地鐵試車線共用設計方案分析

楊智

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京100070）

0 引言

試車線共用常見的情況有兩種，一種是試車線借用，當遇到土建滯后導致本線試車線開通較晚時，為了不耽誤工期，通過借用既有試車線進行新線開通前的列車信號系統調試。如石家莊3 號線首開段借用1號線既有西兆通車輛段的試車線，合肥3 號線借用2號線既有南崗車輛段的試車線；另一種是隨著城市線網密度變大，為避免重復投資、節約城市土地資源，會選擇多車輛段共建，如北京1、2、八通線共址四惠車輛段，青島1、3 號線共址安順車輛段，杭州1、4 號線共址七堡車輛段，北京3、12 號線（在建中）共用東壩車輛段等，共址和共用車輛段會同時共用試車線。無論是試車線借用還是多線共用，關鍵在于處理控制權轉換、軌旁設備安裝沖突和同種設備相互干擾的問題，設計方案應平衡工程適應性和資源共享性。

東壩車輛段是北京3、12 號線（在建中）采用“X”型雙線融合共址建設的車輛段，是北京首次采用兩條地鐵線同時建設、資源共享的方式建設的車輛段，試車線共用設計方案的主要技術要求和電路原理將應用于東壩車輛段試車線項目中。

1 試車線的功能

試車線是專門用于試車作業的線路，通過設置一套獨立于正線的ATC 信號設備，當新車到線后或對車載設備進行維修、更換、保養后，需在試車線對車載信號系統進行ATP/ATO 靜、動態功能調試以及進行車輛接口、車門監控、車門站臺門聯動、車-地通信、駕駛模式轉換、緊急關閉、自動折返、休眠喚醒等功能測試。

2 試車線的設計要求

試車線軌旁設備的布置原則應與正線一致，設置的實體軌旁設備至少應包括信號機、應答器、計軸。試車線與車輛段一般采用安全型繼電接口，接口分界點宜設在試車線信號設備室內電纜配線架分線端子排處。接口電路應采用雙斷設計，符合“故障導向安全”原則。試車線設備通過接口電路與車輛段聯鎖，實現對試車線線路及相關進路（道岔、信號機、計軸區段）的控制權的轉換和對敵對進路的安全控制。復示電路應采用雙接點或前后接點的方式，遵循“誰采集誰供電”的原則。

正常情況下，試車線的道岔及其防護信號機、終端阻擋信號機納入車輛段聯鎖。需要試車時，由試車線控制室發出請求，車輛段值班員對試車線完成必要的聯鎖控制后，將控制權移交試車線控制室，并給出同意試車的信號。試車線聯鎖應持續檢查同意試車狀態，當同意試車狀態丟失時，應停止試車作業。試車結束，列車停至指定虛擬站臺后，才能辦理取消試車操作手續[1]。

3 試車線多線共用技術要求

試車線多線共用主要有兩個技術難點：一是解決不同試車線地面設備的安裝位置沖突和同類設備之間的相互干擾問題；二是處理試車線控制權的轉換邏輯問題。

由于互聯互通工程的試車線可以互用，故本文只介紹非互聯互通線路共用試車線的室外設備配置、安裝的技術要求和控制權轉換邏輯電路原理。

多線共用需要滿足的技術要求有：

其一，試車線應指定由一個車輛段控制，各試車線ATC 均向此車輛段發送試車作業請求。

其二，試車功能的啟用應滿足唯一性。

其三，同一時間內只允許一列車在試車線上試車。

4 軌旁設備配置及安裝要求

多條線信號和車輛廠家均相同的情況也屬于一條試車線的性質，對此不做贅述。當信號廠家相同、車輛廠家不同時，應根據車輛的差異核算軌旁設備的數量和位置，做出相應調整。當信號設備廠家不同時，室內信號設備需獨立設置，軌旁設備可根據工程特性選擇獨立設置、部分共用或者完全共用。

4.1 信號機設置方案

如果獨立安裝每條線的信號機，不僅安裝位置會沖突，且無論非本線信號機是滅燈還是亮燈，都會對測試列車的司機造成困擾，故建議信號機共用，可通過連接信號機方向盒的不同端子柱的方式實現。

