基于虚拟分区的城市轨道交通全自动运行控制系统动态测试安全防护方法

刘 磊 胡荣华 薛 强

(卡斯柯信号有限公司,200072,上海∥第一作者,高级工程师)

在我国城市轨道交通全自动运行控制系统中,动态测试功能为列车唤醒流程中的一项可配置功能,需要完备的安全防护和严格的操作限制。动态测试是在列车投入运营前、被唤醒并完成静态测试后,由信号系统控制列车向前后方向各运行一段距离,测试牵引功能和制动功能是否正常。

动态测试时,列车在停车区域内移动,其安全由区域控制器、车载控制器和联锁设备管理。在授权列车动态测试前,对冲突条件进行检查,在没有冲突资源占用的情况下锁闭动态测试列车所需道岔;在动态测试过程中,对冲突资源的征用进行防护,并对列车的跳跃速度和距离进行控制和管理。

在目前现有的动态测试应用中,双列位停车库的两个停车位中间设置了约20 m长的动态测试缓冲区段,以保证动态测试列车与相邻停车位列车之间的间隔。但该设置未考虑区段占用延时,存在一定的风险。此外,增设动态测试缓冲区段还会增加土建和信号设备的资金投入,增加建设成本和维护的成本。

对此,本文提出取消动态测试缓冲区段,通过按唤醒测试防护区和动态测试管理区进行虚拟分区,进而对列车动态测试的授权和过程进行安全防护。

1 动态测试授权中的安全防护

在列车唤醒过程中,当列车某一端完成静态测试并通过后,由车载控制器向轨旁区域控制器申请动态测试。区域控制器在授权某停车位列车进行动态测试时,需检查并确认列车完全位于唤醒测试防护区内。唤醒测试防护区为列车唤醒后动态测试的移动范围,其由停车点向两侧扩展。

在动态测试过程中,一旦列车位置超出唤醒测试防护区范围,须采取紧急制动。对此,在唤醒测试防护区的基础上按紧急制动距离向两侧扩展,形成动态测试管理区。

1.1 动态测试管理区之间有无交集

同一停车库相邻停车位动态测试管理区可能存在交集。动态测试管理区无交集的双列位停车库管理区布置示意图如图1所示。

图1 动态测试管理区无交集的双列位停车库管理区布置示意图

图1中,相邻两个停车位之间未设置动态测试缓冲区段,相邻两个停车位的动态测试管理区D_A2和D_B2没有交集。

在对停车位A2上的列车进行动态测试授权前,区域控制器须检查停车位B2上是否停有列车。当停车位B2上没有列车或有可识别列车时,允许授权停车位A2上的列车进行动态测试。

动态测试管理区有交集的双列位停车库管理区布置示意图如图2所示。图2中相邻两个停车位之间不设置动态测试缓冲区段,待授权列车的动态测试管理区D_A2与相邻停车位上的动态测试管理区D_B2的范围有交集时,只有停车位B2上的可识别列车处于停稳状态,才允许授权停车位A2上的列车进行动态测试,并开启安全防护模式。

图2 动态测试管理区有交集的双列位停车库管理区布置示意图

图2中绘制了停车位B2上列车的安全定位,以及防护该列车的限速点和防护距离。在停车位A2上的列车进行动态测试时,区域控制器管理停车位A2上的列车不会进入停车位B2上列车的安全定位范围。

1.2 动态测试管理区包含其他防护对象

包含道岔警冲标时的动态测试管理区布置如图3所示。如果道岔后两个停车位的列车动态测试管理区D_A2和D_A1均包含警冲标,则区域控制器将不授权停车位A1和A2上的列车同时进行动态测试。区域控制器只有在接收到联锁设备对某停车位列车动态测试的授权后,方可授权该停车位上的列车进行动态测试。

图3 包含警冲标的动态测试管理区布置示意图

存在道岔的动态测试管理区布置如图4所示。当动态测试管理区D_A1内存在道岔P时,联锁设备在授权停车位A1上的列车进行动态测试前,须锁闭相应的道岔P。

图4 存在道岔的动态测试管理区布置示意图

联锁设备在授权列车动态测试时,还须检查确认没有办理进入测试列车所在停车位的进路。若列车所在的停车位区段范围包含道岔的警冲标坐标,则检查没有办理通过该道岔的进路,防止动态测试过程与其他进路发生侧向冲突。区域控制器在授权某停车位列车进行动态测试时,还需确认SPKS(人员防护开关)未被激活、车库门处于打开且锁闭状态。

2 动态测试过程中的安全防护

当列车获得区域控制器的动态测试授权后,由车载控制器发出向前跳跃和向后跳跃的指令,列车开始动态测试。

在动态测试过程中,若动态测试授权条件不再满足,则车载控制器控制列车紧急制动,并宣布动态测试失败。

在动态测试过程中,联锁设备禁止办理其他列车进入动态测试停车位进路;如果动态测试的停车位区段是道岔的侧向冲突防护区段,则禁止办理通过侧向道岔的进路。车载控制器检查到测试列车运行速度超出动态测试限速时,输出紧急制动。当进行动态测试的列车移动到防护相邻停车位列车的限速点时,车载控制器遵循防护曲线对列车运行速度进行控制。

根据防护距离和限速,车载控制器计算列车限速防护曲线,如图5所示。图5中:动态测试管理区D_B1与动态测试管理区D_A1有交集;区域控制器在授权停车位A1上的列车进行动态测试后,若停车位B1上有可识别列车且处于停稳状态,则当停车位A1上列车跳跃至停车位B1上列车的防护曲线限速点时,车载控制器按照防护曲线限速对列车运行速度进行防护。

图5 列车限速防护曲线

动态测试过程中,区域控制器对测试列车进行防护,防止其他列车进入测试列车所在的动态测试管理区。

车辆收到车载控制器的跳跃命令后向车载控制器反馈“车辆跳跃响应”;车载控制器根据车辆跳跃响应和跳跃距离,判断跳跃是否成功。当向前跳跃和向后跳跃都成功后,车载控制器判断列车该端动态测试成功,将驾驶室激活切换至另一端,由另一端车载设备发起执行静态测试和动态测试。

动态测试过程中,区域控制器根据列车及前后列车的位置和状态、停车位的动态测试管理区的位置范围,实时判断是否授权列车进行动态测试,无需制定复杂的运营规程进行管理。

3 结语

本文提出的动态测试安全防护方法在传统的实体区段基础上,取消了动态测试缓冲区段,基于唤醒测试防护区和动态测试管理区进行虚拟分区,由区域控制器精确计算列车动态测试过程中的安全移动和防护范围,并通过分区对列车位置进行控制;配置唤醒测试防护区对动态测试过程的列车移动范围进行防护,定义动态测试管理区用以避免产生冲突进路和冲突的移动授权。

采用该安全防护方法,无需设置动态测试缓冲区段,不仅能缩短动态测试列车与其他相邻列车的安全间隔,缩短停车位列车出库运行距离,进而提高运营效率,还能减少划分实体区段的信号设备,并减少停车库的占地面积,进而降低项目的土建成本和信号设备成本。

这种设计思路也可应用于其他安全防护功能的设计方案中。