城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)及其選用

林瑜筠

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210031）

城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)及其選用

林瑜筠

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210031）

聯(lián)鎖系統(tǒng)是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)之一，它具有舉足輕重的作用。城市軌道交通聯(lián)鎖有不同于鐵路聯(lián)鎖的一些特點(diǎn)。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面出發(fā)，根據(jù)具體情況合理選用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖及其外圍設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)備，是城市軌道交通建設(shè)必須考慮的問題。

城市軌道交通；信號(hào)；聯(lián)鎖

1 城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)的地位和作用

1.1 城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)的地位

自從有鐵路信號(hào)，聯(lián)鎖就始終是最重要的信號(hào)系統(tǒng)，發(fā)揮著不可替代的作用。在高速鐵路，聯(lián)鎖也是城市軌道交通信號(hào)必不可少的安全系統(tǒng)，它提供鎖閉道岔、防護(hù)敵對(duì)進(jìn)路、控制軌旁信號(hào)設(shè)備等重要功能。在普遍采用的CBTC系統(tǒng)中，聯(lián)鎖將信號(hào)顯示、道岔位置、屏蔽門狀態(tài)等信息發(fā)送給ATP的區(qū)域控制器ZC。

在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中將聯(lián)鎖系統(tǒng)作為ATP的組成部分（如果表述方便可成為獨(dú)立系統(tǒng)）是不妥當(dāng)?shù)模驗(yàn)锳TP的主要功能是速度控制，而聯(lián)鎖的主要功能是進(jìn)路控制，兩者既互相關(guān)連又互相獨(dú)立。誠(chéng)然，聯(lián)鎖與ATP關(guān)系非常密切，但兩者在功能上是互相獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)上也各成系統(tǒng)，聯(lián)鎖并不從屬于ATP，更不是ATP的一部分。在高速鐵路，聯(lián)鎖也獨(dú)立于ATP而存在，從來沒有包含在ATP中的提法。如果城市軌道交通中將聯(lián)鎖作為獨(dú)立系統(tǒng)，界線分明，絲毫不影響整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)功能的完整性，而且會(huì)更加有利于聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展。因此，必須強(qiáng)調(diào)聯(lián)鎖的舉足輕重地位。要像鐵路那樣，始終把聯(lián)鎖放在突出的位置，致力加強(qiáng)聯(lián)鎖管理。

即使今后在城市軌道交通中實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖、列控的一體化，兩者融為一體，也不存在任何從屬關(guān)系。

1.2 城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)的作用

在城市軌道交通中，聯(lián)鎖系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)正線車站和車輛段/停車場(chǎng)的聯(lián)鎖，控制信號(hào)機(jī)的開放和關(guān)閉，控制轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)換和鎖閉，接受ATS的命令，為ATP提供有關(guān)信息，并且作為CBTC的降級(jí)模式使用。

在CBTC條件下，雖然聯(lián)鎖系統(tǒng)的作用發(fā)生一些變化，但仍然具有以下重要作用：

1）檢查區(qū)段空閑

聯(lián)鎖系統(tǒng)通過軌道電路或計(jì)軸器判斷軌道區(qū)段的空閑或占用。

2）建立進(jìn)路

聯(lián)鎖系統(tǒng)檢查符合有關(guān)聯(lián)鎖條件，鎖閉相關(guān)的道岔和敵對(duì)進(jìn)路，并將“信號(hào)開放”的信息發(fā)送給ATP區(qū)域控制器（ZC）。

3）進(jìn)路解鎖

在列車駛過進(jìn)路后，檢查有關(guān)的條件解鎖進(jìn)路。

4）信號(hào)顯示

在車載信號(hào)設(shè)備故障的情況下，按照后備模式運(yùn)行時(shí)，給出信號(hào)顯示。

5）保護(hù)進(jìn)路

完成側(cè)沖防護(hù)，在有延續(xù)進(jìn)路的情況下對(duì)延續(xù)進(jìn)路進(jìn)行防護(hù)。

6）確定運(yùn)行方向

為每個(gè)軌道區(qū)段設(shè)置運(yùn)行方向。

7）交換信息

為ATS、ATP提供有關(guān)信息。屏蔽門、防淹門、站臺(tái)緊急開關(guān)等軌旁信息，ZC不是直接獲取的，而是由聯(lián)鎖系統(tǒng)處理后發(fā)送給ZC的。

