城市轨道交通联锁系统及其选用

林瑜筠

（南京铁道职业技术学院，南京 210031）

城市轨道交通联锁系统及其选用

林瑜筠

（南京铁道职业技术学院，南京 210031）

联锁系统是城市轨道交通信号系统的重要子系统之一，它具有举足轻重的作用。城市轨道交通联锁有不同于铁路联锁的一些特点。从技术和经济两方面出发，根据具体情况合理选用计算机联锁及其外围设备和基础设备，是城市轨道交通建设必须考虑的问题。

城市轨道交通；信号；联锁

1 城市轨道交通联锁系统的地位和作用

1.1 城市轨道交通联锁系统的地位

自从有铁路信号，联锁就始终是最重要的信号系统，发挥着不可替代的作用。在高速铁路，联锁也是城市轨道交通信号必不可少的安全系统，它提供锁闭道岔、防护敌对进路、控制轨旁信号设备等重要功能。在普遍采用的CBTC系统中，联锁将信号显示、道岔位置、屏蔽门状态等信息发送给ATP的区域控制器ZC。

在《地铁设计规范》中将联锁系统作为ATP的组成部分（如果表述方便可成为独立系统）是不妥当的，因为ATP的主要功能是速度控制，而联锁的主要功能是进路控制，两者既互相关连又互相独立。诚然，联锁与ATP关系非常密切，但两者在功能上是互相独立的，结构上也各成系统，联锁并不从属于ATP，更不是ATP的一部分。在高速铁路，联锁也独立于ATP而存在，从来没有包含在ATP中的提法。如果城市轨道交通中将联锁作为独立系统，界线分明，丝毫不影响整个信号系统功能的完整性，而且会更加有利于联锁系统的发展。因此，必须强调联锁的举足轻重地位。要像铁路那样，始终把联锁放在突出的位置，致力加强联锁管理。

即使今后在城市轨道交通中实现联锁、列控的一体化，两者融为一体，也不存在任何从属关系。

1.2 城市轨道交通联锁系统的作用

在城市轨道交通中，联锁系统用于实现正线车站和车辆段/停车场的联锁，控制信号机的开放和关闭，控制转辙机的转换和锁闭，接受ATS的命令，为ATP提供有关信息，并且作为CBTC的降级模式使用。

在CBTC条件下，虽然联锁系统的作用发生一些变化，但仍然具有以下重要作用：

1）检查区段空闲

联锁系统通过轨道电路或计轴器判断轨道区段的空闲或占用。

2）建立进路

联锁系统检查符合有关联锁条件，锁闭相关的道岔和敌对进路，并将“信号开放”的信息发送给ATP区域控制器（ZC）。

3）进路解锁

在列车驶过进路后，检查有关的条件解锁进路。

4）信号显示

在车载信号设备故障的情况下，按照后备模式运行时，给出信号显示。

5）保护进路

完成侧冲防护，在有延续进路的情况下对延续进路进行防护。

6）确定运行方向

为每个轨道区段设置运行方向。

7）交换信息

为ATS、ATP提供有关信息。屏蔽门、防淹门、站台紧急开关等轨旁信息，ZC不是直接获取的，而是由联锁系统处理后发送给ZC的。

2 城市轨道交通联锁系统的特殊要求

城市轨道交通线路的大多数车站没有配线，不设道岔，甚至也不设信号机，仅在少数有岔站才有道岔，故城市轨道交通联锁系统的监控对象远少于铁路车站的监控对象，联锁关系远远没有铁路车站复杂。除折返站外，各车站全部作业仅仅是乘客乘降，非常简单。通常一、两套计算机联锁即可实现全线路的联锁功能。

城市轨道交通因其运营的特殊性，具有与铁路不同的情况，如有多列车进路、追踪进路、折返进路、联锁监控区段、保护区段和侧面防护等。

1）多列车进路

多列车进路不同于单列车进路，在一条进路中可能出现多列列车在运行的情况。这是因为城市轨道交通列车运行间隔小、车流密度大、列车运行速度不高，而且列车的运行安全由ATP系统保护，所以可以允许在一条进路中有多列列车在运行。这在铁路中是绝对不允许的。对于多列车进路，当第一列列车离开进路始端信号机后的监控区后段，就可以为第二列列车排列第二条相同终端的进路。

2）追踪进路

追踪进路是城市轨道交通联锁系统的一种自动排列进路功能。列车接近运行前方信号机，占用触发区段时，自动排出列车运行所要通过的进路。触发区段，指列车占用时引起排列进路的区段，根据线路布置和通过能力而定。

