地鐵正線信號機(jī)顯示方案設(shè)計分析

何秀霞

何秀霞:浙江浙大網(wǎng)新眾合軌道交通工程有限公司 工程師 310005 杭州

地鐵設(shè)計規(guī)范要求，地鐵信號系統(tǒng)做為列車運(yùn)營的關(guān)鍵系統(tǒng)，應(yīng)具有高安全性、可靠性及可用性。為提高列車運(yùn)行的安全性，目前國內(nèi)移動閉塞式的ATC系統(tǒng)，大多采用將點(diǎn)式列車控制模式(Intermittent ATP)、或基于軌道電路的列車控制模式(Interlocking control)作為后備列車運(yùn)行控制模式，每種方案對信號機(jī)點(diǎn)燈方案要求不盡相同。本文在對國內(nèi)地鐵正線軌旁信號機(jī)顯示方案進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，以杭州地鐵1號線及大連地鐵1、2號線為例，對點(diǎn)燈方案進(jìn)行設(shè)計和分析。

1 信號分類

城市軌道交通正線上的信號，按功能分為主體信號(黃燈、綠燈、紅燈，除復(fù)示信號機(jī))與輔助狀態(tài)信號(藍(lán)燈)，分別用于降級的非CBTC列車運(yùn)行憑證和CBTC列車憑證，以區(qū)分CBTC和非CBTC及信號機(jī)故障狀態(tài)下的顯示;按位置分為出站信號機(jī)、道岔防護(hù)信號機(jī)、道岔防護(hù)兼出站信號機(jī)、折返阻擋信號機(jī)、線路終端的阻擋信號機(jī)及復(fù)示信號機(jī)。信號的具體含義如下。

綠燈:允許信號，至下一個信號機(jī)的進(jìn)路已空閑并且鎖閉，且進(jìn)路內(nèi)的所有道岔均開通直向。

黃燈:允許信號，至下一個信號機(jī)的進(jìn)路已空閑并且鎖閉，且進(jìn)路內(nèi)至少有一組道岔開通側(cè)向。

紅燈+黃燈:開放引導(dǎo)信號，警示司機(jī)根據(jù)調(diào)度命令行車，不具備任何速度含義。

紅燈:絕對停止信號，禁止列車越過此信號機(jī)。

藍(lán)燈:CBTC車可越過此信號機(jī)，這個顯示將道岔已經(jīng)電氣鎖閉的信息傳達(dá)給CBTC列車，主信號滅燈并點(diǎn)亮藍(lán)燈。藍(lán)燈由ZC安全控制并通過MicroLok實(shí)現(xiàn)。

裝備有全套車載設(shè)備并在CBTC運(yùn)行模式下的列車，定義為CBTC列車;車載設(shè)備故障的列車或沒有裝備車載設(shè)備的列車，或該列車駕駛模式已轉(zhuǎn)換成非CBTC模式，如iATP，RM或NRM，定義為非CBTC列車。非CBTC列車按照軌旁信號機(jī)的顯示行車。

2 CBTC模式下地面信號機(jī)顯示方案

目前的CBTC系統(tǒng)項目中，信號機(jī)的機(jī)構(gòu)和顯示模式有3種方案:①CBTC模式下信號機(jī)滅燈;②CBTC模式下信號機(jī)按照移動授權(quán)的狀態(tài)點(diǎn)燈;③在原有信號機(jī)機(jī)構(gòu)上增加藍(lán)燈燈位，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在CBTC模式下，信號機(jī)點(diǎn)CBTC的狀態(tài)表示燈(藍(lán)燈)。目前，方案①無法自動持續(xù)檢測燈絲狀態(tài)，且不利于司機(jī)了解信號機(jī)位置;方案②中信號機(jī)同樣的顯示，在CBTC模式下和后備模式下的定義不同，遇系統(tǒng)設(shè)備故障時，存在顯示升級、不符合設(shè)計原則的缺點(diǎn)?，F(xiàn)以杭州地鐵1號線四燈位常態(tài)點(diǎn)藍(lán)燈為例，對方案③進(jìn)行設(shè)計分析。

杭州地鐵1號線信號系統(tǒng)無故障時，區(qū)域控制器ZC(Zone Controller)輸出一個命令，由MicroLok驅(qū)動CBTC工作狀態(tài)繼電器，將此繼電器接點(diǎn)用于點(diǎn)燈電路中，使該信號機(jī)主信號滅燈并點(diǎn)亮狀態(tài)藍(lán)燈。當(dāng)狀態(tài)藍(lán)燈滅燈時，信號系統(tǒng)自動改點(diǎn)紅燈，燈絲監(jiān)測系統(tǒng)對故障藍(lán)燈進(jìn)行報警提示。此設(shè)計可有效改善方案①的缺點(diǎn)。同時，軌旁ATP設(shè)備向車載信號設(shè)備發(fā)送對應(yīng)地面紅燈顯示的移動授權(quán)信號，車載設(shè)備收到此信息后，將采取制動措施并確保列車完全停下來。

