城市轨道交通全自动运行列车跨控区回退安全防护设计方案

2022-07-20乔福明

城市轨道交通研究 2022年7期

乔福明

(上海富欣智能交通控制有限公司， 201203，上海∥工程师)

全自动运行系统采用自动化技术由设备代替司机或运营人员的操作，可减少人工操作失误和人工确认时间，进一步提升运营效率。列车自动回退是全自动运行系统新增功能之一，指列车进站过冲站台(例如：5 m内)时，自动回退再次对标，直至列车对准站台停车标志。列车回退时应保证退行区域内行车安全。

1 列车退行危害分析

1) 列车退行过程中，存在与后方列车发生相撞或侧冲的可能性[3-4,7]。当前技术主要是通过计算列车回退防护区域，并将其作为其它列车的障碍物，来阻止后行列车进入该区域。若后行列车已位于回退区域内，则不允许列车回退。

2) 列车退行过程中，如遇道岔转动，在岔区会导致列车脱轨。锁闭列车回退区域中的道岔，可以防止道岔转动。

3) 列车退行过程中，如站台门打开、急停按钮被激活，可能会导致列车与轨道上的工作人员或者跌落站台的乘客发生碰撞。增加对站台门开关状态和急停按钮的检查，有助于确保乘客和工作人员的安全。

4) 列车退行过程中，如进入封锁区域，发生激活的人防区域、封锁的区段或者道岔、封锁的信号机内方等情况，会导致列车脱轨、与工作人员或者乘客发生碰撞。也应将封锁区域作为回退授权的检查事项。

5) 列车在段(场)内退行过程中，如遇库门关闭或洗车机故障，会导致列车与库门或洗车机相撞。库门和洗车机状态也应该纳入回退授权的检查条件。

6) 列车退行过程中，如未经授权而进入相邻控区，会导致与相邻控区列车相撞等。本文将提出相应的防护措施，以避免该危害发生。

2 列车跨控区回退场景分析

图1所示为列车正线折返过冲站台自动回退场景。根据运营计划，早高峰和晚高峰时间段，部分列车采用小交路运营。列车从GD1方向运行至站台KMN1停车。站务人员清客确认后，列车利用虚拟站台PS39进行折返，在GD0方向继续载客运营。图1中，ZC3为控区3的区域控制器(ZC)，ZC4为控区4的区域控制器，控区3和控区4属于正线控区且相邻。若列车停靠站台 PS39时过冲站台，列车回退安全应由ZC3和ZC4共同保证。

图1 列车正线折返过冲站台的自动回退场景Fig.1 Automatic turning back scenario of train main line rushing over platform

图2所示为列车转换轨处过冲站台自动回退场景。根据运营计划，列车从GD0方向运行至虚拟站台PS19停车。列车停车后，ATS(列车自动监控)系统为列车分配运行任务。列车接到任务后,再次投入正线载客运营。图2中，ZC9为自动化车辆段控区9的区域控制器，ZC1为正线控区1 的区域控制器。若列车停靠虚拟站台PS19时过冲站台，列车回退安全将由ZC9和ZC1共同保证。

图2 列车在转换轨处过冲站台的自动回退场景Fig.2 Automatic turning back scenario of train rushing over platform at transfer track

3 列车跨控区回退授权设计方案

列车过冲站台跨控区回退时，其所在控区ZC计算的回退授权由两部分组成：本控区ZC计算的授权和相邻控区ZC计算的授权。仅当本控区ZC和相邻控区ZC都授权回退时，本控区ZC才能向列车发送回退授权。列车在回退过程中持续检查ZC提供的回退授权，一旦检测到未授权，列车应立即停止回退，实施紧急制动。

3.1 回退授权设置

由于本控区ZC与相邻控区ZC之间及同控区ZC与联锁设备(CBI)之间存在多种不同的通信状态，列车跨控区回退时，回退授权的设置方式也不同。

1) 通信状态1：相邻控区ZC间通信正常，同控区ZC与CBI间通信正常。该状态下列车回退授权设置方案如图3所示。列车向所在控区ZC(图3中用ZC1表示列车所在控区区域控制器，ZC1和ZC2相邻)发送回退请求。ZC1在收到回退请求后，先计算本控区回退授权。ZC1在计算本控区回退授权时，在其它条件均满足的情况下(包括站台急停按钮未激活、站台门关闭、人员防护按钮未激活等)，向该控区CBI(图3中用CBI1表示)发送回退请求。CBI1在收到回退请求后，为其计算回退授权。CBI1在计算回退授权时，判断后退条件是否满足，若满足，则锁闭回退区域。锁闭了回退区域即认为回退已授权。CBI1将计算的回退授权发送给ZC1。为其它列车办理进路时，若进路范围内存在锁闭的回退区域，回退区域中的道岔不能转动。

图3 相邻控区ZC间通信正常Fig.3 Normal communication between adjacent control area ZCs

仅当本控区回退已经授权时，ZC1才向相邻控区ZC(图3中用ZC2表示)发送回退延伸请求。ZC2在收到回退延伸请求后，为其计算回退延伸授权。ZC2计算回退延伸授权时，在其它条件均满足的情况下(包括请求的回退区域没有列车、道岔处于定向或者侧向、回退区域外方列车不会越过该回退区域等)，向本控区联锁设备(CBI)(图3中用CBI2表示)发送回退延伸请求。CBI2在收到回退延伸请求后，为其计算回退延伸授权。CBI2在计算回退延伸授权时，判断回退条件是否满足，若满足，则锁闭请求的回退区域。锁闭了回退区域即认为回退延伸已授权。CBI2将计算的回退延伸授权发送给ZC2，ZC2再将回退延伸授权发送给ZC1。

ZC1收到ZC2回复的回退延伸授权时，仅当本控区ZC和相邻控区ZC都授权回退时， ZC1才能向列车发送回退授权。以上计算回退授权涉及到的条件应持续检查，一旦不满足，应立即停止回退授权。

2) 通信状态2：相邻控区ZC间通信中断，同控区ZC与CBI间通信正常。如图4所示，ZC1和相邻ZC2通信中断。列车所在控区ZC1的回退延伸请求将通过本控区CBI1转发给相邻控区CBI2，CBI2再发送给ZC2。ZC2将计算后的回退授权按照回退延伸请求时的路径回复给ZC1。

图4 相邻控区ZC间通信中断Fig.4 Interrupted communication between adjacent control area ZCs

3) 通信状态3：ZC和CBI间通信中断。ZC和CBI间通信中断状态可分为3种场景，不同场景下列车回退授权设置方式不同。

场景1如图5所示，ZC1和相邻ZC2间通信中断，ZC2和CBI2间通信中断。列车所在控区ZC1的后退延伸请求将通过本控区CBI1转发给相邻控区CBI2。CBI2将计算后的回退授权按照回退延伸请求时的路径回复给CBI1。由于ZC2和相邻CBI2中断通信，ZC2中的列车无法使用高级模式根据ZC2计算的移动授权行车，仅能由司机根据信号显示手动驾驶列车。该方案同样适用于场景2，即ZC1和相邻ZC2间通信正常，ZC2和CBI2间通信中断。场景2列车回退授权设置如图6所示。