孫會(huì)勇

(長(zhǎng)春市軌道交通集團(tuán)有限公司 長(zhǎng)春 130012)

FZL型“城市軌道交通列車(chē)自動(dòng)超速防護(hù)(ATP)系統(tǒng)”是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化列控系統(tǒng)，由國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)和鐵道部立項(xiàng)并與通號(hào)集團(tuán)聯(lián)合投資開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)從1999年7月開(kāi)始，2002年10月通過(guò)了由鐵道部組織的專(zhuān)家測(cè)試和技術(shù)審查。2003年8月—2004年5月，該系統(tǒng)在長(zhǎng)春客車(chē)廠內(nèi)的試車(chē)線上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并通過(guò)了專(zhuān)家組的測(cè)試;2005年8月—2006年5月，在長(zhǎng)春輕軌一期線路上建設(shè)了2站1區(qū)間的試驗(yàn)段，安裝了一列車(chē)的車(chē)載ATP設(shè)備，并通過(guò)了技術(shù)審查和驗(yàn)收。2006年12月，系統(tǒng)首先在長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線二期工程上得到實(shí)際應(yīng)用。目前，我國(guó)地鐵的信號(hào)系統(tǒng)大多是從國(guó)外引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)化率低，造價(jià)較高。下面介紹FZL型信號(hào)系統(tǒng)在長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線的實(shí)施及應(yīng)用情況，這對(duì)該系統(tǒng)在我國(guó)中小運(yùn)量軌道交通線路上的推廣應(yīng)用具有一定的意義。

1 工程應(yīng)用背景

根據(jù)2010年《長(zhǎng)春市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃修編》，長(zhǎng)春線網(wǎng)由7條線路組成，其中輕軌2條、地鐵5條。輕軌一期、二期都屬于長(zhǎng)春市軌道交通3號(hào)線，分別于2002年和2006年正式投入運(yùn)營(yíng)。

長(zhǎng)春輕軌一期工程的信號(hào)系統(tǒng)由調(diào)度集中子系統(tǒng)(CTC)、車(chē)站6502繼電聯(lián)鎖子系統(tǒng)和25 Hz相敏軌道電路等設(shè)備組成，沒(méi)有配置列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)(ATP)，所有列車(chē)均以站間閉塞方式運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)在ATP防護(hù)下的追蹤運(yùn)行。

長(zhǎng)春輕軌二期工程線路是一期工程的延續(xù)，從衛(wèi)光街站至長(zhǎng)影世紀(jì)城站全長(zhǎng)17.4正線公里，區(qū)間有兩條正線，其中地下線路1.2 km、高架線路8.8 km，其他為地面線線路。二期共設(shè)17座車(chē)站，其中有岔車(chē)站8座，無(wú)岔車(chē)站9座，設(shè)6個(gè)設(shè)備集中站。長(zhǎng)春輕軌二期工程共裝備37列車(chē)(一期17列，二期20列)，列車(chē)采用2輛編組，供電方式為接觸網(wǎng)供電，走行軌回流，供電電壓為DC 750 V，最大牽引回流為2500 A。輕軌二期工程采用了FZL型基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，在其線路范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)ATP防護(hù)下的追蹤運(yùn)行或以站間閉塞方式運(yùn)行。

二期工程開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后，由于一期工程的信號(hào)系統(tǒng)配置較低，無(wú)ATP軌旁設(shè)備，給列車(chē)的貫通運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了不便。2009年12月，一期工程信號(hào)系統(tǒng)改造工程的初步設(shè)計(jì)通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審。改造工程采用與二期工程相同的FZL型基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，預(yù)計(jì)于2012年年底完工。屆時(shí)，3號(hào)線的一、二期將統(tǒng)一信號(hào)系統(tǒng)制式，實(shí)現(xiàn)真正意義上的貫通運(yùn)營(yíng)，保證行車(chē)安全，縮短行車(chē)間隔。

2 信號(hào)系統(tǒng)特點(diǎn)

