付 強(qiáng) 王 丹

(1.天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司,300222,天津; 2 天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,300240,天津∥第一作者,高級(jí)工程師)

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天津地鐵2、3號(hào)線計(jì)軸故障處理及實(shí)例分析

付 強(qiáng)1王 丹2

(1.天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司,300222,天津; 2 天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,300240,天津∥第一作者,高級(jí)工程師)

天津地鐵2、3號(hào)線采用基于無線通信的列車控制系統(tǒng),并利用計(jì)軸設(shè)備作為冗余支持。試運(yùn)營以來,列控系統(tǒng)運(yùn)行總體穩(wěn)定,但計(jì)軸設(shè)備故障較為常見,對(duì)正常運(yùn)營秩序有一定影響。根據(jù)計(jì)軸設(shè)備構(gòu)成和工作原理,分析計(jì)軸故障對(duì)行車工作造成的影響。從行車人員的角度,闡述了計(jì)軸故障的基本處置方式。并以空港站為例,具體分析了計(jì)軸故障處置過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和注意事項(xiàng)。

天津地鐵; 計(jì)軸設(shè)備; 故障; 處理流程

First-author′s address Tianjin Metro Operation Co.,Ltd.,300222，Tianjin,China

天津地鐵2、3號(hào)線采用了基于無線通信的列車控制(CBTC)系統(tǒng),系統(tǒng)通過車地間的無線通信,實(shí)現(xiàn)車載信號(hào)設(shè)備與軌旁信號(hào)設(shè)備的信息交換,完成對(duì)列車的實(shí)時(shí)控制。同時(shí),2、3號(hào)線采用了泰雷茲AzLM計(jì)軸設(shè)備,為聯(lián)鎖系統(tǒng)提供軌道(道岔)區(qū)段占用狀態(tài)信息,同時(shí)作為車地通信中斷時(shí)的列車定位手段。

天津地鐵2、3號(hào)線自2012年試運(yùn)營以來,車地通信故障幾乎很少發(fā)生,而計(jì)軸設(shè)備故障卻時(shí)有出現(xiàn)。計(jì)軸故障后,CBTC列車的運(yùn)行會(huì)在不同程度上受到影響。計(jì)軸故障(尤其是道岔區(qū)段計(jì)軸故障)成為了影響行車秩序的重要因素。因此,行車調(diào)度人員應(yīng)熟練掌握計(jì)軸故障的影響及處理方式,才能最大程度減少故障對(duì)運(yùn)營的影響。

1 計(jì)軸設(shè)備

1.1 計(jì)軸設(shè)備構(gòu)成

計(jì)軸設(shè)備包括室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分,如圖1所示。室內(nèi)設(shè)備主要為安裝在封閉機(jī)柜中的計(jì)軸評(píng)估器(ACE),室外設(shè)備為計(jì)軸檢測(cè)點(diǎn)。

圖1 AzLM計(jì)軸設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 計(jì)軸設(shè)備工作原理

通過安裝在軌道上的磁頭形成電磁場(chǎng),確定軌道是否通過輪軸及輪軸運(yùn)行方向。電子單元檢測(cè)并計(jì)算輪軸脈沖、監(jiān)控磁頭,進(jìn)行自檢并向ACE發(fā)送包含計(jì)數(shù)和監(jiān)控信息的報(bào)文。ACE通過評(píng)估室外計(jì)軸區(qū)段計(jì)入及計(jì)出的軸數(shù)來判斷此區(qū)段是否空閑。

2 計(jì)軸故障現(xiàn)象及影響

造成計(jì)軸故障的原因很多。運(yùn)營以來,故障多由于計(jì)軸主機(jī)板卡故障造成。按照故障導(dǎo)向安全的設(shè)計(jì)原則,計(jì)軸設(shè)備故障后有關(guān)計(jì)軸區(qū)段繼電器將保持落下狀態(tài),以對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)表示該區(qū)段占用。如果在故障計(jì)軸區(qū)段內(nèi)沒有CBTC列車的車印跡,且相鄰的計(jì)軸區(qū)段不存在固定閉塞狀態(tài),則RATP(區(qū)域列車自動(dòng)防護(hù))系統(tǒng)會(huì)將該區(qū)段標(biāo)記為移動(dòng)閉塞準(zhǔn)備狀態(tài),并給該區(qū)段施加臨時(shí)零限速。此后,RATP系統(tǒng)將連續(xù)地檢查該區(qū)段并驗(yàn)證其保持該狀態(tài)是否安全。若任一檢查條件使其不能將該區(qū)段保持為該狀態(tài),那么該區(qū)段將被標(biāo)記為固定閉塞區(qū)段占用,并保持區(qū)段內(nèi)的零限速。故障造成的影響主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面:

