軌道交通試車(chē)線(xiàn)工程設(shè)計(jì)方案論文

　　摘要：鑒于國(guó)內(nèi)軌道交通的建設(shè)方式，可根據(jù)規(guī)劃及實(shí)施情況考慮共用試車(chē)線(xiàn)或部分試車(chē)功能，這樣既減少試車(chē)線(xiàn)的重復(fù)建設(shè)，又可節(jié)約投資。以青島地鐵1、3號(hào)線(xiàn)共用試車(chē)線(xiàn)為例，首先對(duì)試車(chē)線(xiàn)功能及信號(hào)系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備對(duì)試車(chē)線(xiàn)的需求進(jìn)行說(shuō)明，其次對(duì)試車(chē)線(xiàn)共用方案按信號(hào)系統(tǒng)是否為同一供貨商分別進(jìn)行分析，提出了共用試車(chē)線(xiàn)時(shí)信號(hào)系統(tǒng)室內(nèi)、室外配置方案，并對(duì)試車(chē)線(xiàn)共用時(shí)可能存在的線(xiàn)路數(shù)據(jù)、維護(hù)管理、界面統(tǒng)一、接口設(shè)計(jì)、電源及互擾等問(wèn)題提出解決方案。

　　關(guān)鍵詞：軌道交通;試車(chē)線(xiàn);工程設(shè)計(jì);系統(tǒng)配置

　　目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通建設(shè)蓬勃開(kāi)展，有的線(xiàn)路采用分期、分段開(kāi)通方式，部分線(xiàn)路出現(xiàn)了因分段開(kāi)通或受其他因素限制，在開(kāi)通初期不具備試車(chē)線(xiàn)或試車(chē)線(xiàn)長(zhǎng)度不足的情況。隨著信號(hào)系統(tǒng)需求的規(guī)范化、統(tǒng)一化，新建線(xiàn)路基本采用CBTC(基于無(wú)線(xiàn)通信的列車(chē)自動(dòng)控制)信號(hào)系統(tǒng)，因此，可根據(jù)規(guī)劃及實(shí)施情況考慮試車(chē)線(xiàn)多線(xiàn)共用或部分試車(chē)功能共用，這樣既減少試車(chē)線(xiàn)的重復(fù)建設(shè)，也可節(jié)約投資。筆者以青島地鐵1、3號(hào)線(xiàn)為例，兩條線(xiàn)路均采用較先進(jìn)的CBTC信號(hào)系統(tǒng)，并選用相同車(chē)輛型式(6B、80km/h)，對(duì)兩條線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)共用試車(chē)線(xiàn)的實(shí)施方案進(jìn)行分析。

　　1試車(chē)線(xiàn)功能

　　當(dāng)需要在試車(chē)線(xiàn)進(jìn)行試車(chē)時(shí)，試車(chē)線(xiàn)控制室值班員發(fā)出請(qǐng)求，信號(hào)樓內(nèi)車(chē)輛段值班員在對(duì)試車(chē)線(xiàn)完成必要的聯(lián)鎖控制(道岔鎖于定位、調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)開(kāi)放)后，將控制權(quán)交由試車(chē)線(xiàn)控制室。試車(chē)線(xiàn)正常使用時(shí)不會(huì)對(duì)車(chē)輛段的操作和控制產(chǎn)生影響。試車(chē)線(xiàn)設(shè)備可通過(guò)安全型繼電器或網(wǎng)絡(luò)與車(chē)輛段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備安全、可靠地接口。根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)維護(hù)的相關(guān)規(guī)定和要求，對(duì)所有新裝車(chē)載信號(hào)設(shè)備的車(chē)輛或經(jīng)過(guò)定修、大架修后的車(chē)輛，均需進(jìn)行車(chē)載設(shè)備的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)試，以驗(yàn)證安裝是否正確，與車(chē)輛控制系統(tǒng)的接口性能是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)車(chē)輛的控制精度是否滿(mǎn)足上線(xiàn)運(yùn)營(yíng)要求。檢驗(yàn)合格后車(chē)輛才能在正線(xiàn)運(yùn)行。因此，試車(chē)線(xiàn)室內(nèi)外均采用與正線(xiàn)相同的設(shè)備，設(shè)備布置也盡可能與正線(xiàn)保持一致。

