天津地铁2、3号线计轴故障处理及实例分析

付 强 王 丹

(1.天津市地下铁道运营有限公司,300222,天津; 2 天津铁道职业技术学院,300240,天津∥第一作者,高级工程师)



天津地铁2、3号线计轴故障处理及实例分析

付 强1王 丹2

(1.天津市地下铁道运营有限公司,300222,天津; 2 天津铁道职业技术学院,300240,天津∥第一作者,高级工程师)

天津地铁2、3号线采用基于无线通信的列车控制系统,并利用计轴设备作为冗余支持。试运营以来,列控系统运行总体稳定,但计轴设备故障较为常见,对正常运营秩序有一定影响。根据计轴设备构成和工作原理,分析计轴故障对行车工作造成的影响。从行车人员的角度,阐述了计轴故障的基本处置方式。并以空港站为例,具体分析了计轴故障处置过程中的关键环节和注意事项。

天津地铁; 计轴设备; 故障; 处理流程

First-author′s address Tianjin Metro Operation Co.,Ltd.,300222，Tianjin,China

天津地铁2、3号线采用了基于无线通信的列车控制(CBTC)系统,系统通过车地间的无线通信,实现车载信号设备与轨旁信号设备的信息交换,完成对列车的实时控制。同时,2、3号线采用了泰雷兹AzLM计轴设备,为联锁系统提供轨道(道岔)区段占用状态信息,同时作为车地通信中断时的列车定位手段。

天津地铁2、3号线自2012年试运营以来,车地通信故障几乎很少发生,而计轴设备故障却时有出现。计轴故障后,CBTC列车的运行会在不同程度上受到影响。计轴故障(尤其是道岔区段计轴故障)成为了影响行车秩序的重要因素。因此,行车调度人员应熟练掌握计轴故障的影响及处理方式,才能最大程度减少故障对运营的影响。

1 计轴设备

1.1 计轴设备构成

计轴设备包括室内设备和室外设备两部分,如图1所示。室内设备主要为安装在封闭机柜中的计轴评估器(ACE),室外设备为计轴检测点。

图1 AzLM计轴设备结构示意图

1.2 计轴设备工作原理

通过安装在轨道上的磁头形成电磁场,确定轨道是否通过轮轴及轮轴运行方向。电子单元检测并计算轮轴脉冲、监控磁头,进行自检并向ACE发送包含计数和监控信息的报文。ACE通过评估室外计轴区段计入及计出的轴数来判断此区段是否空闲。

2 计轴故障现象及影响

造成计轴故障的原因很多。运营以来,故障多由于计轴主机板卡故障造成。按照故障导向安全的设计原则,计轴设备故障后有关计轴区段继电器将保持落下状态,以对联锁系统表示该区段占用。如果在故障计轴区段内没有CBTC列车的车印迹,且相邻的计轴区段不存在固定闭塞状态,则RATP(区域列车自动防护)系统会将该区段标记为移动闭塞准备状态,并给该区段施加临时零限速。此后,RATP系统将连续地检查该区段并验证其保持该状态是否安全。若任一检查条件使其不能将该区段保持为该状态,那么该区段将被标记为固定闭塞区段占用,并保持区段内的零限速。故障造成的影响主要表现在以下4个方面:

(1) 对ATS(列车自动监控)的影响。ATS将占用状态的计轴区段显示为红色,并赋予该占用一个临时的列车识别号。过多的轨道占用显示及列车识别号会影响行车调度人员的信息判断。

(2) 对信号显示的影响。若故障计轴区段存在于基本进路内,进路防护信号将显示红灯;若存在于自动进路内,进路防护信号将显示红色“M”。

(3) 对列车运行的影响。ATP(列车自动防护)防护下的列车的移动授权会终止在关闭的信号机处或故障计轴区段的入口处。列车只能以授权的RM(限制人工模式)或NRM(非限制人工模式)凭引导信号或调度命令运行通过。

(4) 对进路或道岔操作的影响。若道岔区段出现计轴故障,还将影响进路的设置和道岔的操作。若计轴故障出现在进路内或进路防护信号机外方第一个计轴区段,都会影响列车通过进路后的正常解锁。此外,计轴故障的发生还可能造成进路的解锁。

3 故障处置的基本方式

3.1 计轴预复位

信号设备集中站车控室内综合后备盘(IBP)上设置有计轴预复位和计轴旁路按钮。当车站值班员按下IBP上故障计轴区段对应的按钮时,计轴主机将对该故障计轴区段清零,但计轴区段继电器对联锁仍然保持落下状态,以表示该区段的占用状态,直到通信列车成功扫过故障区段。计轴预复位方式用于单个或少量计轴区段非硬件故障的处理,处理流程如图2所示。此方式处置无效时,应组织信号维修人员及时通过其他方式复位计轴。采用其他方式复位计轴区段时,应确保该区段为实际空闲区段。

