自动折返原理及常见折返失败原因分析

马加朋，李建锋

(郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000)

折返效率是影响地铁运行效率的一个重要环节[1]，在URBALIS信号系统中采用站后折返方式的自动折返方案，有利于地铁线路运营组织，不易发生客流拥挤，且停站时间不会过长[2]。URBALIS信号系统设计列车到达折返站能可靠实现无人自动折返的正确率不低于99.99%，本研究分析URBALIS信号系统中列车自动折返模式原理和实现方式，并结合现有的自动折返故障进行分析总结，对故障快速定位处理有一定的指导意义。

1 ATB模式定义

自动折返是基于无线通信的列车控制 (CBTC)运营等级下的一种运行模式，是指CBTC列车在无须司机操作的情况下，在授权自动折返操作区域经由牵入进路运行至折返线虚拟站台，车载控制器(CC)自动切换驾驶室，再经牵出运行至预定目的站台的过程[3]。ATB模式需要由列车自动监控(ATS)子系统、列车自动控制(ATC)子系统、联锁(CI)子系统和数据通信(DCS)子系统共同完成。

2 ATB模式实现条件

URBALIS系统ATB模式可用条件为列车在授权自动折返操作的区域内、CBTC控制级别可用、列车停稳、车门和屏蔽门关闭且锁闭、驾驶手柄在零位、方向手柄在零位和两个驾驶室都没有被激活(钥匙在OFF位)。

3 URBALIS信号系统提供两种自动折返模式

3.1 站台上的无人自动折返按钮

列车在无人自动折返站停车、旅客下车完毕、车门和站台门关闭后，两个驾驶室都没有被激活(钥匙在OFF位)且方向手柄在零位、驾驶手柄在零位、列车处于ATB停车区域，此时ATB启动按钮指示灯点亮，司机按压按钮后下车；司机激活站台ATB按钮，启动列车折返作业；当列车执行自动折返时，司机步行至下一个站台，等待列车完成自动折返停在该站台；一旦车停准，司机上车激活另一端的设备，开始新的运行。

3.2 司机台ATO(自动列车运行装置)发车按钮

列车在无人自动折返站停车、旅客下车完毕、车门和站台门关闭后，两个驾驶室都没有被激活(钥匙在OFF位)且方向手柄在零位、驾驶手柄在零位、列车处于ATB停车区域，此时ATB启动按钮指示灯点亮，由司机按压列车ATB按钮；司机按压ATO启动按钮，列车执行自动折返时司机行至列车的另一端；列车停在站台后司机激活列车另一端，并打开车门及站台门，待旅客上车完毕关闭车门及站台门，开始新的运行。

4 ATB模式信号与车辆原理图分析

4.1 驾驶室激活

在非ATB驾驶模式下，ATC使用KSON作为输入信号来了解司机激活了哪个驾驶室，认为该驾驶室有驾驶员且在监控列车运行，其中KSON是安全输入信号(DSI_1)。

如图1所示，KR1继电器的励磁电路与KR2继电器的常闭接点串联，KR2 继电器的励磁电路与KR1继电器的常闭接点串联，确保了两个驾驶室的互锁关系，避免出现两个驾驶室都被司机激活的情况。

图1 ATB模式下驾驶室激活原理图

在ATB驾驶模式下，ATC利用CSR(ATC选择驾驶室继电器)信号配置列车运行方向驾驶室(驾驶室1或驾驶室2)，其中CSR是功能输出信号(FDO_19)，与KSON选择驾驶室的处理方式相同。CSR1设为1，表示ATC选择激活驾驶室1；CSR2设为1，表示ATC选择激活驾驶室2。如图1所示，KSON为OFF位时，ATC输出CSR=1，FDO_19接点闭合，CSR继电器常开接点闭合，KR继电器励磁，列车驾驶室被ATC激活。而CSR继电器励磁时需要KSON1、KSON2均处于OFF位，从原理图验证了ATB模式可用时需要两个驾驶室都没有被激活(钥匙在OFF位)。若列车正处于ATB模式时，司机激活任意一端驾驶室，ATC将设置CSR1为0，即使此时ATC输出CSR信号，但由于CSR继电器励磁电路被断开，CSR信号无法使KR继电器励磁，继而ATC无法选择驾驶室激活。因此，从原理图也可得出司机激活驾驶室优先于ATC激活驾驶室。

4.2 车载ATB按钮命令采集

当满足ATB模式条件、ATB模式可用时，ATB按钮会点亮。FDO_8为ATB_IND功能信号输出，ATC请求点亮ATB按钮的指示灯，告知司机可以使用ATB功能。司机按压列车 ATB按钮(ATB_PB)后，ATC会采集到ATB_PB为1的功能输入信号，列车进入ATB模式。ATB按钮接点与KSON接点串联，只有KSON处于OFF位，ATB按钮被按下后才能得到有效的输入信号，列车才能进入ATB模式。

4.3 站台ATB按钮命令采集

驾驶室ATB按钮指示灯点亮，司机按压列车ATB按钮后，列车进入ATB模式。司机可以按压ATO启动按钮实现有人监督的自动折返，或利用站台ATB按钮实现无人自动折返。折返站台设置自动折返按钮，司机按下后ATB按钮继电器励磁吸起，联锁采集到ATBAJ继电器吸起，通过骨干网发送给车载ATC，车载ATC收到信息后启动列车的折返作业，实现无人自动折返。

5 ATB折返失败故障统计

ATB折返失败故障统计见表1。

表1 ATB折返失败故障统计

6 结语

ATB折返失败原因主要类型：信号不能正常输出虚拟钥匙信息(CSR)、ATB方向向前信息(FWD)、牵引指令、牵引级位信息等；车载ATB按钮、站台ATB按钮故障等；轨旁转辙机、PSD设备故障等；以及车辆专业问题、司机操作问题。