試論地鐵信號系統(tǒng)采用的安全性技術(shù)

張金宗 武少坡

上海電氣泰雷茲交通自動化系統(tǒng)有限公司 上海 201206

隨著社會的進(jìn)步，地鐵已經(jīng)成為一個城市現(xiàn)代化的標(biāo)志，國民對地鐵的依賴性在不斷提高，對地鐵的安全運(yùn)行和穩(wěn)定運(yùn)行有了更高的要求。信號系統(tǒng)也從以前的固定閉塞式ATC 系統(tǒng)改成了現(xiàn)在的準(zhǔn)移動閉塞ATC 系統(tǒng)，利用列車和地面間的雙向數(shù)據(jù)通信設(shè)備，使地面信號設(shè)備可以得到每一輛列車的運(yùn)動動態(tài)軌跡。根據(jù)運(yùn)動軌跡制定科學(xué)合理的列車線路、位置規(guī)劃，計算出列車運(yùn)行的速度曲線，向車載設(shè)備傳遞實(shí)時數(shù)據(jù)信息，讓列車速率、線路、停車點(diǎn)位置等實(shí)時可控，更有利于保障地鐵安全[1]。

1 地鐵信號系統(tǒng)

地鐵信號系統(tǒng)通常指的列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)，簡稱ATC 系統(tǒng)，其下包括有列車自動監(jiān)視子系統(tǒng)ATS，列車自動保護(hù)子系統(tǒng)ATP 和列車自動駕駛子系統(tǒng)ATO 組成，ATC 系統(tǒng)具有多元化、繁瑣化的特點(diǎn)，包含有列車進(jìn)路控制、列車間隔控制、調(diào)度指揮、信息管理、設(shè)備工況監(jiān)測及維護(hù)管理等，推動地鐵系統(tǒng)向著數(shù)字化、自動化方向不斷發(fā)展。

1.1 ATS 系統(tǒng)

ATS 系統(tǒng)是列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)，主要由控制中心、車站以及車載設(shè)備組成，是對列車運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)控，對列車的運(yùn)行狀態(tài)做到全方位把控，設(shè)置列車進(jìn)路、控制列車停站時分，是分布式的、實(shí)時監(jiān)督控制系統(tǒng)，其核心是控制中心的信號系統(tǒng)，根據(jù)聯(lián)鎖表、計劃運(yùn)行圖及列車位置，實(shí)時生成進(jìn)路控制命令，自動調(diào)整列車運(yùn)行間隔，或是在必要時人工調(diào)整列車行駛狀態(tài)，記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

1.2 ATP 系統(tǒng)

ATP 系統(tǒng)為列車自動防護(hù)子系統(tǒng)，是由地面設(shè)備、車載設(shè)備組成，一旦通過ATS 系統(tǒng)檢測到列車行駛異常，立刻采取相應(yīng)行動，保證列車行駛速率，保證前后列車的安全間隔，ATP 系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)有很強(qiáng)的聯(lián)系性，為ATS 系統(tǒng)發(fā)送必要的列車速度、距離、軌跡路線等信息，相互交換數(shù)據(jù)。

1.3 ATO 系統(tǒng)

ATO 系統(tǒng)為列車自動駕駛子系統(tǒng)，在ATP 系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ATS 的指令實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的自動駕駛、速度的自動調(diào)整、列車車門控制。

2 地鐵信號系統(tǒng)的使用安全性分析

2.1 安裝和測試

安裝與測試是地鐵信號投入使用之前最重要的環(huán)節(jié)，確保各設(shè)備安裝的準(zhǔn)確性，確保電纜支架、接觸網(wǎng)墜拓定測工作、電纜長度取用、信號機(jī)安裝、支架安裝、停車應(yīng)急按鈕和發(fā)車表示器等設(shè)備的準(zhǔn)確安裝，是保障安全性的前提，此處重點(diǎn)提一下電纜線路的安裝，電纜線路的安裝雖然工藝比其他設(shè)備安裝簡單，但因?yàn)楣ぷ髁魁嫶?，也不容小覷，電纜線入庫以及安裝前，都要對其電氣特性進(jìn)行測試，畢竟地鐵信號系統(tǒng)所需的精度較高，測試結(jié)束要立刻用封端帽對電纜密封，在電纜取用時需精準(zhǔn)取用，避免長度不夠拼接的情況，拼接口最容易出安全問題，長度太多又會浪費(fèi)材料，其他設(shè)備的安裝也需要格外注意，篇幅愿意這里無法一一敘述[2]。

