西安地铁1号线列车降级运行应对策略

黄小林

西安地铁1号线列车降级运行应对策略

黄小林

（西安市地下铁道有限责任公司，710016，西安//工程师）

地铁车载信号故障或轨旁信号设备故障，均会导致列车降级运行。为此，结合西安地铁1号线信号设备特点，分析了常见故障下列车降级运行处置的现状，阐述了列车降级运行时的驾驶模式选择及其他应对策略。

地铁信号；信号故障；列车降级运行；驾驶模式

Author′s addressXi′an Metro Co.，Ltd.，710016，Xi′an，China

西安地铁1号线采用基于无线通信技术的移动闭塞信号系统（ATC），该系统提供3个列车控制等级：连续列车控制（CTC）、点式列车控制（ITC）及联锁控制（IXLC），ITC与IXLC均采用计轴器分割的固定闭塞。在CTC控制模式下系统采用移动闭塞，对应AM-CTC（CTC模式下自动驾驶）和SM-CTC（CTC模式下手动驾驶）两种驾驶模式；ITC控制模式下系统采用具备车载防护功能的固定闭塞，对应AM-ITC（ITC模式下自动驾驶）和SM-ITC（ITC模式下手动驾驶）两种驾驶模式；IXLC控制模式下系统采用不具备车载防护功能的固定闭塞，对应RM（限速25 km/h的人工驾驶）和NRM（非限制式人工驾驶）两种驾驶模式。

该信号系统由于计轴点分布少，造成计轴区段长，以致遇到CTC模式下列车降级运行时，对列车运行秩序干扰很大，尤其是降至RM模式或NRM模式运行时影响程度更为突出。为有效应对这一问题，本文以列车降级处置现状为切入点，通过模式转换和列车降级运行分析来确定西安地铁1号线信号故障下列车降级运行的策略。

1 列车降级运行处置现状

1.1 常见导致列车降级运行的故障

（1）车载信号故障。如列车人机界面（HMI）屏幕上显示列车自动防护（ATP）打叉、无线打叉、紧急制动及列车完整性丢失等故障，均可能造成列车降级运行。

（2）轨旁设备故障。轨旁设备故障导致列车降级运行的主要有道岔失表、计轴红光带等故障。

1.2 故障处置现状

通常车载信号故障导致单一列车降级运行，而轨旁设备故障则会造成经过该区域的列车全部降级运行。在目前的处置过程中，通常存在以下几方面问题。

（1）当信号故障导致列车降级运行时，因选择驾驶模式不当而造成故障影响的扩大。例如中间站发生红光带故障时，选择所有列车在中间站降至NRM模式越红灯运行，运行至终点站再恢复CTC控制模式。该种处置方式虽然提高了局部通过能力，但使得列车在五路口站至终点站均无车载和轨旁保护，降低了系统的安全性，也使得后续线路整体的通过能力下降。

（2）列车降级运行后，对后续列车有较大影响。该信号系统设置在CTC列车追踪非CTC列车时，中间必须间隔一个空闲的计轴区段。若调度在处理过程中未能很好地控制行车间隔，使CTC列车位于降级列车后方第一个计轴区段，则会导致该CTC列车紧急制动，需降至RM模式缓解动车。由于计轴区段划分较长，可能会导致后方多列车所在计轴区段显示红光带占用，不利于调度员判断列车准确位置。

2 降级模式转换分析

从列车的定位条件和定位过程为切入点，重点论述常见故障下RM模式和NRM模式应对故障的策略选择，因此，对于ITC级别的转换在此不做讨论，主要从NRM和RM模式到AM/SM-CTC模式的转换进行分析。

2.1 列车定位条件及过程

列车在升级成为CTC列车前，需要先完成定位。该定位包含两层含义，一是车辆定位，二是无线定位。列车要顺利实现定位，必须确保车载控制单元（OBCU）正常、两个应答器（FB+VB）正常、轨旁设备正常。当列车经过任何一个应答器都可以接收到该应答器所发送的地址信息，以便确定列车的具体位置；当列车到达下一个应答器，收到该应答器信息后，一是校准列车位置，二是确定列车运行方向，完成车辆定位。完成了车辆定位的列车，通过轨旁接收点（AP）天线与轨旁系统建立连接，列车将车辆定位报告给轨旁系统，轨旁系统则提供后续运行指令，至此列车与轨旁双向通信建立，完成无线定位，可以升级到CTC模式。

2.2 RM模式和NRM模式互转

RM模式是只有车载ATP保护的人工驾驶模式，NRM模式是无车载ATP保护的人工驾驶模式。从RM模式转换至NRM模式，只需要将司机座椅右后方信号设备柜中ATP开关拨至切除位，通常在30 s内便可以完成该操作；而从NRM模式转换至RM模式，需要将ATP开关恢复至正常位，等待ATP重启，通常需要等待90 s，加上操作时间通常在120 s内可以完成。

2.3 NRM、RM模式到AM/SM-CTC模式的转换

列车要升级到AM/SM-CTC模式，预选模式位于AM/SM-CTC模式是前提条件。通常情况下列车预选模式默认位于AM-CTC模式，正常运营中司机也不会轻易变更预选模式，另外转换预选模式时必须停车。

列车从NRM模式升级至AM/SM-CTC模式，RM模式是必经的一个环节，即NRM模式列车要首先恢复车载ATP，升级为RM模式。由于西安地铁1号线列车在NRM模式下，车载OBCU不再工作，列车在该模式下无法完成车辆定位，所以在列车由NRM模式转换为RM模式后，需要在RM模式下完成列车定位，即先后通过固定应答器、可变应答器完成车辆定位，与无线AP建立连接后才能升级为CTC模式（如图1中的过程2所示）。

