淺析西安地鐵2號線列車出入段作業

孫 慧

*西安市地下鐵道有限責任公司 工程師，710016 西安

西安地鐵2號線信號系統包括正線信號系統和車輛段/停車場信號系統。正線信號系統采用具有完整功能的列車自動控制 (ATC)，主要包括:列車自動防護 (ATP)、計算機聯鎖 (CBI)、列車自動運行 (ATO)和列車自動監控 (ATS)4個子系統;還有支持自動駕駛 (AM)、ATP防護人工駕駛 (ATPM)、點式ATP駕駛 (IATPM)、限制人工駕駛 (RM)、非限制人工駕駛 (NRM)和自動折返駕駛 (ATB)6種駕駛模式。車輛段/停車場信號系統采用DS6-K5B計算機聯鎖系統和TJWX-2006-hh微機監測系統，支持限制人工駕駛或非限制人工駕駛模式運行。正線信號系統和車輛段信號系統是相對獨立的，為實現列車投入和退出商業運營的正常作業，在車輛段入段信號機外方的出、入段線上，分別設置了長約360 m的轉換軌，在轉換軌上裝設了一系列的信號設備，車輛段信號與正線信號之間按照敵對照查的聯鎖關系來保證行車安全。

1 轉換軌的軌旁信號設備布置及功能

列車從車輛段投入正線運營之前，需要在轉換軌處建立車-地通信，進行軌道數據庫版本校驗、定位、篩選和輪徑校準后，才能以ATPM駕駛模式正式投入運營。列車結束運營從正線回車輛段時，也需在轉換軌處將駕駛模式轉換為RM模式，才能回車輛段。為了完成上述功能，基于西安地鐵2號線現有的土建條件，對轉換軌軌旁信號設備進行了布置，詳見圖1。下面就出段線分別對各設備的布置及功能進行闡述，入段線與出段線軌旁設備對稱布置，功能相同。

圖1 轉換軌的軌旁信號設備布置圖 (無線天線略)

1.1 信號機

Szcd為車輛段總出發信號機，具有自動開放進路的功能，是車輛段聯鎖與正線聯鎖的分界點;XC為入段防護信號機，信號開放后，列車以不超過25 km/h的速度進入車輛段，這2架信號機都由車輛段信號系統進行控制。S4和S8信號機是列車進入正線的防護信號機，由正線信號系統進行控制。

1.2 計軸

轉換軌上設置的A2、A4、A6計軸設備用于檢測軌道區段的占用/空閑，其中A4計軸在篩選中還起重要作用。篩選是系統從根據軌道區段的占用/空閑進行列車追蹤的后備控制模式，轉換到根據列車位置進行追蹤的CBTC控制模式必須要進行這一個過程，以確保此列車前方或后方沒有“隱藏”的其他列車。

篩選過程是區域控制器利用車頭/車尾距計軸點的距離，及計軸區段的占用情況來進行的。當車頭距計軸點的距離小于最小車的長度，且下一計軸區段依然未被占用，就說明車頭沒有“隱藏”其他列車;當車尾距計軸點的距離小于最小車的長度，且前一計軸區段空閑，說明車尾沒有“隱藏”其他列車。詳細的篩選過程見圖2和圖3。一旦篩選成功，在列車司機顯示器上會顯示CBTC控制模式可用。

1.3 信標

1．版本校驗信標。ST為靜態信標、DT為動態信標。ST2為版本校驗信標，它提供當前線路的數據庫版本號。當列車經過此信標時，即進行軌道數據庫版本校驗。若列車正在使用的軌道數據庫版本與靜態信標的版本一致，列車方可以IATPM模式運行，如果不一致，列車將實施緊急制動，維護人員負責對信標進行修正。在所有投入正線運營的邊界處均需設置該信標。

2．定位信標。ST4、ST6和ST8為列車定位信標，主要用于列車的初始定位。當列車以RM模式從車輛段進入轉換軌后，讀取到第1個定位信標ST4時，能夠確定列車在線路中的位置;當列車讀取到第2個定位信標ST6時，能夠確定列車的運行方向;ST8信標是為防止前2個信標故障而設置的冗余信標，列車讀取該組信標內任意2個信標均能完成定位功能，隨后列車投入正線正常運營時，列車的位置會根據信標的檢測結果逐步更新。

