CBTC系统保护区段设置的控制策略探讨

王继男

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

CBTC系统保护区段设置的控制策略探讨

王继男

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

针对CBTC系统保护区段设置的控制策略进行分析和探讨。

CBTC系统；保护区段；建立；解锁

1 保护区段定义

保护区段是为实现超速防护,保证安全停车而延伸的闭塞区段(《城市轨道交通信号系统通用技术条件》(GB/T 12758-2004))。保护区段仅当列车运行在ATP完全监控模式下具有安全防护的概念。CBTC系统中设置保护区段的目的是为了使列车在ATP防护下能够尽量靠近预定停车点停车。

进路外设置独立物理区段作为保护区段(即:独立保护区段)和进路不设置独立物理区段而在进路内设置安全保护距离方式(即:安全保护距离)是为列车超速防护提供防护距离的两种通用做法。

独立保护区段为进路终端信号机内方紧邻的一个或多个轨道区段,当列车停车点距终端信号机较近时,提供足够的ATP安全保护距离。保护区段的类型一般分为无岔保护区段和道岔保护区段。保护区段中若存在道岔区段,无论道岔开通直向或侧向,均应能作为保护区段使用。

2 保护区段的设计原则

2.1 保护区段长度的计算

保护区段长度由ATP的计算确定,ATP使用保护区段的末端作为防护危险点。计算原则为:在选定运营停车点之后,考虑ATO运营的速度余量,计算一条ATO运营的最高曲线,将该曲线作为参考曲线。从该参考曲线上任意一点以最大的加速度按照安全制动模型去计算撞线后列车的走行距离,可得到列车的真正停车点和运营停车点的距离差值,最大的距离差值为保护区段。

图1 保护区段的计算模型示意图

保护区段的计算模型如图1所示。当列车速度超过紧急制动触发速度V4时,按照最不利条件来考虑列车可能达到的位置。具体计算时需考虑因素:

*测速误差(verr);

*最大牵引阶段(AB);

*惰行阶段(BC);

*紧急制动生效阶段(CD);

*线路坡度;

*列车实施紧急制动之后的停车位置。

保护区段长度选取各入口速度下delta的最大值。保护区段的长度需结合工程的具体参数计算确定,同时需考虑一定的安全裕量,安全裕量包括:设备安装误差、第一轮对到车钩的距离(悬垂距离)、前车倒溜的最大距离。

2.2 保护区段的建立

系统处于ATS控制级别时,保护区段的建立应由ATS控制。ATS根据列车运行的目的地,分别选择基本进路和保护区段。联锁负责对列车进路进行防护,应能根据要求设置相应的保护区段,并确保保护区段道岔位置正确。

ATS和联锁设备需对保护区段的设置时机进行判断,后续列车进路保护区段的设置不能影响前行列车的运行和折返作业。

保护区段应能根据不同的列车属性(CBTC列车和非CBTC列车)及运营组织需要灵活配置。保护区段中若存在道岔区段,应能建立道岔侧向和道岔直向的保护区段。联锁对保护区段的设置进行逻辑判断,当一条保护区段不能建立时,自动建立另外一条保护区段。保护区段应能以工程数据的方式,配置多条保护区段的默认保护区段和相应优先级,同时亦应具备在现地控制工作站人工选择设置保护区段的功能。

为提高效率,进路的保护区段在未解锁时,若与此进路的后续进路(以此进路终端信号机为始端信号机的进路)路径方向(道岔方向)一致,则可被此后续进路(无论多列车进路还是单列车进路)直接选通并重复锁闭。同时在后续进路与保护区段路径方向一致时,则保护进路可被后续进路重复锁闭。

对于单列车进路的保护区段,在进路办理后,需要和进路共同选通,并且共同锁闭。如果保护区段无法选通,则整个进路无法选通,进路办理失败。单列车进路的保护区段在未解锁时,若与此进路的后续进路(以此进路终端信号机为始端信号机的进路)路径方向(道岔方向)一致,则可被此后续进路(无论多列车进路还是单列车进路)直接选通并重复锁闭。