3）折返进路

在城市轨道交通的终点站和折返站，为列车折返需要设有折返进路。通常，通过列车自动排列折返进路或人工排列折返进路。这在铁路中也是不存在的。

4）监控区段

在装备准移动闭塞及移动闭塞的城市轨道交通中，开放信号机前不需要检查全部区段空闲，只要检查部分区段空闲。这些被检查的区段即监控区段。监控区段一般为信号机内方的两个区段。而在铁路上，信号机的开放必须检查所防护进路的所有区段都空闲，

5）保护区段

保护区段的设置是为了保证行车安全，避免列车由于某种原因不能在信号机前停住而导致事故的发生。保护区段设置在停车点后，即终端信号机后方的一至两个区段。这与铁路的延续进路相类似。

6）侧面防护

城市轨道交通正线上的所有渡线道岔控制不设双动，全部为单动，也不设带动道岔。这样，就必须用侧面防护来防止列车的侧面冲突。侧面防护是为了避免其他列车从侧面进入进路，与列车发生侧向冲突，这类似于铁路对于双动道岔和带动道岔的处理。

城市轨道交通的车辆段/停车场类似于铁路区段站的功能，包括列车编解、接发列车和频繁的调车作业，线路较多，道岔较多，信号设备较多，一般需要独立采用一套联锁设备。

3 计算机联锁的选用

计算机联锁的选用，在保证安全性的前提下，要讲究经济性，尤其是对于经济状况不太宽裕的城市，不必片面追求过高的可靠性。

3.1 国产和引进计算机联锁的选用

目前城市轨道交通的计算机联锁有国产和引进的，车辆段/停车场的联锁均采用国产设备，而正线车站的联锁有部分是引进设备。

凡是铁路采用的国产计算机联锁，如TYJL系列、DS系列、JD系列、VPI/iLOCK,在城市轨道交通中都有所采用。引进的有西门子公司、泰雷兹公司、USS公司等的计算机联锁 。

当然应该首先考虑国产的计算机联锁，这不仅是国产化的需要，而且国产计算机联锁的任何技术指标都不亚于引进的计算机联锁，运用和维修经验十分丰富，售后服务也好，价格还较低。

各种计算机联锁虽然各有特点，但基本情况大同小异，没有太大的区别，在我国铁路和城市轨道交通都有运用经历。当然报价略有差异。

至于选用何种型号，要根据各城市轨道交通对于该型号的熟悉程度和运用经验来确定。

3.2 二乘二取二型和双机热备型计算机联锁的选用

国产的计算机联锁有二乘二取二型和双机热备型两大类，二乘二取二型计算机联锁的安全性、可靠性和稳定性明显高于双机热备型计算机联锁，但是两者价格相差三、四倍。对于正线，考虑到高安全、高可靠，采用二乘二取二计算机联锁，是完全应该的。而对于车辆段/停车场，多为进出段/场作业和调车作业，不载客运行，可以不需要正线那样高的安全性、可靠性，采用双机热备计算机联锁就完全能够满足需要。双机热备计算机联锁在众多车辆段/停车场安全运用多年，未发生问题。

4 计算机联锁接口的选用

计算机联锁接口有继电器接口和电子接口两大类。二乘二取二型和双机热备型计算机联锁可以采用继电器接口，也可以采用电子接口。继电器接口需要不少继电器，占地面积较大。电子接口体积较小，而且不需要I/O板，造价甚至比继电器接口略低。要说电子接口全面优于继电器接口，电子接口是发展方向，还需要通过实践充分论证。目前，我国铁路大多采用继电器接口，也出现少数电子接口。城市轨道交通中有采用继电器接口，也有采用电子接口。至于采用何种接口，还必须总结运用情况，权衡利弊。

但是有的所谓全电子接口，并不是全部采用电子器件，而是用小型继电器代替安全型继电器，并不是真正含义的全电子接口。

5 信号基础设备的选用

城市轨道交通信号基础设备包括转辙机、继电器、信号机、计轴器、应答器以及电源屏。转辙机、继电器、信号机以及电源屏，均采用国产设备，而计轴器、应答器则多为引进设备。

5.1 转辙机的选用

转辙机有两大类，内锁闭的直流转辙机和外锁闭的交流转辙机。直流转辙机的换向器故障率高，交流转辙机没有换向器，故障率较低，而且单线电缆传输距离远。交流转辙机又有电动和电液的，各有优缺点。

城市轨道交通正线采用AT道岔，需要两点牵引，虽然没有提速的要求，还是采用可靠性较高的交流转辙机为好。至于采用交流电动转辙机还是交流电液转辙机，也要根据各城市轨道交通对于它们的熟悉程度和运用经验来确定。轨枕式交流电液转辙机虽然受力情况较好，但是维护不方便，还是不用为好。

