肖培龍 邱 奎

北京電鐵通信信號勘測設(shè)計院有限公司,100036 北京

*教授級高工 **工程師

移動閉塞模式信號機點燈方式,在新版 《地鐵設(shè)計規(guī)范》中有 2種許可方案:一是平常信號機點燈方案;二是平常信號機滅燈方案。目前我國地鐵運營線路已開通使用的移動閉塞信號系統(tǒng),確實存在 2種信號機點燈方式并存的狀況,孰優(yōu)孰劣,新建線路信號系統(tǒng)如何配置,值得大家認真研究和探討。

1 地鐵軌旁信號機的功能

地鐵軌旁信號的功能是通過信號顯示指示列車按規(guī)定顯示意義運行。信號顯示分地面色燈信號、地面標志牌信號、車載信號、人工手旗信號及人工手語信號等。地鐵配置軌旁信號機,主要是供司機駕駛列車使用,指導司機按規(guī)定顯示意義運行和停車,確保行車安全。我國地鐵一直沿用地面信號機加車載 ATP防護信號顯示的方式,地面信號機顯示與車載 ATP顯示同等重要。

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

2 地面信號機顯示含義

地面信號機顯示一般采用黃燈 (側(cè)向通過或減速慢行)、綠燈 (直向通過或按線路規(guī)定速度全速運行)、紅燈 (禁止通行)、白燈 (調(diào)車許可)、黃紅燈 (引導信號)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車信號顯示的含義要求,也無法與車載信號顯示保持一致。

3 車載機車信號顯示含義

目前我國地鐵線路普遍采用一次制動模式車載信號方式,在車載信號顯示屏上,既可以顯示車載ATP限制列車運行最高運行速度曲線,也可以顯示列車實際運行速度、距離目標停車點距離等信息,指導司機按車載信號 ATP限制列車運行速度駕駛列車運行。若司機駕駛列車速度接近或達到車載ATP限制速度值時,則會發(fā)出音響告警及提示,司機必須采取必要的減速措施,否則車載信號設(shè)備會采取緊急制動措施迫使列車停車,確保行車安全。

4 地面信號機平常點燈方案優(yōu)缺點

地面信號機平常點燈方案,主要沿用地面信號為主體信號的觀念,地面信號機顯示與車載信號顯示同等重要,司機必須以地面信號機顯示以及車載信號顯示駕駛列車運行,遇信號機故障不能顯示允許信號時,即會造成車-地顯示不一致問題,即使車載信號設(shè)備顯示允許信號,司機也應(yīng)停車確認,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速度越過該信號機并隨時準備停車,直至經(jīng)過下一架允許信號顯示的信號機時,方可按下一架信號機顯示的速度含義駕駛列車運行。

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

5 地面信號機平常滅燈方案優(yōu)缺點

地面信號機滅燈方案,是指移動閉塞系統(tǒng)工作時,地面信號機為滅燈狀態(tài);后備系統(tǒng)工作時,地面信號機轉(zhuǎn)為點燈狀態(tài)。此方案優(yōu)點是移動閉塞系統(tǒng)以車載機車信號為主,地面信號機不參與顯示,一個進路閉塞分區(qū)內(nèi)可以追蹤運行多列列車,避免了車-地信號顯示不一致,以及其他傳統(tǒng)聯(lián)鎖觀念問題,尤其是地面信號機燈絲斷絲時,影響移動閉塞正常運行的問題。但此方案平常信號機為滅燈狀態(tài),當需轉(zhuǎn)為后備進路閉塞時,信號機應(yīng)從滅燈狀態(tài)轉(zhuǎn)為點燈狀態(tài),此時信號機燈絲有可能完好,也有可能因其他特殊原因接觸不良,造成該點燈時有可能不能點亮。另外,平常地面信號機一直處于滅燈狀態(tài),司機已習慣于地面滅燈駕駛,在移動閉塞系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)為后備系統(tǒng)工作時,若地面信號機該點亮而未能點亮,會給司機錯覺認識,仍然認為系統(tǒng)是工作在移動閉塞狀態(tài),嚴重情況下會誤闖信號,造成不必要的損失。