杭州地鐵1號線信號系統(tǒng)無線通信故障時，運(yùn)行中的CBTC列車轉(zhuǎn)換為非CBTC列車，司機(jī)駕駛列車需以地面信號作為主體信號運(yùn)行，藍(lán)燈視為禁止信號，將不允許越過。此時MicroLok根據(jù)列車占用計軸區(qū)段狀態(tài)檢測列車位置，設(shè)置區(qū)段閉塞，分別使非CBTC列車運(yùn)行前方和后方各兩架信號機(jī)，主顯示為點(diǎn)燈狀態(tài)，輔助信號藍(lán)燈為滅燈狀態(tài)。此設(shè)計可避免方案②中的故障升級風(fēng)險。

綜上所述，方案③可成為CBTC模式下的最佳方案。

3 降級控制模式下的地面信號顯示方案

3.1 主體信號機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)置

1．出站信號機(jī)。目前的出站信號機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)置方案有3種:①二燈位，紅色、綠色，大連地鐵1、2號線應(yīng)用;②三燈位，紅色、綠色、黃色，成都地鐵1、2號線應(yīng)用;③四燈位，藍(lán)色、紅色、綠色、黃色，杭州地鐵1、2號線應(yīng)用。

2．道岔防護(hù)信號機(jī)及道岔防護(hù)兼出站信號機(jī)。因道岔區(qū)段有速度限制及進(jìn)路的不唯一性，此2種信號機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計均需開放黃燈。目前有2種方案:①三燈位，紅色、綠色、黃色，成都地鐵1、2號線應(yīng)用;②四燈位，紅色、綠色、黃色、藍(lán)色，杭州地鐵1、2號線應(yīng)用。

3．區(qū)間信號機(jī)。通常在車輛段、停車場和其他線路進(jìn)入正線入口處，以及滿足降級控制模式下，在長大區(qū)間列車運(yùn)行間隔需要的區(qū)間分割點(diǎn)處，設(shè)置區(qū)間防護(hù)信號機(jī)。該信號機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)置有3種方案:①二燈位，紅色、綠色，大連地鐵1、2號線、北京地鐵8、10號線應(yīng)用;②三燈位，紅色、綠色、黃色，成都地鐵1、2號線、廣州地鐵4號線應(yīng)用;③四燈位，藍(lán)色、紅色、綠色、黃色，杭州地鐵1、2號線應(yīng)用。

4．線路終端阻擋信號機(jī)。其主要機(jī)構(gòu)設(shè)置方案有2種:①單燈位，紅色;②二燈位，紅色、封燈。此2種方案在地鐵系統(tǒng)內(nèi)均有應(yīng)用。

5．復(fù)示信號機(jī)。因《地鐵設(shè)計規(guī)范》 《城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件》等城市軌道交通相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中，均無復(fù)示信號機(jī)的設(shè)置及顯示標(biāo)準(zhǔn)，目前在已設(shè)計過的地鐵線路中，例如杭州地鐵1、2號線、成都地鐵1、2號線、大連地鐵1、2號線及鄭州地鐵1號線中，均參照《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》的定義，復(fù)示信號機(jī)僅復(fù)示主體信號機(jī)的允許信號(綠燈、黃燈)，以無顯示為定位，當(dāng)其主體信號機(jī)為關(guān)閉時，復(fù)示信號機(jī)自動恢復(fù)定位。機(jī)構(gòu)采用方形背板以區(qū)別于主體信號機(jī)。

3.2 主體信號機(jī)設(shè)置方案中的問題及解決措施

3.2.1 臨時限速

出站信號機(jī)及長大區(qū)間分割信號機(jī)二燈位顯示方案，較三燈位及四燈位顯示方案節(jié)約成本，有便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。但此方案遇線路限速時，無法開放引導(dǎo)信號，不具有引導(dǎo)防護(hù)功能。針對此問題，在設(shè)計動態(tài)信標(biāo)控制電路時，增加臨時限速切除按鈕(TSRA)，如圖1所示。遇線路限速時，信號機(jī)開放允許信號，通過限速區(qū)段臨時限速按鈕，切斷與信號機(jī)相關(guān)聯(lián)的動態(tài)信標(biāo)激活電路。當(dāng)在iATP模式的列車運(yùn)行至限速區(qū)段時，采用RM模式或NRM模式通過限速區(qū)段。

圖1 二燈位TSR臨時限速方案架構(gòu)

三燈位、四燈位信號機(jī)，遇線路限速時，由聯(lián)鎖采集限速信息，進(jìn)行進(jìn)路鎖閉，人工開放引導(dǎo)信號實(shí)現(xiàn)。其限速方案系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 三燈位及四燈位TSR臨時限速方案架構(gòu)

