路 遠(yuǎn)

（北京城市快軌建設(shè)管理有限公司，北京 100071）

1 概述

北京市中低速磁浮交通示范線（北京S1 線）的線路全長10.2 km，起點(diǎn)石廠站，終點(diǎn)蘋果園站，全線設(shè)8 座車站，采用中低速磁浮列車。2017 年12月30 日，石廠站至金安橋站7 站開始載客試運(yùn)營，2021 年12 月30 日，蘋果園站開始載客試運(yùn)營。

湖南鳳凰磁浮觀光快線全長9.1 km，設(shè)車站4座，預(yù)留車站2 座，起點(diǎn)鳳凰古城站，終點(diǎn)鳳凰等待站，采用中低速磁浮列車，于2022 年5 月1 日開始載客試運(yùn)營。

北京S1 線信號系統(tǒng)正線采用的感應(yīng)環(huán)線基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC），系統(tǒng)具備連續(xù)式控制級及聯(lián)鎖控制級。車輛段采用聯(lián)鎖級控制列車運(yùn)行，列車駕駛模式為限制人工駕駛模式（RM）或者非限制人工駕駛模式（EUM）。

鳳凰磁浮快線正線采用基于無線通信的CBTC系統(tǒng)，系統(tǒng)具備連續(xù)式控制級、點(diǎn)式控制級以及聯(lián)鎖控制級。車輛段采用聯(lián)鎖級控制列車運(yùn)行，列車駕駛模式為RM 模式或EUM 模式。

中低速磁浮道岔比較特殊，道岔活動(dòng)梁為整體轉(zhuǎn)動(dòng)，未導(dǎo)通的道岔開向軌道是懸空的。當(dāng)列車運(yùn)行至未導(dǎo)通的道岔時(shí)，列車?yán)^續(xù)前行存在跳崖風(fēng)險(xiǎn)，需要考慮車輛段RM 模式下的闖紅燈防護(hù)方案。

2 車輛段闖紅燈防護(hù)需求分析

車輛段內(nèi)列車運(yùn)行在聯(lián)鎖控制級下， RM 模式為車輛段正常的列車駕駛模式。

車輛段闖紅燈防護(hù)的重點(diǎn)為防止列車“跳崖”。以車輛段三開道岔為例，三開道岔由道岔活動(dòng)梁和道岔剁梁構(gòu)成，其中道岔活動(dòng)梁是可以轉(zhuǎn)動(dòng)，道岔剁梁固定不動(dòng)，在正常線路和道岔活動(dòng)梁之間起連接作用，如圖1 所示。

圖1 三開道岔平面示意Fig.1 Three-throw turnout diagram

在圖1 中，三開道岔左側(cè)的道岔剁梁位置為岔頭，三開道岔右側(cè)的道岔剁梁位置為岔尾。

當(dāng)列車1 從岔頭向岔尾方向運(yùn)行時(shí)，道岔活動(dòng)梁總是和正常線路1、2 或3 中的一條連接（此處不考慮道岔轉(zhuǎn)動(dòng)不到位或正在轉(zhuǎn)換過程中），列車1不會(huì)存在“跳崖”風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)列車2 從岔尾向岔頭方向運(yùn)行時(shí)，道岔活動(dòng)梁可能和正常線路1、2 中的一條連接而沒有和線路3 連接，列車2 向前運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)存在“跳崖”風(fēng)險(xiǎn)。

因此，車輛段闖紅燈防護(hù)的范圍主要為對出庫的信號機(jī)進(jìn)行防護(hù)，段內(nèi)其他區(qū)域內(nèi)不配置RM 模式下的闖紅燈防護(hù)功能。

3 中低速磁浮車輛段闖紅燈防護(hù)方案

下面主要介紹北京S1 線和鳳凰磁浮快線車輛段闖紅燈防護(hù)方案。

3.1 北京S1線車輛段闖紅燈防護(hù)方案

北京S1 線車輛段闖紅燈設(shè)備主要包括聯(lián)鎖、車地通信（TWC）環(huán)線設(shè)備和車載設(shè)備。

北京S1 線正線車地通信采用TWC 環(huán)線設(shè)備進(jìn)行車地雙向通信，利用環(huán)線邊界和環(huán)線交叉點(diǎn)進(jìn)行位置校正。車輛段TWC 設(shè)備僅進(jìn)行地到車單向通信，車載ATP 在車輛段內(nèi)沒有定位，不向地面發(fā)送列車位置報(bào)告。車輛段聯(lián)鎖向地面TWC 發(fā)送設(shè)備發(fā)送地面信號機(jī)狀態(tài)信息，地面TWC 發(fā)送設(shè)備將信息送到軌旁環(huán)線上，車載TWC 收到信息后送給車載列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）進(jìn)行處理。

