 號(hào)可隨8 號(hào)動(dòng)作，稱為假雙動(dòng)（室內(nèi)用1 套單動(dòng)道岔控制電路來(lái)控制室外的2 臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)），表示為8/（10）。

基于以上傳統(tǒng)復(fù)式交分道岔的結(jié)構(gòu)原理，下文將結(jié)合臺(tái)州市域鐵路S1 線項(xiàng)目中復(fù)式交分道岔的設(shè)置，提出一種新型復(fù)式交分道岔在CBTC 車場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，并對(duì)其展開(kāi)研究。

2 新型復(fù)式交分道岔的應(yīng)用場(chǎng)景

臺(tái)州市域鐵路S1線一期工程起自臺(tái)州中心站，終至城南站，正線全長(zhǎng)52.396 km，共設(shè)車站15座（其中地下站7 座，高架站8 座），全線設(shè)城南車輛段1 處，內(nèi)設(shè)維修中心及培訓(xùn)中心，全線初期4 輛編組，遠(yuǎn)期6輛編組。其中城南車輛段為CBTC 車場(chǎng)，其全自動(dòng)控制區(qū)域（CBTC車輛段區(qū)域）納入ATS子系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。

城南車輛段道岔咽喉區(qū)由于受站場(chǎng)土建條件的限制，為滿足運(yùn)營(yíng)作業(yè)需求，在與出入段相銜接的CBTC 道岔咽喉區(qū)設(shè)計(jì)了復(fù)式交分道岔，詳見(jiàn)圖2。圖2 中，由W0301S/M、W0304S/M、W0302、 W0303 和 W0101S/M、 W0104S/M、W0102、W0103 分別組成2 組常規(guī)的復(fù)式交分道岔，并與交叉渡線相結(jié)合。該復(fù)式交分道岔是由定型圖《92 改進(jìn)型50 kg/m 鋼軌9 號(hào)5.0 m 間距交叉渡線》［8］（CZ2210）和《50 kg/m 鋼軌9 號(hào)復(fù)式交分道岔》［9］（CZ2214）組合而成。與傳統(tǒng)復(fù)式交分道岔不同之處在于：設(shè)計(jì)結(jié)合常規(guī)的復(fù)式交分道岔與交叉渡線。

圖2 城南車輛段復(fù)式交分道岔平面示意

由于該復(fù)式交分道岔設(shè)置在CBTC 區(qū)域咽喉處，無(wú)法使用現(xiàn)有的復(fù)式交分道岔處理邏輯，且界面顯示存在一定的難度，故需要結(jié)合項(xiàng)目需求、道岔原理、道岔邏輯、列車控制方式、項(xiàng)目維護(hù)等因素，提出新型復(fù)式交分道岔的邏輯化處理方式，以便滿足信號(hào)邏輯處理的要求。

3 新型復(fù)式交分道岔控制原理

如圖2所示，基于傳統(tǒng)復(fù)式交分道岔的原理，結(jié)合進(jìn)路開(kāi)通方向和尖軌動(dòng)作方向，可以看出第1組由W0301S/M、W0304S/M、W0302、W0303 組成的復(fù)式交分道岔排列A→E 和B→F 進(jìn)路時(shí)，不經(jīng)過(guò)W0302 和W0303，即W0302 和W0303 無(wú)論在定位還是反位，都與這2 條進(jìn)路無(wú)關(guān)，只有在排列A→F 和B→E 進(jìn)路時(shí)，才要求W0302 和W0303 處于相應(yīng)的位置。

由此可見(jiàn)，新型復(fù)式交分道岔W0301S/M、W0302、W0303、W0304S/M 相當(dāng)于圖1（a）中的6、4、10、8，可采用推薦組合方式，即W0302隨W0301S/M，W0303 隨W0304S/M 聯(lián)動(dòng)；另外一組W0101S/M、W0104S/M、W0102、W0103的動(dòng)作原理相同， 即W0102 隨W0101S/M，W0103 隨W0104S/M 聯(lián)動(dòng)。其中W0101 與W02 構(gòu)成雙動(dòng)道岔，W0301 與W04 構(gòu)成雙動(dòng)道岔。其中W 表示道岔點(diǎn)，（W0101）表示道岔點(diǎn)W0101 位于反位，W0101 表示道岔點(diǎn)W0101 位于定位。則A-F、A-E、B-F、B-E、D-E、D-F、C-E、C-F的進(jìn)路防護(hù)道岔表示如下。

