地鐵正線信號機顯示方案設計分析

何秀霞

何秀霞:浙江浙大網新眾合軌道交通工程有限公司 工程師 310005 杭州

地鐵設計規范要求，地鐵信號系統做為列車運營的關鍵系統，應具有高安全性、可靠性及可用性。為提高列車運行的安全性，目前國內移動閉塞式的ATC系統，大多采用將點式列車控制模式(Intermittent ATP)、或基于軌道電路的列車控制模式(Interlocking control)作為后備列車運行控制模式，每種方案對信號機點燈方案要求不盡相同。本文在對國內地鐵正線軌旁信號機顯示方案進行總結的基礎上，以杭州地鐵1號線及大連地鐵1、2號線為例，對點燈方案進行設計和分析。

1 信號分類

城市軌道交通正線上的信號，按功能分為主體信號(黃燈、綠燈、紅燈，除復示信號機)與輔助狀態信號(藍燈)，分別用于降級的非CBTC列車運行憑證和CBTC列車憑證，以區分CBTC和非CBTC及信號機故障狀態下的顯示;按位置分為出站信號機、道岔防護信號機、道岔防護兼出站信號機、折返阻擋信號機、線路終端的阻擋信號機及復示信號機。信號的具體含義如下。

綠燈:允許信號，至下一個信號機的進路已空閑并且鎖閉，且進路內的所有道岔均開通直向。

黃燈:允許信號，至下一個信號機的進路已空閑并且鎖閉，且進路內至少有一組道岔開通側向。

紅燈+黃燈:開放引導信號，警示司機根據調度命令行車，不具備任何速度含義。

紅燈:絕對停止信號，禁止列車越過此信號機。

藍燈:CBTC車可越過此信號機，這個顯示將道岔已經電氣鎖閉的信息傳達給CBTC列車，主信號滅燈并點亮藍燈。藍燈由ZC安全控制并通過MicroLok實現。

裝備有全套車載設備并在CBTC運行模式下的列車，定義為CBTC列車;車載設備故障的列車或沒有裝備車載設備的列車，或該列車駕駛模式已轉換成非CBTC模式，如iATP，RM或NRM，定義為非CBTC列車。非CBTC列車按照軌旁信號機的顯示行車。

2 CBTC模式下地面信號機顯示方案

目前的CBTC系統項目中，信號機的機構和顯示模式有3種方案:①CBTC模式下信號機滅燈;②CBTC模式下信號機按照移動授權的狀態點燈;③在原有信號機機構上增加藍燈燈位，當系統運行在CBTC模式下，信號機點CBTC的狀態表示燈(藍燈)。目前，方案①無法自動持續檢測燈絲狀態，且不利于司機了解信號機位置;方案②中信號機同樣的顯示，在CBTC模式下和后備模式下的定義不同，遇系統設備故障時，存在顯示升級、不符合設計原則的缺點。現以杭州地鐵1號線四燈位常態點藍燈為例，對方案③進行設計分析。

杭州地鐵1號線信號系統無故障時，區域控制器ZC(Zone Controller)輸出一個命令，由MicroLok驅動CBTC工作狀態繼電器，將此繼電器接點用于點燈電路中，使該信號機主信號滅燈并點亮狀態藍燈。當狀態藍燈滅燈時，信號系統自動改點紅燈，燈絲監測系統對故障藍燈進行報警提示。此設計可有效改善方案①的缺點。同時，軌旁ATP設備向車載信號設備發送對應地面紅燈顯示的移動授權信號，車載設備收到此信息后，將采取制動措施并確保列車完全停下來。

杭州地鐵1號線信號系統無線通信故障時，運行中的CBTC列車轉換為非CBTC列車，司機駕駛列車需以地面信號作為主體信號運行，藍燈視為禁止信號，將不允許越過。此時MicroLok根據列車占用計軸區段狀態檢測列車位置，設置區段閉塞，分別使非CBTC列車運行前方和后方各兩架信號機，主顯示為點燈狀態，輔助信號藍燈為滅燈狀態。此設計可避免方案②中的故障升級風險。

綜上所述，方案③可成為CBTC模式下的最佳方案。

3 降級控制模式下的地面信號顯示方案

3.1 主體信號機的機構設置

1．出站信號機。目前的出站信號機機構設置方案有3種:①二燈位，紅色、綠色，大連地鐵1、2號線應用;②三燈位，紅色、綠色、黃色，成都地鐵1、2號線應用;③四燈位，藍色、紅色、綠色、黃色，杭州地鐵1、2號線應用。

2．道岔防護信號機及道岔防護兼出站信號機。因道岔區段有速度限制及進路的不唯一性，此2種信號機機構設計均需開放黃燈。目前有2種方案:①三燈位，紅色、綠色、黃色，成都地鐵1、2號線應用;②四燈位，紅色、綠色、黃色、藍色，杭州地鐵1、2號線應用。

3．區間信號機。通常在車輛段、停車場和其他線路進入正線入口處，以及滿足降級控制模式下，在長大區間列車運行間隔需要的區間分割點處，設置區間防護信號機。該信號機機構設置有3種方案:①二燈位，紅色、綠色，大連地鐵1、2號線、北京地鐵8、10號線應用;②三燈位，紅色、綠色、黃色，成都地鐵1、2號線、廣州地鐵4號線應用;③四燈位，藍色、紅色、綠色、黃色，杭州地鐵1、2號線應用。

