基于城轨车辆升级扩容的信号系统方案研究.pdf
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1、75城轨交通URBAN RAIL TRANSIT基于城轨车辆升级扩容的信号系统方案研究汪 沛(卡斯柯信号有限公司,北京 100070)摘要:描述典型 CBTC 系统,从车辆扩容的角度分析信号系统的各个子系统的影响和设计方案,对项目初期的信号系统设计提出建议;结合项目实际情况,明确车辆升级扩容后会影响信号系统设计的车辆参数,结合车辆参数进行信号系统方案的研究,同时从信号系统的角度提出对车辆尺寸、设备安装位置、牵引制动特性、接口总线等各个设计的需求,评估信号系统可接受的车辆参数,为车辆方的车辆设计及信号系统的技术方案提供设计参考。关键词:信号系统设计;车辆升级扩容;车辆参数中图分类号:U231+.
2、7 文献标志码:A 文章编号:1673-4440(2023)10-0075-05Research on Signaling System Scheme Based on Vehicle Upgrading and Capacity Expansion of Urban Rail TransitWang Pei(CASCO Signal Ltd.,Beijing 100070,China)Abstract:Based on a description of the typical CBTC system,this paper analyzes the impacts and design sch
3、eme of each subsystem of the signaling system from the perspective of vehicle capacity expansion,and provides suggestions for the signaling system design at the initial stage of the project.Considering the actual situation of the project,it determines the vehicle parameters affecting the signaling s
4、ystem design after vehicle upgrading and capacity expansion.Based the analysis of the vehicle parameters,it studies the signal system scheme.It also proposes the design requirements for vehicle dimensions,equipment location,traction and braking characteristics,and interface bus from the perspective
5、of the signaling system.Assessing the acceptable vehicle parameters for the signaling system,it provides a design reference for the vehicle design of the vehicle supplier and the technical scheme of the signaling system.Keywords:signaling system design;vehicle upgrading and capacity expansion;vehicl
6、e parametersDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.10.014收稿日期:2022-08-23;修回日期:2023-08-24作者简介:汪沛(1990),男,工程师,硕士,主要研究方向:铁路信号控制,邮箱:wangpei_。随着同一城市轨道交通线路的规模化建设和网络化运营,地铁客流量大幅度增长,部分地铁线路前期购置车辆的载客能力和运营间隔逐步无法满足客流的增长需求,车辆升级扩容势在必行。由于升级扩容车辆与既有车辆设计参数往往不同,这对信号系统设计提出了新的要求,在满足保障运营安全、提高运营效率、不影响轨旁设备布置的前提下兼容铁路通信信号工程技术(RSCE