2 城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)的特殊要求

城市軌道交通線路的大多數(shù)車站沒有配線，不設(shè)道岔，甚至也不設(shè)信號(hào)機(jī)，僅在少數(shù)有岔站才有道岔，故城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象遠(yuǎn)少于鐵路車站的監(jiān)控對(duì)象，聯(lián)鎖關(guān)系遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有鐵路車站復(fù)雜。除折返站外，各車站全部作業(yè)僅僅是乘客乘降，非常簡(jiǎn)單。通常一、兩套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖即可實(shí)現(xiàn)全線路的聯(lián)鎖功能。

城市軌道交通因其運(yùn)營(yíng)的特殊性，具有與鐵路不同的情況，如有多列車進(jìn)路、追蹤進(jìn)路、折返進(jìn)路、聯(lián)鎖監(jiān)控區(qū)段、保護(hù)區(qū)段和側(cè)面防護(hù)等。

1）多列車進(jìn)路

多列車進(jìn)路不同于單列車進(jìn)路，在一條進(jìn)路中可能出現(xiàn)多列列車在運(yùn)行的情況。這是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌熊囘\(yùn)行間隔小、車流密度大、列車運(yùn)行速度不高，而且列車的運(yùn)行安全由ATP系統(tǒng)保護(hù)，所以可以允許在一條進(jìn)路中有多列列車在運(yùn)行。這在鐵路中是絕對(duì)不允許的。對(duì)于多列車進(jìn)路，當(dāng)?shù)谝涣辛熊囯x開進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)后的監(jiān)控區(qū)后段，就可以為第二列列車排列第二條相同終端的進(jìn)路。

2）追蹤進(jìn)路

追蹤進(jìn)路是城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)的一種自動(dòng)排列進(jìn)路功能。列車接近運(yùn)行前方信號(hào)機(jī)，占用觸發(fā)區(qū)段時(shí)，自動(dòng)排出列車運(yùn)行所要通過的進(jìn)路。觸發(fā)區(qū)段，指列車占用時(shí)引起排列進(jìn)路的區(qū)段，根據(jù)線路布置和通過能力而定。

3）折返進(jìn)路

在城市軌道交通的終點(diǎn)站和折返站，為列車折返需要設(shè)有折返進(jìn)路。通常，通過列車自動(dòng)排列折返進(jìn)路或人工排列折返進(jìn)路。這在鐵路中也是不存在的。

4）監(jiān)控區(qū)段

在裝備準(zhǔn)移動(dòng)閉塞及移動(dòng)閉塞的城市軌道交通中，開放信號(hào)機(jī)前不需要檢查全部區(qū)段空閑，只要檢查部分區(qū)段空閑。這些被檢查的區(qū)段即監(jiān)控區(qū)段。監(jiān)控區(qū)段一般為信號(hào)機(jī)內(nèi)方的兩個(gè)區(qū)段。而在鐵路上，信號(hào)機(jī)的開放必須檢查所防護(hù)進(jìn)路的所有區(qū)段都空閑，

5）保護(hù)區(qū)段

保護(hù)區(qū)段的設(shè)置是為了保證行車安全，避免列車由于某種原因不能在信號(hào)機(jī)前停住而導(dǎo)致事故的發(fā)生。保護(hù)區(qū)段設(shè)置在停車點(diǎn)后，即終端信號(hào)機(jī)后方的一至兩個(gè)區(qū)段。這與鐵路的延續(xù)進(jìn)路相類似。

6）側(cè)面防護(hù)