如圖1所示，1、2 號線各自從室內敷設電纜至室外信號機方向盒處并線，連接同一架信號機。同理，多線共用可適當通過增加方向盒實現并線。為了使1、2 號線點燈電路互限，可將“允許試車”信號作為點燈條件，通過SCAJF1 和SCAJF2（開始試車復示繼電器）分別串入各自的試車線信號機點燈電路中。如圖2所示，當1 號線正在試車時，SCAJ（開始試車繼電器）為吸起狀態，因為SCAJ 和FSCAJ（開始試車反復示繼電器）的邏輯關系為“非”，所以2 號線和車輛段信號設備室內的L1-FSCAJ 均為落下狀態，2 號線的試車請求電路無法接通，SCAJ 落下，SCAJF1 和SCAJF2 接點均為斷開狀態，故點燈電路無法接通，聯鎖無法點亮和控制信號機。多線共用電路處理邏輯同理，當任一線路正在試車時，此線復示給其余各線的FSCAJ 均處于落下狀態，其他線的SCAJ 和SCAJF均處于落下狀態，信號機的點燈都無法接通。所以，只有當在車輛段“允許試車”和其余線均無“開始試車”兩個條件同時滿足后，SCAJ 才能吸起，SCAJF 同時吸起，信號機點燈電路接通，信號機才能被點亮[2]。

圖1 信號機共用連接電路圖

圖2 兩條線控制權轉換電路圖

4.2 計軸設置方案

計軸建議共用，共用方案同信號機，利用室外計軸的方向盒不同的端子柱分別接至各線室內計軸機柜。如需單獨設置，可將兩條線的計軸分別安裝在兩條鋼軌上，如多條線獨立安裝，則需錯開停車點。

4.3 應答器設置方案

無源、休眠喚醒應答器建議共用，遵循統一的布置原則。有源應答器采用專用電纜，一般不共用，通過設置ID 來屏蔽不屬于本線的有源應答器報文，并調整虛擬站臺停車點，將安裝位置沖突的應答器錯開。

4.4 車地無線通信方案

如果不同線路采用的通信制式不同（2.4G、LTE、5G），相互之間不會產生干擾。如果采用同一制式但各自使用的頻段不同，比如均采用LTE 技術，一條線使用1785～1795MHz，另一條線使用1795～1805MHz，也不會相互干擾，故無線通信需考慮同頻干擾的問題。如果遇到兩條線的通信制式相同且頻率相同，試車線空間狹窄、細長，天線發射角調整范圍受限，如采用天線進行無線通信很難避免同頻干擾。故可選用漏纜作為無線傳輸介質，通過調整開口方向、加密RRU 布點、調整RRU 的功率和控制信號輻射強度來降低同頻干擾。也可選用波導管，分別安裝在試車線兩側避免相互干擾。如果遇到三條線以上共用試車線，且通信制式和使用頻率均相同，可以在試車時斷掉其余線路試車線的DCS 機柜電源來避免同頻干擾[3]。

5 試車線控制權轉換設計

試車線平時納入車輛段聯鎖控制范圍，當需要試車時，試車負責人會在試車線控制室向車輛段值班員發送試車請求，車輛段值班員確認試車條件滿足后，通過ATS 終端辦理聯鎖，包括列車處于規定區段且其他聯鎖區段空閑、試車線上所有調車信號機開放允許信號、道岔鎖于開向試車線的位置，聯鎖條件滿足后，車輛段與試車線的接口電路接通，試車線收到允許試車信號，互限的開始試車反復示繼電器均處于落下狀態，此時，按壓開始試車按鈕即可獲得試車線控制權。

