1概述
石家莊市城市軌道交通3號線一期工程分佈在中心城區範圍，沿聯盟路、中華大街、石家莊站、塔北路敷設，其中途經的聯盟路—中華大街—塔北路是最重要的南北—東西向客運走廊。線路全長19.268km，設站17座，均爲地下站，其中有道岔車站8座、無道岔車站9座。平均站間距1.177km。3號線分期開通。石家莊地鐵3號線一期工程首開段線路長度6.372km，共配置8列車，設車站6座，均爲地下站，分兩個聯鎖集中站控制。在石家莊站站後區間設6股道(每股道一列位)地下停車線，其中兩股道兼作終端折返線，其他4股道設定有檢修坑和檢修設備、檢修平臺，可進行簡單的日常列車檢修作業。首開段不設定車輛段和停車場，爲了滿足首開段提前開通的需求，在石家莊站站後區間設6股道(每股道一列位)地下停車線。由於傳統意義上的車輛段設定條件不滿足，所以在運營開通後很長一段時間內將使用正線停車場來滿足運營停車需求，信號系統需要從運營需求的各個角度配置信號系統，從而滿足運營需求。
本文主要對石家莊停車場相關的運營能力、列車執行管理、信號系統實施方案、其他特殊情況進行分析。
2執行能力分析
單程執行距離6.1km，全週轉時間24min14s，小灰樓折返時間111.9s，石家莊折返時間163.5s，首開段計劃開行列數6對/h，按照全週轉時間如果上線3列車可達到9min間隔，如果上線5列車可達到5min間隔。
3列車執行管理
3.1列車存放
本文按5min間隔、上線5列車爲例進行描述，如果少於5列車則相應減少正線列車存放數量。石家莊站共有6股道可以停放列車。考慮實際運營需要，如果上線5列車載客執行，那麼需要在正線準備6列車，其中1列備用。爲方便晚間工程車施工折返需要，石家莊站的其中一條折返線不能存車，這樣晚間需要將其中的一列上線運營列車存放在小灰樓站，第二天運營也可以實現兩端同時發車。如果再增加上線列車，將佔用折返線，影響晚間工程車上線施工作業。
3.2停車場內轉線作業
轉線作業由人工辦理，遙控下調度員辦理進路，站控下由車站值班員辦理進路。停車場爲正線車站，不設定調車信號機，辦理轉線作業按照列車折返作業方式辦理，需要透過石家莊站上行或下行站臺進行轉線作業。
轉線作業期間與信號、工務、供電等專業的維修作業衝突，建議運營管理部門制定相關的管理規定，以調配相關專業的維護工作。
4信號系統實施方案
4.1ATS方案
爲了減少正線停車場調度員/車站值班員人工工作量，需要爲正線小停車場配置ATS全部功能。
正線停車場並不作爲獨立的停車場來處理，只是將可停車的股道作爲一個普通正線車站的存車線來處理，作爲ATS系統來說，正線的股道與設備在中心正常的時候是需要納入到中心來管理的，但是調度大廳距離正線停車場距離較遠，不方便實時瞭解存車線上的列車情況。所以爲了實現在正常情況下不需要中心參與，直接由車站的相關人員進行派車出庫以及接車入庫的相關功能，需要在現有ATS軟件功能配置的基礎上增加以下功能。
4.1.1爲正線存車線增加一臺正線派班工作站
該正線派班工作站放置於石家莊正線停車場，直接與石家莊站的ATS站機通信，實現對正線停車場列車的管理。當中心故障後，也不影響其工作。
4.1.2在系統中增加正線派班員的角色
正線派班員的角色只能從正線派班工作站登入，可以對正線停車場內的列車進行出/入庫管理、覈對/修改車組號的操作。
4.1.3開發一套針對正線停車場的派班軟件
軟件包括用戶登入功能、顯示正線停車場的站場資訊以及列車資訊、檢視當日計劃運營圖的功能、可以爲正線停車場的列車進行編輯派班計劃和設目的地車的功能、覈對車組號、增/刪車組號的功能、將派班結果以及操作命令發送給服務器實現自動排列進路接/發車的功能。