城市軌道交通正線上的所有渡線道岔控制不設(shè)雙動(dòng)，全部為單動(dòng)，也不設(shè)帶動(dòng)道岔。這樣，就必須用側(cè)面防護(hù)來防止列車的側(cè)面沖突。側(cè)面防護(hù)是為了避免其他列車從側(cè)面進(jìn)入進(jìn)路，與列車發(fā)生側(cè)向沖突，這類似于鐵路對(duì)于雙動(dòng)道岔和帶動(dòng)道岔的處理。

城市軌道交通的車輛段/停車場(chǎng)類似于鐵路區(qū)段站的功能，包括列車編解、接發(fā)列車和頻繁的調(diào)車作業(yè)，線路較多，道岔較多，信號(hào)設(shè)備較多，一般需要獨(dú)立采用一套聯(lián)鎖設(shè)備。

3 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的選用

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的選用，在保證安全性的前提下，要講究經(jīng)濟(jì)性，尤其是對(duì)于經(jīng)濟(jì)狀況不太寬裕的城市，不必片面追求過高的可靠性。

3.1 國(guó)產(chǎn)和引進(jìn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的選用

目前城市軌道交通的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖有國(guó)產(chǎn)和引進(jìn)的，車輛段/停車場(chǎng)的聯(lián)鎖均采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，而正線車站的聯(lián)鎖有部分是引進(jìn)設(shè)備。

凡是鐵路采用的國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，如TYJL系列、DS系列、JD系列、VPI/iLOCK,在城市軌道交通中都有所采用。引進(jìn)的有西門子公司、泰雷茲公司、USS公司等的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖 。

當(dāng)然應(yīng)該首先考慮國(guó)產(chǎn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，這不僅是國(guó)產(chǎn)化的需要，而且國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的任何技術(shù)指標(biāo)都不亞于引進(jìn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，運(yùn)用和維修經(jīng)驗(yàn)十分豐富，售后服務(wù)也好，價(jià)格還較低。

各種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖雖然各有特點(diǎn)，但基本情況大同小異，沒有太大的區(qū)別，在我國(guó)鐵路和城市軌道交通都有運(yùn)用經(jīng)歷。當(dāng)然報(bào)價(jià)略有差異。

至于選用何種型號(hào)，要根據(jù)各城市軌道交通對(duì)于該型號(hào)的熟悉程度和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)來確定。

3.2 二乘二取二型和雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的選用

國(guó)產(chǎn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖有二乘二取二型和雙機(jī)熱備型兩大類，二乘二取二型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的安全性、可靠性和穩(wěn)定性明顯高于雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，但是兩者價(jià)格相差三、四倍。對(duì)于正線，考慮到高安全、高可靠，采用二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，是完全應(yīng)該的。而對(duì)于車輛段/停車場(chǎng)，多為進(jìn)出段/場(chǎng)作業(yè)和調(diào)車作業(yè)，不載客運(yùn)行，可以不需要正線那樣高的安全性、可靠性，采用雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖就完全能夠滿足需要。雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在眾多車輛段/停車場(chǎng)安全運(yùn)用多年，未發(fā)生問題。

4 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口的選用

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口有繼電器接口和電子接口兩大類。二乘二取二型和雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖可以采用繼電器接口，也可以采用電子接口。繼電器接口需要不少繼電器，占地面積較大。電子接口體積較小，而且不需要I/O板，造價(jià)甚至比繼電器接口略低。要說電子接口全面優(yōu)于繼電器接口，電子接口是發(fā)展方向，還需要通過實(shí)踐充分論證。目前，我國(guó)鐵路大多采用繼電器接口，也出現(xiàn)少數(shù)電子接口。城市軌道交通中有采用繼電器接口，也有采用電子接口。至于采用何種接口，還必須總結(jié)運(yùn)用情況，權(quán)衡利弊。

但是有的所謂全電子接口，并不是全部采用電子器件，而是用小型繼電器代替安全型繼電器，并不是真正含義的全電子接口。

5 信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備的選用

城市軌道交通信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備包括轉(zhuǎn)轍機(jī)、繼電器、信號(hào)機(jī)、計(jì)軸器、應(yīng)答器以及電源屏。轉(zhuǎn)轍機(jī)、繼電器、信號(hào)機(jī)以及電源屏，均采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，而計(jì)軸器、應(yīng)答器則多為引進(jìn)設(shè)備。

