乔志远

(上海地铁维护保障有限公司通号分公司， 200235， 上海∥工程师)

1 概述

在城市轨道交通线路中采用列车灵活编组技术具有很多优势，如可以节省线路能耗，减少列车运行车公里数，延长车辆的架大修周期等。上海轨道交通16号线(以下简称“16号线”)为3节编组、6节编组列车在线混跑，列车实施在线联挂/解编作业时采用不载客形式。16号线列车在线联挂作业的具体流程如图1所示。其具体步骤分别为：①列车1(3节编组列车)以ATO(列车自动运行)模式运行至3节编组列车停车点后，实施上下客作业；②列车1以ATP(列车自动防护)模式运行至6节编组停车点，停车后将驾驶模式转为RMF(限制人工向前)模式，手动驾驶列车运行至联挂专用停车牌处；③列车2(3节编组列车)以ATO模式运行至3节编组列车停车点后，实施上下客作业；④列车1以RMF模式手动驾驶反向运行至接近列车2后开展联挂作业。联挂作业完成后，信号系统和车辆系统自动识别出列车处于联挂状态,行车调度在有效时间内确认联挂有效后，ATS(列车自动监控)系统将自动匹配联挂列车的车次信息并自动触发进路，联挂列车按计划投入正线运营。

16号线列车在线解编作业的具体流程如图2所示。其具体步骤分别为：①6节编组联挂列车解编后，信号系统和车辆系统自动识别列车处于解编状态,行车调度在有效时间内确认解编成功后，ATS将自动匹配列车2的车次信息并自动触发进路，列车2可按计划投入运营；②司机以ATP模式手动驾驶列车1运行至站台右侧；行车调度在有效时间内确认后，ATS将自动匹配列车1的车次信息并自动触发进路，列车1可按计划投入运营。

在列车的解编过程中，列车1、列车2的紧急对讲功能将会被触发，此时司机需往返司机室手动复位取消紧急对讲。

2 列车在线联挂/解编功能存在的问题

2.1 列车在线联挂时需与调度联动

如图1所示，联挂步骤2中司机需以RMF模式人工驾驶列车1至股道端部联挂专用停车牌处，联挂步骤3中司机需以RMF模式人工驾驶列车1接近列车2后开展联挂作业。RMF模式下，司机必须严格按照调度指令行车，即RMF模式下的每次动车均需与调度联动，这在一定程度上影响了联挂作业效率。此外，RMF模式下动车全过程的安全防护均由司机负责，在行车安全性上有待进一步提高。

a) 步骤1

b) 步骤2

c) 步骤3

d) 步骤4

a) 步骤1

b) 步骤2

2.2 联挂列车在线解编时触发列车紧急呼叫

16号线无线系统采用MOTOROLA提供的TETRA(泛欧集群无线电)系统，该TETRA系统具备列车紧急呼叫功能。一旦触发列车紧急呼叫，车载台将直接呼叫调度组，必须在司机手动确认后才能取消此呼叫。16号线3节编组列车紧急停车电气原理如图3所示。

图3 列车紧急停车电气原理示意图

继电器R1的得电条件为列车已联挂且联挂列车未触发紧急停车，线圈失电后延时0.5 s触点断开；继电器R2的得电条件为列车已联挂，线圈失电后延时2.0 s触点闭合。为确保联挂列车在运行过程中如遇联挂状态丢失能触发列车紧急制动，R1的失电延时需小于R2的失电延时。

基于目前的电路设计，由2列3节编组组成的联挂列车在线解编时，每列3节编组列车内R1、R2线圈同时失电，R1触点0.5 s后断开,R2触点2.0 s后闭合，期间的1.5 s内紧急停车继电器R3线圈失电。R3一旦失电，无线车载台中与联挂列车相关的所有状态信息均从高电平变为低电平，此时将触发列车紧急呼叫功能，其接口原理如图4所示。

目前，在16号线列车解编作业过程中，2列3节编组列车均配备了1名司机。无线车载台的接口设计导致该过程中2列3节编组列车的4个无线车载台均触发紧急呼叫，司机需要往返列车两端的驾驶室，人工手动取消紧急呼叫，这严重影响了列车的在线解编效率。

2.3 与PIS(乘客信息系统)的接口

16号线的运营组织方式较为灵活，支持直达车、大站车和站站停3种运营模式。该线的终点站龙阳路站位于地上二层，共有4个站台，其站型如图5所示。其中：站台2用于大站车、直达车折返；站台1和站台3用于站站停列车交替折返；站台4用于常规存车及后备折返。