在出庫調(diào)車信號機(jī)前方鋪設(shè)TWC 環(huán)線設(shè)備，用于向列車發(fā)送地面信號機(jī)的顯示狀態(tài)。在日檢線、洗車線、吹掃線、周檢線、月檢線出庫信號機(jī)外方設(shè)置TWC 環(huán)線，環(huán)線布置如圖2 所示。環(huán)線設(shè)置不影響列車動(dòng)車試閘。

圖2 車輛段出庫環(huán)線布置示意Fig.2 Depot exit loop layout diagram

為使列車在出庫時(shí)有效接收地面環(huán)線信息，車輛段內(nèi)出庫信號機(jī)每段環(huán)線長度10 m，庫內(nèi)信號機(jī)外方布置4 m，信號機(jī)內(nèi)方布置6 m，環(huán)線長度設(shè)置10 m。為使平衡環(huán)線參數(shù)，不做位置校正，在環(huán)線中間5 m 處設(shè)置1 個(gè)交叉點(diǎn)。

聯(lián)鎖根據(jù)進(jìn)路狀態(tài)和信號機(jī)狀態(tài)向TWC 環(huán)線發(fā)送出庫信號機(jī)狀態(tài)信息，正常工作時(shí)，信號機(jī)狀態(tài)信息包括：紅燈信號、白燈信號、無效信號。當(dāng)出庫信號機(jī)紅燈時(shí)，發(fā)送紅燈信號；當(dāng)出庫信號機(jī)白燈時(shí)，發(fā)送白燈信號；當(dāng)反向入庫進(jìn)路鎖閉后，環(huán)線向車載設(shè)備發(fā)送無效信號。

在RM 模式下，車載設(shè)備通過地面TWC 環(huán)線設(shè)備接收到列車前方信號機(jī)的狀態(tài)。如果列車前方信號機(jī)為允許信號白燈，車載ATP 允許列車前行；如果前方信號機(jī)為禁止信號紅燈，車載ATP 將立即施加緊急制動(dòng)，并在車載人機(jī)界面上進(jìn)行相應(yīng)顯示，此時(shí)司機(jī)若要向前推進(jìn)列車，需要切除ATP；如果車載ATP 未收到信號或收到無效信號，均不做任何處理，仍按之前駕駛模式繼續(xù)運(yùn)行。

根據(jù)車載TWC 天線安裝位置、地面環(huán)線距危險(xiǎn)點(diǎn)的距離以及根據(jù)安全制動(dòng)模型計(jì)算的列車制動(dòng)距離，列車出庫運(yùn)行速度需≤8 km/h，滿足目前運(yùn)營庫內(nèi)運(yùn)行速度≤5 km/h 的規(guī)定。

對于未裝載ATP 列車或者列車處于EUM 模式下，不具備闖紅燈防護(hù)功能，需人工保證安全，按照地面信號顯示行車。車輛段內(nèi)工程車線、定修線、臨修線和廠修線信號機(jī)前方未鋪設(shè)闖紅燈環(huán)線，不具備闖紅燈防護(hù)功能，需人工保證安全，按照地面信號顯示行車。

3.2 鳳凰磁浮車輛段闖紅燈防護(hù)方案

鳳凰磁浮快線車輛段闖紅燈防護(hù)設(shè)備主要包括聯(lián)鎖、地面電子單元（LEU）、應(yīng)答器和車載設(shè)備。

如圖3 所示，鳳凰磁浮快線正線采用無線進(jìn)行車地雙向通信，采用應(yīng)答器進(jìn)行位置校準(zhǔn)和地車信息傳遞。車輛段采用應(yīng)答器進(jìn)行位置校準(zhǔn)和地車信息傳遞，無源應(yīng)答器用于向車載傳輸固定信息，有源應(yīng)答器除向車載傳輸固定信息外，還可傳輸變化信息。車輛段聯(lián)鎖通過LEU 向軌旁主應(yīng)答器（有源應(yīng)答器）發(fā)送信號機(jī)狀態(tài)報(bào)文，車載應(yīng)答器傳輸模塊（BTM）收到信息后傳送給車載ATP，車載ATP 根據(jù)收到的信息進(jìn)行處理。