5.1 轉(zhuǎn)轍機(jī)的選用

轉(zhuǎn)轍機(jī)有兩大類，內(nèi)鎖閉的直流轉(zhuǎn)轍機(jī)和外鎖閉的交流轉(zhuǎn)轍機(jī)。直流轉(zhuǎn)轍機(jī)的換向器故障率高，交流轉(zhuǎn)轍機(jī)沒有換向器，故障率較低，而且單線電纜傳輸距離遠(yuǎn)。交流轉(zhuǎn)轍機(jī)又有電動(dòng)和電液的，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

城市軌道交通正線采用AT道岔，需要兩點(diǎn)牽引，雖然沒有提速的要求，還是采用可靠性較高的交流轉(zhuǎn)轍機(jī)為好。至于采用交流電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)還是交流電液轉(zhuǎn)轍機(jī)，也要根據(jù)各城市軌道交通對(duì)于它們的熟悉程度和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)來確定。軌枕式交流電液轉(zhuǎn)轍機(jī)雖然受力情況較好，但是維護(hù)不方便，還是不用為好。

車輛段/停車場(chǎng)道岔數(shù)量多，均為普通道岔，為降低造價(jià)，一般可采用直流轉(zhuǎn)轍機(jī)。

5.2 車輛檢測(cè)設(shè)備的選用

車輛檢測(cè)設(shè)備有兩大類：軌道電路和計(jì)軸器。軌道電路設(shè)備簡(jiǎn)單，能檢查斷軌，較可靠，但存在分路不良的問題，而且易受道床狀況影響，維護(hù)工作量較大。計(jì)軸器不受道床狀況影響，維護(hù)簡(jiǎn)單，但設(shè)備較復(fù)雜，存在計(jì)軸受擾的問題，且不能檢查斷軌。一般地，正線道岔區(qū)段少，又不便維護(hù)，采用計(jì)軸器較為合適。而車輛段/停車場(chǎng)道岔區(qū)段多，維護(hù)也較方便，還是采用軌道電路為好。

從檢查斷軌的要求來看，應(yīng)該采用軌道電路，有的提出采用ZPW-2000系列軌道電路。但是在CBTC條件下，軌道電路僅僅作為車輛檢測(cè)設(shè)備，不需要發(fā)送行車信息。ZPW-2000系列軌道電路價(jià)格較高，一個(gè)區(qū)段在10萬元以上，僅僅作為車輛檢測(cè)設(shè)備，太不劃算，可以根據(jù)需要研制適用的軌道電路。該軌道電路只有檢測(cè)車輛占用的功能，必須是無絕緣的。

5.3 信號(hào)機(jī)的選用

信號(hào)機(jī)有透鏡式和LED兩大類。透鏡式色燈信號(hào)機(jī)幾經(jīng)改進(jìn)，現(xiàn)為鋁合金、組合式，鐵路普遍采用。高速鐵路采用雙燈燈組，主燈絲和副燈絲獨(dú)立設(shè)置在兩個(gè)燈泡內(nèi)，大大提高了信號(hào)顯示的可靠性。LED信號(hào)機(jī)最顯著的優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)，現(xiàn)在大部分城市軌道交通均采用。

5.4 電源屏的選用

電源屏有普通電源屏和智能電源屏兩大類。普通電源屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，但已很少生產(chǎn)。智能電源屏采用電力電子技術(shù)、模塊化、有監(jiān)測(cè)功能，是目前的主流信號(hào)電源設(shè)備，但是價(jià)格較高，維護(hù)成本也高?，F(xiàn)在鐵路普遍采用智能電源屏，城市軌道交通也采用智能電源屏。

