有轨电车信号系统设计简析

王海艳

（辽宁铁道职业技术学院，辽宁锦州 121000）

有轨电车工程信号系统正线一般采用司机通过车载设备遥控道岔或自动触发进路的控制方式，系统一般不具备区间的列车追踪和车载防护的功能。司机在区间遵照运营规定驾驶，在岔区按照基本的地面信号显示命令驾驶列车安全通过道岔。

1 有轨电车正线信号系统原理

有轨电车正线信号系统一般由车载设备和轨旁设备组成。车载设备和轨旁控制设备采用无线通信设备进行数据传输。车载设备与控制中心采用无线AP进行数据传输，轨旁控制设备采用光纤网络与控制中心进行通信。

轨旁设备的布置如图1所示，通过无源信标将正线轨道划分成道岔区段和非道岔区段，无源信标又将道岔区段划分成接近区段和道岔锁闭区段。

当电车到达道岔接近区段，信标触发车载显示终端切换到进路控制模式。车载显示终端显示当前道岔区域的站场图、信号机状态、道岔定反位状态、将要通过进路，并通过声光提示司机操纵道岔排列进路。

司机可以通过车载设备控制单组道岔的定反位，也可以通过车载设备自动或人工办理运行方向进路。具体操作方式与控制系统当前的运行模式有关。对同一道岔和进路的操作权具有特定、唯一、一次性。

在办理进路时，车载设备经过运算，将合法的操作命令通过车地无线通信单元发送到轨旁控制设备。再由轨旁控制设备对电车的操作命令进行联锁运算、解析和执行。

道岔转换到需求位置后自动锁闭，信号机开放。轨旁道岔及信号机的状态通过车地无线通信实时发送到车载设备。

电车司机根据信号机的信号行车。电车一旦越过信号机，进路将锁闭，车载设备则不能控制扳动道岔；故障条件下，道岔将处于锁闭状态。

电车通过道岔区段后，进路自动解锁。车载显示终端自动从道岔控制画面切换到运营管理画面。

2 有轨电车控制模式

有轨电车控制模式分为自动进路模式、人工进路模式、道岔单操模式。故障情况下由司机通过轨旁控制箱操作道岔或手扳道岔。

2.1 自动进路模式

控制中心编制行车计划，由相关软件自动由行车计划生成电车行车进路计划。在发车之前，由司机通过车载操作终端向控制中心发送发车请求。控制中心同意发车并将行车计划和行车进路计划通过无线网络发送到车载设备。同时将行车进路计划通过光纤网络发送到信号系统轨旁控制箱。

在自动进路模式下，电车运行至道岔接近区段，在行车进路条件满足时，系统自动转动道岔至相应位置并锁闭，车载显示终端自动显示前方进路并通过声光提醒司机确认进路。司机确认进路后，系统自动开放信号。

电车一旦越过信号机，进路将锁闭，车载设备则不能控制搬动道岔；故障条件下，道岔将处于锁闭状态。

当电车通过道岔区域时，进路自动解锁，且电车失去对道岔的控制权限。

2.2 人工进路模式

当电车到达道岔接近区段时，车载设备自动显示当前道岔区域站场图、电车位置、地面道岔和信号机的状态。

进路由司机按压进路始终端按钮选择进路，系统根据当前道岔区段实际情况对进路命令进行联锁运算，屏蔽无效的进路操作命令。进路选择成功后动作道岔，道岔动作到位后锁闭，开放信号。

当电车通过道岔区域时，进路自动解锁，且电车失去对道岔的控制权限。

2.3 道岔单操模式

特殊情况下，司机可以通过车载终端选择道岔单操模式对单个道岔进行定反位操作。对同一道岔和进路的操作权具有特定、唯一和一次性。

2.4 故障情况下的控制模式

可根据需要通过道岔按钮操纵道岔或手扳操纵道岔，人工驾驶保证安全。此时列车的安全完全由人工保证。道岔控制箱内的按钮仅作为电动操作道岔用，不做联锁运算和防护功能。

2.5 控制模式的转换

控制模式的转换需征得控制中心的同意，由控制中心授权司机进行模式转换，车载设备予以记录和显示当前模式。电车进行模式转换时，需要停车操作。

驾驶模式间的转换通过模式转换按钮进行。当按下模式转换按钮时，终端显示屏上会弹出模式转换选择对话框，在选择要转换的模式后，按下操作盘上的确认按钮转换操作模式。

3 软件设计

车载控制主机和轨旁控制主机一起，实现有轨电车对道岔的控制功能，实现道岔、信号的联锁功能。

3.1 车载控制主机功能

软件具有一定的联锁运算功能，并能够对操作命令进行一定的联锁运算，保障操作命令的合法性。一般采用嵌入式低功耗设计，操作系统采用嵌入式操作系统。

根据运行计划提醒司机即将办理的进路，同时屏蔽其他非计划进路按钮，能够有效屏蔽非法操作、误操作等。

能够独立并通过标签进行独立定位，并将位置信息通过无线通信发送到轨旁控制箱。

车载控制主机内部组成包括：车地无线通信单元、信标读取主机、核心控制单元和电源。

每辆车安装两台车载控制主机，两台车载控制主机通过网络连接，构成热备冗余系统。控制主机的网络同时与电车两端的车载显示器进行连接，通过显示器显示当前站场信息。

3.2 有轨电车控制系统

有轨电车控制系统原理如图2所示。地面设备由无源信标、转辙机、进路表示和轨旁控制箱组成。

在道岔区域，无源电子标签安放在岔前直股、岔后侧股、岔后直股位置，电子标签将道岔区域逻辑上分为接近区段和道岔区段。无源电子标签用于确定列车位置和识别前方道岔。只有道岔区段空闲，并且没有被其他列车占用，当前列车才可以操作道岔。当多台列车都要经过道岔区段时，只有最前方的列车对道岔拥有控制权。

采用4个CPU构成热备冗余的二乘二取二系统。负责对车载命令的执行，实现道岔、信号的联锁关系。

4 结论

有轨电车信号系统是保障现代有轨电车安全、可靠和高效运行的重要部分，在满足安全可靠的前提下，无论从硬件构成还是软件设计上，充分利用可利用资源，降低整个系统的投资和运营成本。

[1]徐金祥,冲蕾.城市轨道交通信号基础[M].北京：中国铁道出版社，2012.

[2]曾小青,王长林,张树京.基于通信的轨道交通运行控制[M].上海：同济大学出版社，2007.

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