地铁正线信号机显示方案设计分析

2014-11-27何秀霞

铁道通信信号 2014年9期

何秀霞

何秀霞:浙江浙大网新众合轨道交通工程有限公司工程师 310005 杭州

地铁设计规范要求，地铁信号系统做为列车运营的关键系统，应具有高安全性、可靠性及可用性。为提高列车运行的安全性，目前国内移动闭塞式的ATC系统，大多采用将点式列车控制模式(Intermittent ATP)、或基于轨道电路的列车控制模式(Interlocking control)作为后备列车运行控制模式，每种方案对信号机点灯方案要求不尽相同。本文在对国内地铁正线轨旁信号机显示方案进行总结的基础上，以杭州地铁1号线及大连地铁1、2号线为例，对点灯方案进行设计和分析。

1 信号分类

城市轨道交通正线上的信号，按功能分为主体信号(黄灯、绿灯、红灯，除复示信号机)与辅助状态信号(蓝灯)，分别用于降级的非CBTC列车运行凭证和CBTC列车凭证，以区分CBTC和非CBTC及信号机故障状态下的显示;按位置分为出站信号机、道岔防护信号机、道岔防护兼出站信号机、折返阻挡信号机、线路终端的阻挡信号机及复示信号机。信号的具体含义如下。

绿灯:允许信号，至下一个信号机的进路已空闲并且锁闭，且进路内的所有道岔均开通直向。

黄灯:允许信号，至下一个信号机的进路已空闲并且锁闭，且进路内至少有一组道岔开通侧向。

红灯+黄灯:开放引导信号，警示司机根据调度命令行车，不具备任何速度含义。

红灯:绝对停止信号，禁止列车越过此信号机。

蓝灯:CBTC车可越过此信号机，这个显示将道岔已经电气锁闭的信息传达给CBTC列车，主信号灭灯并点亮蓝灯。蓝灯由ZC安全控制并通过MicroLok实现。

装备有全套车载设备并在CBTC运行模式下的列车，定义为CBTC列车;车载设备故障的列车或没有装备车载设备的列车，或该列车驾驶模式已转换成非CBTC模式，如iATP，RM或NRM，定义为非CBTC列车。非CBTC列车按照轨旁信号机的显示行车。

2 CBTC模式下地面信号机显示方案

目前的CBTC系统项目中，信号机的机构和显示模式有3种方案:①CBTC模式下信号机灭灯;②CBTC模式下信号机按照移动授权的状态点灯;③在原有信号机机构上增加蓝灯灯位，当系统运行在CBTC模式下，信号机点CBTC的状态表示灯(蓝灯)。目前，方案①无法自动持续检测灯丝状态，且不利于司机了解信号机位置;方案②中信号机同样的显示，在CBTC模式下和后备模式下的定义不同，遇系统设备故障时，存在显示升级、不符合设计原则的缺点。现以杭州地铁1号线四灯位常态点蓝灯为例，对方案③进行设计分析。

杭州地铁1号线信号系统无故障时，区域控制器ZC(Zone Controller)输出一个命令，由MicroLok驱动CBTC工作状态继电器，将此继电器接点用于点灯电路中，使该信号机主信号灭灯并点亮状态蓝灯。当状态蓝灯灭灯时，信号系统自动改点红灯，灯丝监测系统对故障蓝灯进行报警提示。此设计可有效改善方案①的缺点。同时，轨旁ATP设备向车载信号设备发送对应地面红灯显示的移动授权信号，车载设备收到此信息后，将采取制动措施并确保列车完全停下来。

杭州地铁1号线信号系统无线通信故障时，运行中的CBTC列车转换为非CBTC列车，司机驾驶列车需以地面信号作为主体信号运行，蓝灯视为禁止信号，将不允许越过。此时MicroLok根据列车占用计轴区段状态检测列车位置，设置区段闭塞，分别使非CBTC列车运行前方和后方各两架信号机，主显示为点灯状态，辅助信号蓝灯为灭灯状态。此设计可避免方案②中的故障升级风险。

综上所述，方案③可成为CBTC模式下的最佳方案。

3 降级控制模式下的地面信号显示方案

3.1 主体信号机的机构设置

1．出站信号机。目前的出站信号机机构设置方案有3种:①二灯位，红色、绿色，大连地铁1、2号线应用;②三灯位，红色、绿色、黄色，成都地铁1、2号线应用;③四灯位，蓝色、红色、绿色、黄色，杭州地铁1、2号线应用。

2．道岔防护信号机及道岔防护兼出站信号机。因道岔区段有速度限制及进路的不唯一性，此2种信号机机构设计均需开放黄灯。目前有2种方案:①三灯位，红色、绿色、黄色，成都地铁1、2号线应用;②四灯位，红色、绿色、黄色、蓝色，杭州地铁1、2号线应用。