图2 计轴预复位处置流程

3.2 计轴旁路

计轴旁路是一个用以临时吸起故障计轴区段继电器的电路,继电器吸起对联锁系统即表示该区段为空闲状态。当车站值班员按下对应的计轴按钮和旁路按钮时,该区段即呈现空闲状态。

计轴旁路的用途是允许联锁系统解锁锁闭的进路与道岔,以设置其他进路。主要用于以下两种情况:

(1) 若道岔区段计轴故障,该道岔将处于锁闭状态。为了转换道岔位置,需要用计轴旁路功能使该区段空闲以解锁并单独操作道岔至所需位置。

(2) 若计轴设备故障暂时无法恢复,可通过计轴旁路在列车通过进路后手动解锁进路。

利用计轴旁路实施的处置流程为:确认计轴区段空闲情况—实施旁路操作—实施进路或道岔操作—取消旁路操作—组织列车运行。其中,实施旁路的计轴区段须为实际空闲的区段。

4 实例分析

空港经济区站(简称“空港站”)是天津地铁2号线机场延长线开通前的终端折返站,其与车辆段接轨,如图3所示。从信号系统的配置来说,该站属于信号设备集中站(范围为图1中虚线框内)。车站设置交叉渡线1组、渡线2组,其中道岔9、11、13、15均为自归位道岔(随有关进路解锁后自动归位定位)。

图3 空港集中站布置示意图

正常情况下,国山路站至空港站X04的进路和空港站至国山路站的X02进路均设为自动进路，其余进路均由计划列车根据时刻表自动触发。列车占用G02时,分别触发进路X17-X05和X04-X17;当折返列车占用G12时,触发X09-X02进路。试运营以来,空港站计轴故障发生频率相对较高。故障处置除了按前文所述的流程执行外,还应结合该站的设备特点、联锁逻辑及ATS功能等因素综合考虑。

4.1 单个计轴故障造成进路解锁

根据联锁系统解锁进路的原理,仅包含单个计轴区段的基本进路,当进路防护信号机外方第一个计轴占用时,进路内计轴区段故障,将造成该进路解锁。例如,列车由国山路站进入G02时,G04发生计轴故障。此时,根据基本进路的解锁逻辑,X04-X17将自动启动延时解锁。对此,可首先按照计轴预复位方式组织处理。处理无效时,在G04实际空闲时,由信号维修人员实施其他方式复位(强制复位或板卡重启等)。

4.2 单个计轴故障造成进路不解锁

当进路防护信号机外方第一个计轴有车占用或进路内任意计轴故障时,将造成列车通过该进路后,进路无法自动解锁。例如,折返列车占用G12后,G12发生计轴故障。列车按信号折返进站后,X09-X02进路由于不满足解锁逻辑,不会自动解锁。此时,有两种方式可实现进路解锁:

(1) 列车到达G03停稳后,对该进路实施紧急进路取消,进路解锁需耗时60 s;

(2) 列车由G12发车并顺序占用DG10、DG09、DG11、DG01且出清DG10前对G12实施计轴旁路操作,直至进路自动解锁。

4.3 全站计轴故障

当全站计轴发生故障时,图3中虚线框内所有计轴将均在ATS中显示为占用状态且被标记列车识别号。此时应注意以下几点:

(1) 为防止处理过程中计划列车按时刻表自动触发进路,对行车调整造成干扰,可对G4、G12、G7、G3进行进路触发禁用操作,屏蔽进路触发功能。

(2) 为减小故障占用显示对视觉的干扰及列车识别号的遗留,可对G2、G4、G12、G7、G3、G5进行故障标记。

(3) 根据ATS图素显示,判断进路的设置情况。由于全站计轴均显示占用,行车人员无法在ATS中通过进路光带判断进路的存在,必须通过进路的标识来判断进路的存在。进路防护信号机旁有绿色箭头的表示基本进路建立,有带框绿色箭头的表示自动进路建立。

(4) 根据进路存在的情况、列车位置及列车计划运行路径,判断道岔操作的优先顺序。例如,列车到达G04且X17-X05建立时全站计轴故障。此时,道岔13、15均处于定位,因入折返线进路已建立,列车可直接受令进入折返线后实施折返。因此,将道岔13、15转为反位是应优先实施的操作。道岔13、15仅处于占用锁闭状态,可借助计轴旁路操作对道岔单操至反位。若列车到达空港站后，无其他任何进路时发生全站计轴故障,考虑列车首先进入折返轨的需要,应优先借助计轴旁路对道岔9、11进行反位的操作。

