城市軌道交通聯鎖系統及其選用

林瑜筠

（南京鐵道職業技術學院，南京 210031）

城市軌道交通聯鎖系統及其選用

林瑜筠

（南京鐵道職業技術學院，南京 210031）

聯鎖系統是城市軌道交通信號系統的重要子系統之一，它具有舉足輕重的作用。城市軌道交通聯鎖有不同于鐵路聯鎖的一些特點。從技術和經濟兩方面出發，根據具體情況合理選用計算機聯鎖及其外圍設備和基礎設備，是城市軌道交通建設必須考慮的問題。

城市軌道交通；信號；聯鎖

1 城市軌道交通聯鎖系統的地位和作用

1.1 城市軌道交通聯鎖系統的地位

自從有鐵路信號，聯鎖就始終是最重要的信號系統，發揮著不可替代的作用。在高速鐵路，聯鎖也是城市軌道交通信號必不可少的安全系統，它提供鎖閉道岔、防護敵對進路、控制軌旁信號設備等重要功能。在普遍采用的CBTC系統中，聯鎖將信號顯示、道岔位置、屏蔽門狀態等信息發送給ATP的區域控制器ZC。

在《地鐵設計規范》中將聯鎖系統作為ATP的組成部分（如果表述方便可成為獨立系統）是不妥當的，因為ATP的主要功能是速度控制，而聯鎖的主要功能是進路控制，兩者既互相關連又互相獨立。誠然，聯鎖與ATP關系非常密切，但兩者在功能上是互相獨立的，結構上也各成系統，聯鎖并不從屬于ATP，更不是ATP的一部分。在高速鐵路，聯鎖也獨立于ATP而存在，從來沒有包含在ATP中的提法。如果城市軌道交通中將聯鎖作為獨立系統，界線分明，絲毫不影響整個信號系統功能的完整性，而且會更加有利于聯鎖系統的發展。因此，必須強調聯鎖的舉足輕重地位。要像鐵路那樣，始終把聯鎖放在突出的位置，致力加強聯鎖管理。

即使今后在城市軌道交通中實現聯鎖、列控的一體化，兩者融為一體，也不存在任何從屬關系。

1.2 城市軌道交通聯鎖系統的作用

在城市軌道交通中，聯鎖系統用于實現正線車站和車輛段/停車場的聯鎖，控制信號機的開放和關閉，控制轉轍機的轉換和鎖閉，接受ATS的命令，為ATP提供有關信息，并且作為CBTC的降級模式使用。

在CBTC條件下，雖然聯鎖系統的作用發生一些變化，但仍然具有以下重要作用：

1）檢查區段空閑

聯鎖系統通過軌道電路或計軸器判斷軌道區段的空閑或占用。

2）建立進路

聯鎖系統檢查符合有關聯鎖條件，鎖閉相關的道岔和敵對進路，并將“信號開放”的信息發送給ATP區域控制器（ZC）。

3）進路解鎖

在列車駛過進路后，檢查有關的條件解鎖進路。

4）信號顯示

在車載信號設備故障的情況下，按照后備模式運行時，給出信號顯示。

5）保護進路

完成側沖防護，在有延續進路的情況下對延續進路進行防護。

6）確定運行方向

為每個軌道區段設置運行方向。

7）交換信息

為ATS、ATP提供有關信息。屏蔽門、防淹門、站臺緊急開關等軌旁信息，ZC不是直接獲取的，而是由聯鎖系統處理后發送給ZC的。

2 城市軌道交通聯鎖系統的特殊要求

城市軌道交通線路的大多數車站沒有配線，不設道岔，甚至也不設信號機，僅在少數有岔站才有道岔，故城市軌道交通聯鎖系統的監控對象遠少于鐵路車站的監控對象，聯鎖關系遠遠沒有鐵路車站復雜。除折返站外，各車站全部作業僅僅是乘客乘降，非常簡單。通常一、兩套計算機聯鎖即可實現全線路的聯鎖功能。

城市軌道交通因其運營的特殊性，具有與鐵路不同的情況，如有多列車進路、追蹤進路、折返進路、聯鎖監控區段、保護區段和側面防護等。

1）多列車進路

多列車進路不同于單列車進路，在一條進路中可能出現多列列車在運行的情況。這是因為城市軌道交通列車運行間隔小、車流密度大、列車運行速度不高，而且列車的運行安全由ATP系統保護，所以可以允許在一條進路中有多列列車在運行。這在鐵路中是絕對不允許的。對于多列車進路，當第一列列車離開進路始端信號機后的監控區后段，就可以為第二列列車排列第二條相同終端的進路。

2）追蹤進路

追蹤進路是城市軌道交通聯鎖系統的一種自動排列進路功能。列車接近運行前方信號機，占用觸發區段時，自動排出列車運行所要通過的進路。觸發區段，指列車占用時引起排列進路的區段，根據線路布置和通過能力而定。