測試要按照規(guī)章制度進(jìn)行，哪個個體需要單獨(dú)測試，那一段需要聯(lián)合測試，測試的過程是系統(tǒng)效驗(yàn)的過程，對地鐵信號系統(tǒng)進(jìn)行全方位的安全性測試，反復(fù)沒有問題，即可投入使用。

2.2 故障檢測和修復(fù)

地鐵信號系統(tǒng)都連接計算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的快速收集與處理，大部分系統(tǒng)都有自檢系統(tǒng)，能夠很快發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，及時向相關(guān)工作人員發(fā)出警報，并給給出對性修復(fù)意見，相關(guān)工作人員能更快發(fā)現(xiàn)問題，盡快處理，保障地鐵信號系統(tǒng)的有效以及平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)然，故障的檢測也不能太過依賴系統(tǒng)自檢，相關(guān)工作人員需要根據(jù)設(shè)備的特性以及耗損情況設(shè)定不同的檢測周期，在一定周期內(nèi)全方面排查檢查，杜絕安全隱患。

2.3 冗余技術(shù)

冗余技術(shù)簡單來說是一種儲備技術(shù)，它是利用系統(tǒng)的并聯(lián)設(shè)備來提供安全可靠性的技術(shù)手段，系統(tǒng)或設(shè)備采用一用二備或一用三備的配置，正常工作時，幾臺設(shè)備互為備用，一旦某一設(shè)備發(fā)生故障，備用設(shè)備會立刻生效，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)到正常設(shè)備上運(yùn)行，保障地鐵信號系統(tǒng)的安全，例如地鐵信號系統(tǒng)的電源與備用電源，地鐵信號燈與備用燈等，地鐵信號系統(tǒng)的電源多采用雙路電源，避免信號系統(tǒng)的電力受損而停止工作，地鐵信號燈的重要性也不言而喻，一個燈絲燒斷，會立刻由另一個信號燈代替工作，缺號信號燈正常顯示指令[3]。

3 地鐵信號系統(tǒng)采用的安全性技術(shù)分析

3.1 列車自動監(jiān)視ATS 系統(tǒng)

（1）為避免機(jī)械設(shè)備故障，導(dǎo)致對列車運(yùn)行信息無法及時捕捉并傳遞，或受到電磁波的干擾，列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)采用環(huán)路方式或雙通道構(gòu)成系統(tǒng)。

（2）在列車上安裝了智能識別系統(tǒng)，對列車車次、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程、實(shí)時監(jiān)控，為后續(xù)調(diào)控提供數(shù)據(jù)支持[4]。

（3）在得到列車行駛實(shí)時數(shù)據(jù)之后，如發(fā)生實(shí)際偏離情況，ATS 系統(tǒng)自動生成調(diào)整計劃供調(diào)度員參考，確保信號系統(tǒng)能給出最正確的指令。

（4）ATS 中央發(fā)生故障情況，由調(diào)度員人工介入設(shè)置進(jìn)路，對列車運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。

3.2 列車自動保護(hù)ATP 系統(tǒng)

列車自動保護(hù)子系統(tǒng)自動連續(xù)對列車位置進(jìn)行檢測，與ATS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，確定列車行駛最大安全速度，在列車超速時提供常用制動或緊急制動，確保列車行駛安全，保證列車速度不超過線路、道岔、車輛等規(guī)定的允許速度。

3.3 列車自動駕駛ATO 系統(tǒng)

在ATP 系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ATS 的指令實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的自動駕駛，根據(jù)自動化程度定義了4 層自動化等級（GOA），自動化程度從低至高為GOA1 至GOA4?，F(xiàn)在大部分列車ATO 系統(tǒng)都處于GoA2 級別，即半自動駕駛，車輛的啟動、停止是自動運(yùn)行，但是司機(jī)室配備一名司機(jī)開動車輛，控制車門的開關(guān)，以及應(yīng)對緊急情況下列車的駕駛，通過機(jī)器和人力協(xié)同作用的方式，確保自動駕駛的安全運(yùn)行。三大系統(tǒng)緊密相關(guān)，共同作用確保地鐵信號系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，ATP 系統(tǒng)提供信息收集與保護(hù)，ATS 系統(tǒng)提供信息收集與指令，是ATO 系統(tǒng)自動駕駛的前提。

4 結(jié)語

總結(jié)來說，地鐵信號系統(tǒng)對于地鐵的快速平穩(wěn)運(yùn)行意義重大，就好比神經(jīng)與人的關(guān)系一樣，確保地鐵信號系統(tǒng)的安全，就是在確保整個地鐵運(yùn)行的安全，保障人民生命安全。