地鐵信號系統(tǒng)車載故障的影響分析

楊陽

（西安市軌道交通集團有限公司運營分公司，西安710016）

1 引言

信號系統(tǒng)是一個集行車指揮和列車運行控制為一體的重要系統(tǒng)。西安地鐵4號線正線信號系統(tǒng)采用基于LTE通信標準實現(xiàn)列車和軌旁連續(xù)通信的移動閉塞制式列車自動控制系統(tǒng)，支持CBTC列車和非CBTC列車的安全混運，保證了地鐵的運營安全和運營效率，同時能保證線路上的列車高密度有序地開展運營服務(wù)。

2 列車沖欠標原理分析及影響

CBTC移動閉塞下的列車自動駕駛模式為AM-CBTC（ATO）可在所選的速度曲線內(nèi)保持列車平穩(wěn)運行，列車停車精度，加速度、減速度和沖擊率都被ATO控制在可行值以內(nèi)，若在站間停車，則根據(jù)現(xiàn)場軌道坡度，ATO通過實施制動使列車保持停穩(wěn)狀態(tài)。

列車使用正常計劃車次以AM-CBTC（ATO）模式運行在進站過程中，若進路末端的保護區(qū)段因故未正常建立，ATC自動列車控制系統(tǒng)會檢測到該站臺不具備列車在站臺停車點停車的條件，自動調(diào)整并前移停車點及調(diào)整速度曲線，使列車在以AM-CBTC（ATO）模式進站對標過程中，提前施加制動力降低速度，使列車在新的臨時停車點前停車，與原站臺停車點造成欠標3～5m。

此情況行調(diào)第一時間與車站司機確認站臺安全后，令司機降級以RM模式動車進行二次對標。

列車使用600-950跳停車次號以AM-CBTC（ATO）模式運行，ATS給ATC自動列車控制系統(tǒng)發(fā)出的目的碼為終點站目的碼，途經(jīng)各站為跳停車站。因此，不會停車，使用600-950跳停車次號會使該站的默認停車點自動消除，停車位置為新的目的地，若中央使用設(shè)置扣車或者將出站信號機交人工控不讓進路觸發(fā)的方式將列車扣停在車站，此過程中在該站設(shè)置扣車或者將該站出站信號機交人工控會使該出站信號機的狀態(tài)變更為禁止狀態(tài)，ATO將不再以站臺的停車點停車，將以信號機作為限制停車點控制列車停車。在事實上造成列車沖標。

列車以AM-CBTC（ATO）模式運行在站停穩(wěn)后ATC確定列車完全停車的信息。當前編碼里程計檢測到零速度信息時，此零速度信息與另一端冗余的編碼里程計及車輛提供的零速度信息進行比較。若這2個信息有至少一個與當前信息一致，則ATP認為列車已停穩(wěn)。在此情況下，由于某種原因造成列車頭部越過站臺停車點（PSP）后停穩(wěn)造成沖標，當列車需要以AM-CBTC（ATO）模式再次動車時，若當前列車的實際停車位置距站臺停車點（PSP）5m以內(nèi)，則AM-CBTC（ATO）模式不可用無法再以AM-CBTC（ATO）模式動車，若列車的停車位置距站臺停車點（PSP）5m以外，則AM-CBTC（ATO）模式可用。具體情況與信號機位置無關(guān)完全取決于列車停車位置與站臺停車點（PSP）的距離。

列車BM（后備模式）駕駛模式中分為通信BM模式及非通信BM模式，通信BM跟CBTC模式列車沖欠標現(xiàn)象類似，可比照上述CBTC列車的各現(xiàn)象。非通信的BM模式列車由于某種原因造成列車頭部越過站臺停車點（PSP）后停穩(wěn)造成沖標，一旦超過最大的定位誤差，CC將失去定位。列車只能以RM模式動車重新讀取信標，列車運行一個區(qū)間或經(jīng)過一架正常開放區(qū)間信號機重新讀取定位升級駕駛模式。

3 非CBTC列車追蹤運行的原理和影響

3.1 列車信號控制等級劃分

西安地鐵4號線CBTC系統(tǒng)提供3個列車控制等級：CBTC移動閉塞、BM固定閉塞和聯(lián)鎖控制，CBTC是基于無線通信的列車控制。BM就是常說的點式后備模式，特別是在BM中又分為2種：一種是有通信的增強型BM即CC-CI直連（EBM），另一種純點式BM列車需要通過VB收到LEU發(fā)來的變量信息，從而刷新變量，達到車地通信的效果使列車安全運行。聯(lián)鎖控制狀態(tài)下提供區(qū)間防護，CBTC、BM和聯(lián)鎖控制級之間的相互轉(zhuǎn)換是自動進行的。

