地鐵信號系統(tǒng)車載故障的影響分析

楊陽

（西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，西安710016）

1 引言

信號系統(tǒng)是一個集行車指揮和列車運(yùn)行控制為一體的重要系統(tǒng)。西安地鐵4號線正線信號系統(tǒng)采用基于LTE通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)列車和軌旁連續(xù)通信的移動閉塞制式列車自動控制系統(tǒng)，支持CBTC列車和非CBTC列車的安全混運(yùn)，保證了地鐵的運(yùn)營安全和運(yùn)營效率，同時能保證線路上的列車高密度有序地開展運(yùn)營服務(wù)。

2 列車沖欠標(biāo)原理分析及影響

CBTC移動閉塞下的列車自動駕駛模式為AM-CBTC（ATO）可在所選的速度曲線內(nèi)保持列車平穩(wěn)運(yùn)行，列車停車精度，加速度、減速度和沖擊率都被ATO控制在可行值以內(nèi)，若在站間停車，則根據(jù)現(xiàn)場軌道坡度，ATO通過實(shí)施制動使列車保持停穩(wěn)狀態(tài)。

列車使用正常計(jì)劃車次以AM-CBTC（ATO）模式運(yùn)行在進(jìn)站過程中，若進(jìn)路末端的保護(hù)區(qū)段因故未正常建立，ATC自動列車控制系統(tǒng)會檢測到該站臺不具備列車在站臺停車點(diǎn)停車的條件，自動調(diào)整并前移停車點(diǎn)及調(diào)整速度曲線，使列車在以AM-CBTC（ATO）模式進(jìn)站對標(biāo)過程中，提前施加制動力降低速度，使列車在新的臨時停車點(diǎn)前停車，與原站臺停車點(diǎn)造成欠標(biāo)3～5m。

此情況行調(diào)第一時間與車站司機(jī)確認(rèn)站臺安全后，令司機(jī)降級以RM模式動車進(jìn)行二次對標(biāo)。

列車使用600-950跳停車次號以AM-CBTC（ATO）模式運(yùn)行，ATS給ATC自動列車控制系統(tǒng)發(fā)出的目的碼為終點(diǎn)站目的碼，途經(jīng)各站為跳停車站。因此，不會停車，使用600-950跳停車次號會使該站的默認(rèn)停車點(diǎn)自動消除，停車位置為新的目的地，若中央使用設(shè)置扣車或者將出站信號機(jī)交人工控不讓進(jìn)路觸發(fā)的方式將列車扣停在車站，此過程中在該站設(shè)置扣車或者將該站出站信號機(jī)交人工控會使該出站信號機(jī)的狀態(tài)變更為禁止?fàn)顟B(tài)，ATO將不再以站臺的停車點(diǎn)停車，將以信號機(jī)作為限制停車點(diǎn)控制列車停車。在事實(shí)上造成列車沖標(biāo)。

列車以AM-CBTC（ATO）模式運(yùn)行在站停穩(wěn)后ATC確定列車完全停車的信息。當(dāng)前編碼里程計(jì)檢測到零速度信息時，此零速度信息與另一端冗余的編碼里程計(jì)及車輛提供的零速度信息進(jìn)行比較。若這2個信息有至少一個與當(dāng)前信息一致，則ATP認(rèn)為列車已停穩(wěn)。在此情況下，由于某種原因造成列車頭部越過站臺停車點(diǎn)（PSP）后停穩(wěn)造成沖標(biāo)，當(dāng)列車需要以AM-CBTC（ATO）模式再次動車時，若當(dāng)前列車的實(shí)際停車位置距站臺停車點(diǎn)（PSP）5m以內(nèi)，則AM-CBTC（ATO）模式不可用無法再以AM-CBTC（ATO）模式動車，若列車的停車位置距站臺停車點(diǎn)（PSP）5m以外，則AM-CBTC（ATO）模式可用。具體情況與信號機(jī)位置無關(guān)完全取決于列車停車位置與站臺停車點(diǎn)（PSP）的距離。

列車BM（后備模式）駕駛模式中分為通信BM模式及非通信BM模式，通信BM跟CBTC模式列車沖欠標(biāo)現(xiàn)象類似，可比照上述CBTC列車的各現(xiàn)象。非通信的BM模式列車由于某種原因造成列車頭部越過站臺停車點(diǎn)（PSP）后停穩(wěn)造成沖標(biāo)，一旦超過最大的定位誤差，CC將失去定位。列車只能以RM模式動車重新讀取信標(biāo)，列車運(yùn)行一個區(qū)間或經(jīng)過一架正常開放區(qū)間信號機(jī)重新讀取定位升級駕駛模式。

3 非CBTC列車追蹤運(yùn)行的原理和影響

3.1 列車信號控制等級劃分

西安地鐵4號線CBTC系統(tǒng)提供3個列車控制等級：CBTC移動閉塞、BM固定閉塞和聯(lián)鎖控制，CBTC是基于無線通信的列車控制。BM就是常說的點(diǎn)式后備模式，特別是在BM中又分為2種：一種是有通信的增強(qiáng)型BM即CC-CI直連（EBM），另一種純點(diǎn)式BM列車需要通過VB收到LEU發(fā)來的變量信息，從而刷新變量，達(dá)到車地通信的效果使列車安全運(yùn)行。聯(lián)鎖控制狀態(tài)下提供區(qū)間防護(hù)，CBTC、BM和聯(lián)鎖控制級之間的相互轉(zhuǎn)換是自動進(jìn)行的。