圖2 列車車頭篩選過程示意圖

圖3 列車車尾篩選過程示意圖

3．篩選信標和輪徑校準信標。ST10、ST12、ST14和ST16既是列車篩選信標，也是輪徑校準信標。其中 ST14、ST16為篩選冗余信標，ST12、ST16為輪徑校準冗余信標。篩選信標的設置主要是為了消除列車的位置誤差。當列車讀取到ST10和ST12信標時，進行位置校準同時啟動篩選程序和輪徑校準程序，開始篩選過程和輪徑校準過程。在列車進行自動輪徑校準時，先讀取ST10或ST12信標，再讀取ST14或ST16信標，在這段固定距離內通過計數輪子的圈數來計算輪子的直徑。列車輪徑校準不是必須的，不經過輪徑校準也可以投入運營，輪徑校準也可以通過人工輸入數據來完成。

4．動態信標。DT-XC、DT4、DT8R和DT8為動態信標，它們與其所對應的信號機相關聯，列車經過時讀取的信息反映了其所對應信號機的顯示狀態，主要用于IATP模式下的列車運營。

2 列車出段作業

列車在車輛段停車庫內按照運營計劃即將投入運營時，需對其車載ATC設備進行日常發車測試，以確保車載設備能夠正常工作。測試主要包括:車載控制器硬件檢測、車載控制器軟件檢測、通信檢測、接口檢測 (與牽引/制動系統、速度傳感器、加速度計和列車線等)、制動、門循環等。檢測由列車兩端的車載控制器自動執行，中間不需司機的干預。若測試未通過，將提示故障信息，列車不能投入運營;若測試通過，列車方可投入運營。

列車通過發車測試后，司機等待調度命令準備發車。調度員可設置S4和S8信號機為自動進路信號機，并排列停車庫至Szcd總出段信號機的進路，司機駕駛列車以RM模式在庫內按最高5km/h的速度運行，出庫后按最高25km/h的速度運行至Szcd總出段信號機。若調度員此前按壓了調度工作站上Szcd信號機旁的自動進路按鈕，系統可自動排列Szcd信號機至S4信號機的進路;若未按壓此按鈕，調度員可人工排列此進路，進路開放后，司機可駕駛列車駛入轉換軌。列車通過轉換軌時，車載控制器通過無線設備與軌旁區域控制器ZC建立通信，同時校對軌道數據庫版本;再讀取ST4、ST6和ST8信標進行定位，確認列車在線路中的位置和運行方向;在CBTC模式不可用的情況下，當列車成功讀取了動態信標DT4的信息后，駕駛員可轉換駕駛模式為IATP運行;在CBTC模式可用的情況下，列車運行到ST10和ST12信標，開始進行篩選過程，當列車車頭篩選完成時，車載設備會提示ATPM模式可用，此時司機可以把駕駛模式由RM模式轉換為ATPM模式 (不能直接轉為AM模式)，但這時列車車尾還沒有進行篩選，雖然車尾不篩選對本車的運行沒有影響，但會影響到后續列車的運行，因此車尾篩選完成后是RM模式轉換為ATPM模式的最佳時機，駕駛模式轉換位置見圖1。由于車尾篩選完畢后沒有提示，需在軌旁設標志牌提醒司機駕駛模式轉換的位置;列車轉換為ATPM模式以后，可以轉換為AM自動駕駛模式按時刻表運行至正線車站，完成列車的出段作業。

3 列車入段作業

列車從正線結束運營預回車輛段時，系統將根據列車時刻表自動排列從車站至轉換軌XC信號機的進路 (或調度員人工排列進路)，車輛段調度員排列XC信號機至停車庫的進路。司機駕駛列車以ATPM模式 (或AM、IATPM模式)駛向轉換軌(若列車以AM模式離開車站，在進入轉換軌前，則必須轉換為ATPM模式)。在列車讀取到XC信號機的預告信標DT-XC為允許信號后，司機駕駛列車速度低于25 km/h時，車載設備會提示司機RM模式可用，此時司機可以不停車轉換駕駛模式為RM模式，駛入車輛段停車庫，完成列車入段作業。

4 小結

西安地鐵2號線列車出入段作業的設計，基本滿足了運營需求，但也存在著不足之處。比如，列車出段時，車尾篩選完成后沒有提示，司機轉換駕駛模式的時機不好把握;在轉換軌處RM模式與AM模式不能直接轉換，給司機操作帶來不便，這些還有待于在以后的線路設計中加以完善。

［1］ 西安市地下鐵道有限責任公司．西安市地鐵二號線一期工程正線信號系統設計聯絡文件．2010.

［2］ 西安市地下鐵道有限責任公司．西安市地鐵二號線一期工程車輛段及停車場信號系統設計聯絡文件．2010.