(1) 對(duì)ATS(列車自動(dòng)監(jiān)控)的影響。ATS將占用狀態(tài)的計(jì)軸區(qū)段顯示為紅色,并賦予該占用一個(gè)臨時(shí)的列車識(shí)別號(hào)。過多的軌道占用顯示及列車識(shí)別號(hào)會(huì)影響行車調(diào)度人員的信息判斷。

(2) 對(duì)信號(hào)顯示的影響。若故障計(jì)軸區(qū)段存在于基本進(jìn)路內(nèi),進(jìn)路防護(hù)信號(hào)將顯示紅燈;若存在于自動(dòng)進(jìn)路內(nèi),進(jìn)路防護(hù)信號(hào)將顯示紅色“M”。

(3) 對(duì)列車運(yùn)行的影響。ATP(列車自動(dòng)防護(hù))防護(hù)下的列車的移動(dòng)授權(quán)會(huì)終止在關(guān)閉的信號(hào)機(jī)處或故障計(jì)軸區(qū)段的入口處。列車只能以授權(quán)的RM(限制人工模式)或NRM(非限制人工模式)憑引導(dǎo)信號(hào)或調(diào)度命令運(yùn)行通過。

(4) 對(duì)進(jìn)路或道岔操作的影響。若道岔區(qū)段出現(xiàn)計(jì)軸故障,還將影響進(jìn)路的設(shè)置和道岔的操作。若計(jì)軸故障出現(xiàn)在進(jìn)路內(nèi)或進(jìn)路防護(hù)信號(hào)機(jī)外方第一個(gè)計(jì)軸區(qū)段,都會(huì)影響列車通過進(jìn)路后的正常解鎖。此外,計(jì)軸故障的發(fā)生還可能造成進(jìn)路的解鎖。

3 故障處置的基本方式

3.1 計(jì)軸預(yù)復(fù)位

信號(hào)設(shè)備集中站車控室內(nèi)綜合后備盤(IBP)上設(shè)置有計(jì)軸預(yù)復(fù)位和計(jì)軸旁路按鈕。當(dāng)車站值班員按下IBP上故障計(jì)軸區(qū)段對(duì)應(yīng)的按鈕時(shí),計(jì)軸主機(jī)將對(duì)該故障計(jì)軸區(qū)段清零,但計(jì)軸區(qū)段繼電器對(duì)聯(lián)鎖仍然保持落下狀態(tài),以表示該區(qū)段的占用狀態(tài),直到通信列車成功掃過故障區(qū)段。計(jì)軸預(yù)復(fù)位方式用于單個(gè)或少量計(jì)軸區(qū)段非硬件故障的處理,處理流程如圖2所示。此方式處置無效時(shí),應(yīng)組織信號(hào)維修人員及時(shí)通過其他方式復(fù)位計(jì)軸。采用其他方式復(fù)位計(jì)軸區(qū)段時(shí),應(yīng)確保該區(qū)段為實(shí)際空閑區(qū)段。

圖2 計(jì)軸預(yù)復(fù)位處置流程

3.2 計(jì)軸旁路

計(jì)軸旁路是一個(gè)用以臨時(shí)吸起故障計(jì)軸區(qū)段繼電器的電路,繼電器吸起對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)即表示該區(qū)段為空閑狀態(tài)。當(dāng)車站值班員按下對(duì)應(yīng)的計(jì)軸按鈕和旁路按鈕時(shí),該區(qū)段即呈現(xiàn)空閑狀態(tài)。

計(jì)軸旁路的用途是允許聯(lián)鎖系統(tǒng)解鎖鎖閉的進(jìn)路與道岔,以設(shè)置其他進(jìn)路。主要用于以下兩種情況:

(1) 若道岔區(qū)段計(jì)軸故障,該道岔將處于鎖閉狀態(tài)。為了轉(zhuǎn)換道岔位置,需要用計(jì)軸旁路功能使該區(qū)段空閑以解鎖并單獨(dú)操作道岔至所需位置。

(2) 若計(jì)軸設(shè)備故障暫時(shí)無法恢復(fù),可通過計(jì)軸旁路在列車通過進(jìn)路后手動(dòng)解鎖進(jìn)路。

利用計(jì)軸旁路實(shí)施的處置流程為:確認(rèn)計(jì)軸區(qū)段空閑情況—實(shí)施旁路操作—實(shí)施進(jìn)路或道岔操作—取消旁路操作—組織列車運(yùn)行。其中,實(shí)施旁路的計(jì)軸區(qū)段須為實(shí)際空閑的區(qū)段。

4 實(shí)例分析

空港經(jīng)濟(jì)區(qū)站(簡稱“空港站”)是天津地鐵2號(hào)線機(jī)場(chǎng)延長線開通前的終端折返站,其與車輛段接軌,如圖3所示。從信號(hào)系統(tǒng)的配置來說,該站屬于信號(hào)設(shè)備集中站(范圍為圖1中虛線框內(nèi))。車站設(shè)置交叉渡線1組、渡線2組,其中道岔9、11、13、15均為自歸位道岔(隨有關(guān)進(jìn)路解鎖后自動(dòng)歸位定位)。

圖3 空港集中站布置示意圖

正常情況下,國山路站至空港站X04的進(jìn)路和空港站至國山路站的X02進(jìn)路均設(shè)為自動(dòng)進(jìn)路，其余進(jìn)路均由計(jì)劃列車根據(jù)時(shí)刻表自動(dòng)觸發(fā)。列車占用G02時(shí),分別觸發(fā)進(jìn)路X17-X05和X04-X17;當(dāng)折返列車占用G12時(shí),觸發(fā)X09-X02進(jìn)路。試運(yùn)營以來,空港站計(jì)軸故障發(fā)生頻率相對(duì)較高。故障處置除了按前文所述的流程執(zhí)行外,還應(yīng)結(jié)合該站的設(shè)備特點(diǎn)、聯(lián)鎖邏輯及ATS功能等因素綜合考慮。

4.1 單個(gè)計(jì)軸故障造成進(jìn)路解鎖

根據(jù)聯(lián)鎖系統(tǒng)解鎖進(jìn)路的原理,僅包含單個(gè)計(jì)軸區(qū)段的基本進(jìn)路,當(dāng)進(jìn)路防護(hù)信號(hào)機(jī)外方第一個(gè)計(jì)軸占用時(shí),進(jìn)路內(nèi)計(jì)軸區(qū)段故障,將造成該進(jìn)路解鎖。例如,列車由國山路站進(jìn)入G02時(shí),G04發(fā)生計(jì)軸故障。此時(shí),根據(jù)基本進(jìn)路的解鎖邏輯,X04-X17將自動(dòng)啟動(dòng)延時(shí)解鎖。對(duì)此,可首先按照計(jì)軸預(yù)復(fù)位方式組織處理。處理無效時(shí),在G04實(shí)際空閑時(shí),由信號(hào)維修人員實(shí)施其他方式復(fù)位(強(qiáng)制復(fù)位或板卡重啟等)。

4.2 單個(gè)計(jì)軸故障造成進(jìn)路不解鎖

當(dāng)進(jìn)路防護(hù)信號(hào)機(jī)外方第一個(gè)計(jì)軸有車占用或進(jìn)路內(nèi)任意計(jì)軸故障時(shí),將造成列車通過該進(jìn)路后,進(jìn)路無法自動(dòng)解鎖。例如,折返列車占用G12后,G12發(fā)生計(jì)軸故障。列車按信號(hào)折返進(jìn)站后,X09-X02進(jìn)路由于不滿足解鎖邏輯,不會(huì)自動(dòng)解鎖。此時(shí),有兩種方式可實(shí)現(xiàn)進(jìn)路解鎖:

(1) 列車到達(dá)G03停穩(wěn)后,對(duì)該進(jìn)路實(shí)施緊急進(jìn)路取消,進(jìn)路解鎖需耗時(shí)60 s;