試車結束后，試車線會向車輛段發取消試車請求，車輛段聯鎖檢查相關條件滿足，且經延時后條件仍未改變，則解鎖道岔、關閉試車線信號機，車輛段值班員收回試車線控制權。

接口交換信息主要包括：試車線聯鎖發出的“請求試車”信號；車輛段聯鎖發出的“允許試車”信號；試車線聯鎖發出的“開始試車”和“結束試車”信號。

接口邏輯電路需要充分利用車輛段的“允許試車”信號以及各試車線聯鎖之間相互制約的“開始試車”信號作為控制權轉換的限制條件。只有當車輛段“允許試車”和其他試車線無“開始試車”請求這兩個條件同時滿足時，本線“開始試車”信號才會生效[4]。

圖2 中位于車輛段信號設備室的YXSCJ（允許試車繼電器）常態落下，1、2 號線試車線通過YXSCJF（允許試車復示繼電器）分別連接車輛段信號設備室YXSCJ 的不同接點，同時采集車輛段的“允許試車”信號。當共用線路增多，YXSCJ 接點不夠時，可增加繼電器數量。在未收到車輛段“允許試車”信號時，按壓1、2 號線的SCA（開始試車按鈕）均無效，試車請求電路無法接通，SCAJ 未能吸起。只有當車輛段聯鎖檢測到非進路鎖閉且非進路信號機開放時，YXSCJ 才能吸起，此時車輛段同時向1、2 號線的試車線聯鎖發送“允許試車”信號，驅動位于1、2 號線試車線信號設備室的YXSCJF 吸起，此時1、2 號線試車線ATC 均收到了“允許試車”信號，試車請求電路中的YXSCJF 接點接通。

為保證試車線控制權的唯一性，任何時候有且僅有一條線的試車線聯鎖能取得試車線控制權，可利用FSCAJ 對其余試車線聯鎖的“開始試車”進行互限。圖2 中將2 號線試車線信號設備室的L1-FSCAJ 作為2 號線試車線聯鎖取得試車線控制權的必要條件，與設置于1 號線試車線信號設備室的SCAJ（L1）通過硬線連接，L1-FSCAJ 與SCAJ（L1）互為“非”邏輯。因L1-FSCAJ 常態吸起，當1 號線試車負責人請求試車將SCA（L1）按下時，如果此時已經收到了“允許試車”信號，YXSCJF（L1）則處于吸起狀態，且L2-FSCAJ 狀態為吸起時，1 號線的試車電路被接通，SCAJ（L1）吸起，從而使L1-FSCAJ 落下，之后再按壓SCA（L2）均無效，2 號線無法試車，直至1 號線結束試車。

相對應的，2 號線要想辦理試車，YXSCJF 和L1-FSCAJ 必須為吸起狀態，此時按壓SCA（L2）按鈕，SCAJ（L2）才能吸起。同理，L2-FSCAJ 落下，1 號線不能同時試車。

無論屬于哪條試車線聯鎖的SCAJ 吸起后，在車輛段信號設備室與之對應的FSCAJ 就會落下，此時車輛段就失去了對試車線設備的控制權，SCAJ 吸起的對應試車線ATC 系統即獲得了試車線控制權。

三條線共用的試車線控制權邏輯處理電路見圖3，原理同樣是利用車輛段聯鎖的“允許試車”信號和所屬不同試車線聯鎖之間相互制約的“開始試車”信號，作為控制權轉換電路接通的條件，從而確保試車線控制權轉換的唯一性。

圖3 三條線控制權轉換電路圖

試車完畢，試車線請求“結束試車”，將SCA 斷開，SCAJ 落下，車輛段收到FSCAJ 狀態為吸起后，車輛段可辦理取消非進路調車，車輛段聯鎖關閉試車線上非進路調車信號機，經延時后檢查條件仍未改變，可解鎖道岔，將試車線控制權收回，排列調車進路，調出列車，完成試車作業。

6 結語

上文根據北京3、12 號線共用試車線工程案例的設計原理展開，提出了試車線多線共用的信號系統的設計方案，介紹了避免軌旁設備安裝沖突和相互干擾的辦法，分析了各試車線聯鎖與車輛段聯鎖的接口邏輯電路，不僅可用于新線借用既有試車線作為開通前信號系統列車調試作業的項目，也可用于車輛段共址和共用建設的試車線多線共用工程。