孫 慧

*西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 工程師，710016 西安

西安地鐵2號線信號系統(tǒng)包括正線信號系統(tǒng)和車輛段/停車場信號系統(tǒng)。正線信號系統(tǒng)采用具有完整功能的列車自動控制 (ATC)，主要包括:列車自動防護(hù) (ATP)、計算機(jī)聯(lián)鎖 (CBI)、列車自動運(yùn)行 (ATO)和列車自動監(jiān)控 (ATS)4個子系統(tǒng);還有支持自動駕駛 (AM)、ATP防護(hù)人工駕駛 (ATPM)、點(diǎn)式ATP駕駛 (IATPM)、限制人工駕駛 (RM)、非限制人工駕駛 (NRM)和自動折返駕駛 (ATB)6種駕駛模式。車輛段/停車場信號系統(tǒng)采用DS6-K5B計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)和TJWX-2006-hh微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，支持限制人工駕駛或非限制人工駕駛模式運(yùn)行。正線信號系統(tǒng)和車輛段信號系統(tǒng)是相對獨(dú)立的，為實(shí)現(xiàn)列車投入和退出商業(yè)運(yùn)營的正常作業(yè)，在車輛段入段信號機(jī)外方的出、入段線上，分別設(shè)置了長約360 m的轉(zhuǎn)換軌，在轉(zhuǎn)換軌上裝設(shè)了一系列的信號設(shè)備，車輛段信號與正線信號之間按照敵對照查的聯(lián)鎖關(guān)系來保證行車安全。

1 轉(zhuǎn)換軌的軌旁信號設(shè)備布置及功能

列車從車輛段投入正線運(yùn)營之前，需要在轉(zhuǎn)換軌處建立車-地通信，進(jìn)行軌道數(shù)據(jù)庫版本校驗(yàn)、定位、篩選和輪徑校準(zhǔn)后，才能以ATPM駕駛模式正式投入運(yùn)營。列車結(jié)束運(yùn)營從正線回車輛段時，也需在轉(zhuǎn)換軌處將駕駛模式轉(zhuǎn)換為RM模式，才能回車輛段。為了完成上述功能，基于西安地鐵2號線現(xiàn)有的土建條件，對轉(zhuǎn)換軌軌旁信號設(shè)備進(jìn)行了布置，詳見圖1。下面就出段線分別對各設(shè)備的布置及功能進(jìn)行闡述，入段線與出段線軌旁設(shè)備對稱布置，功能相同。

圖1 轉(zhuǎn)換軌的軌旁信號設(shè)備布置圖 (無線天線略)

1.1 信號機(jī)

Szcd為車輛段總出發(fā)信號機(jī)，具有自動開放進(jìn)路的功能，是車輛段聯(lián)鎖與正線聯(lián)鎖的分界點(diǎn);XC為入段防護(hù)信號機(jī)，信號開放后，列車以不超過25 km/h的速度進(jìn)入車輛段，這2架信號機(jī)都由車輛段信號系統(tǒng)進(jìn)行控制。S4和S8信號機(jī)是列車進(jìn)入正線的防護(hù)信號機(jī)，由正線信號系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1.2 計軸

轉(zhuǎn)換軌上設(shè)置的A2、A4、A6計軸設(shè)備用于檢測軌道區(qū)段的占用/空閑，其中A4計軸在篩選中還起重要作用。篩選是系統(tǒng)從根據(jù)軌道區(qū)段的占用/空閑進(jìn)行列車追蹤的后備控制模式，轉(zhuǎn)換到根據(jù)列車位置進(jìn)行追蹤的CBTC控制模式必須要進(jìn)行這一個過程，以確保此列車前方或后方?jīng)]有“隱藏”的其他列車。

篩選過程是區(qū)域控制器利用車頭/車尾距計軸點(diǎn)的距離，及計軸區(qū)段的占用情況來進(jìn)行的。當(dāng)車頭距計軸點(diǎn)的距離小于最小車的長度，且下一計軸區(qū)段依然未被占用，就說明車頭沒有“隱藏”其他列車;當(dāng)車尾距計軸點(diǎn)的距離小于最小車的長度，且前一計軸區(qū)段空閑，說明車尾沒有“隱藏”其他列車。詳細(xì)的篩選過程見圖2和圖3。一旦篩選成功，在列車司機(jī)顯示器上會顯示CBTC控制模式可用。