(2) 列車由G12發(fā)車并順序占用DG10、DG09、DG11、DG01且出清DG10前對(duì)G12實(shí)施計(jì)軸旁路操作,直至進(jìn)路自動(dòng)解鎖。

4.3 全站計(jì)軸故障

當(dāng)全站計(jì)軸發(fā)生故障時(shí),圖3中虛線框內(nèi)所有計(jì)軸將均在ATS中顯示為占用狀態(tài)且被標(biāo)記列車識(shí)別號(hào)。此時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1) 為防止處理過程中計(jì)劃列車按時(shí)刻表自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路,對(duì)行車調(diào)整造成干擾,可對(duì)G4、G12、G7、G3進(jìn)行進(jìn)路觸發(fā)禁用操作,屏蔽進(jìn)路觸發(fā)功能。

(2) 為減小故障占用顯示對(duì)視覺的干擾及列車識(shí)別號(hào)的遺留,可對(duì)G2、G4、G12、G7、G3、G5進(jìn)行故障標(biāo)記。

(3) 根據(jù)ATS圖素顯示,判斷進(jìn)路的設(shè)置情況。由于全站計(jì)軸均顯示占用,行車人員無法在ATS中通過進(jìn)路光帶判斷進(jìn)路的存在,必須通過進(jìn)路的標(biāo)識(shí)來判斷進(jìn)路的存在。進(jìn)路防護(hù)信號(hào)機(jī)旁有綠色箭頭的表示基本進(jìn)路建立,有帶框綠色箭頭的表示自動(dòng)進(jìn)路建立。

(4) 根據(jù)進(jìn)路存在的情況、列車位置及列車計(jì)劃運(yùn)行路徑,判斷道岔操作的優(yōu)先順序。例如,列車到達(dá)G04且X17-X05建立時(shí)全站計(jì)軸故障。此時(shí),道岔13、15均處于定位,因入折返線進(jìn)路已建立,列車可直接受令進(jìn)入折返線后實(shí)施折返。因此,將道岔13、15轉(zhuǎn)為反位是應(yīng)優(yōu)先實(shí)施的操作。道岔13、15僅處于占用鎖閉狀態(tài),可借助計(jì)軸旁路操作對(duì)道岔單操至反位。若列車到達(dá)空港站后，無其他任何進(jìn)路時(shí)發(fā)生全站計(jì)軸故障,考慮列車首先進(jìn)入折返軌的需要,應(yīng)優(yōu)先借助計(jì)軸旁路對(duì)道岔9、11進(jìn)行反位的操作。

(5) 實(shí)施旁路操作時(shí)的要求。實(shí)施計(jì)軸旁路的區(qū)段應(yīng)為實(shí)際空閑的區(qū)段,對(duì)有列車占用的計(jì)軸區(qū)段(尤其是道岔區(qū)段)實(shí)施旁路存在安全隱患。例如,進(jìn)路X09-X02存在時(shí),列車由G12進(jìn)入進(jìn)路,若此時(shí)對(duì)進(jìn)路各區(qū)段按進(jìn)路解鎖邏輯實(shí)施旁路操作,則會(huì)造成進(jìn)路中的計(jì)軸區(qū)段順序解鎖。列車運(yùn)行在道岔13、15時(shí),道岔解鎖并將自動(dòng)歸為定位,存在擠岔或掉道的安全隱患。

(6) 適時(shí)取消進(jìn)路。計(jì)軸故障下進(jìn)路無法按正常方式取消或自動(dòng)解鎖,需適時(shí)對(duì)進(jìn)路進(jìn)行取消。取消方式有2種,一是通過緊急進(jìn)路取消方式實(shí)現(xiàn),此方法需耗時(shí)60 s;二是通過旁路進(jìn)路的所有計(jì)軸區(qū)段(含接近區(qū)段)時(shí)按正常方式取消進(jìn)路,此方法能及時(shí)生效,但需要旁路操作和取消進(jìn)路操作有效配合。

(7) 根據(jù)聯(lián)鎖關(guān)系提前做好相關(guān)道岔的操作,以順利實(shí)現(xiàn)進(jìn)路設(shè)置的目的。例如,建立進(jìn)路X17-X03,道岔15要求定位作為側(cè)防容易被忽視;建立進(jìn)路X09-X02,道岔11要求定位作為側(cè)防容易被忽視。

