提升长沙地铁2号线出入段能力研究

雷黎明，朱亨国，任 颖，杨晓荣

（湖南中车时代通信信号有限公司，长沙 410005）

长沙地铁2号线一期工程信号系统采用基于通信的列车运行控制系统（CBTC）方案，该系统主要由列车自动监控（ATS）、列车自动防护（ATP）、列车自动运行 (ATO)、计算机联锁（CI）以及数据通信 (DCS)等子系统组成，各子系统均采用模块化设计，车-地采用2.4 GHz频段无线通信，轨旁设置固定应答器+点式环线，可以提供包括连续式通信（CTC）控制级下的ATO/ATP（AM/CM）、点式（ITC）通信控制级下ATP（IATP）、ATP限速人工驾驶（RM）以及联锁控制级（ILC）下的人工驾驶（EUM）等常用列车驾驶模式。正线采用计轴设备用来辅助列车位置检测，车辆段采用轨道电路及国产计算机联锁设备，由于正线与车辆段的列车运行方式不同，列车在进出车辆段时需进行驾驶模式转换，系统在靠近车辆段出入段线上设置转换轨，以实现列车出入段时驾驶模式的转换和相关功能。

本文在描述当前2号线出入段系统接口的基础上，结合实际运营情况，详细分析列车出入段用时较长的原因，并以此提出一种改进所有模式列车出入段效率的方案。

1 接口概述

长沙地铁2号线一期工程信号系统在光达站与黄兴车辆段出入段线轨旁区域布置的设备如图1所示。

图1 光达站与黄兴车辆段出入段线信号系统轨旁设备布置Fig.1 Signaling system trackside element layout of Guangda station and entering or exiting depot line of Huangxing depot

其中，联锁边界处的信号机X3357/X3358由正线联锁控制，Sc/Sr由车辆段联锁控制。

列车入段时需要正线联锁开放S3353/S3354信号机，允许列车进入S3353/S3354至Sc/Sr的进路。

办理从光达站到车辆段的进路（S3353-Sc/S3354-Sr）要求如下：光达联锁必须检查车辆段是否未办理以X3357/X3358为终端的进路；光达联锁必须检查车辆段是否已办理以Sc/Sr为始端的进路，该要求可以防止敌对进路的建立。

开放光达信号机（S3353/S3354）的要求如下：车辆段已设置从Sc/Sr进入车辆段的进路（进路距离必须长于150 m），该进路可以作为正线进入车辆段进路的保护区段，非CBTC装备列车必须在保护区段建立的情况下才能进入进路；正线进入车辆段的进路信号开放条件为Sc/Sr开放。

该信号开放针对所有运行模式列车，如果任一条件不满足，任何运行模式的列车都不允许进入进路。

列车出段时需要车辆段开放出库信号机，列车以RM模式进入正线。

车辆段出库信号灯开放要求：正线已经办理了以X3357/X3358为始端的进路；X3357/X3358信号开放。

办理从车辆段到光达的进路（以X3357/X3358为终端的列车进路）要求：车辆段联锁须检查正线是否未办理以Sc/Sr为终端的进路；车辆段联锁须检查正线是否已办理以X3357/X3358为始端的进路。

2 现行方案

一期工程正线与车辆段出入段线区域的轨旁设备布置如图2所示。

图2 光达转换轨区段轨旁设备布置Fig.2 Trackside element layout of transfer track section of Guangda station

由于系统安全设置限制，使得列车当前在出入段时用时较长，随着行车密度的增加，列车进出车辆段的运行效率必将受到一定影响。

2.1 列车入段

安全需求强制光达站和车辆段联锁边界处必须存在两条进路（一条在光达，另一条在车辆段），列车才能进入车辆段。车辆段的进路被认为是光达进路的保护区段（至少约150 m）。而当前设置的这两条进路的距离太长（光达大约500 m，车辆段大约700 m），且受线路限速要求，列车只能以最高35 km/h的速度行驶，因此花费时间过长。

