王 鹏

(石家庄市轨道交通有限责任公司,050017，石家庄∥工程师)

石家庄市轨道交通3号线一期工程正线地下停车场ATS系统方案分析

王 鹏

(石家庄市轨道交通有限责任公司,050017，石家庄∥工程师)

介绍了石家庄市轨道交通3号线一期工程首开段石家庄站正线地下停车场概况。针对正线停车场的特殊运营需求,提出了相应的ATS(列车自动监控)系统列车运营调度实施方案,以实现列车自动化收发车及折返作业的功能。对实际运营中可能出现的故障情况提出应对方案。经对方案的分析比选，编辑列车运行图并在ATS系统中增加调度功能的方案运营效果更好。

城市轨道交通; 石家庄市; 地下停车场; 运营方案

1 研究背景及工程概况

1.1 研究背景

由于城市轨道交通车辆段/停车场每天要进行大量的列车收发车作业,因此,合理高效地组织列车在车辆段/停车场的运营是行车调度的一项重要工作。

在传统的车辆段/停车场内,列车运行组织由车辆段/停车场ATS(列车自动监控)系统和联锁共同完成。调度人员通过在车辆段/停车场内的工作站操作来确定列车先后出车辆段/停车场的顺序,并实现追踪车组号。

北京地铁7号线焦化厂车辆段采用自动化运营调度方案,可实现自动排列列检库内的移库列车进路、停车列检库至转换轨及转换轨至停车列检库的列车进路;可自动完成并实现列车在正线和车辆段内列车车组号的连续追踪；能根据出入库计划自动设置列车头码,并自动触发停车列检库至转换轨之间的列车进路和移库列车进路。不仅提高了车辆段出入库运行效率,而且减少了工作人员的劳动强度。完全自主化的全自动无人驾驶系统也正在北京地铁燕房线实施,其停车场可实现列车自动唤醒及自动休眠、自动出入库等功能,进一步提升了自动化运营调度能力。

1.2 工程概况

石家庄市轨道交通3号线一期工程(以下简为“3号线”)计划在2020年底全部开通并投入试运营。其首开段(小灰楼站—石家庄站)线路长度为6.372 km,设车站6座，共配置8列列车,计划于2017年开通试运营。目前，根据客流预测及3号线首开段位置,需要位于3号线线路中间段的首开段提前投入运营。然而，3号线车辆段位于线路的一端,因而3号线车辆段不能与首开段同期开通。经过多方讨论,为了满足首开段前期运营的需求,决定在首开段端站(石家庄站)的站后区间设置地下停车线，用作简单的日常列车停放和检修作业。对这种在正线区间设置的特殊形式停车场,其设计合理的运营调度方案是当前急需解决的重要问题。

不同于独立设置的车辆段/停车场,石家庄站站后停车场设置在车站正线区间,与正线是密不可分的。因此,不能把地下停车场与正线独立分开,用2套联锁分别进行控制;而只能把地下停车场作为正线车站的一部分,纳入正线的监控调度范围。此停车场不仅要完成基本的列车收发车作业，还要兼顾列车折返等相关正线运营作业。这对运营调度效率的要求更高。

3号线首开段在小灰楼站后设置站后折返线路,在石家庄站站后区间设正线停车场。正线停车场有6股道(每股道1列位)地下停车线(见图1)。其中，3G、4G股道兼作终端折返线,1G、2G、5G、6G股道设置有检修坑和检修设备;而且5G股道还设置了检修平台,可进行简单日常检修作业。试验段全日行车110对列车。其中，一般时段开行6对/h,行车间隔为10 min;临近起始和结束运营时段开行5对列车/h,行车间隔为12 min。

图1 石家庄站平面示意图

2 ATS自动运营调度系统方案设计

2.1 方案一

根据正线停车场的出车位置和库线情况编辑列车运行图,并增加ATS系统调度功能。

2.1.1 编辑运行图

一般运行图编辑时,正线连接至停车场转换轨,出车位置仅对应3条库线，且在转换轨处上传车次号至车辆。而3号线正线停车场的出车位置对应6条库线,且在停车库内上传车次号给车辆。因此运行图的编辑及调试有一定难度。

运行图编辑员在编辑基本运行图时,可将正线停车场的停车股道作为铺画运行图的起/止点。每一条计划线的起点和终点都可以连接到不同的存车股道,并作为列车出/入库的依据(需运营考虑默认的出入库规律来创建基本图)。这样,每条存车线上列车的上线车次、上线时间、下线车次、下线时间都能从当日计划中获取。于是ATS系统可直接根据修改后的运行图为每列列车分配车次、排列进路、接车入库。

2.1.2 自动匹配车次

当日的计划运行图成功生成后，运行图即配置好每条存车线的列车上线车次及上线时间。ATS系统就可根据当日计划运行图为停车股道上的列车自动匹配车次号。为自动列车匹配车次号的时间可根据运营的实际情况进行配置(例如首班车发车前15 min)。

当列车成功自动匹配车次号后,ATS系统会给车载设备发送计划信息。列车升级到CBTC(基于通信的列车自动控制)系统控制级别后会显示该信息。

如果ATS自动匹配车次时发现对应的股道上没有列车，或者由于其他未知原因造成ATS自动匹配车次号失败,则ATS系统会发出报警提示,需要人工确认或进行干预。本着人工设置优于自动设置的原则,如果ATS系统自动匹配车次号之前,某列列车已经被人工设置过车次号,则系统不会再为该列列车自动匹配车次号。

