城轨全自动无人驾驶信号系统人员防护开关设计

樊军艳

（南京恩瑞特实业有限公司，南京 211106）

0 引言

信号系统是线路实现全自动无人驾驶的关键核心技术支撑，肩负着保证行车营运安全的使命[1]。相较于有人值守系统而言，无人驾驶信号系统须考虑包括运维人员在内的轨旁作业人员进入轨行区作业或排故的场景，在系统技术层面提供安全防护措施。本文对典型站场进行分析，将包括站台区域在内的轨行区划分成合理的控制区域，通过设置工作人员防护开关（staff protecting key switch，以下简称“SPKS”）实现对特定区域的封闭。

1 控制区域划分与设置

SPKS控制区域划分应遵循以下原则：

（1）单个控制区域在激活状态下对线路运行效率的不良影响尽量小。

（2）所设SPKS控制区域全部激活时应能对线路区域全覆盖。

（3）线路某一区域需要被SPKS防护时应尽量保证有两处SPKS设置可实现对该区域的封锁。特殊情况下考虑效率及就近控制原则做简化处理。

基于上述原则，下面提供三种典型站场的SPKS控制区域划分设置：

（1）无岔站及区间SPKS区域设置

以区间边界为基准，该站SPKS防护区域覆盖至本站所管辖的区间边界处，上行方向与下行方向各自设置SPKS控制开关，控制电路相互独立。但无论上行方向SPKS还是上行方向SPKS，当其被激活时，当前控制区域均包含站台区段，也即SPKS在上下行控制相互独立的基础上，其对站台区域的防护作用是重叠的。当任一区间发生异常情况需要人工介入现场处置时，该区域对应的SPKS将被运营管理方安排激活，该区域所属的车站其站台区域也将处于防护之中。具体设置如下图1所示：

（2）一般有岔站及区间SPKS区域设置

有岔站及区间SPKS区域设置基本与无岔站及区间的设置方法相同，重点关注岔区的划分问题，以单渡线有岔区为例设置，具体如下图2所示：

图2 一般有岔站及区间SPKS区域设置

图2中的渡线道岔为单动道岔，D0101所在的道岔区段GD0105划归SPKS0103控制，D0102所在的道岔区段GD0106划归SPKS0104控制。这样设置的理由是为了提高行车效率，若其中一个岔区因故被封闭时，另一个岔区有正常使用的可能性。若故障区域刚好处于渡线上，则应由运营管理方视情况而定是否需要同时启用SPKS0103和SPKS0104防护整个岔区从而确保安全。

（3）设有存车线的有岔站及区间SPKS区域设置

当两条存车线分属不同的SPKS控制，当仅有一条存车线所涉区域被封闭时，另一存车线有正常使用的可能性。

2 接口设计

2.1 与ATS（Automatic Train supervision 列车自动监控）子系统接口设计

当SPKS防护开关被激活时，联锁子系统将SPKS状态信息通过网络接口传输给ATS子系统，ATS子系统的人机交互界面上应清晰、明确地显示相应的防护区域[2]。当SPKS防护开关恢复常态后处于未激活状态时，ATS子系统根据联锁子系统所传的SPKS开关状态信息而取消SPKS控制区域显示。值得注意的是，SPKS防护开关的启用不需要ATS确认。

2.2 与联锁子系统接口设计

SPKS防护开关的状态采用继电器电路实现，一般可选JWXC-1700继电器。SPKS开关未启用时，SPKS继电器励磁吸起，联锁采集此信息发送至ATS，ATS终端显示SPKS开关未启用的状态。同时，将在车控室使用指示灯电路以实现SPKS防护开关工作状态的显示。SPKS开关启用时，SPKS继电器失磁落下，联锁采集此信息发送至ATS，ATS终端显示SPKS开关所防护的区域。同时，车控室的SPKS防护开关启用状态所对应的指示灯将被点亮。

进路设置或进路解锁机制不受SPKS防护开关启用的影响。不针对SPKS设置重复锁闭功能，即当SPKS 防护开关恢复到常态时，相关信号根据进路条件恢复到开放信号。这里的“相关信号”指的是所有SPKS 防护区域内，以及有进路在防护区域内的信号机，调车信号和列车信号均适用该原则。

SPKS 防护开关启用时，道岔不会因此被锁定，即如果没有其他的命令（如进路、封锁等）使道岔锁闭在特定位置，则道岔可以转动。

2.3 与ATP（Automatic Train protection列车自动防护）子系统接口设计

SPKS开关未启用时，SPKS继电器励磁吸起，联锁采集此信息发送至ATP，ATP将控制列车正常行驶。SPKS开关启用时，SPKS继电器失磁落下，联锁采集此信息发送至ATP，ATP将控制列车停在防护区域之外，或使正在防护区域内行驶的列车产生紧急制动。已停在防护区域内的列车应保持静止。

3 SPKS故障处置设计

SPKS人员防护开关的系统设计应符合故障—安全原则，常态时处于非启用状态，当其自身装置发生故障时导向安全侧，即对于信号系统而言，相当于SPKS防护系统处于启用状态，但SPKS防护开关相应的工作状态指示灯应点亮。SPKS故障处置在技术条件支撑上以及运营人员操作上均应满足以下基本流程：

（1）SPKS防护开关发生故障，各级ATS子系统操作终端上相应的防护区域应显示SPKS启用图示。

（2）设置于车控制以及应急处置室等轨旁相关地点的SPKS防护开关工作状态指示灯应显示故障状态，显示灯颜色应采用惯例警示色——红色。

（3）故障SPKS所管控的区域内运行列车产生紧急制动，原处于停止状态的列车保持静止状态，故障区域以外但故障区域关联进路内列车产生紧急制动并停止在故障区域之外。

（4）运营单位站控管理人员应现场检查SPKS防护开关状态，初步排查故障，视情况安排抢修。

（5）若故障无法及时恢复，应由中央调度统一调配，安排多职能队员登乘迫停列车，以人工限制模式驾驶列车驶离故障区域。

4 结语

本文主要提出了SPKS防护区域设置的若干原则，举例给出了三种典型站场的SPKS防护区域设置方法，并介绍了SPKS防护开关与联锁、ATS、ATP各子系统之间的关键接口设计与工作原理。这些设计具有普遍代表性，全自动运行线路的正线、车辆段、停车场、试车线以及与其他线路的联络线均可纳入防护区域设计，可为全自动无人驾驶项目信号系统工程SPKS设计、场景设置与测试提供广泛参考。同时，本文所提出的SPKS防护区域设置方法还可为城轨建设与运营单位撰写用户需求、设定运营管理规章制度提供参考。