淺談天津地鐵5、9號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)的差異

胡文宇

（天津?yàn)I海快速交通發(fā)展有限公司，天津 300000）

天津地鐵9號(hào)線開通較早，使用的是基于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATC），5號(hào)線使用的是較為先進(jìn)的基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（CBTC），我跟據(jù)積累的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)兩套系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比。

1 閉塞模式

9號(hào)線使用的是傳統(tǒng)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞技術(shù)，正線每300米一個(gè)軌道電路劃分固定閉塞區(qū)間，通過軌旁的AF904軌道電路向車載ATP系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸安全信息，車載ATP系統(tǒng)通過計(jì)算得知列車前方的安全距離，由車載ATO系統(tǒng)自動(dòng)地采取減速或制動(dòng)。

5號(hào)線使用的是較為先進(jìn)的移動(dòng)閉塞技術(shù)，車載設(shè)備和軌旁設(shè)備通過DCS網(wǎng)絡(luò)不間斷進(jìn)行雙向通信，車載控制器根據(jù)讀取的靜態(tài)信標(biāo)進(jìn)行定位，軌旁區(qū)域控制器根據(jù)列車的速度計(jì)算列車前后的安全距離，向每列車實(shí)時(shí)發(fā)送移動(dòng)授權(quán)，保證兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)以較小的間隔同時(shí)前進(jìn)。

在技術(shù)上，5號(hào)線的CBTC移動(dòng)閉塞技術(shù)較為先進(jìn)，但是由于地鐵車站距離較短，一般情況下都能保證一區(qū)間一列車，因此在實(shí)際的使用上差異不大，都能滿足正線最小追蹤間隔90秒的運(yùn)營(yíng)需要。

2 列車駕駛模式

9號(hào)線列車駕駛模式有ATO、ATP、Close-in和Bypass共四種。

ATO模式下，不需要司機(jī)參與，ATC系統(tǒng)自動(dòng)駕駛列車，司機(jī)需要手動(dòng)開關(guān)車門并進(jìn)行防護(hù)。ATP模式下，司機(jī)需要手動(dòng)駕駛，ATC系統(tǒng)自動(dòng)提供超速保護(hù)。Close-in模式是一種降級(jí)的駕駛模式，ATP強(qiáng)制限速25Km/h，司機(jī)在不超過限速的條件下手動(dòng)駕駛。Bypass模式是一種完全屏蔽信號(hào)系統(tǒng)的駕駛模式，司機(jī)需要根據(jù)調(diào)度命令和地面信號(hào)的顯示手動(dòng)駕駛列車。

5號(hào)線列車駕駛模式有ATO、ATPM、iATPM、RM和NRM共五種。

ATO模式下，不需要司機(jī)參與，CBTC系統(tǒng)自動(dòng)駕駛列車。ATPM模式下，需要司機(jī)手動(dòng)駕駛，CBTC系統(tǒng)自動(dòng)提供超速保護(hù)。iATPM模式下，列車在ATP監(jiān)督下的手動(dòng)運(yùn)行模式，此時(shí)ATP防護(hù)信息來自于動(dòng)態(tài)信標(biāo)。RM模式是一種降級(jí)的駕駛模式，ATP強(qiáng)制限速25Km/h，司機(jī)在不超過限速的條件下手動(dòng)駕駛，軌旁信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈，列車按照軌旁信號(hào)顯示運(yùn)行。NRM模式是一種完全屏蔽信號(hào)系統(tǒng)的駕駛模式，司機(jī)需要根據(jù)調(diào)度命令和地面信號(hào)的顯示手動(dòng)駕駛列車。

相對(duì)于9號(hào)線，5號(hào)線增加了iATPM駕駛模式，此時(shí)ATP防護(hù)信息不是由CBTC系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳遞給列車，而是通過安裝在道床上的動(dòng)態(tài)信標(biāo)傳遞給列車，此種模式下ATP不能做到實(shí)時(shí)防護(hù)，只提供到點(diǎn)到點(diǎn)的防護(hù)，存在較大安全隱患。

3 軌旁聯(lián)鎖系統(tǒng)

9號(hào)線全線共14個(gè)聯(lián)鎖區(qū)，每個(gè)聯(lián)鎖區(qū)控制1到2個(gè)車站。聯(lián)鎖設(shè)備采用一主一備雙機(jī)熱備冗余工作方式。5號(hào)線全線6個(gè)聯(lián)鎖區(qū)，最大聯(lián)鎖區(qū)跨8個(gè)車站。聯(lián)鎖設(shè)備采用二乘二取二的工作方式。