2.1.3 自动触发出场进路

ATS系统为列车自动匹配车次号之后,会根据计划运行图,分别自动触发每列列车的出场进路,使列车出库上线运行。

自动触发列车出场进路的时间点可以根据运营的实际情况进行配置。

如果由于故障或其他未知原因,ATS系统自动触发列车列车出场进路失败,则系统会发出报警提示,要求由人工确认或进行干预。

2.1.4 自动触发回场进路

ATS系统会根据当日计划运行图自动触发未回库列车的回库进路。当列车入库后,ATS系统还会自动清除回库列车的车次信息,完成运营。

如计划回库的股道已有车占用，或由于其他未知原因造成ATS系统自动触发列车回场进路失败,则系统会发出报警提示,要求人工确认或进行干预。

本着人工设置优于自动设置的原则,如果在ATS系统自动触发列车回场进路之前,人工修改了该列列车回库目的地,则ATS系统会按人工设置的目的地自动触发进路。

2.2 方案二

2.2.1 在停车场增加调度工作站

在3号线石家庄站正线停车场增加1台正线调度工作站,且直接与石家庄站的ATS系统车站设备通信,以实现对正线停车场列车的调度管理。方案二的调度工作站连接示意图见图2。

图2 方案二的调度工作站连接示意图

此方案需在ATS系统中增设正线调度员角色。正线调度员的角色只能从正线调度工作站登录,可以对正线停车场内的列车进行出入库管理及核对或修改车组号的操作。本方案中的正线调度工作站与传统设置的ATS系统车辆段调度工作站功能类似。

2.2.2 调度方案

每日运营开始前,调度员应核对股道上的列车车组号与列车的实际停放情况是否一致,并在列车出发前人工设置列车的目的地码(每列列车每天设置一次)。随后ATS系统会根据目的地码自动触发停车股道至正线的进路,当列车运行进入转换轨后自动为列车匹配车次号。

每日运营结束后,每列列车并不是固定地停在对应股道上,而是根据列车运营情况及需要进行的日检情况来调整列车的停车股道。为使ATS系统实现自动排列进路进行接车作业,方案二中，结束运营的列车到达后,正线调度员为列车设置目的地码(即该列车将进入的停车股道),将计划车改为头码车,之后ATS系统即可自动触发该列列车进入该股道的进路。

方案二将石家庄站3G及4G股道作为终端站的两条折返轨,并默认使用3G股道进行折返。当ATS系统处于控制中心自动控制时,ATS系统会根据运行图自动触发折入和折出进路。控制中心自动控制模式下的ATS系统具有3种折返模式:

(1) 折返模式一:只自动触发通往3G股道的进路;

(2) 折返模式二:只自动触发通往4G股道的进路;

(3) 折返模式三:通往3G股道或4G股道的进路都可自动办理,ATS系统按当时进路办理状态自动选择1条股道触发。

当ATS系统采用车站控制模式时,ATS系统会在现地控制工作站设置联锁级的自动折返模式。自动折返模式包括折返模式一(3G股道折返)、折返模式二(4G股道折返)、折返模式三(3G、4G股道交替折返)。

在运营中,由于3G、4G股道同时兼做折返轨和停车库线,所以调度员为列车配置计划时应优先安排这2个股道的列车上线运营,运营结束时也应最后入库停车到这2个股道。可见，ATS系统的折返作业采用了传统的处理方式。

2.3 方案比选

方案一与方案二对比结果如表1所示。

表1 方案一与方案二对比

由表1可见,方案一中ATS系统可实现对正线停车场自动接发车的控制。其自动化程度较高,不需要每天为每列列车设置目的地码；而且,正常情况下也不需要人工干预。因而,3号线石家庄站正线停车场的ATS系统采用了方案一。

为了正常的组织运营,应在每天开始运营前核对存车线上实际停放的列车是否与ATS系统界面上显示的一致；如不一致,则调度员可通过修改车组号使其一致。而且，每天开始运营前,还应结合当日计划查看有发车任务的股道上是否已有列车准备运营。

最终，3号线采用基于CBTC的移动闭塞制式ATS系统和联锁系统。地下停车场不需再增加调度工作站,而完全由中心ATS系统来完成调度工作。

3 结语

3号线首开段由于未单独设置车辆段和停车场,故在石家庄站站后区间正线设置了地下停车线，用作日常列车停放和检修作业。本文从工程实际出发,不仅分析了ATS系统如何实现列车自动化收发车和折返作业,还针对特殊情况提出了应对方案。通过对方案的比较分析，选择了具有调度功能、自动程度较高，且能较好地满足运营需求的方案一作为实施方案。

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Analysis of the Operation Schemes on Mainline Underground Parking Area of Shijiazhuang Metro Line 3

WANG Peng

By introducing the mainline underground parking area of the first-open section of Shijiazhuang metro Line 3, an automatic train supervision (ATS) scheme is put forward according to the special demand of operation that sets up the parking area on the mainline,in order to realize automatic train collection, departure and return operation, effectively process failures in practical operation.Through anaysis, the edition of train diagram and adding scheduling functions to ATS system will achieve good operation effect.

urban rail tnansit; Shijiazhuang City; underground parking area; operation scheme

Shijiazhuang Metro Co.,Ltd.,050017,Shijiazhuang,China

U 279.1: U 231

10.16037/j.1007-869x.2017.03.012

2015-12-14)