城市轨道交通有坡道线路道岔岔前计轴点布置方案

黄柒光 康 磊 成正波

(卡斯柯信号有限公司，200072，上海 ∥ 第一作者，高级工程师)

在城市轨道交通建设过程中，根据车站站台、道岔位置进行信号系统的区段、信号机、应答器等的设置，设置效果会直接影响列车运行安全和运营效率。当列车由岔后往岔前运行，如果列车通过道岔后立即解锁道岔，在坡度较大的线路上，如果列车发生后溜会导致挤岔或列车脱轨。因此，在CBTC系统设计中，为确保安全，一般要求CI(计算机联锁)子系统延时解锁道岔，或CI子系统检查列车已出清与道岔相邻的轨道区段后才解锁道岔，这样将影响列车运营效率。通过合理设定岔前计轴点距岔尖的距离，在确保安全前提下，可减少列车间隔时间，提高运营效率。本文重点介绍有坡道的城市轨道交通线路上道岔岔前计轴点的布置方案。

1 计轴系统检测方法

轨道区段的列车检测方式主要有轨道电路检测和计轴系统检测。计轴系统检测的原理是：在轨道区段两端安装计轴传感器，列车通过时，计轴传感器的发送器和接收器之间的交变磁场会发生改变，相应地，计轴传感器接收线圈上的感应电流或电压会发生改变；计轴传感器根据交变磁场的变化频率和变化顺序判断通过的轴数；计轴系统通过比较进入轨道区段的轴数和离开轨道区段的轴数，判断轨道区段的列车占用、出清情况。

计轴系统检测的优点在于：对道床状况无要求，基本不受牵引回流影响，对轨道区段长度无限制，维护成本低。因此，目前大部分CBTC系统都采用计轴系统作为次级检测。CI子系统所需的轨道区段的列车占用、出清信息，一方面由车载ATC(列车自动控制)设备通过车地无线网络传递给轨旁区域控制器，再传递给CI子系统；另一方面，CI子系统通过安全型继电器采集计轴系统信息。

2 道岔岔前计轴点布置方案

如果采用计轴系统进行轨道区段列车检测，线路上计轴点的设置尤为关键，直接影响列车运行安全及运营效率。

列车运行通过道岔后(由岔后到岔前)，根据联锁逻辑，一般情况，只要列车出清道岔区段，道岔即可解锁，供后续列车使用(参见图1)；如后续列车与前列列车的运行方向不同，则需转动道岔。因此，如果设置的岔前计轴点到岔尖距离过小，当因线路坡度较大列车发生后溜时，如果此时道岔已解锁且岔尖正在转动，则存在挤岔和列车脱轨风险。为避免该风险发生，要求CI子系统在解锁道岔前，要检查列车是否已出清与岔尖相连的轨道区段，这样将增大列车运营间隔，影响运营效率。如果设置的岔前计轴点到岔尖距离过大，道岔区段就会过长，列车通过道岔区段就需要更多时间，道岔的允许解锁时间也需更长，同样影响列车运营间隔，影响运营效率。因此，只有设置的岔前计轴点到岔尖的距离等于某一特定距离(设为L特定，如果设置的岔前计轴点小于L特定，列车从岔后往岔前通过道岔区段后，道岔还不能解锁转动)，才可确保列车通过道岔区段后，即使列车发生后溜也不会溜到岔尖，避免挤岔和列车脱轨风险，CI子系统也不需要检查列车是否出清与岔尖相连的轨道区段，可同时保证安全与运营效率。

L特定与后溜紧急制动距离、后溜最高速度、车辆系统参数、线路坡度等有关，是根据这些参数计算得出的。因线路条件原因，当岔前计轴点与岔尖距离小于L特定时，CI子系统解锁道岔前，必须检查列车是否出清与岔尖相连的轨道区段，这样设计虽然牺牲了一定的效率，但可确保列车发生后溜时道岔不能转动，避免了挤岔和列车脱轨风险。

对于折返区域，如果折返区域与线路终端车档相连(参见图2)，在设置计轴点时，应优先设置计轴点与岔尖距离等于L特定，这样列车通过道岔区段后，道岔即可解锁。如因线路条件无法满足岔前计轴点到岔尖的距离大于等于L特定，CI子系统解锁道岔前，必须检查列车是否出清与岔尖相连的轨道区段。而与折返区段相连的是线路终端车档，如果列车出清折返区段后，道岔解锁并转动到列车折出进路方向，这将导致列车无法从折返区段折出。为避免这种情况发生，CI子系统解锁道岔前不检查列车是否出清折返区段，同时在确定不会发生列车后溜的情况下解锁道岔。

对于安装有车载ATC设备的CBTC列车，车载ATC设备通过车地无线通信系统将列车停稳信息传输给CI子系统(通过车载ATC设备发送的制动已施加判断列车停稳)，CI子系统判断列车停稳后解锁道岔。

