黃小林

西安地鐵1號線列車降級運(yùn)行應(yīng)對策略

黃小林

（西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，710016，西安//工程師）

地鐵車載信號故障或軌旁信號設(shè)備故障，均會導(dǎo)致列車降級運(yùn)行。為此，結(jié)合西安地鐵1號線信號設(shè)備特點(diǎn)，分析了常見故障下列車降級運(yùn)行處置的現(xiàn)狀，闡述了列車降級運(yùn)行時(shí)的駕駛模式選擇及其他應(yīng)對策略。

地鐵信號；信號故障；列車降級運(yùn)行；駕駛模式

Author′s addressXi′an Metro Co.，Ltd.，710016，Xi′an，China

西安地鐵1號線采用基于無線通信技術(shù)的移動閉塞信號系統(tǒng)（ATC），該系統(tǒng)提供3個列車控制等級：連續(xù)列車控制（CTC）、點(diǎn)式列車控制（ITC）及聯(lián)鎖控制（IXLC），ITC與IXLC均采用計(jì)軸器分割的固定閉塞。在CTC控制模式下系統(tǒng)采用移動閉塞，對應(yīng)AM-CTC（CTC模式下自動駕駛）和SM-CTC（CTC模式下手動駕駛）兩種駕駛模式；ITC控制模式下系統(tǒng)采用具備車載防護(hù)功能的固定閉塞，對應(yīng)AM-ITC（ITC模式下自動駕駛）和SM-ITC（ITC模式下手動駕駛）兩種駕駛模式；IXLC控制模式下系統(tǒng)采用不具備車載防護(hù)功能的固定閉塞，對應(yīng)RM（限速25 km/h的人工駕駛）和NRM（非限制式人工駕駛）兩種駕駛模式。

該信號系統(tǒng)由于計(jì)軸點(diǎn)分布少，造成計(jì)軸區(qū)段長，以致遇到CTC模式下列車降級運(yùn)行時(shí)，對列車運(yùn)行秩序干擾很大，尤其是降至RM模式或NRM模式運(yùn)行時(shí)影響程度更為突出。為有效應(yīng)對這一問題，本文以列車降級處置現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，通過模式轉(zhuǎn)換和列車降級運(yùn)行分析來確定西安地鐵1號線信號故障下列車降級運(yùn)行的策略。

1 列車降級運(yùn)行處置現(xiàn)狀

1.1 常見導(dǎo)致列車降級運(yùn)行的故障

（1）車載信號故障。如列車人機(jī)界面（HMI）屏幕上顯示列車自動防護(hù)（ATP）打叉、無線打叉、緊急制動及列車完整性丟失等故障，均可能造成列車降級運(yùn)行。

（2）軌旁設(shè)備故障。軌旁設(shè)備故障導(dǎo)致列車降級運(yùn)行的主要有道岔失表、計(jì)軸紅光帶等故障。

1.2 故障處置現(xiàn)狀

通常車載信號故障導(dǎo)致單一列車降級運(yùn)行，而軌旁設(shè)備故障則會造成經(jīng)過該區(qū)域的列車全部降級運(yùn)行。在目前的處置過程中，通常存在以下幾方面問題。

（1）當(dāng)信號故障導(dǎo)致列車降級運(yùn)行時(shí)，因選擇駕駛模式不當(dāng)而造成故障影響的擴(kuò)大。例如中間站發(fā)生紅光帶故障時(shí)，選擇所有列車在中間站降至NRM模式越紅燈運(yùn)行，運(yùn)行至終點(diǎn)站再恢復(fù)CTC控制模式。該種處置方式雖然提高了局部通過能力，但使得列車在五路口站至終點(diǎn)站均無車載和軌旁保護(hù)，降低了系統(tǒng)的安全性，也使得后續(xù)線路整體的通過能力下降。

（2）列車降級運(yùn)行后，對后續(xù)列車有較大影響。該信號系統(tǒng)設(shè)置在CTC列車追蹤非CTC列車時(shí)，中間必須間隔一個空閑的計(jì)軸區(qū)段。若調(diào)度在處理過程中未能很好地控制行車間隔，使CTC列車位于降級列車后方第一個計(jì)軸區(qū)段，則會導(dǎo)致該CTC列車緊急制動，需降至RM模式緩解動車。由于計(jì)軸區(qū)段劃分較長，可能會導(dǎo)致后方多列車所在計(jì)軸區(qū)段顯示紅光帶占用，不利于調(diào)度員判斷列車準(zhǔn)確位置。

2 降級模式轉(zhuǎn)換分析

從列車的定位條件和定位過程為切入點(diǎn)，重點(diǎn)論述常見故障下RM模式和NRM模式應(yīng)對故障的策略選擇，因此，對于ITC級別的轉(zhuǎn)換在此不做討論，主要從NRM和RM模式到AM/SM-CTC模式的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析。