7、)2023年10月,第20卷第10期76U城轨交通RBAN RAIL TRANSIT既有车辆与升级扩容车辆的参数特征。本文梳理了信号系统对车辆参数变化的系统性设计,供后续增车项目参考,同时也对车辆方的车辆设计提出建议。1项目概况以北京某线车辆升级扩容项目为例,某线已运营超过 年,既有列车 列,升级扩容新车 列,考虑在运营过程中发现的既有列车的不足,车辆方重新设计了升级扩容列车。本文基于通信的列车自动控制系统(Communication Based Train Control System,CBTC),研究升级扩容列车的参数变化对既有信号系统设计的影响,以便车辆方进行方案的制定选择,同时为信号系
8、统和车辆接口提供帮助。2升级扩容车辆对信号系统的影响典型的 CBTC 系统:轨旁部分主要有计算机联锁子系统(CI)、列车自动监控子系统(ATS)、数据通信子系统(DCS)、维护子系统(MSS),列车自动防护子系统和列车自动运营子系统合称为列车自动控制子系统(ATC)。ATC 子系统含轨旁区域控制器(ZC)、轨旁线路控制器(LC)、定位信标和车载信号设备。信号系统设计包括总体设计和子系统设计。总体设计是整个信号系统的设计基础,为后续的子系统设计提供参考输入。子系统设计主要包含ATC、ATS、CI、DCS、MSS 等方面,它们直接影响着项目的硬件设备和软件数据。升级扩容列车设计的变化,均会影响到信
9、号系统的相关设计。)对列车自动控制子系统 ATC 的影响ATC 直接与车辆进行信号车辆接口,包括硬线接口和网络接口,同时 ATC 子系统还会结合总体设计中的定位信标、停车点等相关内容进行车辆的精确停车控制。为满足信号需控制车数增加的需求,轨旁 ATC 设备的 ZC 和 LC 需要进行软件扩容,同时根据升级扩容列车新的车辆参数,重新对轨旁设备布置进行分析,确认轨旁设备是否兼容新的车辆设计。)对 ATS 的影响ATS 子系统主要根据列车运行时刻表对全线列车进行集中监控,对运营实施控制,控制联锁区范围内的进路和信号,车数的增加也会导致 ATS 的软件扩容。)对 CI 的影响CI 主要负责信号机、道岔
10、、计轴、站台门的联锁控制,车数的增加也会导致 CI 的软件扩容。同时新增车辆的开关门时延会影响车门屏蔽门的同步,车载信号系统需与 CI 综合设计,以满足升级扩容车的车门屏蔽门开关门同步的需求。)DCS 和 MSS 根据新增车辆数量对软件进行扩容综上分析:对于新增车辆项目,轨旁的信号系统子系统均需进行软件扩容以满足信号系统控车的需求。在信号系统的初期设计中,建议信号系统提前核算在满足最大运营效率前提下需求的列车数量,在轨旁软件设计中提前进行容量的预留。该建议可以保障在新增车辆与既有车辆参数完全一致的情况下,不影响既有轨旁子系统,直接实施升级扩容项目。3信号系统设计实施列车升级扩容一般采取两种方案
11、:一是与既有车完全保持一致;二是为了满足现代化、实用性、舒适性等需求,对升级扩容的车辆进行重新设计。某线升级扩容项目为方案二,配合新车升级扩容,信号系统设计需要进行相应变动以满足需求。针对重新设计的列车,信号系统需与车辆重新进行接口谈判,根据新的车辆参数和车辆设计重新进行信号系统设计,基于保障运营安全和保障运营效率的需求,对于升级扩容新车项目,信号系统要求升级扩容车辆不影响轨旁信号系统设备布置。3.1车辆参数在升级扩容列车的信号系统设计中需重点考虑铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年10月77城轨交通URBAN RAIL TRANSIT到列车的车长车重等物理特性、列车的紧急制动等性能特性
12、、信号车辆的接口方式等各类参数,具体如表 所示。表1影响信号系统设计的车辆参数Tab.1 Vehicle parameters aff ecting signaling system design参数描述列车尺寸和重量列车车长、列车空载重量、列车满载重量、旋转质量信号设备安装位置信标天线到车端的距离、编码里程计是否安装在制动轴或自由轴牵引制动特性牵引制动特性参数、牵引制动延迟时间紧急制动参数保障紧急制动率、紧急制动时间5车门开关门延时从发出开门(关门)命令到车门完全打开(锁闭)的时间信号车辆接口方式硬线、CAN、MVB、RS-4853.2方案设计3.2.1停车点设计停车点的设计主要考虑车体中心
13、与站台中心对齐,保证每一个车门都能与屏蔽门对齐,不影响乘客乘降。对于增车项目,需不影响既有布置,此处需考虑车长和车载设备中信标天线安装位置这两个因素。对于升级扩容车与既有车车长一致的情况,停车点可按既有配置实行,无需进行停车点的变更,此时只需考虑信标天线的位置。如图 所示,对于列车头尾冗余定位及精确停车,信号会根据列车停车后的信标天线位置布置第二接近信标、第一接近信标以及确保列车精确停车的精确停车信标。精确停车信标距离信标天线的距离为 .m,故新增车为了满足精确停车的功能,需保证停车后信标天线满足该安装范围,此处需车辆方进行车下设备布置时综合考虑。对于升级扩容车与既有车车长不一致的情况,信号系
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