地铁信号系统车载故障的影响分析

2019-10-15杨阳

工程建设与设计 2019年18期

杨阳

（西安市轨道交通集团有限公司运营分公司，西安710016）

1 引言

信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制为一体的重要系统。西安地铁4号线正线信号系统采用基于LTE通信标准实现列车和轨旁连续通信的移动闭塞制式列车自动控制系统，支持CBTC列车和非CBTC列车的安全混运，保证了地铁的运营安全和运营效率，同时能保证线路上的列车高密度有序地开展运营服务。

2 列车冲欠标原理分析及影响

CBTC移动闭塞下的列车自动驾驶模式为AM-CBTC（ATO）可在所选的速度曲线内保持列车平稳运行，列车停车精度，加速度、减速度和冲击率都被ATO控制在可行值以内，若在站间停车，则根据现场轨道坡度，ATO通过实施制动使列车保持停稳状态。

列车使用正常计划车次以AM-CBTC（ATO）模式运行在进站过程中，若进路末端的保护区段因故未正常建立，ATC自动列车控制系统会检测到该站台不具备列车在站台停车点停车的条件，自动调整并前移停车点及调整速度曲线，使列车在以AM-CBTC（ATO）模式进站对标过程中，提前施加制动力降低速度，使列车在新的临时停车点前停车，与原站台停车点造成欠标3～5m。

此情况行调第一时间与车站司机确认站台安全后，令司机降级以RM模式动车进行二次对标。

列车使用600-950跳停车次号以AM-CBTC（ATO）模式运行，ATS给ATC自动列车控制系统发出的目的码为终点站目的码，途经各站为跳停车站。因此，不会停车，使用600-950跳停车次号会使该站的默认停车点自动消除，停车位置为新的目的地，若中央使用设置扣车或者将出站信号机交人工控不让进路触发的方式将列车扣停在车站，此过程中在该站设置扣车或者将该站出站信号机交人工控会使该出站信号机的状态变更为禁止状态，ATO将不再以站台的停车点停车，将以信号机作为限制停车点控制列车停车。在事实上造成列车冲标。

列车以AM-CBTC（ATO）模式运行在站停稳后ATC确定列车完全停车的信息。当前编码里程计检测到零速度信息时，此零速度信息与另一端冗余的编码里程计及车辆提供的零速度信息进行比较。若这2个信息有至少一个与当前信息一致，则ATP认为列车已停稳。在此情况下，由于某种原因造成列车头部越过站台停车点（PSP）后停稳造成冲标，当列车需要以AM-CBTC（ATO）模式再次动车时，若当前列车的实际停车位置距站台停车点（PSP）5m以内，则AM-CBTC（ATO）模式不可用无法再以AM-CBTC（ATO）模式动车，若列车的停车位置距站台停车点（PSP）5m以外，则AM-CBTC（ATO）模式可用。具体情况与信号机位置无关完全取决于列车停车位置与站台停车点（PSP）的距离。

列车BM（后备模式）驾驶模式中分为通信BM模式及非通信BM模式，通信BM跟CBTC模式列车冲欠标现象类似，可比照上述CBTC列车的各现象。非通信的BM模式列车由于某种原因造成列车头部越过站台停车点（PSP）后停稳造成冲标，一旦超过最大的定位误差，CC将失去定位。列车只能以RM模式动车重新读取信标，列车运行一个区间或经过一架正常开放区间信号机重新读取定位升级驾驶模式。

3 非CBTC列车追踪运行的原理和影响

3.1 列车信号控制等级划分

西安地铁4号线CBTC系统提供3个列车控制等级：CBTC移动闭塞、BM固定闭塞和联锁控制，CBTC是基于无线通信的列车控制。BM就是常说的点式后备模式，特别是在BM中又分为2种：一种是有通信的增强型BM即CC-CI直连（EBM），另一种纯点式BM列车需要通过VB收到LEU发来的变量信息，从而刷新变量，达到车地通信的效果使列车安全运行。联锁控制状态下提供区间防护，CBTC、BM和联锁控制级之间的相互转换是自动进行的。

在正线列车统一使用单一模式运行时CBTC控制状态下可以实现90s的列车追踪间隔，最小追踪距离约15m。BM固定闭塞控制状态下可以实现210s的列车追踪间隔，最小追踪距离为相同运行方向2架相邻的信号机间的距离。联锁控制状态下提供区间防护，最小追踪距离为1个站间区间。

3.2 不同模式下列车的行车防护

3.2.1 CBTC列车追踪点式有通信的降级列车

轨旁信号机在CBTC模式列车接近时处于灭灯状态，非CBTC列车接近时处于点亮状态。当前车降级后，系统自动点亮该列车前方约1200m区域范围内的信号机；降级列车遵循信号机显示和车载DMI指示行车；对于后续追踪的CBTC列车前方的信号机，仍保持灭灯；CBTC车根据ZC给出的移动授权EOA运行，可追踪至离前方有通信的降级列车尾部一定安全距离处，如图1所示。

图1 CBTC列车追踪带通信的非CBTC列车追踪距离示意图

3.2.2 CBTC列车追踪点式无通信的降级列车

若前方列车因故将ATP切除或降级，导致降级列车与轨旁没有通信，则该降级列车尾部将生成一定长度的缓冲区域（最少400m），后续CBTC列车能追踪至此缓冲区域的末端。

3.2.3 点式BM列车追踪CBTC列车

当BM列车追踪CBTC列车时，BM列车依据地面信号机显示及车载信号运行，信号机开放条件遵循点式模式下的检查原则；如图所示，只有CBTC车出清信号机S1内方进路及进路的保护区段后，信号机S1才能开放。

4 列车多模式混跑行车组织方案

根据信号特性及不同模式下列车混跑的追踪原理可以发现，当前列车故障降级为非CBTC模式时，在通信正常的情况下对整体的运营影响较小，列车间隔可参照CBTC列车追踪CBTC列车时的运行间隔。当前车故障将ATP切除以EUM模式或没有通信的非CBTC列车时，该降级列车尾部将生成一定长度的缓冲区域（最少400m），后续CBTC列车只能追踪至此缓冲区域的末端。

由于前车故障降级所生成缓冲区域较长在实际运营中会导致后续CBTC列车在后方站无推荐速度，列车无法动车出站。由于非CBTC列车运行较慢，受此影响势必对后续列车造成较大延误形成排队晚点。西安地铁4号线现阶段单一大交路高峰上线34列车，行车间隔4′02″，后续会继续根据线网客流情况，不断压缩行车间隔。考虑到西安地铁4号线CBTC追踪非CBTC时最少保证一个站间区间空闲，若对此类故障处理不善，将造成后车大量积压带来较大影响。

为减少列车EUM模式运行对后车的影响，最大程度保证线上列车的正常运行，建议如下：若列车降级为非通信车情况，列车此时位于折返线时立即组织该车抽线，后续利用行车间隔组织故障车回段场。当列车此时位置与场段较近时，则立即组织列车运行至终点站清客，进入折返线退出服务，随后利用行车间隔组织该车回段场。若列车在线路中段降级为非通信车，此时离场段较远，为尽快出清线路可利用西安地铁4号线存车线较多的线路特点，组织该车运行至前方就近带存车线的车站清客，运行至存车线退出服务。及时出清线路将对后续列车的影响降到最低，并根据实际情况组织场段出备用车恢复运营秩序。