4.1.4對未來車輛段建成後的影響
正線停車場的派班工作站只是作爲車輛段建成前的過渡產品，以後如果不需要透過正線停車場進行相應的接發車作業，正線派班工作站可以拆除，拆除後如果有臨時的接發車，可以由中心調度員透過手動排列進路、設定目的地車等方式進行控制。
4.2ATP方案
石家莊站站後地下庫內停車，爲保證進庫效率和安全防護距離，庫線盡頭應距離列車停車點有一定的距離作爲停車距離餘量。在保證停車安全的基礎上，儘量提高進庫效率。
4.2.1設備佈置
石家莊站設定6條停車線，線路限速爲5km/h。在3G和4G的出庫信號機前，分別佈置一組可變應答器和環線應答器組成的有源應答器組。在1G、2G、5G、6G的出庫信號機前，分別佈置一組可變應答器和固定應答器組成的有源應答器組。
4.2.2列車出庫執行
在出庫信號機開放後，司機可以駕駛列車以RM模式向前執行。經過兩個連續的應答器組後獲得列車位置初始定位。列車在完成定位後，在接收到可用的移動授權後，可升級至相應的控制級別。
列車執行級別，由高到低分別爲：
1)無線連續式通信控制下ATP/ATO的執行(簡稱CBTC級別);
2)點式控制下ATP/ATO的執行(簡稱ITC級別);
3)聯鎖級下的執行(簡稱IL級別)。
在出庫信號機開放後，列車可由信號機前的有源應答器或者應答器環線，獲得點式移動授權，升級到點式級別。
在出庫信號機開放後，在地面ATP設備工作正常且車地通信正常時，地面ATP爲列車計算CBTC級別下的移動授權併發送到車載ATP系統，列車可升級至CBTC級別，投入正線執行。
列車升級到點式級別或者CBTC級別，在滿足一定條件後，可由人工駕駛模式轉換到自動駕駛模式。在相關條件得到滿足時，駕駛室兩個ATO啓動按鈕/指示燈處於閃爍狀態提示司機可以啓動自動駕駛功能。
4.2.3列車折返
在正線運營過程中，採用3G/4G兼用做站後折返線，在辦理到3G/4G的折返進路後，列車可以以點式或者CBTC級別，在CM或者AM駕駛模式下，執行至折返線停車，執行折返作業。系統支援在3G/4G執行的折返方式包含ATO有人/無人自動折返模式、ATP監督下的人工折返模式、限制人工折返模式、非限制人工折返模式。爲保證列車使用3G/4G完成站後折返時的安全運營，需要透過運營管理手段，保證列車運營過程出入庫過程中，庫門維持在開啟狀態，同時庫內沒有人員走動，以免發生危險。
4.2.4列車回庫
列車結束運營，爲保證進庫效率和安全防護距離，庫線盡頭應距離列車停車點有一定的距離作爲停車距離餘量。在保證停車安全的基礎上，儘量提高進庫效率。因未有石家莊3號線車輛的實際性能參數，故採用已有線路的車輛參數進行停車距離餘量理論計算，如果車輛參數值發生變化，停車距離餘量需要重新計算。庫內坡度取-0‰。爲了保證列車進庫的效率和舒適度，一般採用一次性固定制動率的ATO制動曲線停車。
ATO採用固定制動率爲a，停車目標點距離PP點距離爲ATO_OFF(Xoff)。Xoff應保證ATO制動曲線與EB觸發線無重合且有一定餘量，Xoff代表了應該取得安全線長度。
則得到ATO制動曲線公式：L=v2/(2×a)+Xoff;v即爲ATO目標曲線上每一點的'速度值。Xoff應保證ATO制動曲線與EB觸發線無重合且有一定餘量，Xoff代表了應該取得安全線長度。
計算結果如下：
當進庫建築限速速度爲30km/h，ATO速度約爲20km/h，具體計算得到Xoff值爲27m，考慮到停車誤差、列車性能離散型等因素，建議取5m餘量，至少停車距離餘量長度應滿足32m。