FZL型信號(hào)系統(tǒng)完全由我國(guó)自主研發(fā)，是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、基于數(shù)字無(wú)絕緣軌道的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

1)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是國(guó)內(nèi)唯一自主研制的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞制式的系統(tǒng);

2)滿足城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行間隔2 min的要求;

3)適應(yīng)交流和直流等不同的牽引供電方式;

4)采用數(shù)字化編碼信息傳輸技術(shù);

5)系統(tǒng)的主要設(shè)備均采用高可靠性的冗余技術(shù);

6)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ATP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了100%國(guó)產(chǎn)化，維護(hù)及時(shí)，服務(wù)到位，備品備件充足，和國(guó)外同類(lèi)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)相比造價(jià)低30%左右。

3 信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成

3號(hào)線的FZL型ATC信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備按地域劃分，可分為控制中心設(shè)備、正線車(chē)站及軌旁設(shè)備和車(chē)載設(shè)備。

3.1 控制中心設(shè)備

控制中心設(shè)備是ATC系統(tǒng)監(jiān)控的核心部分，3號(hào)線控制中心設(shè)于朝陽(yáng)橋，設(shè)備主要包括ATS中心設(shè)備、維護(hù)設(shè)備及電源設(shè)備?？刂浦行牟捎?臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成的100 MB高速雙局域網(wǎng)，所有設(shè)備都通過(guò)TCP/IP協(xié)議連接到該局域網(wǎng)，然后通過(guò)通信系統(tǒng)提供的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)接口與各子系統(tǒng)連接。控制中心設(shè)有2臺(tái)并行運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、2臺(tái)互為熱備冗余的通信/應(yīng)用服務(wù)器，還有調(diào)度員工作站、調(diào)度長(zhǎng)工作站、維護(hù)/網(wǎng)管工作站、運(yùn)行圖編輯工作站和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)及電源等設(shè)備。工程控制中心配置有ATS設(shè)備，如圖1所示。

3.2 正線車(chē)站及軌旁設(shè)備

工程的列車(chē)自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)設(shè)置了正線車(chē)站及軌旁設(shè)備，主要包括列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控(ATS)車(chē)站設(shè)備、區(qū)域控制中心(含聯(lián)鎖)設(shè)備、維護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備、軌道電路設(shè)備及電源設(shè)備等。ATS車(chē)站設(shè)備主要用于采集車(chē)站的各種表示信息，傳送中心的控制命令，存儲(chǔ)由中心下載的時(shí)刻表，或根據(jù)列車(chē)識(shí)別號(hào)和目的地號(hào)進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)車(chē)站進(jìn)路的自動(dòng)控制。區(qū)控中心設(shè)備是地鐵列車(chē)控制系統(tǒng)中保障列車(chē)運(yùn)行安全的關(guān)鍵設(shè)備:通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備的信息交互，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)鎖功能;通過(guò)和數(shù)字軌道電路的信息交互，實(shí)現(xiàn)了軌旁ATP(列車(chē)超速防護(hù))的功能。

工程的正線軌旁設(shè)備采用了區(qū)域集中設(shè)置的方式。綜合考慮設(shè)備的控制要求，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的便利性原則和系統(tǒng)接口的有利性原則，全線34個(gè)車(chē)站設(shè)10個(gè)設(shè)備集中站，其中一期工程4個(gè)、二期工程6個(gè)。下面以正線設(shè)備集中站為例，具體說(shuō)明其管轄區(qū)車(chē)站及軌旁設(shè)備的配置情況，如圖2所示。

1)設(shè)備集中站包括:1套區(qū)域控制中心設(shè)備、1套冗余的車(chē)站ATS分機(jī)和遠(yuǎn)程接口單元、1套冗余車(chē)站現(xiàn)地控制工作站、1套維護(hù)工作站及A3激光打印機(jī)、若干軌道電路設(shè)備、1套微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備、若干網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、1套電源設(shè)備、若干機(jī)柜、2個(gè)發(fā)車(chē)計(jì)時(shí)器、若干軌旁設(shè)備和配套纜線。