图4 无线车载台接口原理示意图

注:X11A、X05A、X13A均为信号机编号。

乘客根据站厅层(地上一层)的PIS显示屏获知后续2个班次列车的发车时间和停靠站台，从而可在目的地方向对应的站台等候列车。站厅层PIS显示屏显示的信息如图6所示。

图6 16号线龙阳路站站厅层PIS显示屏截图

联挂/解编列车与运行图匹配的逻辑如图7所示。根据目前的信号设计，需要调度在t0时刻(即列车1计划发车时刻t1前5 min内)对联挂/解编作业进行“一键确认”，这样列车1才能自动匹配运行计划并自动触发相应进路。后续t2时刻列车2在站台3发车，t3时刻列车3在站台1发车的原理类同。

图7 联挂/解编列车与运行图匹配逻辑

联挂/解编列车与运行计划匹配时，会导致ATS发给PIS系统的班次信息突变，可能会在乘客选择目标站台时提供错误信息，进而影响车站的客运组织。

3 列车在线联挂/解编功能的优化

3.1 优化列车在线联挂场景

对于联挂过程中需要司机以手动RMF模式驾驶列车的情况，可优化信号系统设计，改为列车以ATO模式运行，这样可进一步提高联挂过程的自动化程度，提高作业效率。

优化信号系统设计时，可采用能量监控禁止安全算法缩短列车的安全防护距离。同时，通过控制列车的运行速度，使列车在停车过程中或后车在接近前车过程中，在列车允许的撞击速度下忽略前方的安全限制点，进而解决列车精确停车问题。

信号系统优化后，列车运行从原来的RMF模式改为ATO模式，此时列车的紧急制动触发速度应从正常ATP防护下的线路限速调整为信号系统预设的低限速，以确保联挂过程的行车安全。

3.2 优化与无线车载台的接口方案

无线车载台紧急呼叫功能的需求为：在紧急情况下，司机激活蘑菇按钮后能尽快接通调度台，向调度人员报告信息。16号线为有人驾驶线路，任一时刻下1个司机只能在1个驾驶室内作业，且司机所处的驾驶室肯定与激活蘑菇按钮所在驾驶室一致。基于此，对目前16号线无线车载台的列车状态输入条件的部分电路进行优化。如图8所示，采用串联车载台所在驾驶室的2个蘑菇按钮(主、副驾驶台各1个)常闭触点方式取代原来的紧急停车继电器R3常闭触点，可在不影响紧急呼叫功能场景需求的前提下，有效避免联挂列车在解编过程中触发无线系统紧急呼叫。

图8 无线车载台列车状态电路优化方案

如图9所示，16号线列车解编作业的系统自动配置时间(已包括信号、车辆专业的处置时间)为100 s。司机往返2个司机室人工取消因列车解编引起的紧急呼叫，耗时约为120 s。列车在折返站的停站时间为45 s。对无线车载台的电路进行优化后，司机不需要取消紧急呼叫，此时列车的解编时间为100 s，节省了20 s的列车解编作业时间，列车在线解编效率约提高了12%。

图9 方案优化前后列车解编作业时间对比

3.3 优化与PIS的接口

对于因联挂/解编列车与运营计划匹配后引发的站厅PIS显示屏部分班次列车信息突变问题，可修改调度“一键确认”的时限，将原来的时限(小于5 min)改为更长的时间，即令t3,n时刻与t0时刻间的时间差大于2倍列车发车间隔，以确保PIS显示屏上显示的后续2个班次的列车信息不发生跳变。目前16号线非高峰时段的运营间隔是7 min，而龙阳路站PIS显示屏需显示后续2个班次列车的发车信息，调度“一键确认”有效时限应调整为大于3倍的运营间隔(21 min)。考虑突发情况(如晚点)的时间余量，建议实际项目应用时该时间值可定为30 min。优化后的联挂/解编列车与运行图的匹配逻辑如图10所示。

图10 联挂/解编列车与运行图匹配的优化方案

4 结语

本文对上海轨道交通16号线列车在线联挂/解编的功能应用进行运营后评估，针对存在的3个问题提出了有效的优化方案。采用优化方案后，该线列车在线联挂/解编效率明显提高，极大地提高了整条线的运行效率。本文提出的3项优化措施可为其他线路的列车在线联挂/解编技术的应用提供参考,也可为全自动运行线路的列车在线联挂/解编功能提供设计思路。