1.3 信標(biāo)

1．版本校驗(yàn)信標(biāo)。ST為靜態(tài)信標(biāo)、DT為動態(tài)信標(biāo)。ST2為版本校驗(yàn)信標(biāo)，它提供當(dāng)前線路的數(shù)據(jù)庫版本號。當(dāng)列車經(jīng)過此信標(biāo)時，即進(jìn)行軌道數(shù)據(jù)庫版本校驗(yàn)。若列車正在使用的軌道數(shù)據(jù)庫版本與靜態(tài)信標(biāo)的版本一致，列車方可以IATPM模式運(yùn)行，如果不一致，列車將實(shí)施緊急制動，維護(hù)人員負(fù)責(zé)對信標(biāo)進(jìn)行修正。在所有投入正線運(yùn)營的邊界處均需設(shè)置該信標(biāo)。

2．定位信標(biāo)。ST4、ST6和ST8為列車定位信標(biāo)，主要用于列車的初始定位。當(dāng)列車以RM模式從車輛段進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌后，讀取到第1個定位信標(biāo)ST4時，能夠確定列車在線路中的位置;當(dāng)列車讀取到第2個定位信標(biāo)ST6時，能夠確定列車的運(yùn)行方向;ST8信標(biāo)是為防止前2個信標(biāo)故障而設(shè)置的冗余信標(biāo)，列車讀取該組信標(biāo)內(nèi)任意2個信標(biāo)均能完成定位功能，隨后列車投入正線正常運(yùn)營時，列車的位置會根據(jù)信標(biāo)的檢測結(jié)果逐步更新。

圖2 列車車頭篩選過程示意圖

圖3 列車車尾篩選過程示意圖

3．篩選信標(biāo)和輪徑校準(zhǔn)信標(biāo)。ST10、ST12、ST14和ST16既是列車篩選信標(biāo)，也是輪徑校準(zhǔn)信標(biāo)。其中 ST14、ST16為篩選冗余信標(biāo)，ST12、ST16為輪徑校準(zhǔn)冗余信標(biāo)。篩選信標(biāo)的設(shè)置主要是為了消除列車的位置誤差。當(dāng)列車讀取到ST10和ST12信標(biāo)時，進(jìn)行位置校準(zhǔn)同時啟動篩選程序和輪徑校準(zhǔn)程序，開始篩選過程和輪徑校準(zhǔn)過程。在列車進(jìn)行自動輪徑校準(zhǔn)時，先讀取ST10或ST12信標(biāo)，再讀取ST14或ST16信標(biāo)，在這段固定距離內(nèi)通過計數(shù)輪子的圈數(shù)來計算輪子的直徑。列車輪徑校準(zhǔn)不是必須的，不經(jīng)過輪徑校準(zhǔn)也可以投入運(yùn)營，輪徑校準(zhǔn)也可以通過人工輸入數(shù)據(jù)來完成。

4．動態(tài)信標(biāo)。DT-XC、DT4、DT8R和DT8為動態(tài)信標(biāo)，它們與其所對應(yīng)的信號機(jī)相關(guān)聯(lián)，列車經(jīng)過時讀取的信息反映了其所對應(yīng)信號機(jī)的顯示狀態(tài)，主要用于IATP模式下的列車運(yùn)營。

2 列車出段作業(yè)

列車在車輛段停車庫內(nèi)按照運(yùn)營計劃即將投入運(yùn)營時，需對其車載ATC設(shè)備進(jìn)行日常發(fā)車測試，以確保車載設(shè)備能夠正常工作。測試主要包括:車載控制器硬件檢測、車載控制器軟件檢測、通信檢測、接口檢測 (與牽引/制動系統(tǒng)、速度傳感器、加速度計和列車線等)、制動、門循環(huán)等。檢測由列車兩端的車載控制器自動執(zhí)行，中間不需司機(jī)的干預(yù)。若測試未通過，將提示故障信息，列車不能投入運(yùn)營;若測試通過，列車方可投入運(yùn)營。

