城市軌道交通全自動洗車關鍵技術研究

何文娟 胡澤庶

關鍵詞：城市軌道交通；全自動洗車；故障導向安全

0引言

隨著我國城市軌道交通全自動線路的大力發展和建設，從既有的后備、基于通信的列車自動控制（communication based train control，

CBTC）

線路到現在的全自動無人駕駛線路，從軌道電路車場到現在的全自動化場段（停車場和車輛段），從常規的作業方式到智能化的作業方式，業務量持續增長，這對場段配置的要求越來越高，本文對場段內的全自動洗車系統的設計方案進行詳細介紹，對全自動洗車的功能進行部署和執行。

城市軌道交通全自動洗車技術的發展將給用戶帶來更高效、更環保的洗車體驗，滿足用戶的不同需求，但全自動洗車設備的應用還需要考慮到成本和維護問題。

1洗車流程

基于城市軌道交通信號平面布置思路，本文研究了一種典型的列車全自動洗車流程（圖1），具體的全自動洗車流程如下。

1.1請求洗車

列車要執行洗車作業，首先依據列車自動運行監控系統（automatic train supervision，ATS）下發的洗車計劃，當列車進入牽出線軌道（ Q3G）且停穩時，列車對標軌面應答器停車點1（SSP1），建立起請求洗車的基本技術要求。

1.2進路建立

全自動洗車模式下，洗車機將洗車模式設置為“自動”模式，且在收到洗車機的洗車就緒狀態信息后，ATS根據洗車運營計劃、列車位置、洗車請求自動選排洗車進路。

1.3全自動洗車

當列車收到進路信息和洗車機就緒狀態信息后，自動操縱列車低速運行，逐步通過洗車機外圍洗車設備，完成洗車作業。

1.4結束洗車

當列車全部駛出洗車機外圍設備區域，信號系統通過列車運行位置判斷洗車是否完成，當洗車完成后，信號系統參照進路建立過程自動將列車調回存車線。

系統提供“全洗”“僅側洗”等洗車模式選擇，車輛段值班人員在設置洗車計劃時，可選擇一種洗車模式。列車在Q3G停穩后觸發由右向左的洗車進路，停在停車點2（SSP2）處進行車頭端洗，車頭端洗結束后向停車點3（SSP3）運行，在運行的過程中進行側洗，當車運行至SSP3時停車，進行車尾清洗，清洗完畢后運行至停車點4（SSP4），退出洗車工況。

2洗車區域

在整個洗車流程中，會經過4個洗車區域（washing zone，WSZ），WSZI為第一個洗車區域，依次類推。如圖2所示，WSZI是列車洗車初始化的區域，列車停穩后發送洗車工況，等待進路分配并與洗車機進行交互使用。WS22是列車進行頭部端洗區域，當車頭端洗時，列車必須停穩在SSP2處，SSP2設計在與洗車機端刷間距為0.5m的范圍內，若超過該范圍，洗車機無法判斷列車的位置、激活端刷進行清洗。WS23是車尾清洗區域，列車應在SSP3處停穩，如果無法停穩在與SSP3間距為0.5m的范圍內，洗車機無法激活端刷進行清洗，SSP3的位置設計原則是考慮SSP2在端刷處，往左端推算一個車長的距離而確定的。

在設計時，WSZ1和WS24無須特殊配置，因為這兩個區域處有折返換端（change of end，COE），COE將會自動生成WSZ1和WS24，來完成列車的折返停穩。圖2中非關鍵區域（non vitalzone，NVZ）的長度均為1m，NV22用來判斷是否過停，NVZ1用來判斷是否停準。具體判斷標準為：當車頭與NVZ1有交集、與NV22無交集的情況下，認為列車停準；當車頭越過NVZ1，與NV22有交集了，認為列車過停；當車頭未到達NVZ1，認為列車欠停。AO01～A004為計軸設備。