对于多列车进路,保护区段的建立不影响进路的建立及开放,进路开放后若保护区段未建立,则对应列车的移动授权无法超越此进路的终端信号机(无法在离终端信号机较近的停车点停车)。多列车进路的保护区段一旦建立,则此列车的移动授权可进入进路的终端信号机(列车方具有在离终端信号机较近的停车点停车的可能)。

多列车进路保护区段的办理时机需要有一定的策略;因为若保护区段过早办理,则有可能过早锁闭保护区段,此保护区段无法被其他敌对进路征用,对效率将有所影响;若保护区段办理过晚,则由于移动授权无法及时进入保护区段,而引起列车提前减速甚至停车;同时,考虑到停车点尤其是运行停车点至信号机的距离,有些进路的保护区段最终必须建立(如出站信号机),有些进路的保护区段最终不一定需要建立(如部分区间内的信号机)。

因此,多列车进路保护区段的办理采用以下3种不同的方式。

*方式一:保护区段提前办理,最好在列车尚未进入进路时办理。

*方式二:保护区段在列车进入进路后,在因保护区段未建立减速前一定时间办理。

*方式三:不建立保护区段。

2.3 保护区段的解锁

CBTC模式下,联锁接收ATP发送的停稳信息后,保护区段可立即解锁;若联锁接收不到列车停稳信息,保护区段需在满足车载ATP防护点回缩至终端信号机处才能解锁。当联锁无法接收ATP发送的停稳信息时,需人工确认列车停稳,并提示值班员采用人工延时解锁。

点式级别下,通过无线或环线(联锁与车载直接通信)方式可在站台轨区段、折返轨区段等处具备列车停稳控制功能,停稳信息用于点式级别下保护区段的立即解锁。

降级(点式或联锁级)情况下,当无停稳控制功能时,采用倒计时方式判定停稳后解锁。

保护区段的延时解锁是保护区段最基本的解锁方式,由联锁设备进行处理。当保护区段的接近区段(即:保护区段解锁的触发区段)被占用时,保护区段的解锁计时器开始从“m”倒计时至“0”为止,此时间应能保证列车在进入接近区段后,在进路终端信号机外方停车点停车,并留有一定的余量。其中,接近区段的长度和时间“m”均应通过计算确定。

此外,保护区段和后续进路重叠时,保护区段的解锁和后续进路的取消或人工解锁应相互独立,互不影响。后续进路重复锁闭保护区段时,保护区段随着后续进路的正常解锁而立即解锁,保护区段解锁计时器将随着保护区段解锁立即清零。

3 工程设计中保护区段的设置举例

CBTC系统下保护区段的设置在满足ATP防护所需的安全前提下,应充分考虑对列车运行效率的影响,如图2所示,下面结合本人参与的实际工程具体论述。

图2 平面布置示意图

进路1:F14至SC08

为保证CBTC列车进站在站台端部停车标处精确停车,故此进路需设置独立的保护区段。系统处于ATS控制级别时,保护区段有两个选择,即:道岔P04处于定位或反位的轨道区段,DG04均可作为基本进路1的保护区段。

进路2:SC02至F14

1) 若ATS控制级别时,此基本进路2可设置独立的保护区段,ATS可根据目的地码,判断选择道岔P08处于定位或反位的轨道区段DG12来作为基本进路2的保护区段。

2) 若联锁控制级下,一般联锁会默认道岔的定位或反位其中一种状态作为保护区段,此种情况下,假若联锁默认道岔定位时为其保护区段,而此时列车是回段车,这样下一进路需等待道岔区段解锁,才能办理,影响行车效率。在这种情况下,解决办法:值班员可将后续进路提前办理,而不影响效率。

3) 综上分析,基本进路2考虑到列车运行效率的问题以及减少值班员的频繁操作,可不设置独立保护区段而在进路内设置安全保护距离方式。

4 结论

本文简要分析了CBTC系统下保护区段的设置原则和应用实例。保护区段的设置涉及系统安全和可用性的双重考虑,需结合具体的线路配线设置不同的控制策略,需具体问题具体分析,在工程设计中不能一概而论。

The paper analyzes and discusses the control strategy of setting the overlap protection block section for the CBTC System.

CBTC system; overlap protection block section; seting; release

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.016

2014-03-20)