地鐵移動(dòng)閉塞系統(tǒng)信號(hào)機(jī)顯示方案研究

肖培龍 邱 奎

北京電鐵通信信號(hào)勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司,100036 北京

*教授級(jí)高工 **工程師

移動(dòng)閉塞模式信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈方式,在新版 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中有 2種許可方案:一是平常信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈方案;二是平常信號(hào)機(jī)滅燈方案。目前我國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)線路已開通使用的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng),確實(shí)存在 2種信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈方式并存的狀況,孰優(yōu)孰劣,新建線路信號(hào)系統(tǒng)如何配置,值得大家認(rèn)真研究和探討。

1 地鐵軌旁信號(hào)機(jī)的功能

地鐵軌旁信號(hào)的功能是通過信號(hào)顯示指示列車按規(guī)定顯示意義運(yùn)行。信號(hào)顯示分地面色燈信號(hào)、地面標(biāo)志牌信號(hào)、車載信號(hào)、人工手旗信號(hào)及人工手語信號(hào)等。地鐵配置軌旁信號(hào)機(jī),主要是供司機(jī)駕駛列車使用,指導(dǎo)司機(jī)按規(guī)定顯示意義運(yùn)行和停車,確保行車安全。我國(guó)地鐵一直沿用地面信號(hào)機(jī)加車載 ATP防護(hù)信號(hào)顯示的方式,地面信號(hào)機(jī)顯示與車載 ATP顯示同等重要。

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)可精確指導(dǎo)司機(jī)按規(guī)定速度顯示列車自動(dòng)運(yùn)行,或車載 ATP/ATO系統(tǒng)按地面控制中心要求自動(dòng)駕駛列車運(yùn)行。地鐵軌旁信號(hào)機(jī)僅能給出幾種規(guī)定的顯示,其顯示含義不能給出具體速度指令,不能滿足自動(dòng)運(yùn)行需求。但在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)設(shè)備故障轉(zhuǎn)為后備系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),為保證線路運(yùn)營(yíng)不中斷,需要有地面信號(hào)顯示指導(dǎo)司機(jī)駕駛列車運(yùn)行。故移動(dòng)閉塞系統(tǒng)必須配備簡(jiǎn)單必要的地面信號(hào)機(jī),在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)故障時(shí)后備使用。

2 地面信號(hào)機(jī)顯示含義

地面信號(hào)機(jī)顯示一般采用黃燈 (側(cè)向通過或減速慢行)、綠燈 (直向通過或按線路規(guī)定速度全速運(yùn)行)、紅燈 (禁止通行)、白燈 (調(diào)車許可)、黃紅燈 (引導(dǎo)信號(hào))顯示方式,其顯示含義有限,不能顯示具體速度限制值要求,不能完全滿足車載機(jī)車信號(hào)顯示的含義要求,也無法與車載信號(hào)顯示保持一致。

3 車載機(jī)車信號(hào)顯示含義

目前我國(guó)地鐵線路普遍采用一次制動(dòng)模式車載信號(hào)方式,在車載信號(hào)顯示屏上,既可以顯示車載ATP限制列車運(yùn)行最高運(yùn)行速度曲線,也可以顯示列車實(shí)際運(yùn)行速度、距離目標(biāo)停車點(diǎn)距離等信息,指導(dǎo)司機(jī)按車載信號(hào) ATP限制列車運(yùn)行速度駕駛列車運(yùn)行。若司機(jī)駕駛列車速度接近或達(dá)到車載ATP限制速度值時(shí),則會(huì)發(fā)出音響告警及提示,司機(jī)必須采取必要的減速措施,否則車載信號(hào)設(shè)備會(huì)采取緊急制動(dòng)措施迫使列車停車,確保行車安全。

4 地面信號(hào)機(jī)平常點(diǎn)燈方案優(yōu)缺點(diǎn)

地面信號(hào)機(jī)平常點(diǎn)燈方案,主要沿用地面信號(hào)為主體信號(hào)的觀念,地面信號(hào)機(jī)顯示與車載信號(hào)顯示同等重要,司機(jī)必須以地面信號(hào)機(jī)顯示以及車載信號(hào)顯示駕駛列車運(yùn)行,遇信號(hào)機(jī)故障不能顯示允許信號(hào)時(shí),即會(huì)造成車-地顯示不一致問題,即使車載信號(hào)設(shè)備顯示允許信號(hào),司機(jī)也應(yīng)停車確認(rèn),并與值班調(diào)度聯(lián)系,經(jīng)值班調(diào)度允許后,以不高于25 km/h速度越過該信號(hào)機(jī)并隨時(shí)準(zhǔn)備停車,直至經(jīng)過下一架允許信號(hào)顯示的信號(hào)機(jī)時(shí),方可按下一架信號(hào)機(jī)顯示的速度含義駕駛列車運(yùn)行。