6 操縱和表示設(shè)備的選用

目前，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的操縱和表示設(shè)備幾乎全部采用LED+鼠標(biāo)的方式，已經(jīng)成為鐵路和城市軌道交通的主流制式。單元控制臺(tái)、CRT、數(shù)字化儀經(jīng)實(shí)踐證明，不方便使用，隨著技術(shù)進(jìn)步已淘汰。有的城市軌道交通，提出采用傳統(tǒng)單元控制臺(tái)，純粹是照顧個(gè)別人員的使用習(xí)慣，因?yàn)閱卧刂婆_(tái)和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口是十分麻煩的，最好不用。

7 避免信號(hào)系統(tǒng)制式的紛雜

不同于鐵路，城市軌道交通是分線運(yùn)營(yíng)的，可以采用不同制式的信號(hào)系統(tǒng)，沒有統(tǒng)一信號(hào)制式的要求。這樣，使得城市軌道交通選用信號(hào)系統(tǒng)比較靈活，有非常寬廣的空間。但是，客觀上容易造成制式的紛雜。不僅是ATC系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)，而且基礎(chǔ)信號(hào)設(shè)備，都存在這個(gè)問題。例如，有的城市軌道交通所用的轉(zhuǎn)轍機(jī)，各種型號(hào)都有。制式的紛雜，必須增加備品備件的種類和數(shù)量，加大了運(yùn)營(yíng)成本，維修管理也非常困難，而且不利于人員的使用。

所以，后建軌道交通的城市要吸取先建軌道交通城市的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，通過細(xì)致科學(xué)的調(diào)查研究，采用適用的信號(hào)系統(tǒng)，制式不要太多，避免信號(hào)系統(tǒng)制式的紛雜。在新建軌道交通的城市，要從不熟悉到熟悉再到運(yùn)用自如，確實(shí)需要付學(xué)費(fèi)，但是要盡量少走彎路，不交或少交不必要的學(xué)費(fèi)。

8 結(jié)語(yǔ)

在城市軌道交通大發(fā)展的高潮中，必須選用適用的聯(lián)鎖系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖主機(jī)及其外圍設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)備，并大力推進(jìn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，要盡量避免信號(hào)系統(tǒng)制式的紛雜，充分發(fā)揮聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要作用。

[1]梁志國(guó).車輛段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)全電子化研究[J].都市快軌交通，2016，29（4）：59-63.

3.7 緊急求助系統(tǒng)

求助系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)電話集成技術(shù)為基礎(chǔ)，采用摘機(jī)通話的對(duì)講分機(jī)或求助按鈕，通過與監(jiān)控、查詢系統(tǒng)的有機(jī)配合，響應(yīng)緊急求助的需求。

3.8 入侵報(bào)警系統(tǒng)

包括防盜報(bào)警子系統(tǒng)及門禁子系統(tǒng)，在車站內(nèi)重點(diǎn)房間內(nèi)設(shè)置，防范等級(jí)為一級(jí)。系統(tǒng)主機(jī)通過過RS-485接口與綜合視頻監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，并能接收火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)信息，根據(jù)火災(zāi)信息自動(dòng)開啟電磁鎖疏散人員。

4 小結(jié)

當(dāng)前客運(yùn)服務(wù)信息系統(tǒng)采用的技術(shù)較為成熟，隨著軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的需求也將隨著運(yùn)營(yíng)管理的成熟更加明確，其業(yè)務(wù)流程、接口方案與運(yùn)行模式也將不斷清晰并趨于穩(wěn)定?？瓦\(yùn)服務(wù)信息系統(tǒng)應(yīng)善于借鑒學(xué)習(xí)外來先進(jìn)的服務(wù)理念、服務(wù)模式及集成技術(shù)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。

（收稿日期：2016-04-20）

Interlocking system is one of the most important subsystems of urban rail transit signaling systems and it plays a decisive role. Some characteristics of interlocking for urban rail transit are different from the railway interlocking. From the technology and economy aspects, the paper puts forward that computer interlocking and its peripheral equipment and infrastructure should be used reasonably according to the specifi c circumstances in construction of urban rail transit.

urban rail transit; signal; interlocking

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.014

2016-07-27）