本文作者：陆定中 发表期数：现代职业教育 2021年48期 本文字数：2668
[摘 要] 针对当前多數城市轨道交通沙盘模型仅可单车运行进行模拟演示的不足，设计开发一种基于沙盘模型的多车自动运行控制系统，参照实际轨道交通信号系工作原理，实现联锁逻辑控制、列车位置检测、列车运行控制以及外部通信等功能，最终达到在沙盘模型上多车自动运行的目标。[关 键 词] 轨道交通;沙盘模型;联锁;自动运行控制
[中图分类号] U284 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）48-0134-02
一、引言
目前，绝大多数城市轨道交通沙盘模型是由单车人工遥控运行或自动运行进行单线或单圈演示，与城市轨道交通实际多车追踪运行情况相差甚远，且未对信号机、道岔、轨道电路等模型信号设备按信号控制原理进行操控并以其来把控模型列车行车安全，演示效果较为乏味单一，不利于完整呈现城市轨道交通实际运营场景。
本文研究开发一种基于沙盘模型的多车自动运行控制系统，以沙盘模型为控制对象，采用轨道交通信号系统的设计思路，通过对沙盘模型中道岔、信号机、轨道电路、列车等硬件设备的集中操控，模拟真实轨道交通的多车追踪运营的场景。系统接收操作人员运行指令后，根据实际信号系统工作原理进行逻辑处理，与沙盘模型硬件主控制器进行局域网通信，实现对沙盘硬件设备的状态采集和安全控制，由沙盘主控制器控制模型设备动作，最终在沙盘模型上仿真演示联锁逻辑控制、列车位置检测、列车运行控制等信号控制原理和功能，在实现多列车安全自动地在沙盘模型上运行的同时，更为形象、逼真地演示城市轨道交通信号系统工作原理以及相关运营场景。
二、沙盘模型概述
在分析现有运营方案特点的基础上，对站台布局、折返方式、线路组合进行了设计，为沙盘系统效果图，整个系统设置3条独立运行的线路，其中一条为环线（B线），一条为具有折返功能的长线路（A线），还有一条为短线路（C线）。A线由上下行各一条正线组成，设站5座，均为岛式站台;B线由上下行各一条正线组成，按环线设计，设站6座;C线由上下行各一条正线组成，设站4座，均为岛式站台。
三、联锁逻辑控制
在实际信号系统中独立设置了“故障—安全”的联锁子系统，以实现联锁控制功能，受限于沙盘模型安全需求不太严苛以及沙盘硬件设备本身的控制条件有限，直接将联锁逻辑控制纳入多车自动运行控制系统设计中，沙盘模型不再单独设置联锁子系统。根据沙盘模型的应用需求与控制特点，比照实际信号系统中联锁设备的实际应用情况，多车自动运行控制系统实现的联锁逻辑控制功能主要包括以接收进路控制命令、联锁关系检查、与主控制器通信等内容。
接收操作员的人工进路指令或由系统预先定义的运行线自动触发的进路指令，以开始实施相应的进路控制动作。当系统接收到操作人员取消进路指令时，将原排列进路取消。
联锁关系检查是联锁逻辑功能中的核心部分，通过进路控制的方式，在符合要求的情况下开放始端信号指示列车通过并通知列控系统发送对应的行车许可命令。在初始情况下，所有进路处于未建立状态。收到进路指令后，根据预先定义的进路表，系统将逐一检查进路相关联的轨道区段空闲、敌对进路未建立以及道岔位置正确等信号开放的条件是否已被满足。对于轨道区段，轨道区段的空闲状态由系统通过与沙盘硬件设备的通信获得;对于敌对进路，由系统将从自身定义的进路变量获知是否有敌对的进路已被建立;对于道岔，当系统发现与进路相关联的道岔不处于进路规定位置且未被锁闭时，系统将向沙盘硬件设备发出一个控制指令，使道岔移动到所需位置。当上述条件均被满足时，进路上的道岔会被系统锁闭，这个动作由系统内部设置道岔的锁闭标志实现。完成锁闭之后，系统会通过主控制器命令开放相应进路始端信号，同时生成进路通过许可发送给主控制器，以指示进路已经建立，列车可以安全通过。当系统收到从主控制器传来的进路内方轨道区段被占用，表示列车已开始进入进路，系统将命令关闭始端信号，同时记录列车通过进路的轨道占用出清顺序。当列车出清进路内最后一个区段时若检测到轨道占用出清顺序符合列车正常运行逻辑，将移除进路内道岔的锁闭标志解锁进路。自此一条完整的进路控制已经全部完成，可以进入对下一条进路的控制中。若轨道占用出清顺序异常，，将导向安全侧处置即保持道岔的锁闭状态，需人工确认列车整列通过解除对应的故障锁闭状态。
四、列车位置检测
在沙盘模型中，在轨道区段边界处布置点式轨旁传感器作为计轴点并通过反馈总线连接至主控制器，点式轨旁传感器类似于光电门传感器，被嵌套在钢轨下方，钢轨从传感器的门式缺口中经过。当列车轮轴经过时依据门式缺口遮挡的变化输出轮轴脉冲信号并被传送至主控制器，主控制器根据收到的轮轴脉冲信号结合传感器布置和对应轨道区段的关系计算各区段内轮轴数量。当区段内轮轴数量为零时，即判断轨道区段处于空闲状态，否则即判断其处于占用状态。
多车自动运行控制系统通过与主控制器的实时通信，获取轨道区段占用出清状态来检测列车实际运行位置，并作为联锁逻辑控制、列车运行控制等安全逻辑处理的控制依据。
五、列车运行控制
根据沙盘硬件设计规格和工作原理，模型列车由主控制器根据多车自动运行控制系统的请求，通过沙盘上布置轨道电路发送启动指令和停车指令。轨道电路是以线路的两根钢轨作为导体，两端设置绝缘节并各接入发送端设备和接收端设备构成的电路。轨道电路的发送端设备由轨道电源、限流电阻和变压器等组成;接收端设备由轨道继电器、限流电阻和变压器等组成，主要通过轨道继电器接收到轨道电路电流的吸起落下情况来获得轨道区段的占用出清状态。在沙盘模型硬件设计方案中，列车位置检测由计轴设备承担，轨道电路仅作为主控制器向列车发送行车控制命令的通信媒介。 相关阅读：
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本文标题：基于沙盘模型的多车自动运行控制系统设计
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