　　2信號(hào)系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備對(duì)試車(chē)線(xiàn)的需求

　　對(duì)信號(hào)系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備的動(dòng)、靜測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行分析，可知試車(chē)線(xiàn)需要滿(mǎn)足如下要求:1)試車(chē)線(xiàn)應(yīng)能模擬列車(chē)站臺(tái)作業(yè)、列車(chē)區(qū)間運(yùn)行、列車(chē)折返作業(yè)等場(chǎng)景。因此，試車(chē)線(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)能滿(mǎn)足至少兩個(gè)站臺(tái)、一個(gè)正線(xiàn)區(qū)間、一段折返路徑的要求;2)試車(chē)線(xiàn)應(yīng)能滿(mǎn)足列車(chē)初始化及列車(chē)測(cè)試精度要求。因此，試車(chē)線(xiàn)應(yīng)設(shè)置在平直線(xiàn)路，不宜設(shè)置彎道及坡道;3)列車(chē)在試車(chē)線(xiàn)上能準(zhǔn)確地測(cè)試出車(chē)輛的牽引制動(dòng)性能及參數(shù)，試車(chē)線(xiàn)應(yīng)能滿(mǎn)足列車(chē)在各種速度下的啟動(dòng)、制動(dòng)、緊急制動(dòng)的需求。

　　3試車(chē)線(xiàn)共用方案

　　為達(dá)到資源合理利用、節(jié)約投資的目的，滿(mǎn)足1號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)能夠支撐兩條線(xiàn)的試車(chē)需求，以下分別按兩條線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)是否為同一供貨商、信號(hào)設(shè)備是否共用進(jìn)行闡述。

　　3．1兩線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)為同一供貨商

　　3．1．1試車(chē)線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)配置方案若1、3號(hào)線(xiàn)供貨商相同，則試車(chē)線(xiàn)的相關(guān)室內(nèi)、室外設(shè)備不需要重新布置，由于3號(hào)線(xiàn)的建設(shè)及開(kāi)通時(shí)序均早于1號(hào)線(xiàn)，因此共用試車(chē)線(xiàn)時(shí)，1號(hào)線(xiàn)可完全利用3號(hào)線(xiàn)既有設(shè)備。3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)配置長(zhǎng)度滿(mǎn)足至少兩個(gè)站臺(tái)、一個(gè)正線(xiàn)區(qū)間、一段折返徑路的要求，建議設(shè)置3座模擬車(chē)站(即虛擬站臺(tái)1、虛擬站臺(tái)2、虛擬站臺(tái)3)，按“三站兩區(qū)間+站后無(wú)人自動(dòng)折返”功能進(jìn)行系統(tǒng)配置。試車(chē)線(xiàn)平面如圖1所示。

　　3．1．2存在的問(wèn)題及解決方案1)試車(chē)線(xiàn)車(chē)載數(shù)據(jù)。若1號(hào)線(xiàn)自身沒(méi)有試車(chē)線(xiàn)，共用3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)時(shí)，1號(hào)線(xiàn)車(chē)載設(shè)備需配置兩套試車(chē)線(xiàn)車(chē)載數(shù)據(jù)，1號(hào)線(xiàn)車(chē)輛在試車(chē)時(shí)應(yīng)根據(jù)試車(chē)地點(diǎn)更換相應(yīng)的車(chē)載數(shù)據(jù)。2)共用設(shè)備的維護(hù)管理。1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)共用室內(nèi)外的信號(hào)設(shè)備時(shí)，若1號(hào)線(xiàn)信號(hào)工作人員在試車(chē)線(xiàn)進(jìn)行試車(chē)時(shí)，需對(duì)3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)的信號(hào)設(shè)備進(jìn)行操控，造成兩條線(xiàn)工作人員在管理、維護(hù)責(zé)任方面劃分不明確。因此，建議采用先建線(xiàn)路進(jìn)行維修的原則。