3 RM模式与NRM模式运行分析

由于车载设备故障和轨旁设备故障对应下的NRM模式限速不一致，前者列车运行速度可凭地面信号最高提至60 km/h，而后者在考虑越红灯安全的前提下最高只能提至40 km/h，因此，以下从两个方面分析驾驶模式的选择策略。

3.1 车载设备故障

假定列车分别以NRM模式和RM模式运行一段长度为S的距离，投入CTC所用时间相同，NRM模式速度为VN，RM模式速度为VR，NRM模式转RM模式时间为t，NRM列车需要在距离该计轴区段终点S1处恢复信号，则临界值S计算为：

其中：VN=60 km/h，VR=25 km/h，t=120 s，S1=0.15 km。

图1 列车控制级别转换原理

由式（1）得出S=1.69 km，即以NRM模式和RM模式运行1.69 km，两者的用时相同。那么当运行距离大于1.69 km时，以NRM模式运行投入CTC的用时小于以RM模式投入CTC的用时；反之当运行距离小于1.69 km时，以NRM模式运行投入CTC的用时必然大于以RM模式投入CTC的用时。

3.2 轨旁设备故障

轨旁设备故障时，从NRM、RM模式投入CTC的用时也可以代入式（1）进行计算，其中VN=40 km/ h，其余参数不变。由式（1）得出S=2.62 km，即以NRM模式和RM模式运行2.62 km，两者的用时相同。那么当运行距离大于2.62 km时，以NRM模式运行投入CTC的用时小于以RM模式投入CTC的用时；反之当运行距离小于2.62 km时，以NRM模式运行投入CTC的用时必然大于以RM模式投入CTC的用时。

4 处置优化建议

4.1 处置方法的优化

西安地铁1号线最长站间距为2.07 km，最短为0.92 km，平均为1.38 km。每个站头端墙都有一个动态信标（VB），每个站台区域和区间都分布有多个静态信标（FB），即在轨旁设备和车载设备正常情况下，RM列车运行一个区间必然满足升级为CTC的必备条件。

4.1.1 车载信号故障

如果发生车载信号故障导致列车降级，离终点站一个站间距时可直接切除信号，以NRM模式运行至终点站折返线后重新恢复ATP；如果距离终点站一个站间距以上，可采用RM模式运行一个区间并尝试恢复CTC，后续则需根据列车的晚点及对后续列车的影响情况，可采取载客列车越站的方式来缩小与前车的间隔，以减少对后续列车的影响。

4.1.2 轨旁故障

如果发生轨旁设备故障，首列车以RM模式通过，后续列车通过故障区域时的驾驶模式取决于故障区域或影响区域的长短。若故障区域或影响区域长度在2.62 km以内，则采用RM模式；若故障区域或影响区域长度在2.62 km以上，则宜采用NRM模式，同时，由于该模式下列车占用计轴区段较长，可通过列车停稳显示、屏蔽门开启状况，以及与站务人员电话确认等方式辅助确认列车实际位置状态，确保越红灯运行时前车已出清。

4.2 列车间隔的控制

当预判到前车需要降级至非CTC模式运行时，行调可通过组织后续列车限速、多停等方式使其与前车保持至少一个计轴区段以上距离，防止正常运行列车与降级运行列车距离过近而导致正常运行列车被动降级，增大故障的处理难度。

4.3 人员培训

西安地铁1号线信号系统计轴区段长、NRM模式下不能寻找定位这两个问题，导致故障情况盯控难度大、影响时间长，因此，对行车调度业务技能的要求更高，需要在人员培训方面有所加强，确保所有调度员熟悉此类故障的特点及处置方法。

5 结语

随着西安地铁1号线行车间隔的缩短，信号系统故障概率可能会增大，仅从人员培训方面加强和处置方法优化入手，虽能起到一定效果，但是属于治标不治本的方法。从长远考虑，应从设备功能方面进行改进优化，建议可以从两个方面进行优化：一是联合信号厂家和车辆厂家研究列车能否增设RM60档位，或是比照西安地铁2号线列车，在NRM模式下车载信号仍然可以工作（只是不输出），以此来解决RM模式下定位效率低的问题；二是在后续新线使用该信号系统时，建议适当增加计轴点以分割长计轴区段，如使站台区域成为独立的计轴区段，区间分割为两个计轴区段等。通过以上两种优化，可提高线路的通行能力，减少调度员处置难度，提升故障处置效率。

［1］杨柳，唐飞佳.广州地铁4号线轨旁ATP故障应对策略研究［J］.城市轨道交通研究，2016，19（7）：154-158.

［2］赖一鸣.苏州轨道交通一号线列车定位及升级探究［EB/OL］.（2016-03-05）［2016-10-10］.http：//www.doc88.com/p-0833167107167.html.

Research on the Strategy of Train Degraded Operation for Xi'an Metro Line 1

HUANG Xiaolin

Both the train signal and the trackside signal equipment faults will lead to the degraded operation of train.In this paper，combined with the characteristics of signal equipment on Xi'an metro Line 1，the current situation of the disposal of train degradation caused by common faults is analyzed，the selection of driving modes and other coping strategies are elaborated.

metro signal；signal failure；train degraded operation；driving mode

U292.4+5

10.16037/j.1007-869x.2017.08.018

2016-10-31）