1）A-F 進(jìn)路經(jīng)過(guò)（W0301S/M）、（W0302）、（W0303）、（W0304S/M）、（W04），對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：（W0301/W0302）、（W0303/W0304）、（W04）。

2） A-E 進(jìn)路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)W0301、W0304、W02，與活動(dòng)心軌無(wú)關(guān)，對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：W0301/W0302、（W0303/W0304）、W02。

3）B-F 進(jìn)路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)（W0301）、W0304、（W04），對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：（W0301/W0302）、W0303/W0304、（W04）。

4）B-E進(jìn)路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)W0301S/M、W0302、W0303、W0304S/M、W02，對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：W0301/W0302、W0303/W0304、W02。

5）D-E 進(jìn)路經(jīng)過(guò)（W0101S/M）、（W0102）、（W0103）、（W0104S/M）、（W02），對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：（W0101/W0102）、（W0103/W0104）、（W02）。

6） D-F 進(jìn)路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)W0101、W0104、W04，與活動(dòng)心軌無(wú)關(guān)，對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：W0101/W0102、（W0103/W0104）、W04。

7）C-E 進(jìn)路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)（W0101）、W0104、（W02），對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：（W0101/W0102）、W0103/W0104、（W02）。

8）C-F進(jìn)路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)轍機(jī)W0101S/M、W0102、W0103、W0104S/M、W04，對(duì)應(yīng)進(jìn)路的防護(hù)道岔為：W0101/W0102、W0103/W0104、W04。

4 新型復(fù)式交分道岔邏輯處理

結(jié)合新型復(fù)式交分道岔的控制原理，目前臺(tái)州市域鐵路S1 項(xiàng)目在工程設(shè)計(jì)方面采用的方案為：道岔W0301S/W0301M 和W0304S/W0304M 均采用1 臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)，雙動(dòng)作桿方式，即1 組復(fù)式交分道岔可以劃分為W0301/W0302、W0303/W0304 2 組道岔。

1）W0301/W0302 和單動(dòng)W04 組成1 組雙動(dòng)，表示為W0301（W0302）/W04，室內(nèi)用1 套雙動(dòng)道岔控制電路來(lái)控制室外的3臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)。

2） 另外一組復(fù)式交分道岔為W0101（W0102）/W02，控制電路及轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)置同W0301（W0302）/W04。

3）組成的雙動(dòng)道岔W0301（W0302）/W04和W0101（W0102）/W02，滿足排列進(jìn)路時(shí)符合定位時(shí)全定位，反位時(shí)全反位的要求。

從控制分析角度出發(fā)，該新型復(fù)式交分道岔可以拆分成以下4 組道岔：SW0304、SW0301_04、SW0101_02、 SW0104， 其中道岔SW0304 和SW0104 為單動(dòng)道岔，SW0301_04 和SW0101_02為雙動(dòng)道岔。

在控制分析和邏輯簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，結(jié)合轉(zhuǎn)轍機(jī)組合的設(shè)計(jì)，并參考《TJ.DW-2016 車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作顯示技術(shù)規(guī)范》（鐵總運(yùn)〔2016〕147 號(hào)）“為防止相鄰2 個(gè)道岔的單鎖標(biāo)識(shí)重疊，復(fù)式交分道岔宜拉開(kāi)顯示”的要求［10］，將城南車輛段CBTC區(qū)域的復(fù)式交分道岔簡(jiǎn)化為圖3形式。

圖3 簡(jiǎn)化后的新型復(fù)式交分道岔

簡(jiǎn)化后的聯(lián)鎖邏輯處理參考常規(guī)道岔，W0101與W02、W0301 與W04 分別構(gòu)成雙動(dòng)道岔，同時(shí)2 組雙動(dòng)道岔構(gòu)成復(fù)式交分道岔，在聯(lián)鎖邏輯中進(jìn)行互查；而W0304、W0104 按照單動(dòng)道岔處理，具體邏輯處理方式見(jiàn)表2。