　　3．2兩線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)為不同供貨商

　　3．2．1試車(chē)線(xiàn)信號(hào)設(shè)備組成1)室內(nèi)設(shè)備配置。室內(nèi)設(shè)備(聯(lián)鎖機(jī)柜、ATP/ATO機(jī)柜、計(jì)軸機(jī)柜等)是信號(hào)系統(tǒng)的核心設(shè)備，由于不同系統(tǒng)間存在結(jié)構(gòu)差異及接口不兼容等因素，應(yīng)按照各線(xiàn)正線(xiàn)配置原則單獨(dú)配置;使用電源設(shè)備時(shí)，需要對(duì)開(kāi)關(guān)、面板按鈕等器件進(jìn)行操作后才能正常開(kāi)機(jī)，作為可共用的電源設(shè)備，由于1、3號(hào)線(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異，對(duì)電源設(shè)備的供電需求不同，同時(shí)考慮到1、3號(hào)線(xiàn)可能分屬不同運(yùn)營(yíng)公司，且各線(xiàn)人員不能對(duì)其他線(xiàn)路設(shè)備進(jìn)行操作的情況，因此，電源設(shè)備應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。2)室外設(shè)備配置。信號(hào)機(jī):信號(hào)機(jī)室外電路完全一致，因此室外列車(chē)信號(hào)機(jī)及線(xiàn)路盡頭的阻擋信號(hào)機(jī)可共用。為避免其中一條線(xiàn)試車(chē)時(shí)點(diǎn)燈電壓干擾另一條線(xiàn)的維修，需在選通分線(xiàn)柜內(nèi)設(shè)置三通開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每條線(xiàn)點(diǎn)燈電壓進(jìn)行必要的隔離。信號(hào)機(jī)室外電纜經(jīng)三通開(kāi)關(guān)隔離后，引至各線(xiàn)分線(xiàn)柜。室外計(jì)軸:考慮到不同供貨商采用計(jì)軸設(shè)備的型號(hào)不同以及工作頻率的差異，室外計(jì)軸磁頭由各線(xiàn)單獨(dú)設(shè)置。同時(shí)，考慮到不同計(jì)軸之間的干擾及安裝范圍的要求，兩條線(xiàn)室外計(jì)軸磁頭分別安裝在與信號(hào)機(jī)同坐標(biāo)處的鋼軌兩側(cè)。應(yīng)答器:由于目前3號(hào)線(xiàn)供貨商為西門(mén)子，其所提供的應(yīng)答器為歐標(biāo)應(yīng)答器。因此1號(hào)線(xiàn)應(yīng)答器的設(shè)置應(yīng)根據(jù)其供貨商提供的應(yīng)答器來(lái)確定。若1號(hào)線(xiàn)供貨商提供的為歐標(biāo)應(yīng)答器，其報(bào)文結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)遵循歐洲標(biāo)準(zhǔn)，1、3號(hào)線(xiàn)應(yīng)答器按互通考慮，1號(hào)線(xiàn)不需另行設(shè)置應(yīng)答器;若1號(hào)線(xiàn)供貨商提供的為美標(biāo)應(yīng)答器，考慮到應(yīng)答器類(lèi)型差異，1、3號(hào)線(xiàn)的應(yīng)答器需各線(xiàn)單獨(dú)設(shè)置。無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備:考慮到各供貨商采用無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備傳輸媒介的不同(波導(dǎo)管、漏纜及無(wú)線(xiàn)AP)等因素，1、3號(hào)線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備需各線(xiàn)單獨(dú)設(shè)置。虛擬站臺(tái)設(shè)置:①1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)共用1號(hào)線(xiàn)現(xiàn)有虛擬站臺(tái)。站臺(tái)處設(shè)置的固定應(yīng)答器作為列車(chē)站臺(tái)精確停車(chē)的重要設(shè)備，其數(shù)量較多，且設(shè)置位置較為嚴(yán)格，因此虛擬站臺(tái)處存在固定應(yīng)答器安裝位置沖突的可能。為了避免沖突，可將虛擬站臺(tái)位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使兩條線(xiàn)的虛擬站臺(tái)位置不完全重合，可變應(yīng)答器亦可以通過(guò)以上調(diào)整避免安裝上的沖突。