2.1 列車定位條件及過程

列車在升級成為CTC列車前，需要先完成定位。該定位包含兩層含義，一是車輛定位，二是無線定位。列車要順利實(shí)現(xiàn)定位，必須確保車載控制單元（OBCU）正常、兩個應(yīng)答器（FB+VB）正常、軌旁設(shè)備正常。當(dāng)列車經(jīng)過任何一個應(yīng)答器都可以接收到該應(yīng)答器所發(fā)送的地址信息，以便確定列車的具體位置；當(dāng)列車到達(dá)下一個應(yīng)答器，收到該應(yīng)答器信息后，一是校準(zhǔn)列車位置，二是確定列車運(yùn)行方向，完成車輛定位。完成了車輛定位的列車，通過軌旁接收點(diǎn)（AP）天線與軌旁系統(tǒng)建立連接，列車將車輛定位報(bào)告給軌旁系統(tǒng)，軌旁系統(tǒng)則提供后續(xù)運(yùn)行指令，至此列車與軌旁雙向通信建立，完成無線定位，可以升級到CTC模式。

2.2 RM模式和NRM模式互轉(zhuǎn)

RM模式是只有車載ATP保護(hù)的人工駕駛模式，NRM模式是無車載ATP保護(hù)的人工駕駛模式。從RM模式轉(zhuǎn)換至NRM模式，只需要將司機(jī)座椅右后方信號設(shè)備柜中ATP開關(guān)撥至切除位，通常在30 s內(nèi)便可以完成該操作；而從NRM模式轉(zhuǎn)換至RM模式，需要將ATP開關(guān)恢復(fù)至正常位，等待ATP重啟，通常需要等待90 s，加上操作時(shí)間通常在120 s內(nèi)可以完成。

2.3 NRM、RM模式到AM/SM-CTC模式的轉(zhuǎn)換

列車要升級到AM/SM-CTC模式，預(yù)選模式位于AM/SM-CTC模式是前提條件。通常情況下列車預(yù)選模式默認(rèn)位于AM-CTC模式，正常運(yùn)營中司機(jī)也不會輕易變更預(yù)選模式，另外轉(zhuǎn)換預(yù)選模式時(shí)必須停車。

列車從NRM模式升級至AM/SM-CTC模式，RM模式是必經(jīng)的一個環(huán)節(jié)，即NRM模式列車要首先恢復(fù)車載ATP，升級為RM模式。由于西安地鐵1號線列車在NRM模式下，車載OBCU不再工作，列車在該模式下無法完成車輛定位，所以在列車由NRM模式轉(zhuǎn)換為RM模式后，需要在RM模式下完成列車定位，即先后通過固定應(yīng)答器、可變應(yīng)答器完成車輛定位，與無線AP建立連接后才能升級為CTC模式（如圖1中的過程2所示）。

3 RM模式與NRM模式運(yùn)行分析

由于車載設(shè)備故障和軌旁設(shè)備故障對應(yīng)下的NRM模式限速不一致，前者列車運(yùn)行速度可憑地面信號最高提至60 km/h，而后者在考慮越紅燈安全的前提下最高只能提至40 km/h，因此，以下從兩個方面分析駕駛模式的選擇策略。

3.1 車載設(shè)備故障

假定列車分別以NRM模式和RM模式運(yùn)行一段長度為S的距離，投入CTC所用時(shí)間相同，NRM模式速度為VN，RM模式速度為VR，NRM模式轉(zhuǎn)RM模式時(shí)間為t，NRM列車需要在距離該計(jì)軸區(qū)段終點(diǎn)S1處恢復(fù)信號，則臨界值S計(jì)算為：

其中：VN=60 km/h，VR=25 km/h，t=120 s，S1=0.15 km。

圖1 列車控制級別轉(zhuǎn)換原理

由式（1）得出S=1.69 km，即以NRM模式和RM模式運(yùn)行1.69 km，兩者的用時(shí)相同。那么當(dāng)運(yùn)行距離大于1.69 km時(shí)，以NRM模式運(yùn)行投入CTC的用時(shí)小于以RM模式投入CTC的用時(shí)；反之當(dāng)運(yùn)行距離小于1.69 km時(shí)，以NRM模式運(yùn)行投入CTC的用時(shí)必然大于以RM模式投入CTC的用時(shí)。

3.2 軌旁設(shè)備故障

軌旁設(shè)備故障時(shí)，從NRM、RM模式投入CTC的用時(shí)也可以代入式（1）進(jìn)行計(jì)算，其中VN=40 km/ h，其余參數(shù)不變。由式（1）得出S=2.62 km，即以NRM模式和RM模式運(yùn)行2.62 km，兩者的用時(shí)相同。那么當(dāng)運(yùn)行距離大于2.62 km時(shí)，以NRM模式運(yùn)行投入CTC的用時(shí)小于以RM模式投入CTC的用時(shí)；反之當(dāng)運(yùn)行距離小于2.62 km時(shí)，以NRM模式運(yùn)行投入CTC的用時(shí)必然大于以RM模式投入CTC的用時(shí)。