當進庫建築限速速度爲20km/h，ATO速度約爲15km/h，具體計算得到Xoff值爲24m，考慮到停車誤差、列車性能離散型等因素，建議取5m餘量，至少停車距離餘量長度應滿足29m。
當進庫建築限速速度爲15km/h，ATO速度約爲10km/h，具體計算得到Xoff值爲20m，考慮到停車誤差、列車性能離散型等因素，建議取5m餘量，至少停車距離餘量長度應滿足25m。
基於上述分析，列車回庫根據不同的輸入限制調價，可有以下3種處理方案：
如庫內建築限速可滿足CBTC系統要求，且列車庫線停車位置到庫線區段終端距離滿足要求，列車可以爲CBTC級別CM或AM模式駛入停車庫線，列車對位停車後，車載MMI將提示司機確認降級爲RM模式，退出作業。
如庫內建築限速可滿足CBTC系統要求，但庫內部分長度不滿足列車進庫對位停車的需求，列車以AM或CM模式完全駛入停車庫線後，MMI提示司機降級爲RM執行，司機人工將執行模式轉爲RM後，司機可駕駛列車以RM模式進入停車庫線對位停車。如司機不確認轉RM，列車不能以ATP模式進庫對位停車，將停在庫內中間位置。
如庫內建築限速無法滿足CBTC系統要求，列車無法以ATP模式駛入停車庫線，列車進路可以直接辦理到停車庫線，進庫口位置不需要設定單獨的信號機。列車的移動授權終點將位於進庫前平交道口位置，MMI將提示司機降級爲RM執行，司機人工將執行模式轉爲RM後，司機可駕駛列車以RM模式駛入停車庫線對位停車。
4.3聯鎖方案
石家莊站聯鎖系統按正常的集中站處理，遙控模式下，根據ATS的命令辦理相應進路，在站控模式下，其中兩條折返線設定有自動折返一(利用3G折返)、自動折返二(利用4G折返)、全自動折返(利用3G、4G交替折返)3種折返模式，正線上的其他信號機可設定爲自動屬性，進出其他停車線的進路由人工辦理。
5其他說明
5.1增減列車
在運營期間，如果早高峯後需要減少列車，晚高峯需要增加列車，其辦理方式與早晚出車收車方式相同。早高峯結束後，如果需要減車，根據執行圖，列車到達石家莊站上行站臺後，ATS不再觸發進路，由調度員根據當日列車入庫停車計劃，人工輸入目的地號(停車股道的目的地編號)，ATS自動觸發回庫進路，列車下線回庫。晚高峯需要增加列車時，根據執行圖，調度員依據當日出車計劃，人工設定需要出發列車的服務號(車次號)，當到達發車時間後，ATS自動觸發出庫進路，進入正線開始執行。
5.2工程車正線存放
根據運營維修需要可以將工程車存放於1號線車輛段，也可以存放在3號線正線。如果存放在1號線車輛段，則工程車上3號線作業時，需按規定辦理過軌轉線作業，由中山廣場聯絡線進出。如果存放在正線，則可以存放在小灰樓或石家莊站非運營的正線區段。
5.3故障應對
在運營中，若有車載信號發生故障需要下線時，由調度員變更車次號後設定目的地號，ATS自動觸發至庫線的進路，根據運營時機，調度員安排備用車執行至石家莊站下行站臺後人工輸入需要替換的服務號，則可以恢復正常的運營。若發生車輛故障無法移動時，則根據運營管理規定進行救援處理，需要人工排列進路指揮行車。救援列車連掛完畢後，如果正向執行，調度員也可人工輸入目的地號，由ATS系統自動觸發進路。若中心ATS故障，系統自動啓動分散自律功能，由車站分機按照當日執行圖自動排列進路管理列車執行。當某一個站的ATS故障後，則本站ATS功能退出，需要轉站控，由車站操作員人工辦理進路(或設定自動進路)，其它站的ATS功能不受影響。若某一站聯鎖系統故障，則這一站的信號系統將停用，列車失去ATP防護，地面設備也不能開放信號轉換道岔，均需人工組織行車。