车辆段/停车场道岔数量多，均为普通道岔，为降低造价，一般可采用直流转辙机。

5.2 车辆检测设备的选用

车辆检测设备有两大类：轨道电路和计轴器。轨道电路设备简单，能检查断轨，较可靠，但存在分路不良的问题，而且易受道床状况影响，维护工作量较大。计轴器不受道床状况影响，维护简单，但设备较复杂，存在计轴受扰的问题，且不能检查断轨。一般地，正线道岔区段少，又不便维护，采用计轴器较为合适。而车辆段/停车场道岔区段多，维护也较方便，还是采用轨道电路为好。

从检查断轨的要求来看，应该采用轨道电路，有的提出采用ZPW-2000系列轨道电路。但是在CBTC条件下，轨道电路仅仅作为车辆检测设备，不需要发送行车信息。ZPW-2000系列轨道电路价格较高，一个区段在10万元以上，仅仅作为车辆检测设备，太不划算，可以根据需要研制适用的轨道电路。该轨道电路只有检测车辆占用的功能，必须是无绝缘的。

5.3 信号机的选用

信号机有透镜式和LED两大类。透镜式色灯信号机几经改进，现为铝合金、组合式，铁路普遍采用。高速铁路采用双灯灯组，主灯丝和副灯丝独立设置在两个灯泡内，大大提高了信号显示的可靠性。LED信号机最显著的优点是寿命长，现在大部分城市轨道交通均采用。

5.4 电源屏的选用

电源屏有普通电源屏和智能电源屏两大类。普通电源屏结构简单，价格较低，但已很少生产。智能电源屏采用电力电子技术、模块化、有监测功能，是目前的主流信号电源设备，但是价格较高，维护成本也高。现在铁路普遍采用智能电源屏，城市轨道交通也采用智能电源屏。

6 操纵和表示设备的选用

目前，计算机联锁的操纵和表示设备几乎全部采用LED+鼠标的方式，已经成为铁路和城市轨道交通的主流制式。单元控制台、CRT、数字化仪经实践证明，不方便使用，随着技术进步已淘汰。有的城市轨道交通，提出采用传统单元控制台，纯粹是照顾个别人员的使用习惯，因为单元控制台和计算机联锁接口是十分麻烦的，最好不用。

7 避免信号系统制式的纷杂

不同于铁路，城市轨道交通是分线运营的，可以采用不同制式的信号系统，没有统一信号制式的要求。这样，使得城市轨道交通选用信号系统比较灵活，有非常宽广的空间。但是，客观上容易造成制式的纷杂。不仅是ATC系统、联锁系统，而且基础信号设备，都存在这个问题。例如，有的城市轨道交通所用的转辙机，各种型号都有。制式的纷杂，必须增加备品备件的种类和数量，加大了运营成本，维修管理也非常困难，而且不利于人员的使用。

所以，后建轨道交通的城市要吸取先建轨道交通城市的经验和教训，通过细致科学的调查研究，采用适用的信号系统，制式不要太多，避免信号系统制式的纷杂。在新建轨道交通的城市，要从不熟悉到熟悉再到运用自如，确实需要付学费，但是要尽量少走弯路，不交或少交不必要的学费。

8 结语

在城市轨道交通大发展的高潮中，必须选用适用的联锁系统，包括计算机联锁主机及其外围设备和基础设备，并大力推进城市轨道交通信号系统的国产化，要尽量避免信号系统制式的纷杂，充分发挥联锁系统的重要作用。

[1]梁志国.车辆段计算机联锁系统全电子化研究[J].都市快轨交通，2016，29（4）：59-63.

3.7 紧急求助系统

求助系统以计算机电话集成技术为基础，采用摘机通话的对讲分机或求助按钮，通过与监控、查询系统的有机配合，响应紧急求助的需求。

3.8 入侵报警系统

包括防盗报警子系统及门禁子系统，在车站内重点房间内设置，防范等级为一级。系统主机通过过RS-485接口与综合视频监控平台实现联动，并能接收火灾自动报警系统的火灾信息，根据火灾信息自动开启电磁锁疏散人员。

4 小结

当前客运服务信息系统采用的技术较为成熟，随着轨道交通行业的快速发展，旅客服务信息系统的需求也将随着运营管理的成熟更加明确，其业务流程、接口方案与运行模式也将不断清晰并趋于稳定。客运服务信息系统应善于借鉴学习外来先进的服务理念、服务模式及集成技术，结合技术发展进行创新实践。

（收稿日期：2016-04-20）

Interlocking system is one of the most important subsystems of urban rail transit signaling systems and it plays a decisive role. Some characteristics of interlocking for urban rail transit are different from the railway interlocking. From the technology and economy aspects, the paper puts forward that computer interlocking and its peripheral equipment and infrastructure should be used reasonably according to the specifi c circumstances in construction of urban rail transit.

urban rail transit; signal; interlocking

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.014

2016-07-27）