楊學(xué)鋒

武漢市城建工程有限公司

新型有軌電車道岔控制方案分析

楊學(xué)鋒

武漢市城建工程有限公司

現(xiàn)代有軌電車工程由于其本身的特點及運行環(huán)境的復(fù)雜性，與傳統(tǒng)的地鐵和輕軌相比存在著明顯的特殊性，這就要求要在詳細分析其功能需求的基礎(chǔ)上，借鑒類似工程的經(jīng)驗，合理做出選擇，因此進一步加強對其的研究非常有必要。基于此本文分析了新型有軌電車道岔控制方案。

新型有軌電車；道岔控制；方案

1 、新型有軌電車概述

新型有軌電車由傳統(tǒng)有軌電車全面升級而來。與道路公交相比，車輛壽命是道路公交的3倍左右，運輸效率高于快速公交，且有利于環(huán)保。與地鐵和輕軌相比，其造價低、正線站間距小、路權(quán)相對開放、車站結(jié)構(gòu)簡單、可以兩輛近距離排列運行、一般通過人工駕駛。

正因這些區(qū)別，新型有軌電車的正線信號系統(tǒng)的功能需求有別于其他軌道交通，新型有軌電車無需超速防護、安全間隔駕駛、自動駕駛和精確停車的需求。在正線道岔區(qū)域，有軌電車需要使用與地鐵、輕軌類似的聯(lián)鎖控制。有軌電車信號系統(tǒng)需通過對軌旁信號設(shè)備狀態(tài)的采集來實現(xiàn)進路選排、道岔轉(zhuǎn)換、鎖閉和解鎖及信號機的開放，司機駕駛電車根據(jù)信號燈的指示行車。由此可知，在有軌電車正線信號系統(tǒng)中，保證行車安全的任務(wù)由道岔控制系統(tǒng)完成。本文對道岔控制系進行討論分析，有軌電車信號系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 、現(xiàn)代有軌電車正線運行需求分析

有軌電車正線信號系統(tǒng)有著與傳統(tǒng)城市軌道交通不同的功能需求，具體表現(xiàn)在：

1)無安全間隔控制需求(長大隧道路段除外)。在地鐵或輕軌中常用的正線信號系統(tǒng)通常具備ATP防護的列車控制功能，以保證高運量、封閉環(huán)境中追蹤列車運營安全。但是在有軌電車工程中，線路不完全封閉，存在與地面公共交通的平面交叉路口和相對開放的運營環(huán)境，它決定了傳統(tǒng)的ATP防護功能并不能防止電車和社會車輛、行人之間的沖突，達不到其控制目的。如采用ATP防護，在有軌電車復(fù)雜的路權(quán)環(huán)境中，將導(dǎo)致ATP的功能需求更高更復(fù)雜，不僅增加工程投資，而且會增加司機的依賴性、降低司機的警覺性，對與社會車輛和行人發(fā)生事故埋下一定的安全隱患。

2)無超速防護需求，但有一定的輔助駕駛告警需求。有軌電車允許其具備靈活的運營組織、2輛以上的車可以以很近的間距排列行駛或站內(nèi)?？?。因此，系統(tǒng)無超速防護需求，只要求司機保證避免追尾和沖撞。在曲線限速段、轉(zhuǎn)彎處、路口、長大下坡等路段，可對司機進行語音提醒，但無控制功能。

3)無ATO自動駕駛和精確停車需求。由于有軌電車采用人工駕駛模式，所以無ATO自動駕駛需求。同時，在站臺的停車作業(yè)也是由司機來操作完成的，無精確停車需求。

3 、有軌電車道岔控制方案

本文對道岔控制方案的研究基于運營調(diào)度管理系統(tǒng)采用GPS/BD與列車位置檢測設(shè)備組合方案，以GPS/BD作為基本的列車定位模式。列車在區(qū)間或非道岔區(qū)段運行時，采用GPS/BD實時定位;列車運行至道岔區(qū)段時，采用列車位置檢測設(shè)備進行精確定位，保證行車安全。有軌電車道岔控制系統(tǒng)如圖2所示。