3）折返進路

在城市軌道交通的終點站和折返站，為列車折返需要設有折返進路。通常，通過列車自動排列折返進路或人工排列折返進路。這在鐵路中也是不存在的。

4）監控區段

在裝備準移動閉塞及移動閉塞的城市軌道交通中，開放信號機前不需要檢查全部區段空閑，只要檢查部分區段空閑。這些被檢查的區段即監控區段。監控區段一般為信號機內方的兩個區段。而在鐵路上，信號機的開放必須檢查所防護進路的所有區段都空閑，

5）保護區段

保護區段的設置是為了保證行車安全，避免列車由于某種原因不能在信號機前停住而導致事故的發生。保護區段設置在停車點后，即終端信號機后方的一至兩個區段。這與鐵路的延續進路相類似。

6）側面防護

城市軌道交通正線上的所有渡線道岔控制不設雙動，全部為單動，也不設帶動道岔。這樣，就必須用側面防護來防止列車的側面沖突。側面防護是為了避免其他列車從側面進入進路，與列車發生側向沖突，這類似于鐵路對于雙動道岔和帶動道岔的處理。

城市軌道交通的車輛段/停車場類似于鐵路區段站的功能，包括列車編解、接發列車和頻繁的調車作業，線路較多，道岔較多，信號設備較多，一般需要獨立采用一套聯鎖設備。

3 計算機聯鎖的選用

計算機聯鎖的選用，在保證安全性的前提下，要講究經濟性，尤其是對于經濟狀況不太寬裕的城市，不必片面追求過高的可靠性。

3.1 國產和引進計算機聯鎖的選用

目前城市軌道交通的計算機聯鎖有國產和引進的，車輛段/停車場的聯鎖均采用國產設備，而正線車站的聯鎖有部分是引進設備。

凡是鐵路采用的國產計算機聯鎖，如TYJL系列、DS系列、JD系列、VPI/iLOCK,在城市軌道交通中都有所采用。引進的有西門子公司、泰雷茲公司、USS公司等的計算機聯鎖 。

當然應該首先考慮國產的計算機聯鎖，這不僅是國產化的需要，而且國產計算機聯鎖的任何技術指標都不亞于引進的計算機聯鎖，運用和維修經驗十分豐富，售后服務也好，價格還較低。

各種計算機聯鎖雖然各有特點，但基本情況大同小異，沒有太大的區別，在我國鐵路和城市軌道交通都有運用經歷。當然報價略有差異。

至于選用何種型號，要根據各城市軌道交通對于該型號的熟悉程度和運用經驗來確定。

3.2 二乘二取二型和雙機熱備型計算機聯鎖的選用

國產的計算機聯鎖有二乘二取二型和雙機熱備型兩大類，二乘二取二型計算機聯鎖的安全性、可靠性和穩定性明顯高于雙機熱備型計算機聯鎖，但是兩者價格相差三、四倍。對于正線，考慮到高安全、高可靠，采用二乘二取二計算機聯鎖，是完全應該的。而對于車輛段/停車場，多為進出段/場作業和調車作業，不載客運行，可以不需要正線那樣高的安全性、可靠性，采用雙機熱備計算機聯鎖就完全能夠滿足需要。雙機熱備計算機聯鎖在眾多車輛段/停車場安全運用多年，未發生問題。

4 計算機聯鎖接口的選用

計算機聯鎖接口有繼電器接口和電子接口兩大類。二乘二取二型和雙機熱備型計算機聯鎖可以采用繼電器接口，也可以采用電子接口。繼電器接口需要不少繼電器，占地面積較大。電子接口體積較小，而且不需要I/O板，造價甚至比繼電器接口略低。要說電子接口全面優于繼電器接口，電子接口是發展方向，還需要通過實踐充分論證。目前，我國鐵路大多采用繼電器接口，也出現少數電子接口。城市軌道交通中有采用繼電器接口，也有采用電子接口。至于采用何種接口，還必須總結運用情況，權衡利弊。

但是有的所謂全電子接口，并不是全部采用電子器件，而是用小型繼電器代替安全型繼電器，并不是真正含義的全電子接口。

5 信號基礎設備的選用

城市軌道交通信號基礎設備包括轉轍機、繼電器、信號機、計軸器、應答器以及電源屏。轉轍機、繼電器、信號機以及電源屏，均采用國產設備，而計軸器、應答器則多為引進設備。

5.1 轉轍機的選用

轉轍機有兩大類，內鎖閉的直流轉轍機和外鎖閉的交流轉轍機。直流轉轍機的換向器故障率高，交流轉轍機沒有換向器，故障率較低，而且單線電纜傳輸距離遠。交流轉轍機又有電動和電液的，各有優缺點。