圖3 車輛段闖紅燈工作原理Fig.3 Depot running red light working principle

聯(lián)鎖通過LEU 向主應(yīng)答器發(fā)送信號機(jī)狀態(tài)報(bào)文。報(bào)文分為：紅燈報(bào)文（禁止信號）、黃燈報(bào)文（列車進(jìn)路允許信號）、白燈報(bào)文（調(diào)車進(jìn)路允許信號）、紅黃報(bào)文（引導(dǎo)信號）以及默認(rèn)報(bào)文。

闖紅燈防護(hù)原則如下。

車輛段內(nèi)闖紅燈防護(hù)應(yīng)答器成組設(shè)置。如圖4所示，B1 與VB，B2 與VB 各為一組闖紅燈防護(hù)應(yīng)答器。VB 為主應(yīng)答器，是有源應(yīng)答器，可以向列車傳輸信號機(jī)燈位信息。B1 為無源應(yīng)答器，用于列車正常方向運(yùn)行時(shí)，在通過VB 時(shí)建立定位。B2 為無源應(yīng)答器，為避免無定位的回庫列車通過主信號應(yīng)答器VB 讀到紅燈報(bào)文后導(dǎo)致非預(yù)期的緊急制動(dòng)，用于列車在反方向通過主應(yīng)答器VB 前建立列車定位。

圖4 車輛段出庫應(yīng)答器布置示意Fig.4 Balise layout diagram of depot exit line

當(dāng)列車有定位時(shí)，闖紅燈防護(hù)功能才具備方向性，當(dāng)闖紅燈防護(hù)報(bào)文與列車運(yùn)行方向一致時(shí)，才會(huì)觸發(fā)緊急制動(dòng)，該功能不會(huì)影響相反方向運(yùn)行的列車通過主信號應(yīng)答器。當(dāng)列車順序通過B1 與VB，讀到VB 中的紅燈報(bào)文時(shí)，執(zhí)行闖紅燈防護(hù)功能；當(dāng)列車順序通過B2 與VB 時(shí)，不執(zhí)行闖紅燈防護(hù)功能。

當(dāng)列車沒有定位時(shí)，闖紅燈功能無方向性，若未收到B1 或者B2 應(yīng)答器報(bào)文，列車無論從任何方向讀取到主信號應(yīng)答器VB 中的紅燈報(bào)文，均會(huì)觸發(fā)緊急制動(dòng)。

當(dāng)先收到應(yīng)答器B1 時(shí)，車載ATP 對闖紅燈防護(hù)應(yīng)答器組中有源應(yīng)答器丟失、默認(rèn)報(bào)文或報(bào)文無法解析時(shí)，按闖紅燈防護(hù)處理，觸發(fā)列車緊急制動(dòng)。當(dāng)先收到應(yīng)答器B2 時(shí)，車載ATP 對上述情況不按闖紅燈防護(hù)處理，不觸發(fā)列車緊急制動(dòng)。

根據(jù)主信號應(yīng)答器距前方危險(xiǎn)點(diǎn)的距離，以及安全制動(dòng)模型計(jì)算的列車制動(dòng)距離，列車在RM 模式出庫時(shí)，速度不應(yīng)大于15 km/h。

對于未裝載ATP 列車或者列車處于EUM 模式下，無法實(shí)現(xiàn)闖紅燈防護(hù)功能，需要人工保證安全，按照地面信號顯示行車。

4 結(jié)語

中低速磁浮道岔比較特殊，車輛段采用RM 模式，通過車輛段RM 模式闖紅燈防護(hù)方案，可以有效對列車誤闖紅燈進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)，對于未裝載車載ATP 的列車、列車處于EUM 模式下以及部分不設(shè)置闖紅燈防護(hù)的區(qū)域，不具備闖紅燈防護(hù)功能，需要采取管理措施，人工保證安全。技術(shù)措施和管理措施相結(jié)合才是構(gòu)成安全運(yùn)營的整體控制方式。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，部分地鐵車輛段采用自動(dòng)化車輛段，可以對車輛段闖紅燈進(jìn)行更有效的防護(hù)。對于中低速磁浮交通來講，自動(dòng)化車輛段是未來的發(fā)展方向。