列车要进入车辆段时，需要在T3353/T3354区段等待上述两条进路的办理。这会影响到光达正线站后折返操作。

如果CBTC列车要跟随前一列CBTC列车进入车辆段，必须等待S3353/S3354信号开放，而这两架信号机的开放又依赖于Sc/Sr的开放。这意味着只有前一列车解锁车辆段进路后，才能为后续列车进入车辆段提供条件。而这会导致前后两列列车进入车辆段时间间隔偏高。

此外，系统设计还要求列车停在转换区域T3357/T3358切换为RM模式后才能继续向车辆段运行。

2.2 列车出段

安全需求强制必须存在两条进路（一条在车辆段，另一条在光达），列车才能进入正线。光达进路的保护区段（进路X3357/X3358至X3355/X3356的保护区段为T3355/T3356）会影响到正线正常站后折返操作，即光达从上行站台折返到下行站台的站后折返进路与出段进路的保护区段（T3355/T3356）冲突。

3 改进方案

在满足上述所有系统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轨旁设备，以及修改联锁功能，分别缩短正线和车辆段内不同运行模式列车的运行间隔以达到提升出入段能力的目的。

3.1 变更

正线改进列车入段能力变更项如表1所示。

表1 正线改进列车入段能力变更项Tab.1 Change items of main line for improving capacity of train entering or exiting the depot

变更后光达站后出入段线轨旁设备布置如图3所示。

图3 变更后光达站后出入段线轨旁设备布置示意Fig.3 Trackside element layout of entering or exiting depot line of Guangda station after change

其中，“X”和“Y”可通过公式（1）计算制动距离S：

最终X取值139 m，Y取值200 m。

车辆段改进列车入段能力变更项如表2所示。

表2 车辆段改进列车入段能力变更项Tab.2 Change items of depot for improving capacity of train entering and exiting the depot

变更前车辆段室外轨旁设备布置如图4所示。

图4 变更前车辆段室外轨旁设备布置示意Fig.4 Trackside equipment layout of depot before change

变更后车辆段室外轨旁设备布置如图5所示。

图5 变更后车辆段室外轨旁设备布置示意Fig.5 Trackside equipment layout of depot after change

3.2 改善

进路距离减小至300 m左右（光达的150 m加上车辆段的大约150 m），这将提高列车在转换区域的入段效率。

新的转换区域在T3353/T3354或T3355B/T3356B或T3357/T3358。列车可以任意区段转换到RM模式进入车辆段。

另外需要添加新的功能允许CBTC列车进入S3355/S3356而无需Sc/Sr信号机开放通过信号（但仍然需要办理以Sr/Sc为终端的进路）。这样当一辆列车越过SrWG区段后，后一辆CBTC列车即可进入S3355/S3356。

列车可以停在T3355B/T3356B等待车辆段进路办理，而不影响光达站后折返进路的办理。

出车辆段时，由于T3355/T3356区段划分为两个小区段，这样出段进路和站后折返进路互不影响。

在不考虑加速度和制动曲线的情况下，也不考虑车载转换模式的时间，该值用“t”表示。假设光达区域内速度为35 km/h（信号机Sc/Sr前），车辆段区域内速度假设25 km/h（从Sc/Sr开始）。计算列车进入车辆段的大概间隔时间如表3所示。

表3 两种方案列车进入车辆段的间隔时间对比Tab.3 Comparison of time interval of trains entering the depot in two schemes

4 结论

经过实际运营情况验证，本文描述的改进方案对所有模式列车的入段能力都有较大提升，运行时间理论上可缩短约2 min。列车出车辆段的间隔时间和目前大体一样，改进方案的主要优势在于使得出段进路和光达站后折返进路隔离开，互不影响，从而保障列车出段效率。

因而该种优化方案可在类似工程项目初期需求设计阶段参考应用，以减少后期改造带来不必要的实施风险和经济成本。