4．線路終端阻擋信號機。其主要機構設置方案有2種:①單燈位，紅色;②二燈位，紅色、封燈。此2種方案在地鐵系統內均有應用。

5．復示信號機。因《地鐵設計規范》 《城市軌道交通信號系統通用技術條件》等城市軌道交通相關國家標準中，均無復示信號機的設置及顯示標準，目前在已設計過的地鐵線路中，例如杭州地鐵1、2號線、成都地鐵1、2號線、大連地鐵1、2號線及鄭州地鐵1號線中，均參照《鐵路信號設計規范》的定義，復示信號機僅復示主體信號機的允許信號(綠燈、黃燈)，以無顯示為定位，當其主體信號機為關閉時，復示信號機自動恢復定位。機構采用方形背板以區別于主體信號機。

3.2 主體信號機設置方案中的問題及解決措施

3.2.1 臨時限速

出站信號機及長大區間分割信號機二燈位顯示方案，較三燈位及四燈位顯示方案節約成本，有便于維護的優點。但此方案遇線路限速時，無法開放引導信號，不具有引導防護功能。針對此問題，在設計動態信標控制電路時，增加臨時限速切除按鈕(TSRA)，如圖1所示。遇線路限速時，信號機開放允許信號，通過限速區段臨時限速按鈕，切斷與信號機相關聯的動態信標激活電路。當在iATP模式的列車運行至限速區段時，采用RM模式或NRM模式通過限速區段。

圖1 二燈位TSR臨時限速方案架構

三燈位、四燈位信號機，遇線路限速時，由聯鎖采集限速信息，進行進路鎖閉，人工開放引導信號實現。其限速方案系統架構如圖2所示。

圖2 三燈位及四燈位TSR臨時限速方案架構

3.2.2 聯絡線處信號機侵限

由于聯絡限界的原因，在聯絡線上無法設置室外信號機，可設置虛擬信號機實現轉線作業的接口需求。聯鎖系統負責完成照查、進路建立/解鎖/取消、信號機開放、道岔單鎖至定位等有關操作及正確聯鎖邏輯檢查。虛擬信號機按進路的聯鎖關系，在車控室工作站界面上給出相應點燈表示。下面以大連地鐵1號線為例，對其信號開放辦理方式及信號引導功能的設計進行分析。

1．虛擬信號機開放辦理方式。如圖3所示，因1號線與2號線聯絡限界原因，在聯絡線中點處設置進入雙方正線的入口防護虛擬信號機X0208/X2803。2號線向1號線轉線作業時，在1號線建立了接車進路，X0208開放允許信號，并給出“同意接車”信息后，2號線方能辦理至聯鎖線的發車進路，開放轉線防護信號機X2807，完成接、發車進路辦理作業。

圖3 大連地鐵1號線姚家站

2．虛擬信號機點燈方案。虛擬信號機引導信號的設置，因所采用的信號系統開放引導信號條件的不同而不同。就大連地鐵1、2號線信號系統開放引導信號條件而言，要求進路內方計軸區段占用且緊鄰信號機的區段占用，對虛擬信號機設置引導信號無實際意義，可不設。以虛擬信號機X0208為例，對其不設置引導信號的3種情況分析如下:①X0208開放引導信號的條件是，信號機內方進路上的區段故障，且占用接近區段 ST2801。若ST0104區段因故紅光帶，此時2號線辦理轉線請求，因接近區段空閑，進路X0208→X0302引導信號無法開放，1號線的“同意轉線”信號亦無法發出，導致2號線發車信號不能開放。②進路X0208→X0302接車信號開放，2號線的轉線發車信號也已開放，車尚未壓入發車信號機內方，若X0208進路內方區段因故紅光帶，X0208接車信號關閉，1號線的“同意轉線”信號丟失，導致2號線轉線發車信號關閉，由于其接近區段ST2801空閑，同樣X0208不能開放引導信號，1號線的“同意轉線”信號無法發出，2號線的發車信號不能開放。③進路X0208→X0302接車信號已開放，2號線轉線的發車信號亦開放，當轉線車列壓入ST2801區段，此時X0208進路內方區段因故紅光帶，X0208接車信號關閉，對于已進入X0208內方的司機而言，X0208的關閉無實際意義，并不影響正在進行的轉線作業，直至下一架信號機X0302才能對車列進行阻擋，X0208也無需再開放引導信號。

4 結束語

信號系統工程設計在遵循《鐵路信號設計規范》《地鐵設計規范》《城市軌道交通信號系統通用技術條件》前提下，還需滿足《信號系統集成總承包合同》及《聯會文件》要求。針對不同的工程項目，根據其具體工程情況，結合運營需求和系統控制特點，選擇適合該工程的信號機設置及顯示方案，以便更好地服務于運營。

［1］TB10007．2006/J529-2006．鐵路信號設計規范［S］．2006.

［2］GB 50157-2003．地鐵設計規范［S］．2003.

［3］GB/T12758-2004．城市軌道交通信號系統通用技術條件［S］．2004.

［4］錢征宇.CBTC模式下信號機的顯示方案［J］.鐵道通信信號，2011，7(47):19－20．

［5］易立富.地鐵正線信號機的顯示方案分析［J］.鐵道通信信號，2011，7(47):14－18．

［6］田中華.地鐵正線信號機的顯示方案分析［J］.技術與市場，2012，12(19):41－42．