2)非設(shè)備集中站包括:若干軌道電路設(shè)備、2個(gè)發(fā)車(chē)計(jì)時(shí)器、若干軌旁設(shè)備和配套纜線。

3.3 車(chē)載設(shè)備

車(chē)載ATP設(shè)備用于保障列車(chē)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行間隔控制。工程采用通號(hào)集團(tuán)的純國(guó)產(chǎn)FZL.Z20型車(chē)載ATP設(shè)備，在每列列車(chē)的頭、尾車(chē)各設(shè)一套車(chē)載ATP設(shè)備，每套車(chē)載ATP設(shè)備包括“2乘2取2”冗余結(jié)構(gòu)的ATP計(jì)算機(jī)、人機(jī)接口單元、ATP天線、測(cè)速設(shè)備等，ATP設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4 信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用

圖1 控制中心設(shè)備配置

圖3 FZL.Z20型車(chē)載ATP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

FZL型信號(hào)系統(tǒng)率先應(yīng)用在長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線的二期工程中，自2006年投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，設(shè)備運(yùn)營(yíng)情況總體穩(wěn)定，系統(tǒng)維護(hù)方便，故障檢測(cè)較完備，設(shè)備整體工作穩(wěn)定可靠?！鞍踩⒖煽俊钡脑瓌t貫穿于整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，這使其在可靠性、安全性、可用性、可維護(hù)性、行車(chē)間隔、停車(chē)精度以及可擴(kuò)展性能等方面都能達(dá)到信號(hào)系統(tǒng)的相關(guān)要求。

長(zhǎng)春輕軌二期工程是長(zhǎng)春輕軌一期工程的延續(xù)，其信號(hào)系統(tǒng)要保持一致，既要滿足沒(méi)有裝配車(chē)載設(shè)備列車(chē)(目前在一期運(yùn)營(yíng)的列車(chē))的行車(chē)要求，又要滿足裝配了超速防護(hù)系統(tǒng)車(chē)載列車(chē)的行車(chē)要求，因此系統(tǒng)具有2種模式。

4.1 模式1:帶超速防護(hù)的自動(dòng)站間閉塞模式

在該模式下，信號(hào)顯示方式與長(zhǎng)春信號(hào)一期工程的方式相同。裝備ATP車(chē)載及未裝配ATP車(chē)載的列車(chē)均可在正線上運(yùn)行:裝備ATP車(chē)載的列車(chē)按車(chē)載設(shè)備指示行車(chē)，車(chē)載設(shè)備可以保證在線列車(chē)的行車(chē)安全;未裝配ATP車(chē)載的列車(chē)按信號(hào)機(jī)的顯示行車(chē)，這與一期工程的方式相同。

4.2 模式 2:列車(chē)追蹤的超速防護(hù)模式

在該模式下，裝備車(chē)載ATP的列車(chē)可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)追蹤，信號(hào)顯示方式與一期工程的方式基本相同。

在該模式下，一個(gè)站間走行多個(gè)列車(chē)。后續(xù)列車(chē)根據(jù)車(chē)載設(shè)備來(lái)保證其行車(chē)安全，車(chē)載速度監(jiān)控方式與模式1基本相同。

在一期改造工程實(shí)施完畢后，一、二期工程的信號(hào)系統(tǒng)制式將得到統(tǒng)一，可真正實(shí)現(xiàn)一體化的貫通運(yùn)營(yíng)。FZL型信號(hào)系統(tǒng)將提供全線在模式2下的3種駕駛方式:ATP模式(ATP速度監(jiān)控下的人工駕駛模式)、限制人工駕駛模式(ATP限速人工駕駛模式)、非限制人工駕駛模式(ATP切除模式)。當(dāng)列車(chē)在正線、折返線按正常運(yùn)行方向進(jìn)行追蹤或折返作業(yè)時(shí)，應(yīng)以ATP模式為正常運(yùn)行模式，而限制人工駕駛模式和非限制人工駕駛模式均為非正常運(yùn)行模式。