1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)平面如圖2所示。②1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)單獨(dú)設(shè)置虛擬站臺(tái)。1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)虛擬站臺(tái)各自錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，每條線(xiàn)設(shè)置單獨(dú)的實(shí)體信號(hào)機(jī)，如1號(hào)線(xiàn)在聯(lián)鎖及點(diǎn)式模式下試車(chē)(3號(hào)線(xiàn)上信號(hào)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài))，則存在本線(xiàn)兩架同向相鄰試車(chē)信號(hào)機(jī)處于開(kāi)放狀態(tài)的情況，這樣在這兩列開(kāi)放信號(hào)機(jī)之間有不屬于本系統(tǒng)的信號(hào)機(jī)，且處于滅燈狀態(tài)，容易對(duì)駕駛員造成不必要的干擾，因此1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)單獨(dú)設(shè)置虛擬站臺(tái)時(shí)，應(yīng)設(shè)置為虛擬信號(hào)機(jī)，其他軌旁設(shè)備按正線(xiàn)設(shè)備原則統(tǒng)一安裝。若采用虛擬信號(hào)機(jī)，在降級(jí)模式下試車(chē)會(huì)對(duì)司機(jī)造成困擾。因此，建議采用1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)共用1號(hào)線(xiàn)現(xiàn)有虛擬站臺(tái)方案。3．2．2存在的問(wèn)題及解決方案通過(guò)分析上述兩種方案，存在的問(wèn)題或難點(diǎn)及解決方案如下。1)在試車(chē)線(xiàn)試車(chē)時(shí)，車(chē)輛段側(cè)聯(lián)鎖界面顯示的統(tǒng)一。若兩條線(xiàn)供貨商不同，且系統(tǒng)存在軌道區(qū)段的數(shù)量及長(zhǎng)度的差異，會(huì)出現(xiàn)車(chē)輛段側(cè)聯(lián)鎖界面與1號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)顯示不一致的情況。為使兩條線(xiàn)試車(chē)時(shí)車(chē)輛段側(cè)顯示界面一致，車(chē)輛段側(cè)僅顯示車(chē)輛段設(shè)置的計(jì)軸區(qū)段(位于試車(chē)線(xiàn)上道岔前后的調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)處)占用出清情況及其控制的調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)狀態(tài)。2)試車(chē)線(xiàn)信號(hào)設(shè)備與車(chē)輛段信號(hào)設(shè)備站聯(lián)接口設(shè)計(jì)。由于1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備與車(chē)輛段聯(lián)鎖設(shè)備均存在接口，以試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備是否與車(chē)輛段聯(lián)鎖設(shè)備一致進(jìn)行說(shuō)明。若1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備與車(chē)輛段聯(lián)鎖設(shè)備一致，則其接口均可采用網(wǎng)絡(luò)方式;若1、3號(hào)線(xiàn)中有一條線(xiàn)的試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備與車(chē)輛段聯(lián)鎖設(shè)備一致，則一致的試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備接口采用網(wǎng)絡(luò)方式，另一條線(xiàn)采用繼電條件接口;若1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備與車(chē)輛段聯(lián)鎖設(shè)備均不一致，則其接口均采用繼電條件方式。