3．区间信号机。通常在车辆段、停车场和其他线路进入正线入口处，以及满足降级控制模式下，在长大区间列车运行间隔需要的区间分割点处，设置区间防护信号机。该信号机机构设置有3种方案:①二灯位，红色、绿色，大连地铁1、2号线、北京地铁8、10号线应用;②三灯位，红色、绿色、黄色，成都地铁1、2号线、广州地铁4号线应用;③四灯位，蓝色、红色、绿色、黄色，杭州地铁1、2号线应用。

4．线路终端阻挡信号机。其主要机构设置方案有2种:①单灯位，红色;②二灯位，红色、封灯。此2种方案在地铁系统内均有应用。

5．复示信号机。因《地铁设计规范》《城市轨道交通信号系统通用技术条件》等城市轨道交通相关国家标准中，均无复示信号机的设置及显示标准，目前在已设计过的地铁线路中，例如杭州地铁1、2号线、成都地铁1、2号线、大连地铁1、2号线及郑州地铁1号线中，均参照《铁路信号设计规范》的定义，复示信号机仅复示主体信号机的允许信号(绿灯、黄灯)，以无显示为定位，当其主体信号机为关闭时，复示信号机自动恢复定位。机构采用方形背板以区别于主体信号机。

3.2 主体信号机设置方案中的问题及解决措施

3.2.1 临时限速

出站信号机及长大区间分割信号机二灯位显示方案，较三灯位及四灯位显示方案节约成本，有便于维护的优点。但此方案遇线路限速时，无法开放引导信号，不具有引导防护功能。针对此问题，在设计动态信标控制电路时，增加临时限速切除按钮(TSRA)，如图1所示。遇线路限速时，信号机开放允许信号，通过限速区段临时限速按钮，切断与信号机相关联的动态信标激活电路。当在iATP模式的列车运行至限速区段时，采用RM模式或NRM模式通过限速区段。

图1 二灯位TSR临时限速方案架构

三灯位、四灯位信号机，遇线路限速时，由联锁采集限速信息，进行进路锁闭，人工开放引导信号实现。其限速方案系统架构如图2所示。

图2 三灯位及四灯位TSR临时限速方案架构

3.2.2 联络线处信号机侵限

由于联络限界的原因，在联络线上无法设置室外信号机，可设置虚拟信号机实现转线作业的接口需求。联锁系统负责完成照查、进路建立/解锁/取消、信号机开放、道岔单锁至定位等有关操作及正确联锁逻辑检查。虚拟信号机按进路的联锁关系，在车控室工作站界面上给出相应点灯表示。下面以大连地铁1号线为例，对其信号开放办理方式及信号引导功能的设计进行分析。

1．虚拟信号机开放办理方式。如图3所示，因1号线与2号线联络限界原因，在联络线中点处设置进入双方正线的入口防护虚拟信号机X0208/X2803。2号线向1号线转线作业时，在1号线建立了接车进路，X0208开放允许信号，并给出“同意接车”信息后，2号线方能办理至联锁线的发车进路，开放转线防护信号机X2807，完成接、发车进路办理作业。

图3 大连地铁1号线姚家站

2．虚拟信号机点灯方案。虚拟信号机引导信号的设置，因所采用的信号系统开放引导信号条件的不同而不同。就大连地铁1、2号线信号系统开放引导信号条件而言，要求进路内方计轴区段占用且紧邻信号机的区段占用，对虚拟信号机设置引导信号无实际意义，可不设。以虚拟信号机X0208为例，对其不设置引导信号的3种情况分析如下:①X0208开放引导信号的条件是，信号机内方进路上的区段故障，且占用接近区段 ST2801。若ST0104区段因故红光带，此时2号线办理转线请求，因接近区段空闲，进路X0208→X0302引导信号无法开放，1号线的“同意转线”信号亦无法发出，导致2号线发车信号不能开放。②进路X0208→X0302接车信号开放，2号线的转线发车信号也已开放，车尚未压入发车信号机内方，若X0208进路内方区段因故红光带，X0208接车信号关闭，1号线的“同意转线”信号丢失，导致2号线转线发车信号关闭，由于其接近区段ST2801空闲，同样X0208不能开放引导信号，1号线的“同意转线”信号无法发出，2号线的发车信号不能开放。③进路X0208→X0302接车信号已开放，2号线转线的发车信号亦开放，当转线车列压入ST2801区段，此时X0208进路内方区段因故红光带，X0208接车信号关闭，对于已进入X0208内方的司机而言，X0208的关闭无实际意义，并不影响正在进行的转线作业，直至下一架信号机X0302才能对车列进行阻挡，X0208也无需再开放引导信号。