4.2.1 ATP 模式

在該模式下，由司機(jī)根據(jù)列車(chē)目標(biāo)速度、目標(biāo)距離指示駕駛列車(chē)，ATP系統(tǒng)用來(lái)監(jiān)督列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行速度。列車(chē)一旦超速將有報(bào)警，并會(huì)采取必要的安全制動(dòng)措施，以保證列車(chē)運(yùn)行的安全。根據(jù)運(yùn)行方向不同，ATP模式分為兩種不同的駕駛方式。

4.2.2 限制人工駕駛模式

該模式用于無(wú)ATP地面速度信息的地點(diǎn)(如停車(chē)場(chǎng))及正線ATP地面設(shè)備故障時(shí)的超速防護(hù)，由司機(jī)人工駕駛列車(chē)，其運(yùn)行速度不能超過(guò)規(guī)定的速度(長(zhǎng)春輕軌定為15 km/h)。一旦超速，車(chē)載ATP將實(shí)施安全性停車(chē)控制，以便使列車(chē)停車(chē)。

4.2.3 非限制人工駕駛模式

按照社會(huì)契約理論，國(guó)家是由享有充分自然權(quán)利的個(gè)人為了自己的自由與安全以契約的形式建立的實(shí)體。國(guó)家有責(zé)任從多個(gè)渠道預(yù)防和阻止犯罪的發(fā)生、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，否則必須做出相應(yīng)的補(bǔ)償。刑事立法政策即是國(guó)家制定的一種政策，力求在刑法啟動(dòng)之前，抑或是其由政策轉(zhuǎn)化為實(shí)體法律之后，綜合運(yùn)用國(guó)家財(cái)政、政治、文化等資源，系統(tǒng)地預(yù)防和控制犯罪，把犯罪發(fā)生的幾率以及對(duì)社會(huì)造成的不良影響降到最低，以達(dá)到維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的目的。

用于站間閉塞方式行車(chē)或其他特殊運(yùn)營(yíng)情況，該模式列車(chē)運(yùn)行無(wú)超速防護(hù)功能，列車(chē)的運(yùn)行安全由司機(jī)負(fù)責(zé)。

5 結(jié)語(yǔ)

FZL型信號(hào)系統(tǒng)作為一種國(guó)產(chǎn)化的、適合中小運(yùn)量軌道交通線路的信號(hào)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線二期工程的實(shí)際運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，具有良好的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，適用于以下類(lèi)型的中小運(yùn)量軌道交通系統(tǒng):特大城市主城區(qū)的輔助線路、衛(wèi)星城內(nèi)部的軌道交通線路、中小城市的軌道交通線路和旅游觀光區(qū)內(nèi)的軌道交通線路等。2008年以來(lái)，為了適應(yīng)用戶對(duì)安全的要求，對(duì)FZL系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)和完善。

1)列車(chē)自動(dòng)駕駛(ATO)子系統(tǒng)已經(jīng)研制成功，并在長(zhǎng)春輕軌二期工程的3站2區(qū)間進(jìn)行了1年多的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，2009年11月通過(guò)國(guó)內(nèi)專(zhuān)家的技術(shù)審查。

2)區(qū)控中心已經(jīng)完成向采用“2乘2取2”取得SIL4級(jí)安全認(rèn)證的DS6－60型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)平臺(tái)的移植，并成功取得SIL4級(jí)安全認(rèn)證。

3)車(chē)載ATP設(shè)備已經(jīng)完成向采用“2乘2取2”取得SIL4級(jí)安全認(rèn)證的GSSAP平臺(tái)移植，并成功取得SIL4級(jí)安全認(rèn)證。

升級(jí)后的FZL系統(tǒng)變得更加安全和完善，已經(jīng)在長(zhǎng)春輕軌4號(hào)線采用，目前正在工程實(shí)施，預(yù)計(jì)2012年年底開(kāi)通運(yùn)行。

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