在正線列車統(tǒng)一使用單一模式運行時CBTC控制狀態(tài)下可以實現(xiàn)90s的列車追蹤間隔，最小追蹤距離約15m。BM固定閉塞控制狀態(tài)下可以實現(xiàn)210s的列車追蹤間隔，最小追蹤距離為相同運行方向2架相鄰的信號機間的距離。聯(lián)鎖控制狀態(tài)下提供區(qū)間防護，最小追蹤距離為1個站間區(qū)間。

3.2 不同模式下列車的行車防護

3.2.1 CBTC列車追蹤點式有通信的降級列車

軌旁信號機在CBTC模式列車接近時處于滅燈狀態(tài)，非CBTC列車接近時處于點亮狀態(tài)。當前車降級后，系統(tǒng)自動點亮該列車前方約1200m區(qū)域范圍內(nèi)的信號機；降級列車遵循信號機顯示和車載DMI指示行車；對于后續(xù)追蹤的CBTC列車前方的信號機，仍保持滅燈；CBTC車根據(jù)ZC給出的移動授權(quán)EOA運行，可追蹤至離前方有通信的降級列車尾部一定安全距離處，如圖1所示。

圖1 CBTC列車追蹤帶通信的非CBTC列車追蹤距離示意圖

3.2.2 CBTC列車追蹤點式無通信的降級列車

若前方列車因故將ATP切除或降級，導(dǎo)致降級列車與軌旁沒有通信，則該降級列車尾部將生成一定長度的緩沖區(qū)域（最少400m），后續(xù)CBTC列車能追蹤至此緩沖區(qū)域的末端。

3.2.3 點式BM列車追蹤CBTC列車

當BM列車追蹤CBTC列車時，BM列車依據(jù)地面信號機顯示及車載信號運行，信號機開放條件遵循點式模式下的檢查原則；如圖所示，只有CBTC車出清信號機S1內(nèi)方進路及進路的保護區(qū)段后，信號機S1才能開放。

4 列車多模式混跑行車組織方案

根據(jù)信號特性及不同模式下列車混跑的追蹤原理可以發(fā)現(xiàn)，當前列車故障降級為非CBTC模式時，在通信正常的情況下對整體的運營影響較小，列車間隔可參照CBTC列車追蹤CBTC列車時的運行間隔。當前車故障將ATP切除以EUM模式或沒有通信的非CBTC列車時，該降級列車尾部將生成一定長度的緩沖區(qū)域（最少400m），后續(xù)CBTC列車只能追蹤至此緩沖區(qū)域的末端。

由于前車故障降級所生成緩沖區(qū)域較長在實際運營中會導(dǎo)致后續(xù)CBTC列車在后方站無推薦速度，列車無法動車出站。由于非CBTC列車運行較慢，受此影響勢必對后續(xù)列車造成較大延誤形成排隊晚點。西安地鐵4號線現(xiàn)階段單一大交路高峰上線34列車，行車間隔4′02″，后續(xù)會繼續(xù)根據(jù)線網(wǎng)客流情況，不斷壓縮行車間隔。考慮到西安地鐵4號線CBTC追蹤非CBTC時最少保證一個站間區(qū)間空閑，若對此類故障處理不善，將造成后車大量積壓帶來較大影響。

為減少列車EUM模式運行對后車的影響，最大程度保證線上列車的正常運行，建議如下：若列車降級為非通信車情況，列車此時位于折返線時立即組織該車抽線，后續(xù)利用行車間隔組織故障車回段場。當列車此時位置與場段較近時，則立即組織列車運行至終點站清客，進入折返線退出服務(wù)，隨后利用行車間隔組織該車回段場。若列車在線路中段降級為非通信車，此時離場段較遠，為盡快出清線路可利用西安地鐵4號線存車線較多的線路特點，組織該車運行至前方就近帶存車線的車站清客，運行至存車線退出服務(wù)。及時出清線路將對后續(xù)列車的影響降到最低，并根據(jù)實際情況組織場段出備用車恢復(fù)運營秩序。

5 結(jié)語

綜上所述，本文重點闡述了列車沖欠標和非CBTC運行的原理和對運營行車的影響，給出行車建議方案，為快速高效處置故障，降低影響提供了依據(jù)。