正線道岔控制系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)轍機(地埋式)、地面控制箱、無線通信單元、進路表示器、列車位置檢測設(shè)備、電源設(shè)備等。車載和地面采用無線通信進行數(shù)據(jù)交換。

3.1 道岔控制方式

根據(jù)系統(tǒng)特點，道岔控制方式可分為自動進路控制和車載遙控兩種

圖1 有軌電車信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 有軌電車道岔控制系統(tǒng)

3.1.1 自動進路控制

運營調(diào)度管理系統(tǒng)將當(dāng)日的列車時刻表通過軌旁光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸至沿線的每個道岔控制器，并事先規(guī)定了列車的運行方向。列車根據(jù)當(dāng)日時刻表運行，當(dāng)接近道岔區(qū)段時，列車通過道岔區(qū)域的車地短程無線通信向地面控制設(shè)備發(fā)送請求信息;地面控制設(shè)備接收到請求信息后，結(jié)合地面檢測設(shè)備的信息，將請求反饋信息發(fā)送給車載設(shè)備;車載設(shè)備接收到地面道岔控制設(shè)備發(fā)送的信息后，自動反饋確認信息至地面控制設(shè)備;地面控制設(shè)備根據(jù)計軸設(shè)備和進路表示器狀態(tài)，檢查信號開放條件滿足后，自動完成道岔轉(zhuǎn)換并鎖閉道岔。列車通過該道岔區(qū)段后，道岔控制權(quán)自動釋放。該道岔控制方式安全可靠，行車效率高，系統(tǒng)的自動化程度較高，且符合軌道交通領(lǐng)域的發(fā)展方向。

3.1.2 車載遙控系統(tǒng)

車載遙控控制模式，與自動控制方式最主要區(qū)別是依賴電車司機來進行人工辦理進路。當(dāng)電車通過道岔接近區(qū)段位置時，道岔控制器未接收到車載的道岔控制命令時，道岔控制器發(fā)送提示信息給車載，車載語音提示司機人工辦理進路，司機減速行車，按壓車載上相應(yīng)按鈕進行人工辦理進路，感應(yīng)環(huán)線將進路信息發(fā)送給道岔控制系統(tǒng)，道岔控制系統(tǒng)接收到進路命令后，進行聯(lián)鎖關(guān)系運算，確保安全后將道岔轉(zhuǎn)換至相應(yīng)的位置并鎖閉，同時開放信號機。當(dāng)軌道電路檢測到列車通過道岔區(qū)段后，進路自動解鎖，車載系統(tǒng)自動解除人工控制道岔的功能。

該道岔控制方式自動化程度較低，人為因素對行車安全和系統(tǒng)可靠性影響較大，同時也增加了司機的勞動強度。

3.1.3 現(xiàn)地控制

當(dāng)通過自動進路控制方式或車載遙控方式都無法辦理進路時，工作人員操作現(xiàn)地操作盤辦理進路，道岔控制系統(tǒng)中的聯(lián)鎖邏輯控制器通過開關(guān)量采集單元接收進路信息，完成進路的辦理。

3.1.4 故障情況下的控制模式

在故障模式下，需要人工確認道岔區(qū)段空閑，通過人工操作道岔按鈕或人工搬動道岔。在這種方式下，車載設(shè)備和道岔控制器均不作任何邏輯運算。

3.2 道岔控制系統(tǒng)接受命令方式

表1體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)備在不同組合狀態(tài)下道岔控制器通過不同途徑來接受進路命令。

表1 進路命令接受

總之，有軌電車正線道岔控制系統(tǒng)在造價允許的情況下可實現(xiàn)控制系統(tǒng)的全部冗余備用，可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性，減少日常維護，該系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景和推廣價值，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

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