5 結(jié)語

計(jì)軸故障的基本處置方式簡單明確,但在實(shí)際處理過程中由于多種因素的影響,如有疏忽就會(huì)降低處理效率或影響安全。為了達(dá)到故障處理安全、及時(shí)、有效,行車人員必須在熟練掌握計(jì)軸故障處置流程的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化對(duì)聯(lián)鎖邏輯、設(shè)備特點(diǎn)的掌握,提高信息預(yù)判和識(shí)別的能力。

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上海軌道交通2017—2025年規(guī)劃進(jìn)行第二次環(huán)評(píng)公示

受上海市發(fā)改委委托,上海環(huán)境熱線網(wǎng)4月18日起對(duì)上海市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃(2017—2025)進(jìn)行第二次環(huán)評(píng)公示。公示的方案由9條線路組成,全長約285 km,包括：19號(hào)線、20號(hào)線一期、21號(hào)線一期、23號(hào)線一期、1號(hào)線西延伸線、13號(hào)線西延伸線、嘉閔線、機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線、崇明線。需要說明的是,這些軌道交通項(xiàng)目尚處于征求公眾意見階段,并非最終規(guī)劃方案。隨著項(xiàng)目實(shí)施及環(huán)評(píng)工作的開展,相關(guān)信息將完善或調(diào)整。① 軌道交通19號(hào)線：起自閔行梅隴,終至寶山楊行。主要沿濟(jì)明路、浦東南路、江楊南路走行。全長約40 km,設(shè)站30余座。② 軌道交通20號(hào)線：軌道交通20號(hào)線一期起自上海西站,終至共青森林公園。主要沿交通路、場(chǎng)中路、嫩江路走行。全長約20 km,設(shè)站10余座。③ 軌道交通21號(hào)線：軌道交通21號(hào)線一期起自國際旅游度假區(qū),終至浦東新區(qū)高行。主要沿哥白尼路、廣蘭路、楊高北路、東靖路走行。全長約28 km,設(shè)站10余座。④ 軌道交通23號(hào)線：軌道交通23號(hào)線一期起自閔行開發(fā)區(qū),終至徐家匯。線路主要沿東川路、龍吳路走行。全長約29 km,設(shè)站20余座。⑤ 軌道交通1號(hào)線西延伸線：為現(xiàn)狀1號(hào)線終點(diǎn)站莘莊站向西延伸1站。全長約1 km,新增車站1座。⑥ 軌道交通13號(hào)線西延伸線：起自國家會(huì)展中心(中國博覽會(huì)綜合體),終至現(xiàn)狀13號(hào)線金運(yùn)路站。主要沿諸光路、聯(lián)友路、金沙江西路走行。全長約10 km,設(shè)站5座。⑦ 軌道交通嘉閔線：起自嘉定新城,終至閔行莘莊。主要沿澄瀏中路、金運(yùn)路、七莘路走行。全長約42 km,設(shè)站10余座。⑧ 軌道交通機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線：起自虹橋樞紐,終至上海東站。主要沿滬杭客專東側(cè)、春申塘、外環(huán)線走行。全長約68 km,設(shè)站8座。⑨ 軌道交通崇明線：軌道交通崇明線起自浦東金橋,終至崇明陳家鎮(zhèn)。主要沿G1501、長江隧橋——滬陜高速公路、中濱路走行。全長約47 km,設(shè)站8座。

(摘自2016年4月18日新華網(wǎng),來源：上海發(fā)布)

Procedure with Axle Counter Failure and A Case Study of Tianjin Metro Line 2 and Line 3FU Qiang, WANG Dan

Tianjin metro Line 2 and Line 3 have adopted radio communication based train control (CBTC) system which uses the axle counter equipment as redundancy support. Since the trial operation, the whole CBTC system has been very stable, but the failures occurred in axle counter system are quite often and directly influence the normal metro operation. According to the structure of axle counter system and its operating principle, the influences on train running are analyzed. From the angle of train operators, the procedure with axle counter failures is stated, according to a case study of Tianjin Airport Economic Area Station, the key points and links in failure procedure are analyzed in detail.

Tianjin metro; axle counter equipment; failure; process flow

U 298.1

10.16037/j.1007-869x.2016.05.030

2014-05-02)