地铁移动闭塞系统信号机显示方案研究

2010-08-15肖培龙

铁道通信信号 2010年6期

肖培龙邱奎

北京电铁通信信号勘测设计院有限公司,100036 北京

*教授级高工 **工程师

移动闭塞模式信号机点灯方式,在新版《地铁设计规范》中有 2种许可方案:一是平常信号机点灯方案;二是平常信号机灭灯方案。目前我国地铁运营线路已开通使用的移动闭塞信号系统,确实存在 2种信号机点灯方式并存的状况,孰优孰劣,新建线路信号系统如何配置,值得大家认真研究和探讨。

1 地铁轨旁信号机的功能

地铁轨旁信号的功能是通过信号显示指示列车按规定显示意义运行。信号显示分地面色灯信号、地面标志牌信号、车载信号、人工手旗信号及人工手语信号等。地铁配置轨旁信号机,主要是供司机驾驶列车使用,指导司机按规定显示意义运行和停车,确保行车安全。我国地铁一直沿用地面信号机加车载 ATP防护信号显示的方式,地面信号机显示与车载 ATP显示同等重要。

移动闭塞系统可精确指导司机按规定速度显示列车自动运行,或车载 ATP/ATO系统按地面控制中心要求自动驾驶列车运行。地铁轨旁信号机仅能给出几种规定的显示,其显示含义不能给出具体速度指令,不能满足自动运行需求。但在移动闭塞系统设备故障转为后备系统运行时,为保证线路运营不中断,需要有地面信号显示指导司机驾驶列车运行。故移动闭塞系统必须配备简单必要的地面信号机,在移动闭塞系统故障时后备使用。

2 地面信号机显示含义

地面信号机显示一般采用黄灯 (侧向通过或减速慢行)、绿灯 (直向通过或按线路规定速度全速运行)、红灯 (禁止通行)、白灯 (调车许可)、黄红灯 (引导信号)显示方式,其显示含义有限,不能显示具体速度限制值要求,不能完全满足车载机车信号显示的含义要求,也无法与车载信号显示保持一致。

3 车载机车信号显示含义

目前我国地铁线路普遍采用一次制动模式车载信号方式,在车载信号显示屏上,既可以显示车载ATP限制列车运行最高运行速度曲线,也可以显示列车实际运行速度、距离目标停车点距离等信息,指导司机按车载信号 ATP限制列车运行速度驾驶列车运行。若司机驾驶列车速度接近或达到车载ATP限制速度值时,则会发出音响告警及提示,司机必须采取必要的减速措施,否则车载信号设备会采取紧急制动措施迫使列车停车,确保行车安全。

4 地面信号机平常点灯方案优缺点

地面信号机平常点灯方案,主要沿用地面信号为主体信号的观念,地面信号机显示与车载信号显示同等重要,司机必须以地面信号机显示以及车载信号显示驾驶列车运行,遇信号机故障不能显示允许信号时,即会造成车-地显示不一致问题,即使车载信号设备显示允许信号,司机也应停车确认,并与值班调度联系,经值班调度允许后,以不高于25 km/h速度越过该信号机并随时准备停车,直至经过下一架允许信号显示的信号机时,方可按下一架信号机显示的速度含义驾驶列车运行。

此方案要求地面信号显示与车载信号显示含义基本一致,当地面信号机允许信号灯灯丝出现双断丝时,车载信号也必须显示禁止信号,禁止列车运行,否则会造成车-地信号显示不一致。在这种情况下,信号灯丝出现双断灭灯,会引起因车载信号降级显示,而使列车突然紧急制动,造成旅客乘车舒适度大大降低。在移动闭塞系统与后备系统方案中,移动闭塞系统是主用,但移动闭塞系统所划分的虚拟逻辑分区与后备系统所划分的进路闭塞分区长度区别较大。虚拟逻辑分区长度较短,以便紧追踪运行;而一个后备进路闭塞分区长度可以包括多个虚拟逻辑分区长度。后备进路闭塞分区是由 2套计轴设备组成,为节省投资,一般均较长。在移动闭塞系统运行时,为满足 90 s甚至是 75 s的追踪间隔要求,一个后备进路闭塞分区可以容纳多辆列车追踪运行,此时地面防护信号机显示,从联锁逻辑上分析仅能为红灯(地面防护信号机所防护的进路范围内计轴轨道区段有车),但实际上必须显示为绿灯,可以让后续列车紧追踪运行,否则就不能成为移动闭塞系统。此时实际运用是以车载信号显示为主,地面信号显示被迫与车载信号显示保持一致。