城市軌道交通正線采用AT道岔，需要兩點牽引，雖然沒有提速的要求，還是采用可靠性較高的交流轉轍機為好。至于采用交流電動轉轍機還是交流電液轉轍機，也要根據各城市軌道交通對于它們的熟悉程度和運用經驗來確定。軌枕式交流電液轉轍機雖然受力情況較好，但是維護不方便，還是不用為好。

車輛段/停車場道岔數量多，均為普通道岔，為降低造價，一般可采用直流轉轍機。

5.2 車輛檢測設備的選用

車輛檢測設備有兩大類：軌道電路和計軸器。軌道電路設備簡單，能檢查斷軌，較可靠，但存在分路不良的問題，而且易受道床狀況影響，維護工作量較大。計軸器不受道床狀況影響，維護簡單，但設備較復雜，存在計軸受擾的問題，且不能檢查斷軌。一般地，正線道岔區段少，又不便維護，采用計軸器較為合適。而車輛段/停車場道岔區段多，維護也較方便，還是采用軌道電路為好。

從檢查斷軌的要求來看，應該采用軌道電路，有的提出采用ZPW-2000系列軌道電路。但是在CBTC條件下，軌道電路僅僅作為車輛檢測設備，不需要發送行車信息。ZPW-2000系列軌道電路價格較高，一個區段在10萬元以上，僅僅作為車輛檢測設備，太不劃算，可以根據需要研制適用的軌道電路。該軌道電路只有檢測車輛占用的功能，必須是無絕緣的。

5.3 信號機的選用

信號機有透鏡式和LED兩大類。透鏡式色燈信號機幾經改進，現為鋁合金、組合式，鐵路普遍采用。高速鐵路采用雙燈燈組，主燈絲和副燈絲獨立設置在兩個燈泡內，大大提高了信號顯示的可靠性。LED信號機最顯著的優點是壽命長，現在大部分城市軌道交通均采用。

5.4 電源屏的選用

電源屏有普通電源屏和智能電源屏兩大類。普通電源屏結構簡單，價格較低，但已很少生產。智能電源屏采用電力電子技術、模塊化、有監測功能，是目前的主流信號電源設備，但是價格較高，維護成本也高。現在鐵路普遍采用智能電源屏，城市軌道交通也采用智能電源屏。

6 操縱和表示設備的選用

目前，計算機聯鎖的操縱和表示設備幾乎全部采用LED+鼠標的方式，已經成為鐵路和城市軌道交通的主流制式。單元控制臺、CRT、數字化儀經實踐證明，不方便使用，隨著技術進步已淘汰。有的城市軌道交通，提出采用傳統單元控制臺，純粹是照顧個別人員的使用習慣，因為單元控制臺和計算機聯鎖接口是十分麻煩的，最好不用。

7 避免信號系統制式的紛雜

不同于鐵路，城市軌道交通是分線運營的，可以采用不同制式的信號系統，沒有統一信號制式的要求。這樣，使得城市軌道交通選用信號系統比較靈活，有非常寬廣的空間。但是，客觀上容易造成制式的紛雜。不僅是ATC系統、聯鎖系統，而且基礎信號設備，都存在這個問題。例如，有的城市軌道交通所用的轉轍機，各種型號都有。制式的紛雜，必須增加備品備件的種類和數量，加大了運營成本，維修管理也非常困難，而且不利于人員的使用。

所以，后建軌道交通的城市要吸取先建軌道交通城市的經驗和教訓，通過細致科學的調查研究，采用適用的信號系統，制式不要太多，避免信號系統制式的紛雜。在新建軌道交通的城市，要從不熟悉到熟悉再到運用自如，確實需要付學費，但是要盡量少走彎路，不交或少交不必要的學費。

8 結語

在城市軌道交通大發展的高潮中，必須選用適用的聯鎖系統，包括計算機聯鎖主機及其外圍設備和基礎設備，并大力推進城市軌道交通信號系統的國產化，要盡量避免信號系統制式的紛雜，充分發揮聯鎖系統的重要作用。

[1]梁志國.車輛段計算機聯鎖系統全電子化研究[J].都市快軌交通，2016，29（4）：59-63.

3.7 緊急求助系統

求助系統以計算機電話集成技術為基礎，采用摘機通話的對講分機或求助按鈕，通過與監控、查詢系統的有機配合，響應緊急求助的需求。

3.8 入侵報警系統

包括防盜報警子系統及門禁子系統，在車站內重點房間內設置，防范等級為一級。系統主機通過過RS-485接口與綜合視頻監控平臺實現聯動，并能接收火災自動報警系統的火災信息，根據火災信息自動開啟電磁鎖疏散人員。

4 小結

當前客運服務信息系統采用的技術較為成熟，隨著軌道交通行業的快速發展，旅客服務信息系統的需求也將隨著運營管理的成熟更加明確，其業務流程、接口方案與運行模式也將不斷清晰并趨于穩定。客運服務信息系統應善于借鑒學習外來先進的服務理念、服務模式及集成技術，結合技術發展進行創新實踐。

（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）