需要特別設計的是WS22和WS23，WS22的起點為WSZ1的終點，這兩個區域相互連接，WS22的終點依賴于SSP2的位置，設計在與SSP2間距為0.5m的范圍內，只要該區域能包含SSP2即可；WS23的起點設在與WS22的終點后間隔1m的位置，WS23和WS22不相交，該1m也是NV22的區域長度，WS23的終點是WS24的起點，WS23的區域要包含SSP3的NV22和NVZ1的范圍。

3停車屬性

停車屬性要與洗車區域聯合使用。如果是全洗，必須由3個部分組成：洗車頭、側洗、洗車尾，當全洗計劃下發后，ATS會在WS22和WS23處發送目的碼，車運行到WS22的SSP2處和WS23的SSP3處自動停車，這兩個位置不依賴于列車自動控制系統（automatic train control，ATC）控車，因此WS22和WS23洗車區域的默認停車屬性設置為FALSE（FALSE即默認不停車）即可，停車屬性平面化設計如圖3所示。

當下發側洗計劃后，側洗不進行洗車頭和洗車尾，僅對車的側面進行清洗，在這種情況下無須在SSP2和SSP3處停車，ATS在WSZ1發送目的地碼至WS24處，WS22和WS23不會有目的地碼，因此不會停車，此時默認停車屬性不能設置為TRUE（TRUE即默認要停車），否則會側洗失敗，由此可見，洗車的停車屬性由ATC子系統配置設置為FALSE，無須設置成TRUE。

4信息交互

當洗車機模式為自動模式、列車駕駛模式為全自動駕駛模式（fully automatic mode，FAM）時，洗車機、信號系統、車輛之間的信息交互如圖4所示。列車全洗車過程如下所述。

列車進入Q3G且停穩，打開洗車庫門，啟動洗車機，洗車機準備就緒。確認開始洗車，系統為待洗列車設置洗車庫前停車位置的目的地為SSPI，并授權列車運行至洗車庫前停車；列車運行至洗車庫前停準后，將待洗列車設置為洗車工況后，向洗車機發送洗車請求。洗車機根據洗車請求，確認準備就緒后，給信號系統反饋洗車就緒、允許通過1和允許通過2。

列車運行至下一個停車點SSP2停準后，向洗車機發送端洗請求1的高電平。洗車機將允許通過1設置為低電平，通過激光探頭檢查列車在前端洗停車范圍時，啟動前端洗模式。信號系統根據允許通過1為低電平，控制列車輸出停車制動命令，使列車停車。

當前端洗完成后，洗車機將洗車刷移回側洗位置，以允許列車向前運行。洗車機將允許通過1設置為高電平。收到允許通過1的高電平后，信號系統取消停車制動，以允許列車向前運行至下一個停車點SSP3。列車運行至SSP3停準后，向洗車機發送端洗請求2的高電平。洗車機將允許通過2設置為低電平，通過激光探頭檢查列車在后端洗停車范圍時，啟動后端洗模式。信號系統根據允許通過2為低電平，控制列車輸出停車制動停車。

當后端洗完成后，洗車機將洗車刷移回側洗位置，以允許列車向前運行。洗車機將允許通過2設置為高電平。收到允許通過2的高電平后，信號系統取消停車制動，以允許列車向前運行至SSP4。

列車在SSP4停準后，信號系統判斷洗車完成，向車輛發送取消洗車工況。車輛取消洗車工況后，信號系統向洗車機取消發送洗車請求，為列車設置返回車庫的目的地，洗車結束。

如果洗車工況為側洗，則收到洗車機反饋的允許通過1和允許通過2后，列車運行到SSP4處停車并退出洗車工況，在洗車的過程中，洗車速度不能超過5km/h。

5結語

本文介紹了一種全自動洗車方案，其已應用于卡斯柯信號有限公司項目，目前已在全自動運行場段中實現了全自動洗車功能，提高了洗車效率。全自動洗車功能安全、可靠、穩定，洗車機故障可使車保持在制動狀態，符合“故障導向安全”原則，且在未來更多的全自動項目中具有重要的參考意義。