对于未安装车载ATC设备的非CBTC列车，由于CI子系统无法判断列车是否停稳，因此，当列车通过道岔后，经过一定时间的延时，CI子系统才可解锁道岔。

上述方案考虑了列车可能发生后溜的情况，在确保安全前提下，可减少道岔允许解锁时间，可缩短列车折返时间，可缩短列车间隔时间，提高运营效率。

3 道岔岔前计轴点布置案例分析

3.1 非终端折返区域道岔岔前计轴点布置

图1为非终端折返区域道岔区段岔前计轴布置点示意图。

图1 非终端折返区域道岔区段岔前计轴布置点示意图

如图1所示，无岔轨道区段G01由计轴点JZ01、JZ04组成，道岔区段G02由计轴点JZ01、JZ02、JZ03组成。前列列车A从DA经过道岔P10运行到DC，后列车列车B准备从DB经过道岔P10运行到DC。JZ01为道岔岔前计轴点，JZ02和JZ03为道岔岔后计轴点。D1所示的长度即为L特定。L特定即为岔前计轴点JZ01布置点到岔尖P10距离，等于列车后溜距离与两车轮距离之和，并考虑一定的安装误差如1 m。列车后溜距离与后溜紧急制动距离、后溜最高速度、车辆系统参数、线路坡度等有关，是根据这些参数进行计算得出；对于两车轮距离，允许一对车轮经过计轴传感器时没有被CI子系统检测到，这可提高系统可靠性和可用性；安装误差是因受现场线路条件限制而产生的，如计轴设备需要距金属物有一定距离的距离，以免该金属物干扰计轴设备。

如果计轴点JZ01布置点与P10岔尖的距离小于L特定,道岔P10解锁则需等列车出清G01，这样道岔P10的允许解锁时间较长，会影响列车运营间隔和运营效率。

计轴点JZ01布置点与P10岔尖的距离大于L特定,道岔P10解锁则需等列车出清G02。JZ01布置点与P10岔尖的距离越大，G02越长，列车通过道岔区段的时间越长，道岔允许解锁时间也更长，也将影响列车运营间隔。

计轴JZ01布置点与P10岔尖的距离等于L特定，既可确保列车后溜时不会发生挤岔和脱轨，同时列车间隔最小，运营效率最高。

3.2 终端折返区域道岔岔前计轴点设置

图2为终端折返区域道岔区段岔前计轴布置点示意图。

图2 终端折返区域道岔区段岔前计轴布置点示意图

如图2所示，折返无岔区段G14由计轴点JZ05、JZ06组成，道岔区段G15由计轴点JZ05、JZ07、JZ08、JZ09组成。列车从DG运行到折返区段DH，再从DH运行到DF。D1所示的长度即为L特定。L特定即为计轴点JZ05布置点到道岔P06岔尖距离，等于列车后溜距离与两车轮距离之和，并考虑一定的安装误差如1 m。

如果计轴点JZ05布置点与道岔P06岔尖的距离小于L特定,道岔P06解锁则需等列车出清G14。而与G14相连的是线路终端车档，如果列车出清G14道岔P06才能解锁，将导致列车无法从折返区段折出。为避免列车无法折出情况的发生，CI子系统解锁道岔前不检查列车是否出清G14，同时在确定不会发生列车后溜的情况下解锁道岔。对于安装有车载ATC设备的CBTC列车，车载ATC设备通过车地无线通信系统将列车停稳信息传输给CI子系统(通过车载ATC设备发送的制动已施加判断列车停稳)，CI子系统收到列车停稳信息后解锁道岔。对于未安装车载ATC设备的非CBTC列车，由于CI子系统无法判断列车是否停稳，因此，当列车通过道岔后，经过一定时间的延时，CI子系统才可解锁道岔。

如果计轴点JZ05布置点与道岔P06岔尖的距离小于L特定,道岔P06解锁则需等列车出清G15，计轴点JZ05布置点与P06岔尖的距离越大，列车通过G15需要的运行时间越多，道岔P06允许解锁时间也更长，将影响列车运营间隔和运营效率。

如果计轴点JZ05布置点与道岔P06岔尖的距离等于L特定，既可确保列车后溜时不会发生挤岔和脱轨，同时列车折返间隔最小，运营效率最高。

4 结语

对于有坡道的城市轨道交通线路，考虑到列车在线路上可能会发生后溜，按照本文介绍的方案调整道岔岔前计轴点到岔尖距离，在确保安全前提下，可减少列车通过道岔后的道岔允许解锁时间,缩短列车间隔时间及列车折返时间，提高折返能力和运营效率。本文介绍的方案已广泛应用在北京、上海等城市的轨道交通线路中，适用于有人及全自动无人驾驶线路。