在正線列車統(tǒng)一使用單一模式運(yùn)行時CBTC控制狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)90s的列車追蹤間隔，最小追蹤距離約15m。BM固定閉塞控制狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)210s的列車追蹤間隔，最小追蹤距離為相同運(yùn)行方向2架相鄰的信號機(jī)間的距離。聯(lián)鎖控制狀態(tài)下提供區(qū)間防護(hù)，最小追蹤距離為1個站間區(qū)間。

3.2 不同模式下列車的行車防護(hù)

3.2.1 CBTC列車追蹤點(diǎn)式有通信的降級列車

軌旁信號機(jī)在CBTC模式列車接近時處于滅燈狀態(tài)，非CBTC列車接近時處于點(diǎn)亮狀態(tài)。當(dāng)前車降級后，系統(tǒng)自動點(diǎn)亮該列車前方約1200m區(qū)域范圍內(nèi)的信號機(jī)；降級列車遵循信號機(jī)顯示和車載DMI指示行車；對于后續(xù)追蹤的CBTC列車前方的信號機(jī)，仍保持滅燈；CBTC車根據(jù)ZC給出的移動授權(quán)EOA運(yùn)行，可追蹤至離前方有通信的降級列車尾部一定安全距離處，如圖1所示。

圖1 CBTC列車追蹤帶通信的非CBTC列車追蹤距離示意圖

3.2.2 CBTC列車追蹤點(diǎn)式無通信的降級列車

若前方列車因故將ATP切除或降級，導(dǎo)致降級列車與軌旁沒有通信，則該降級列車尾部將生成一定長度的緩沖區(qū)域（最少400m），后續(xù)CBTC列車能追蹤至此緩沖區(qū)域的末端。

3.2.3 點(diǎn)式BM列車追蹤C(jī)BTC列車

當(dāng)BM列車追蹤C(jī)BTC列車時，BM列車依據(jù)地面信號機(jī)顯示及車載信號運(yùn)行，信號機(jī)開放條件遵循點(diǎn)式模式下的檢查原則；如圖所示，只有CBTC車出清信號機(jī)S1內(nèi)方進(jìn)路及進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段后，信號機(jī)S1才能開放。

4 列車多模式混跑行車組織方案

根據(jù)信號特性及不同模式下列車混跑的追蹤原理可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前列車故障降級為非CBTC模式時，在通信正常的情況下對整體的運(yùn)營影響較小，列車間隔可參照CBTC列車追蹤C(jī)BTC列車時的運(yùn)行間隔。當(dāng)前車故障將ATP切除以EUM模式或沒有通信的非CBTC列車時，該降級列車尾部將生成一定長度的緩沖區(qū)域（最少400m），后續(xù)CBTC列車只能追蹤至此緩沖區(qū)域的末端。

由于前車故障降級所生成緩沖區(qū)域較長在實(shí)際運(yùn)營中會導(dǎo)致后續(xù)CBTC列車在后方站無推薦速度，列車無法動車出站。由于非CBTC列車運(yùn)行較慢，受此影響勢必對后續(xù)列車造成較大延誤形成排隊(duì)晚點(diǎn)。西安地鐵4號線現(xiàn)階段單一大交路高峰上線34列車，行車間隔4′02″，后續(xù)會繼續(xù)根據(jù)線網(wǎng)客流情況，不斷壓縮行車間隔。考慮到西安地鐵4號線CBTC追蹤非CBTC時最少保證一個站間區(qū)間空閑，若對此類故障處理不善，將造成后車大量積壓帶來較大影響。

為減少列車EUM模式運(yùn)行對后車的影響，最大程度保證線上列車的正常運(yùn)行，建議如下：若列車降級為非通信車情況，列車此時位于折返線時立即組織該車抽線，后續(xù)利用行車間隔組織故障車回段場。當(dāng)列車此時位置與場段較近時，則立即組織列車運(yùn)行至終點(diǎn)站清客，進(jìn)入折返線退出服務(wù)，隨后利用行車間隔組織該車回段場。若列車在線路中段降級為非通信車，此時離場段較遠(yuǎn)，為盡快出清線路可利用西安地鐵4號線存車線較多的線路特點(diǎn)，組織該車運(yùn)行至前方就近帶存車線的車站清客，運(yùn)行至存車線退出服務(wù)。及時出清線路將對后續(xù)列車的影響降到最低，并根據(jù)實(shí)際情況組織場段出備用車恢復(fù)運(yùn)營秩序。

5 結(jié)語

綜上所述，本文重點(diǎn)闡述了列車沖欠標(biāo)和非CBTC運(yùn)行的原理和對運(yùn)營行車的影響，給出行車建議方案，為快速高效處置故障，降低影響提供了依據(jù)。