3.2.2 聯(lián)絡(luò)線處信號機(jī)侵限

由于聯(lián)絡(luò)限界的原因，在聯(lián)絡(luò)線上無法設(shè)置室外信號機(jī)，可設(shè)置虛擬信號機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)線作業(yè)的接口需求。聯(lián)鎖系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成照查、進(jìn)路建立/解鎖/取消、信號機(jī)開放、道岔單鎖至定位等有關(guān)操作及正確聯(lián)鎖邏輯檢查。虛擬信號機(jī)按進(jìn)路的聯(lián)鎖關(guān)系，在車控室工作站界面上給出相應(yīng)點(diǎn)燈表示。下面以大連地鐵1號線為例，對其信號開放辦理方式及信號引導(dǎo)功能的設(shè)計進(jìn)行分析。

1．虛擬信號機(jī)開放辦理方式。如圖3所示，因1號線與2號線聯(lián)絡(luò)限界原因，在聯(lián)絡(luò)線中點(diǎn)處設(shè)置進(jìn)入雙方正線的入口防護(hù)虛擬信號機(jī)X0208/X2803。2號線向1號線轉(zhuǎn)線作業(yè)時，在1號線建立了接車進(jìn)路，X0208開放允許信號，并給出“同意接車”信息后，2號線方能辦理至聯(lián)鎖線的發(fā)車進(jìn)路，開放轉(zhuǎn)線防護(hù)信號機(jī)X2807，完成接、發(fā)車進(jìn)路辦理作業(yè)。

圖3 大連地鐵1號線姚家站

2．虛擬信號機(jī)點(diǎn)燈方案。虛擬信號機(jī)引導(dǎo)信號的設(shè)置，因所采用的信號系統(tǒng)開放引導(dǎo)信號條件的不同而不同。就大連地鐵1、2號線信號系統(tǒng)開放引導(dǎo)信號條件而言，要求進(jìn)路內(nèi)方計軸區(qū)段占用且緊鄰信號機(jī)的區(qū)段占用，對虛擬信號機(jī)設(shè)置引導(dǎo)信號無實(shí)際意義，可不設(shè)。以虛擬信號機(jī)X0208為例，對其不設(shè)置引導(dǎo)信號的3種情況分析如下:①X0208開放引導(dǎo)信號的條件是，信號機(jī)內(nèi)方進(jìn)路上的區(qū)段故障，且占用接近區(qū)段 ST2801。若ST0104區(qū)段因故紅光帶，此時2號線辦理轉(zhuǎn)線請求，因接近區(qū)段空閑，進(jìn)路X0208→X0302引導(dǎo)信號無法開放，1號線的“同意轉(zhuǎn)線”信號亦無法發(fā)出，導(dǎo)致2號線發(fā)車信號不能開放。②進(jìn)路X0208→X0302接車信號開放，2號線的轉(zhuǎn)線發(fā)車信號也已開放，車尚未壓入發(fā)車信號機(jī)內(nèi)方，若X0208進(jìn)路內(nèi)方區(qū)段因故紅光帶，X0208接車信號關(guān)閉，1號線的“同意轉(zhuǎn)線”信號丟失，導(dǎo)致2號線轉(zhuǎn)線發(fā)車信號關(guān)閉，由于其接近區(qū)段ST2801空閑，同樣X0208不能開放引導(dǎo)信號，1號線的“同意轉(zhuǎn)線”信號無法發(fā)出，2號線的發(fā)車信號不能開放。③進(jìn)路X0208→X0302接車信號已開放，2號線轉(zhuǎn)線的發(fā)車信號亦開放，當(dāng)轉(zhuǎn)線車列壓入ST2801區(qū)段，此時X0208進(jìn)路內(nèi)方區(qū)段因故紅光帶，X0208接車信號關(guān)閉，對于已進(jìn)入X0208內(nèi)方的司機(jī)而言，X0208的關(guān)閉無實(shí)際意義，并不影響正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)線作業(yè)，直至下一架信號機(jī)X0302才能對車列進(jìn)行阻擋，X0208也無需再開放引導(dǎo)信號。

4 結(jié)束語

信號系統(tǒng)工程設(shè)計在遵循《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》《地鐵設(shè)計規(guī)范》《城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件》前提下，還需滿足《信號系統(tǒng)集成總承包合同》及《聯(lián)會文件》要求。針對不同的工程項目，根據(jù)其具體工程情況，結(jié)合運(yùn)營需求和系統(tǒng)控制特點(diǎn)，選擇適合該工程的信號機(jī)設(shè)置及顯示方案，以便更好地服務(wù)于運(yùn)營。

［1］TB10007．2006/J529-2006．鐵路信號設(shè)計規(guī)范［S］．2006.

［2］GB 50157-2003．地鐵設(shè)計規(guī)范［S］．2003.

［3］GB/T12758-2004．城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件［S］．2004.

［4］錢征宇.CBTC模式下信號機(jī)的顯示方案［J］.鐵道通信信號，2011，7(47):19－20．

［5］易立富.地鐵正線信號機(jī)的顯示方案分析［J］.鐵道通信信號，2011，7(47):14－18．

［6］田中華.地鐵正線信號機(jī)的顯示方案分析［J］.技術(shù)與市場，2012，12(19):41－42．