相對(duì)于9號(hào)線，5號(hào)線的聯(lián)鎖區(qū)域較大，聯(lián)鎖設(shè)備故障影響范圍也隨之?dāng)U大。5號(hào)線聯(lián)鎖設(shè)備主備模式采用二乘二取二的工作方式，相較于9號(hào)線一主一備的模式更加先進(jìn)，但是在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，5號(hào)線聯(lián)鎖設(shè)備在故障切換一次后不會(huì)再次進(jìn)行切換，如果此時(shí)主用聯(lián)鎖設(shè)備故障，會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)聯(lián)鎖區(qū)癱瘓。

兩條線聯(lián)鎖軟件都僅能記錄故障情況下的數(shù)據(jù)，正常控制數(shù)據(jù)只能使用外接筆記本的方式實(shí)時(shí)接收存儲(chǔ)，不能在板卡內(nèi)存儲(chǔ)，造成在某些故障情況下沒有數(shù)據(jù)支持，嚴(yán)重影響故障分析。

4 信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈方式

9號(hào)線信號(hào)機(jī)使用的是點(diǎn)燈單元驅(qū)動(dòng)雙燈絲燈泡，顯示狀態(tài)常亮。5號(hào)線信號(hào)機(jī)使用的是點(diǎn)燈單元和LED發(fā)光盤，在CBTC通信下的列車前方的信號(hào)機(jī)均顯示滅燈，不具備CBTC通信下的列車前方的信號(hào)機(jī)均顯示滅燈。

5號(hào)線CBTC通信下的列車憑車載信號(hào)顯示行車，信號(hào)機(jī)處于滅燈狀態(tài)不作為行車條件；在不具備CBTC通信的情況下，信號(hào)機(jī)顯示點(diǎn)燈狀態(tài)，司機(jī)憑信號(hào)顯示行車。在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，CBTC通信下的列車前方信號(hào)機(jī)出現(xiàn)過瞬間點(diǎn)亮的情況，甚至在李七莊站折返信號(hào)機(jī)出現(xiàn)紅燈呼吸狀閃爍的情況，嚴(yán)重干擾司機(jī)判斷。

5 傳輸系統(tǒng)

9號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)使用的是通信系統(tǒng)的OTN（光傳送網(wǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用獨(dú)立的板卡與其他系統(tǒng)硬隔離，全部信息采用有線方式傳輸，數(shù)據(jù)主要包括ATS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和聯(lián)鎖站聯(lián)數(shù)據(jù)。

5號(hào)線全部信息通過一套獨(dú)立的DCS系統(tǒng)傳輸，車地間采用無線通信，其他設(shè)備間采用有線通信，數(shù)據(jù)主要包括全部的車地間通信、聯(lián)鎖設(shè)備通信和ATS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信。

兩條線均采用獨(dú)立的A/B網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并行工作，互不影響。5號(hào)線CBTC系統(tǒng)傳輸?shù)能嚨貙?shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上更加復(fù)雜，從VLAN中劃分出安全網(wǎng)和非安全網(wǎng)，做到專網(wǎng)專用，同時(shí)引入RRPP（快速環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議），當(dāng)網(wǎng)環(huán)斷開時(shí)能迅速斷環(huán)成鏈，保證網(wǎng)絡(luò)不會(huì)中斷。

相對(duì)于9號(hào)線OTN網(wǎng)絡(luò)，5號(hào)線DCS網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)量更多，結(jié)構(gòu)上也更加復(fù)雜，關(guān)鍵故障點(diǎn)也隨之增多。安全VLAN和非安全VLAN交匯點(diǎn)在FTM服務(wù)器上，全部的安全和非安全信息由FTM主備服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)器故障會(huì)造成兩個(gè)VLAN之間信息中斷，導(dǎo)致CBTC系統(tǒng)不能使用。安裝在軌旁的AP設(shè)備工作在2.4GHz頻段，如果受到干擾會(huì)造成車載控制器不能收到移動(dòng)授權(quán)導(dǎo)致緊急停車，開通前部分AP增加了濾波裝置，但在個(gè)別位置還是存在通信不暢的問題。

綜上所述，5號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)相對(duì)于9號(hào)線有較大的升級(jí)，但還有不少的系統(tǒng)缺陷需要完善，廠家在設(shè)計(jì)上也有所考慮，利用了大量的冗余方式進(jìn)行規(guī)避，但是很多方面效果不明顯，而且國外信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與中國傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)思路還是存在差異，在運(yùn)營(yíng)過程中還是出現(xiàn)各種水土不服的情況。