表2 新型復(fù)式交分道岔的邏輯處理

5 新型復(fù)式交分道岔列車控制方式

在移動(dòng)閉塞情況下，列車的運(yùn)行是根據(jù)ATP/ATO 系統(tǒng)周期性地發(fā)送列車位置信息來(lái)計(jì)算的。在降級(jí)模式（CBTC故障等）下，列車移動(dòng)距離根據(jù)計(jì)軸占用狀態(tài)、道岔位置和進(jìn)路狀態(tài)來(lái)計(jì)算。正常情況下，系統(tǒng)應(yīng)能檢測(cè)列車占用、行進(jìn)、反向行駛和出清等基本的移動(dòng)類型。當(dāng)計(jì)軸故障或車站系統(tǒng)故障時(shí)，可采取切除跟蹤顯示，以保證列車的正常跟蹤。

ATO 輔助ATP 工作，接收來(lái)自ATP 的信息，包括ATP 速度指令、列車實(shí)際速度和列車走行距離等。而列車的走行距離是基于列車的定位控制信息。該處列車實(shí)際走行的距離需要與車場(chǎng)土建的實(shí)際距離、中心界面上顯示的走行距離保持一致。當(dāng)列車運(yùn)行至復(fù)式交分道岔處，為避免在道岔區(qū)域范圍內(nèi)丟失定位，需要對(duì)道岔距離進(jìn)行簡(jiǎn)化，以保證列車定位的準(zhǔn)確性。為此在列車運(yùn)行控制中，針對(duì)新型復(fù)式交分道岔叉尖的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，具體如下。

1）分別將道岔點(diǎn)W0301、W0304、W0101、W0104 的坐標(biāo)，采用新型復(fù)式交分道岔簡(jiǎn)化前W0304M 或 W0304S、 W0301M 或 W0301S、W0104M 或W0104S、W0101M 或W0101S 的岔尖所在坐標(biāo)。

2） 從W04 岔尖到W0301 岔尖的軌道長(zhǎng)度（D_W04_W0301），采用新型復(fù)式交分道岔簡(jiǎn)化前W04 岔尖到W0304M 岔尖的軌道長(zhǎng)度作為設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

3） 從W02 岔尖到W0101 岔尖的軌道長(zhǎng)度（D_W0101_W02），采用新型復(fù)式交分道岔簡(jiǎn)化前W02岔尖到W0104M岔尖的軌道長(zhǎng)度作為設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

即：

D_W04_W0304=MAX （D_W04_W0301M， D_W04_W0301S，D_W04_W0303，D_W04_W0302，D_W04_W030 4M，D_W04_W0304S）

D_W04_W0301=D_W04_W0304M

D_W02_W0104=MAX （D_W02_W0101M， D_W02_W0101S，D_W02_W0103，D_W02_W0102，D_W02_W010 4M，D_W02_W0104S）

D_W02_W0101=D_W02_W0104M

其中：D_W04_W0304 表示道岔W04 岔尖到道岔W0304岔尖的距離，其他類似。

簡(jiǎn)化后的新型復(fù)式交分道岔的操作及顯示界面更清晰、簡(jiǎn)潔，既成功解決了新型復(fù)式交分道岔存在的邏輯復(fù)雜和道岔控制復(fù)雜的問(wèn)題，又降低了數(shù)據(jù)配置的風(fēng)險(xiǎn)性。當(dāng)然對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還需要根據(jù)具體道岔的結(jié)構(gòu)屬性及參數(shù)，確定不能布置信標(biāo)的道岔范圍，避免在復(fù)式交分道岔區(qū)域范圍內(nèi)列車丟失定位，出現(xiàn)ATP 無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)列車實(shí)際運(yùn)行位置的情況。

6 結(jié)束語(yǔ)

在城市軌道交通項(xiàng)目中，隨著城市的發(fā)展，城市土地資源稀缺，后續(xù)會(huì)有越來(lái)越多的CBTC 車場(chǎng)會(huì)應(yīng)用到類似城南車輛段CBTC 區(qū)域的新型復(fù)式交分道岔，即使是在土建限制的情況下，也可以采用復(fù)式交分道岔，以滿足作業(yè)效率的要求。本文從臺(tái)州市域鐵路S1 線工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在滿足聯(lián)鎖子系統(tǒng)的邏輯要求和信號(hào)設(shè)計(jì)原則的前提下，提出了一種CBTC 區(qū)域內(nèi)復(fù)式交分道岔和交叉渡線相結(jié)合的處理方式，實(shí)現(xiàn)了CBTC 系統(tǒng)對(duì)復(fù)示交分道岔進(jìn)行簡(jiǎn)化管理的目標(biāo)，保障了運(yùn)營(yíng)作業(yè)效率，并為其他采用類似新型復(fù)式交分道岔的項(xiàng)目提供參考和借鑒。