王海艷

（遼寧鐵道職業(yè)技術學院，遼寧錦州 121000）

有軌電車工程信號系統(tǒng)正線一般采用司機通過車載設備遙控道岔或自動觸發(fā)進路的控制方式，系統(tǒng)一般不具備區(qū)間的列車追蹤和車載防護的功能。司機在區(qū)間遵照運營規(guī)定駕駛，在岔區(qū)按照基本的地面信號顯示命令駕駛列車安全通過道岔。

1 有軌電車正線信號系統(tǒng)原理

有軌電車正線信號系統(tǒng)一般由車載設備和軌旁設備組成。車載設備和軌旁控制設備采用無線通信設備進行數(shù)據(jù)傳輸。車載設備與控制中心采用無線AP進行數(shù)據(jù)傳輸，軌旁控制設備采用光纖網(wǎng)絡與控制中心進行通信。

軌旁設備的布置如圖1所示，通過無源信標將正線軌道劃分成道岔區(qū)段和非道岔區(qū)段，無源信標又將道岔區(qū)段劃分成接近區(qū)段和道岔鎖閉區(qū)段。

當電車到達道岔接近區(qū)段，信標觸發(fā)車載顯示終端切換到進路控制模式。車載顯示終端顯示當前道岔區(qū)域的站場圖、信號機狀態(tài)、道岔定反位狀態(tài)、將要通過進路，并通過聲光提示司機操縱道岔排列進路。

司機可以通過車載設備控制單組道岔的定反位，也可以通過車載設備自動或人工辦理運行方向進路。具體操作方式與控制系統(tǒng)當前的運行模式有關。對同一道岔和進路的操作權(quán)具有特定、唯一、一次性。

在辦理進路時，車載設備經(jīng)過運算，將合法的操作命令通過車地無線通信單元發(fā)送到軌旁控制設備。再由軌旁控制設備對電車的操作命令進行聯(lián)鎖運算、解析和執(zhí)行。

道岔轉(zhuǎn)換到需求位置后自動鎖閉，信號機開放。軌旁道岔及信號機的狀態(tài)通過車地無線通信實時發(fā)送到車載設備。

電車司機根據(jù)信號機的信號行車。電車一旦越過信號機，進路將鎖閉，車載設備則不能控制扳動道岔；故障條件下，道岔將處于鎖閉狀態(tài)。

電車通過道岔區(qū)段后，進路自動解鎖。車載顯示終端自動從道岔控制畫面切換到運營管理畫面。

2 有軌電車控制模式

有軌電車控制模式分為自動進路模式、人工進路模式、道岔單操模式。故障情況下由司機通過軌旁控制箱操作道岔或手扳道岔。

2.1 自動進路模式

控制中心編制行車計劃，由相關軟件自動由行車計劃生成電車行車進路計劃。在發(fā)車之前，由司機通過車載操作終端向控制中心發(fā)送發(fā)車請求。控制中心同意發(fā)車并將行車計劃和行車進路計劃通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到車載設備。同時將行車進路計劃通過光纖網(wǎng)絡發(fā)送到信號系統(tǒng)軌旁控制箱。

在自動進路模式下，電車運行至道岔接近區(qū)段，在行車進路條件滿足時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)動道岔至相應位置并鎖閉，車載顯示終端自動顯示前方進路并通過聲光提醒司機確認進路。司機確認進路后，系統(tǒng)自動開放信號。

電車一旦越過信號機，進路將鎖閉，車載設備則不能控制搬動道岔；故障條件下，道岔將處于鎖閉狀態(tài)。

當電車通過道岔區(qū)域時，進路自動解鎖，且電車失去對道岔的控制權(quán)限。

2.2 人工進路模式

當電車到達道岔接近區(qū)段時，車載設備自動顯示當前道岔區(qū)域站場圖、電車位置、地面道岔和信號機的狀態(tài)。

進路由司機按壓進路始終端按鈕選擇進路，系統(tǒng)根據(jù)當前道岔區(qū)段實際情況對進路命令進行聯(lián)鎖運算，屏蔽無效的進路操作命令。進路選擇成功后動作道岔，道岔動作到位后鎖閉，開放信號。