6 2種方案比選

移動閉塞模式地面信號機采用點燈方案,可以實時檢查信號機燈絲狀態(tài),做到地面信號機顯示與車載信號顯示含義基本一致,但不能做到完全相同。在地面信號機燈絲雙斷絲時,車載信號也需同步改為停車制動信息,否則即會造成車-地信息顯示含義不一致。當采用 LED光源信號機后,此矛盾也不會太突出。此時的主要問題是聯(lián)鎖進路范圍內(nèi)存在多列列車緊追蹤時,防護信號機顯示問題。若顯示紅燈,則后續(xù)列車無法越過該防護信號機實現(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路準備完畢,前方進路范圍內(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,但不能檢查該防護進路范圍內(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機運行,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,該防護信號機也只能顯示綠燈(黃燈在地鐵定義為側(cè)向通過),故該方案地面信號顯示的含義,已不能完全與車載信號顯示含義相一致。一個聯(lián)鎖進路范圍內(nèi)存有多列列車時,仍會給出綠色燈光信號,會給司機駕駛列車造成一定的錯覺,認為前方區(qū)段空閑,對安全運營不利。同時,列車司機要同時關(guān)注車載信號與地面信號,也會對司機造成困擾,不利于司機的正常駕駛。

移動閉塞模式地面信號機采用滅燈方案,可以避免上述一個聯(lián)鎖進路范圍內(nèi)存有多列列車緊追蹤運行時,信號顯示難以確定的問題,直接以車載信號顯示指示司機駕駛列車運行。地面信號機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機顯示,更加有利于移動閉塞系統(tǒng)獨立運營,避免了兩者顯示不一致。但由于信號機平常處于滅燈狀態(tài),信號機燈絲完整性得不到有效及時檢查,有可能存在因燈絲斷絲而不能點燈問題。若采用 LED光源色燈信號機,燈絲斷絲問題也就不會經(jīng)常出現(xiàn)。通過夜間停運時間,定期檢查信號機燈絲完好狀態(tài),則可以防止出現(xiàn)信號機燈絲斷絲及線路斷線等類故障。且移動閉塞系統(tǒng)為主用系統(tǒng),一般很少用到備用系統(tǒng),即使出現(xiàn)移動閉塞系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)為后備系統(tǒng)需點亮地面信號機時,若地面?zhèn)€別信號機無法點亮,此時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 (后備點式 ATP除外)。只要制定嚴格規(guī)章制度,規(guī)定司機轉(zhuǎn)變駕駛模式,人工駕駛列車按地面信號機顯示運行,遇地面信號機故障,應(yīng)視為禁止信號,經(jīng)與值班調(diào)度聯(lián)系確認后,再低速越過該故障信號機,是可以解決信號機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)增加點式應(yīng)答器方式,在后備系統(tǒng)功能要求中,增加點式ATP/ATO保護,且具有闖紅燈防護功能,在地面信號機滅燈狀態(tài),即使司機誤闖信號,車載點式 ATP設(shè)備也會采取必要的保護措施,確保行車安全。采取這些必要的措施后,移動閉塞系統(tǒng)地面信號機滅燈方案,對主用系統(tǒng)不存在影響,對后備系統(tǒng)也幾乎無影響。

7 結(jié)束語

新版 《地鐵設(shè)計規(guī)范》考慮到采用移動閉塞系統(tǒng)線路,目前既有地面信號機點燈方案,也有地面信號機滅燈方案,且已經(jīng)共同存在,各設(shè)計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)定車載信號為主體信號,地面信號顯示應(yīng)與車載信號顯示含義相符。

建議新建地鐵線路信號系統(tǒng)在采用移動閉塞系統(tǒng)方案時,應(yīng)配備地面信號機滅燈方案,信號機僅在主系統(tǒng)故障轉(zhuǎn)入后備系統(tǒng)時點亮,指示列車運行。

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

[2］ GB 50157-2003地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,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[J].2009,45(9)12～14.