4 處置優(yōu)化建議

4.1 處置方法的優(yōu)化

西安地鐵1號線最長站間距為2.07 km，最短為0.92 km，平均為1.38 km。每個站頭端墻都有一個動態(tài)信標(biāo)（VB），每個站臺區(qū)域和區(qū)間都分布有多個靜態(tài)信標(biāo)（FB），即在軌旁設(shè)備和車載設(shè)備正常情況下，RM列車運(yùn)行一個區(qū)間必然滿足升級為CTC的必備條件。

4.1.1 車載信號故障

如果發(fā)生車載信號故障導(dǎo)致列車降級，離終點(diǎn)站一個站間距時(shí)可直接切除信號，以NRM模式運(yùn)行至終點(diǎn)站折返線后重新恢復(fù)ATP；如果距離終點(diǎn)站一個站間距以上，可采用RM模式運(yùn)行一個區(qū)間并嘗試恢復(fù)CTC，后續(xù)則需根據(jù)列車的晚點(diǎn)及對后續(xù)列車的影響情況，可采取載客列車越站的方式來縮小與前車的間隔，以減少對后續(xù)列車的影響。

4.1.2 軌旁故障

如果發(fā)生軌旁設(shè)備故障，首列車以RM模式通過，后續(xù)列車通過故障區(qū)域時(shí)的駕駛模式取決于故障區(qū)域或影響區(qū)域的長短。若故障區(qū)域或影響區(qū)域長度在2.62 km以內(nèi)，則采用RM模式；若故障區(qū)域或影響區(qū)域長度在2.62 km以上，則宜采用NRM模式，同時(shí)，由于該模式下列車占用計(jì)軸區(qū)段較長，可通過列車停穩(wěn)顯示、屏蔽門開啟狀況，以及與站務(wù)人員電話確認(rèn)等方式輔助確認(rèn)列車實(shí)際位置狀態(tài)，確保越紅燈運(yùn)行時(shí)前車已出清。

4.2 列車間隔的控制

當(dāng)預(yù)判到前車需要降級至非CTC模式運(yùn)行時(shí)，行調(diào)可通過組織后續(xù)列車限速、多停等方式使其與前車保持至少一個計(jì)軸區(qū)段以上距離，防止正常運(yùn)行列車與降級運(yùn)行列車距離過近而導(dǎo)致正常運(yùn)行列車被動降級，增大故障的處理難度。

4.3 人員培訓(xùn)

西安地鐵1號線信號系統(tǒng)計(jì)軸區(qū)段長、NRM模式下不能尋找定位這兩個問題，導(dǎo)致故障情況盯控難度大、影響時(shí)間長，因此，對行車調(diào)度業(yè)務(wù)技能的要求更高，需要在人員培訓(xùn)方面有所加強(qiáng)，確保所有調(diào)度員熟悉此類故障的特點(diǎn)及處置方法。

5 結(jié)語

隨著西安地鐵1號線行車間隔的縮短，信號系統(tǒng)故障概率可能會增大，僅從人員培訓(xùn)方面加強(qiáng)和處置方法優(yōu)化入手，雖能起到一定效果，但是屬于治標(biāo)不治本的方法。從長遠(yuǎn)考慮，應(yīng)從設(shè)備功能方面進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，建議可以從兩個方面進(jìn)行優(yōu)化：一是聯(lián)合信號廠家和車輛廠家研究列車能否增設(shè)RM60檔位，或是比照西安地鐵2號線列車，在NRM模式下車載信號仍然可以工作（只是不輸出），以此來解決RM模式下定位效率低的問題；二是在后續(xù)新線使用該信號系統(tǒng)時(shí)，建議適當(dāng)增加計(jì)軸點(diǎn)以分割長計(jì)軸區(qū)段，如使站臺區(qū)域成為獨(dú)立的計(jì)軸區(qū)段，區(qū)間分割為兩個計(jì)軸區(qū)段等。通過以上兩種優(yōu)化，可提高線路的通行能力，減少調(diào)度員處置難度，提升故障處置效率。

［1］楊柳，唐飛佳.廣州地鐵4號線軌旁ATP故障應(yīng)對策略研究［J］.城市軌道交通研究，2016，19（7）：154-158.

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Research on the Strategy of Train Degraded Operation for Xi'an Metro Line 1

HUANG Xiaolin

Both the train signal and the trackside signal equipment faults will lead to the degraded operation of train.In this paper，combined with the characteristics of signal equipment on Xi'an metro Line 1，the current situation of the disposal of train degradation caused by common faults is analyzed，the selection of driving modes and other coping strategies are elaborated.

metro signal；signal failure；train degraded operation；driving mode

U292.4+5

10.16037/j.1007-869x.2017.08.018

2016-10-31）