此方案要求地面信號(hào)顯示與車載信號(hào)顯示含義基本一致,當(dāng)?shù)孛嫘盘?hào)機(jī)允許信號(hào)燈燈絲出現(xiàn)雙斷絲時(shí),車載信號(hào)也必須顯示禁止信號(hào),禁止列車運(yùn)行,否則會(huì)造成車-地信號(hào)顯示不一致。在這種情況下,信號(hào)燈絲出現(xiàn)雙斷滅燈,會(huì)引起因車載信號(hào)降級(jí)顯示,而使列車突然緊急制動(dòng),造成旅客乘車舒適度大大降低。在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)與后備系統(tǒng)方案中,移動(dòng)閉塞系統(tǒng)是主用,但移動(dòng)閉塞系統(tǒng)所劃分的虛擬邏輯分區(qū)與后備系統(tǒng)所劃分的進(jìn)路閉塞分區(qū)長(zhǎng)度區(qū)別較大。虛擬邏輯分區(qū)長(zhǎng)度較短,以便緊追蹤運(yùn)行;而一個(gè)后備進(jìn)路閉塞分區(qū)長(zhǎng)度可以包括多個(gè)虛擬邏輯分區(qū)長(zhǎng)度。后備進(jìn)路閉塞分區(qū)是由 2套計(jì)軸設(shè)備組成,為節(jié)省投資,一般均較長(zhǎng)。在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),為滿足 90 s甚至是 75 s的追蹤間隔要求,一個(gè)后備進(jìn)路閉塞分區(qū)可以容納多輛列車追蹤運(yùn)行,此時(shí)地面防護(hù)信號(hào)機(jī)顯示,從聯(lián)鎖邏輯上分析僅能為紅燈(地面防護(hù)信號(hào)機(jī)所防護(hù)的進(jìn)路范圍內(nèi)計(jì)軸軌道區(qū)段有車),但實(shí)際上必須顯示為綠燈,可以讓后續(xù)列車緊追蹤運(yùn)行,否則就不能成為移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。此時(shí)實(shí)際運(yùn)用是以車載信號(hào)顯示為主,地面信號(hào)顯示被迫與車載信號(hào)顯示保持一致。

5 地面信號(hào)機(jī)平常滅燈方案優(yōu)缺點(diǎn)

地面信號(hào)機(jī)滅燈方案,是指移動(dòng)閉塞系統(tǒng)工作時(shí),地面信號(hào)機(jī)為滅燈狀態(tài);后備系統(tǒng)工作時(shí),地面信號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)為點(diǎn)燈狀態(tài)。此方案優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)閉塞系統(tǒng)以車載機(jī)車信號(hào)為主,地面信號(hào)機(jī)不參與顯示,一個(gè)進(jìn)路閉塞分區(qū)內(nèi)可以追蹤運(yùn)行多列列車,避免了車-地信號(hào)顯示不一致,以及其他傳統(tǒng)聯(lián)鎖觀念問題,尤其是地面信號(hào)機(jī)燈絲斷絲時(shí),影響移動(dòng)閉塞正常運(yùn)行的問題。但此方案平常信號(hào)機(jī)為滅燈狀態(tài),當(dāng)需轉(zhuǎn)為后備進(jìn)路閉塞時(shí),信號(hào)機(jī)應(yīng)從滅燈狀態(tài)轉(zhuǎn)為點(diǎn)燈狀態(tài),此時(shí)信號(hào)機(jī)燈絲有可能完好,也有可能因其他特殊原因接觸不良,造成該點(diǎn)燈時(shí)有可能不能點(diǎn)亮。另外,平常地面信號(hào)機(jī)一直處于滅燈狀態(tài),司機(jī)已習(xí)慣于地面滅燈駕駛,在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)為后備系統(tǒng)工作時(shí),若地面信號(hào)機(jī)該點(diǎn)亮而未能點(diǎn)亮,會(huì)給司機(jī)錯(cuò)覺認(rèn)識(shí),仍然認(rèn)為系統(tǒng)是工作在移動(dòng)閉塞狀態(tài),嚴(yán)重情況下會(huì)誤闖信號(hào),造成不必要的損失。

6 2種方案比選

移動(dòng)閉塞模式地面信號(hào)機(jī)采用點(diǎn)燈方案,可以實(shí)時(shí)檢查信號(hào)機(jī)燈絲狀態(tài),做到地面信號(hào)機(jī)顯示與車載信號(hào)顯示含義基本一致,但不能做到完全相同。在地面信號(hào)機(jī)燈絲雙斷絲時(shí),車載信號(hào)也需同步改為停車制動(dòng)信息,否則即會(huì)造成車-地信息顯示含義不一致。當(dāng)采用 LED光源信號(hào)機(jī)后,此矛盾也不會(huì)太突出。此時(shí)的主要問題是聯(lián)鎖進(jìn)路范圍內(nèi)存在多列列車緊追蹤時(shí),防護(hù)信號(hào)機(jī)顯示問題。若顯示紅燈,則后續(xù)列車無法越過該防護(hù)信號(hào)機(jī)實(shí)現(xiàn)緊追蹤功能;若顯示綠燈,又不符合聯(lián)鎖邏輯檢查條件要求,且該綠燈顯示含義僅能代表前方進(jìn)路準(zhǔn)備完畢,前方進(jìn)路范圍內(nèi)若有道岔情況下,該道岔已轉(zhuǎn)到規(guī)定位置且道岔表示完好,但不能檢查該防護(hù)進(jìn)路范圍內(nèi)軌道空閑條件。該綠燈顯示僅代表前方道岔被鎖在直股位置,列車可以直向通過該信號(hào)機(jī)運(yùn)行,但沒有任何速度指示含義,即使前方很近距離范圍內(nèi)有車,該防護(hù)信號(hào)機(jī)也只能顯示綠燈(黃燈在地鐵定義為側(cè)向通過),故該方案地面信號(hào)顯示的含義,已不能完全與車載信號(hào)顯示含義相一致。一個(gè)聯(lián)鎖進(jìn)路范圍內(nèi)存有多列列車時(shí),仍會(huì)給出綠色燈光信號(hào),會(huì)給司機(jī)駕駛列車造成一定的錯(cuò)覺,認(rèn)為前方區(qū)段空閑,對(duì)安全運(yùn)營(yíng)不利。同時(shí),列車司機(jī)要同時(shí)關(guān)注車載信號(hào)與地面信號(hào),也會(huì)對(duì)司機(jī)造成困擾,不利于司機(jī)的正常駕駛。