列車通過發(fā)車測試后，司機(jī)等待調(diào)度命令準(zhǔn)備發(fā)車。調(diào)度員可設(shè)置S4和S8信號機(jī)為自動進(jìn)路信號機(jī)，并排列停車庫至Szcd總出段信號機(jī)的進(jìn)路，司機(jī)駕駛列車以RM模式在庫內(nèi)按最高5km/h的速度運(yùn)行，出庫后按最高25km/h的速度運(yùn)行至Szcd總出段信號機(jī)。若調(diào)度員此前按壓了調(diào)度工作站上Szcd信號機(jī)旁的自動進(jìn)路按鈕，系統(tǒng)可自動排列Szcd信號機(jī)至S4信號機(jī)的進(jìn)路;若未按壓此按鈕，調(diào)度員可人工排列此進(jìn)路，進(jìn)路開放后，司機(jī)可駕駛列車駛?cè)朕D(zhuǎn)換軌。列車通過轉(zhuǎn)換軌時，車載控制器通過無線設(shè)備與軌旁區(qū)域控制器ZC建立通信，同時校對軌道數(shù)據(jù)庫版本;再讀取ST4、ST6和ST8信標(biāo)進(jìn)行定位，確認(rèn)列車在線路中的位置和運(yùn)行方向;在CBTC模式不可用的情況下，當(dāng)列車成功讀取了動態(tài)信標(biāo)DT4的信息后，駕駛員可轉(zhuǎn)換駕駛模式為IATP運(yùn)行;在CBTC模式可用的情況下，列車運(yùn)行到ST10和ST12信標(biāo)，開始進(jìn)行篩選過程，當(dāng)列車車頭篩選完成時，車載設(shè)備會提示ATPM模式可用，此時司機(jī)可以把駕駛模式由RM模式轉(zhuǎn)換為ATPM模式 (不能直接轉(zhuǎn)為AM模式)，但這時列車車尾還沒有進(jìn)行篩選，雖然車尾不篩選對本車的運(yùn)行沒有影響，但會影響到后續(xù)列車的運(yùn)行，因此車尾篩選完成后是RM模式轉(zhuǎn)換為ATPM模式的最佳時機(jī)，駕駛模式轉(zhuǎn)換位置見圖1。由于車尾篩選完畢后沒有提示，需在軌旁設(shè)標(biāo)志牌提醒司機(jī)駕駛模式轉(zhuǎn)換的位置;列車轉(zhuǎn)換為ATPM模式以后，可以轉(zhuǎn)換為AM自動駕駛模式按時刻表運(yùn)行至正線車站，完成列車的出段作業(yè)。

3 列車入段作業(yè)

列車從正線結(jié)束運(yùn)營預(yù)回車輛段時，系統(tǒng)將根據(jù)列車時刻表自動排列從車站至轉(zhuǎn)換軌XC信號機(jī)的進(jìn)路 (或調(diào)度員人工排列進(jìn)路)，車輛段調(diào)度員排列XC信號機(jī)至停車庫的進(jìn)路。司機(jī)駕駛列車以ATPM模式 (或AM、IATPM模式)駛向轉(zhuǎn)換軌(若列車以AM模式離開車站，在進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌前，則必須轉(zhuǎn)換為ATPM模式)。在列車讀取到XC信號機(jī)的預(yù)告信標(biāo)DT-XC為允許信號后，司機(jī)駕駛列車速度低于25 km/h時，車載設(shè)備會提示司機(jī)RM模式可用，此時司機(jī)可以不停車轉(zhuǎn)換駕駛模式為RM模式，駛?cè)胲囕v段停車庫，完成列車入段作業(yè)。

4 小結(jié)

西安地鐵2號線列車出入段作業(yè)的設(shè)計，基本滿足了運(yùn)營需求，但也存在著不足之處。比如，列車出段時，車尾篩選完成后沒有提示，司機(jī)轉(zhuǎn)換駕駛模式的時機(jī)不好把握;在轉(zhuǎn)換軌處RM模式與AM模式不能直接轉(zhuǎn)換，給司機(jī)操作帶來不便，這些還有待于在以后的線路設(shè)計中加以完善。

［1］ 西安市地下鐵道有限責(zé)任公司．西安市地鐵二號線一期工程正線信號系統(tǒng)設(shè)計聯(lián)絡(luò)文件．2010.

［2］ 西安市地下鐵道有限責(zé)任公司．西安市地鐵二號線一期工程車輛段及停車場信號系統(tǒng)設(shè)計聯(lián)絡(luò)文件．2010.