5 地面信号机平常灭灯方案优缺点

地面信号机灭灯方案,是指移动闭塞系统工作时,地面信号机为灭灯状态;后备系统工作时,地面信号机转为点灯状态。此方案优点是移动闭塞系统以车载机车信号为主,地面信号机不参与显示,一个进路闭塞分区内可以追踪运行多列列车,避免了车-地信号显示不一致,以及其他传统联锁观念问题,尤其是地面信号机灯丝断丝时,影响移动闭塞正常运行的问题。但此方案平常信号机为灭灯状态,当需转为后备进路闭塞时,信号机应从灭灯状态转为点灯状态,此时信号机灯丝有可能完好,也有可能因其他特殊原因接触不良,造成该点灯时有可能不能点亮。另外,平常地面信号机一直处于灭灯状态,司机已习惯于地面灭灯驾驶,在移动闭塞系统故障转为后备系统工作时,若地面信号机该点亮而未能点亮,会给司机错觉认识,仍然认为系统是工作在移动闭塞状态,严重情况下会误闯信号,造成不必要的损失。

6 2种方案比选

移动闭塞模式地面信号机采用点灯方案,可以实时检查信号机灯丝状态,做到地面信号机显示与车载信号显示含义基本一致,但不能做到完全相同。在地面信号机灯丝双断丝时,车载信号也需同步改为停车制动信息,否则即会造成车-地信息显示含义不一致。当采用 LED光源信号机后,此矛盾也不会太突出。此时的主要问题是联锁进路范围内存在多列列车紧追踪时,防护信号机显示问题。若显示红灯,则后续列车无法越过该防护信号机实现紧追踪功能;若显示绿灯,又不符合联锁逻辑检查条件要求,且该绿灯显示含义仅能代表前方进路准备完毕,前方进路范围内若有道岔情况下,该道岔已转到规定位置且道岔表示完好,但不能检查该防护进路范围内轨道空闲条件。该绿灯显示仅代表前方道岔被锁在直股位置,列车可以直向通过该信号机运行,但没有任何速度指示含义,即使前方很近距离范围内有车,该防护信号机也只能显示绿灯(黄灯在地铁定义为侧向通过),故该方案地面信号显示的含义,已不能完全与车载信号显示含义相一致。一个联锁进路范围内存有多列列车时,仍会给出绿色灯光信号,会给司机驾驶列车造成一定的错觉,认为前方区段空闲,对安全运营不利。同时,列车司机要同时关注车载信号与地面信号,也会对司机造成困扰,不利于司机的正常驾驶。

移动闭塞模式地面信号机采用灭灯方案,可以避免上述一个联锁进路范围内存有多列列车紧追踪运行时,信号显示难以确定的问题,直接以车载信号显示指示司机驾驶列车运行。地面信号机灭灯并不代表就失去联锁逻辑检查功能,只是不再配套地面信号机显示,更加有利于移动闭塞系统独立运营,避免了两者显示不一致。但由于信号机平常处于灭灯状态,信号机灯丝完整性得不到有效及时检查,有可能存在因灯丝断丝而不能点灯问题。若采用 LED光源色灯信号机,灯丝断丝问题也就不会经常出现。通过夜间停运时间,定期检查信号机灯丝完好状态,则可以防止出现信号机灯丝断丝及线路断线等类故障。且移动闭塞系统为主用系统,一般很少用到备用系统,即使出现移动闭塞系统故障转为后备系统需点亮地面信号机时,若地面个别信号机无法点亮,此时本身已处于主用系统故障状态,车载设备已失去 ATP保护 (后备点式 ATP除外)。只要制定严格规章制度,规定司机转变驾驶模式,人工驾驶列车按地面信号机显示运行,遇地面信号机故障,应视为禁止信号,经与值班调度联系确认后,再低速越过该故障信号机,是可以解决信号机灯丝断丝该亮而不亮之难题。为此目前有些线路已经采取后备系统增加点式应答器方式,在后备系统功能要求中,增加点式ATP/ATO保护,且具有闯红灯防护功能,在地面信号机灭灯状态,即使司机误闯信号,车载点式 ATP设备也会采取必要的保护措施,确保行车安全。采取这些必要的措施后,移动闭塞系统地面信号机灭灯方案,对主用系统不存在影响,对后备系统也几乎无影响。