當電車通過道岔區(qū)域時，進路自動解鎖，且電車失去對道岔的控制權(quán)限。

2.3 道岔單操模式

特殊情況下，司機可以通過車載終端選擇道岔單操模式對單個道岔進行定反位操作。對同一道岔和進路的操作權(quán)具有特定、唯一和一次性。

2.4 故障情況下的控制模式

可根據(jù)需要通過道岔按鈕操縱道岔或手扳操縱道岔，人工駕駛保證安全。此時列車的安全完全由人工保證。道岔控制箱內(nèi)的按鈕僅作為電動操作道岔用，不做聯(lián)鎖運算和防護功能。

2.5 控制模式的轉(zhuǎn)換

控制模式的轉(zhuǎn)換需征得控制中心的同意，由控制中心授權(quán)司機進行模式轉(zhuǎn)換，車載設備予以記錄和顯示當前模式。電車進行模式轉(zhuǎn)換時，需要停車操作。

駕駛模式間的轉(zhuǎn)換通過模式轉(zhuǎn)換按鈕進行。當按下模式轉(zhuǎn)換按鈕時，終端顯示屏上會彈出模式轉(zhuǎn)換選擇對話框，在選擇要轉(zhuǎn)換的模式后，按下操作盤上的確認按鈕轉(zhuǎn)換操作模式。

3 軟件設計

車載控制主機和軌旁控制主機一起，實現(xiàn)有軌電車對道岔的控制功能，實現(xiàn)道岔、信號的聯(lián)鎖功能。

3.1 車載控制主機功能

軟件具有一定的聯(lián)鎖運算功能，并能夠?qū)Σ僮髅钸M行一定的聯(lián)鎖運算，保障操作命令的合法性。一般采用嵌入式低功耗設計，操作系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)。

根據(jù)運行計劃提醒司機即將辦理的進路，同時屏蔽其他非計劃進路按鈕，能夠有效屏蔽非法操作、誤操作等。

能夠獨立并通過標簽進行獨立定位，并將位置信息通過無線通信發(fā)送到軌旁控制箱。

車載控制主機內(nèi)部組成包括：車地無線通信單元、信標讀取主機、核心控制單元和電源。

每輛車安裝兩臺車載控制主機，兩臺車載控制主機通過網(wǎng)絡連接，構(gòu)成熱備冗余系統(tǒng)。控制主機的網(wǎng)絡同時與電車兩端的車載顯示器進行連接，通過顯示器顯示當前站場信息。

3.2 有軌電車控制系統(tǒng)

有軌電車控制系統(tǒng)原理如圖2所示。地面設備由無源信標、轉(zhuǎn)轍機、進路表示和軌旁控制箱組成。

在道岔區(qū)域，無源電子標簽安放在岔前直股、岔后側(cè)股、岔后直股位置，電子標簽將道岔區(qū)域邏輯上分為接近區(qū)段和道岔區(qū)段。無源電子標簽用于確定列車位置和識別前方道岔。只有道岔區(qū)段空閑，并且沒有被其他列車占用，當前列車才可以操作道岔。當多臺列車都要經(jīng)過道岔區(qū)段時，只有最前方的列車對道岔擁有控制權(quán)。

采用4個CPU構(gòu)成熱備冗余的二乘二取二系統(tǒng)。負責對車載命令的執(zhí)行，實現(xiàn)道岔、信號的聯(lián)鎖關系。

4 結(jié)論

有軌電車信號系統(tǒng)是保障現(xiàn)代有軌電車安全、可靠和高效運行的重要部分，在滿足安全可靠的前提下，無論從硬件構(gòu)成還是軟件設計上，充分利用可利用資源，降低整個系統(tǒng)的投資和運營成本。

[1]徐金祥,沖蕾.城市軌道交通信號基礎[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[2]曾小青,王長林,張樹京.基于通信的軌道交通運行控制[M].上海：同濟大學出版社，2007.

[3] GB 50157-2003 地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2003.

[4]唐淼，馬韻.現(xiàn)代有軌電車在城市區(qū)域內(nèi)的適應性[J].上海交通大學學報，2011，45（S1）：71.