由于兩套試車(chē)線(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備與車(chē)輛段聯(lián)鎖設(shè)備均存在接口，而每條線(xiàn)的防雷分線(xiàn)柜均單獨(dú)設(shè)置，為了使兩條線(xiàn)的接口彼此獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)對(duì)試車(chē)線(xiàn)與車(chē)輛段安全控制權(quán)的轉(zhuǎn)換和進(jìn)路的安全控制，需在1、3號(hào)線(xiàn)試車(chē)線(xiàn)分線(xiàn)柜至室外設(shè)備側(cè)設(shè)置單獨(dú)的選通分線(xiàn)柜，且選通分線(xiàn)柜內(nèi)設(shè)三通開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每條線(xiàn)接口的單獨(dú)選通，在選通時(shí)對(duì)另一條線(xiàn)路進(jìn)行隔離安全控制。三通開(kāi)關(guān)平時(shí)處于斷路狀態(tài)，對(duì)1、3號(hào)線(xiàn)進(jìn)行隔離。3)合用信號(hào)設(shè)備室時(shí)的電源方案。兩條線(xiàn)共用試車(chē)線(xiàn)信號(hào)設(shè)備室，考慮各線(xiàn)信號(hào)工作人員彼此不對(duì)對(duì)方線(xiàn)路信號(hào)設(shè)備進(jìn)行操控，有2種方案。方案1:動(dòng)力照明專(zhuān)業(yè)僅提供一組兩路獨(dú)立三相五線(xiàn)制交流電源至切換箱，通過(guò)操作切換箱對(duì)1、3號(hào)線(xiàn)的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行供電。實(shí)現(xiàn)某一線(xiàn)路信號(hào)設(shè)備得電工作的同時(shí)，切斷另外一路信號(hào)設(shè)備的供電電源。需要注意的是，動(dòng)力照明專(zhuān)業(yè)所提供的三相五線(xiàn)制電源容量均應(yīng)滿(mǎn)足兩套設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電源容量需求。方案2:動(dòng)力照明專(zhuān)業(yè)提供兩組兩路獨(dú)立三相五線(xiàn)制交流電源并分別設(shè)置配電盤(pán)，供兩條線(xiàn)使用，每條線(xiàn)路使用1組獨(dú)立電源。綜上所述，從資源合理利用、節(jié)約投資的角度分析，建議采用方案1。4)試車(chē)線(xiàn)信號(hào)設(shè)備間的防干擾問(wèn)題。1、3號(hào)線(xiàn)共用試車(chē)線(xiàn)時(shí)，除信號(hào)機(jī)外，其他室外設(shè)備間的相互干擾情況分析如下:首先，兩條線(xiàn)路在試車(chē)時(shí)僅有1套設(shè)備上電，無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備與計(jì)軸設(shè)備不存在相互干擾問(wèn)題;其次，目前采用的CBTC信號(hào)系統(tǒng)的工作方式為，車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)讀取應(yīng)答器ID后，需要與車(chē)載電子地圖進(jìn)行比對(duì)，沒(méi)有對(duì)應(yīng)ID的應(yīng)答器將會(huì)被系統(tǒng)忽略。根據(jù)工程特點(diǎn)，兩條線(xiàn)的應(yīng)答器可以通過(guò)分配避讓ID號(hào)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使某一條線(xiàn)上的ID均不會(huì)在其他兩條線(xiàn)上使用。通過(guò)此種方法就可以解決兩條線(xiàn)路應(yīng)答器設(shè)備讀取的干擾問(wèn)題。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，在兩線(xiàn)共用試車(chē)線(xiàn)時(shí)，建議采用共用虛擬站臺(tái)方案，同時(shí)應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路的實(shí)際情況(如供貨商是否相同，提供設(shè)備是否一致等)合理選擇相應(yīng)的方案，規(guī)避設(shè)備串電、設(shè)備間相互干擾等問(wèn)題。

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