(5) 实施旁路操作时的要求。实施计轴旁路的区段应为实际空闲的区段,对有列车占用的计轴区段(尤其是道岔区段)实施旁路存在安全隐患。例如,进路X09-X02存在时,列车由G12进入进路,若此时对进路各区段按进路解锁逻辑实施旁路操作,则会造成进路中的计轴区段顺序解锁。列车运行在道岔13、15时,道岔解锁并将自动归为定位,存在挤岔或掉道的安全隐患。

(6) 适时取消进路。计轴故障下进路无法按正常方式取消或自动解锁,需适时对进路进行取消。取消方式有2种,一是通过紧急进路取消方式实现,此方法需耗时60 s;二是通过旁路进路的所有计轴区段(含接近区段)时按正常方式取消进路,此方法能及时生效,但需要旁路操作和取消进路操作有效配合。

(7) 根据联锁关系提前做好相关道岔的操作,以顺利实现进路设置的目的。例如,建立进路X17-X03,道岔15要求定位作为侧防容易被忽视;建立进路X09-X02,道岔11要求定位作为侧防容易被忽视。

5 结语

计轴故障的基本处置方式简单明确,但在实际处理过程中由于多种因素的影响,如有疏忽就会降低处理效率或影响安全。为了达到故障处理安全、及时、有效,行车人员必须在熟练掌握计轴故障处置流程的基础上,强化对联锁逻辑、设备特点的掌握,提高信息预判和识别的能力。

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上海轨道交通2017—2025年规划进行第二次环评公示

受上海市发改委委托,上海环境热线网4月18日起对上海市轨道交通近期建设规划(2017—2025)进行第二次环评公示。公示的方案由9条线路组成,全长约285 km,包括：19号线、20号线一期、21号线一期、23号线一期、1号线西延伸线、13号线西延伸线、嘉闵线、机场联络线、崇明线。需要说明的是,这些轨道交通项目尚处于征求公众意见阶段,并非最终规划方案。随着项目实施及环评工作的开展,相关信息将完善或调整。① 轨道交通19号线：起自闵行梅陇,终至宝山杨行。主要沿济明路、浦东南路、江杨南路走行。全长约40 km,设站30余座。② 轨道交通20号线：轨道交通20号线一期起自上海西站,终至共青森林公园。主要沿交通路、场中路、嫩江路走行。全长约20 km,设站10余座。③ 轨道交通21号线：轨道交通21号线一期起自国际旅游度假区,终至浦东新区高行。主要沿哥白尼路、广兰路、杨高北路、东靖路走行。全长约28 km,设站10余座。④ 轨道交通23号线：轨道交通23号线一期起自闵行开发区,终至徐家汇。线路主要沿东川路、龙吴路走行。全长约29 km,设站20余座。⑤ 轨道交通1号线西延伸线：为现状1号线终点站莘庄站向西延伸1站。全长约1 km,新增车站1座。⑥ 轨道交通13号线西延伸线：起自国家会展中心(中国博览会综合体),终至现状13号线金运路站。主要沿诸光路、联友路、金沙江西路走行。全长约10 km,设站5座。⑦ 轨道交通嘉闵线：起自嘉定新城,终至闵行莘庄。主要沿澄浏中路、金运路、七莘路走行。全长约42 km,设站10余座。⑧ 轨道交通机场联络线：起自虹桥枢纽,终至上海东站。主要沿沪杭客专东侧、春申塘、外环线走行。全长约68 km,设站8座。⑨ 轨道交通崇明线：轨道交通崇明线起自浦东金桥,终至崇明陈家镇。主要沿G1501、长江隧桥——沪陕高速公路、中滨路走行。全长约47 km,设站8座。

(摘自2016年4月18日新华网,来源：上海发布)

Procedure with Axle Counter Failure and A Case Study of Tianjin Metro Line 2 and Line 3FU Qiang, WANG Dan

Tianjin metro Line 2 and Line 3 have adopted radio communication based train control (CBTC) system which uses the axle counter equipment as redundancy support. Since the trial operation, the whole CBTC system has been very stable, but the failures occurred in axle counter system are quite often and directly influence the normal metro operation. According to the structure of axle counter system and its operating principle, the influences on train running are analyzed. From the angle of train operators, the procedure with axle counter failures is stated, according to a case study of Tianjin Airport Economic Area Station, the key points and links in failure procedure are analyzed in detail.

Tianjin metro; axle counter equipment; failure; process flow

U 298.1

10.16037/j.1007-869x.2016.05.030

2014-05-02)