移動(dòng)閉塞模式地面信號(hào)機(jī)采用滅燈方案,可以避免上述一個(gè)聯(lián)鎖進(jìn)路范圍內(nèi)存有多列列車緊追蹤運(yùn)行時(shí),信號(hào)顯示難以確定的問題,直接以車載信號(hào)顯示指示司機(jī)駕駛列車運(yùn)行。地面信號(hào)機(jī)滅燈并不代表就失去聯(lián)鎖邏輯檢查功能,只是不再配套地面信號(hào)機(jī)顯示,更加有利于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)營(yíng),避免了兩者顯示不一致。但由于信號(hào)機(jī)平常處于滅燈狀態(tài),信號(hào)機(jī)燈絲完整性得不到有效及時(shí)檢查,有可能存在因燈絲斷絲而不能點(diǎn)燈問題。若采用 LED光源色燈信號(hào)機(jī),燈絲斷絲問題也就不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。通過夜間停運(yùn)時(shí)間,定期檢查信號(hào)機(jī)燈絲完好狀態(tài),則可以防止出現(xiàn)信號(hào)機(jī)燈絲斷絲及線路斷線等類故障。且移動(dòng)閉塞系統(tǒng)為主用系統(tǒng),一般很少用到備用系統(tǒng),即使出現(xiàn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)為后備系統(tǒng)需點(diǎn)亮地面信號(hào)機(jī)時(shí),若地面?zhèn)€別信號(hào)機(jī)無法點(diǎn)亮,此時(shí)本身已處于主用系統(tǒng)故障狀態(tài),車載設(shè)備已失去 ATP保護(hù) (后備點(diǎn)式 ATP除外)。只要制定嚴(yán)格規(guī)章制度,規(guī)定司機(jī)轉(zhuǎn)變駕駛模式,人工駕駛列車按地面信號(hào)機(jī)顯示運(yùn)行,遇地面信號(hào)機(jī)故障,應(yīng)視為禁止信號(hào),經(jīng)與值班調(diào)度聯(lián)系確認(rèn)后,再低速越過該故障信號(hào)機(jī),是可以解決信號(hào)機(jī)燈絲斷絲該亮而不亮之難題。為此目前有些線路已經(jīng)采取后備系統(tǒng)增加點(diǎn)式應(yīng)答器方式,在后備系統(tǒng)功能要求中,增加點(diǎn)式ATP/ATO保護(hù),且具有闖紅燈防護(hù)功能,在地面信號(hào)機(jī)滅燈狀態(tài),即使司機(jī)誤闖信號(hào),車載點(diǎn)式 ATP設(shè)備也會(huì)采取必要的保護(hù)措施,確保行車安全。采取這些必要的措施后,移動(dòng)閉塞系統(tǒng)地面信號(hào)機(jī)滅燈方案,對(duì)主用系統(tǒng)不存在影響,對(duì)后備系統(tǒng)也幾乎無影響。

7 結(jié)束語

新版 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》考慮到采用移動(dòng)閉塞系統(tǒng)線路,目前既有地面信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈方案,也有地面信號(hào)機(jī)滅燈方案,且已經(jīng)共同存在,各設(shè)計(jì)單位做法也不完全一致,保留了兩者共存的條文,但明確規(guī)定車載信號(hào)為主體信號(hào),地面信號(hào)顯示應(yīng)與車載信號(hào)顯示含義相符。

建議新建地鐵線路信號(hào)系統(tǒng)在采用移動(dòng)閉塞系統(tǒng)方案時(shí),應(yīng)配備地面信號(hào)機(jī)滅燈方案,信號(hào)機(jī)僅在主系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)入后備系統(tǒng)時(shí)點(diǎn)亮,指示列車運(yùn)行。

[1］ GB/T12758-2004城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].中國(guó)國(guó)標(biāo),2004.

[2］ GB 50157-2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2003.

[3］ 凌祝軍.CBTC系統(tǒng)中的聯(lián)鎖技術(shù)研究.鐵道通信信號(hào)[J].2009,45(9)12～14.