天津地鐵2、3號線計軸故障處理及實例分析

付 強 王 丹

(1.天津市地下鐵道運營有限公司,300222,天津; 2 天津鐵道職業技術學院,300240,天津∥第一作者,高級工程師)

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天津地鐵2、3號線計軸故障處理及實例分析

付 強1王 丹2

(1.天津市地下鐵道運營有限公司,300222,天津; 2 天津鐵道職業技術學院,300240,天津∥第一作者,高級工程師)

天津地鐵2、3號線采用基于無線通信的列車控制系統,并利用計軸設備作為冗余支持。試運營以來,列控系統運行總體穩定,但計軸設備故障較為常見,對正常運營秩序有一定影響。根據計軸設備構成和工作原理,分析計軸故障對行車工作造成的影響。從行車人員的角度,闡述了計軸故障的基本處置方式。并以空港站為例,具體分析了計軸故障處置過程中的關鍵環節和注意事項。

天津地鐵; 計軸設備; 故障; 處理流程

First-author′s address Tianjin Metro Operation Co.,Ltd.,300222，Tianjin,China

天津地鐵2、3號線采用了基于無線通信的列車控制(CBTC)系統,系統通過車地間的無線通信,實現車載信號設備與軌旁信號設備的信息交換,完成對列車的實時控制。同時,2、3號線采用了泰雷茲AzLM計軸設備,為聯鎖系統提供軌道(道岔)區段占用狀態信息,同時作為車地通信中斷時的列車定位手段。

天津地鐵2、3號線自2012年試運營以來,車地通信故障幾乎很少發生,而計軸設備故障卻時有出現。計軸故障后,CBTC列車的運行會在不同程度上受到影響。計軸故障(尤其是道岔區段計軸故障)成為了影響行車秩序的重要因素。因此,行車調度人員應熟練掌握計軸故障的影響及處理方式,才能最大程度減少故障對運營的影響。

1 計軸設備

1.1 計軸設備構成

計軸設備包括室內設備和室外設備兩部分,如圖1所示。室內設備主要為安裝在封閉機柜中的計軸評估器(ACE),室外設備為計軸檢測點。

圖1 AzLM計軸設備結構示意圖

1.2 計軸設備工作原理

通過安裝在軌道上的磁頭形成電磁場,確定軌道是否通過輪軸及輪軸運行方向。電子單元檢測并計算輪軸脈沖、監控磁頭,進行自檢并向ACE發送包含計數和監控信息的報文。ACE通過評估室外計軸區段計入及計出的軸數來判斷此區段是否空閑。

2 計軸故障現象及影響

造成計軸故障的原因很多。運營以來,故障多由于計軸主機板卡故障造成。按照故障導向安全的設計原則,計軸設備故障后有關計軸區段繼電器將保持落下狀態,以對聯鎖系統表示該區段占用。如果在故障計軸區段內沒有CBTC列車的車印跡,且相鄰的計軸區段不存在固定閉塞狀態,則RATP(區域列車自動防護)系統會將該區段標記為移動閉塞準備狀態,并給該區段施加臨時零限速。此后,RATP系統將連續地檢查該區段并驗證其保持該狀態是否安全。若任一檢查條件使其不能將該區段保持為該狀態,那么該區段將被標記為固定閉塞區段占用,并保持區段內的零限速。故障造成的影響主要表現在以下4個方面:

(1) 對ATS(列車自動監控)的影響。ATS將占用狀態的計軸區段顯示為紅色,并賦予該占用一個臨時的列車識別號。過多的軌道占用顯示及列車識別號會影響行車調度人員的信息判斷。

(2) 對信號顯示的影響。若故障計軸區段存在于基本進路內,進路防護信號將顯示紅燈;若存在于自動進路內,進路防護信號將顯示紅色“M”。

(3) 對列車運行的影響。ATP(列車自動防護)防護下的列車的移動授權會終止在關閉的信號機處或故障計軸區段的入口處。列車只能以授權的RM(限制人工模式)或NRM(非限制人工模式)憑引導信號或調度命令運行通過。

(4) 對進路或道岔操作的影響。若道岔區段出現計軸故障,還將影響進路的設置和道岔的操作。若計軸故障出現在進路內或進路防護信號機外方第一個計軸區段,都會影響列車通過進路后的正常解鎖。此外,計軸故障的發生還可能造成進路的解鎖。

3 故障處置的基本方式

3.1 計軸預復位

信號設備集中站車控室內綜合后備盤(IBP)上設置有計軸預復位和計軸旁路按鈕。當車站值班員按下IBP上故障計軸區段對應的按鈕時,計軸主機將對該故障計軸區段清零,但計軸區段繼電器對聯鎖仍然保持落下狀態,以表示該區段的占用狀態,直到通信列車成功掃過故障區段。計軸預復位方式用于單個或少量計軸區段非硬件故障的處理,處理流程如圖2所示。此方式處置無效時,應組織信號維修人員及時通過其他方式復位計軸。采用其他方式復位計軸區段時,應確保該區段為實際空閑區段。

圖2 計軸預復位處置流程

3.2 計軸旁路

計軸旁路是一個用以臨時吸起故障計軸區段繼電器的電路,繼電器吸起對聯鎖系統即表示該區段為空閑狀態。當車站值班員按下對應的計軸按鈕和旁路按鈕時,該區段即呈現空閑狀態。

計軸旁路的用途是允許聯鎖系統解鎖鎖閉的進路與道岔,以設置其他進路。主要用于以下兩種情況:

(1) 若道岔區段計軸故障,該道岔將處于鎖閉狀態。為了轉換道岔位置,需要用計軸旁路功能使該區段空閑以解鎖并單獨操作道岔至所需位置。

(2) 若計軸設備故障暫時無法恢復,可通過計軸旁路在列車通過進路后手動解鎖進路。

利用計軸旁路實施的處置流程為:確認計軸區段空閑情況—實施旁路操作—實施進路或道岔操作—取消旁路操作—組織列車運行。其中,實施旁路的計軸區段須為實際空閑的區段。

4 實例分析

空港經濟區站(簡稱“空港站”)是天津地鐵2號線機場延長線開通前的終端折返站,其與車輛段接軌,如圖3所示。從信號系統的配置來說,該站屬于信號設備集中站(范圍為圖1中虛線框內)。車站設置交叉渡線1組、渡線2組,其中道岔9、11、13、15均為自歸位道岔(隨有關進路解鎖后自動歸位定位)。

圖3 空港集中站布置示意圖

正常情況下,國山路站至空港站X04的進路和空港站至國山路站的X02進路均設為自動進路，其余進路均由計劃列車根據時刻表自動觸發。列車占用G02時,分別觸發進路X17-X05和X04-X17;當折返列車占用G12時,觸發X09-X02進路。試運營以來,空港站計軸故障發生頻率相對較高。故障處置除了按前文所述的流程執行外,還應結合該站的設備特點、聯鎖邏輯及ATS功能等因素綜合考慮。

4.1 單個計軸故障造成進路解鎖

根據聯鎖系統解鎖進路的原理,僅包含單個計軸區段的基本進路,當進路防護信號機外方第一個計軸占用時,進路內計軸區段故障,將造成該進路解鎖。例如,列車由國山路站進入G02時,G04發生計軸故障。此時,根據基本進路的解鎖邏輯,X04-X17將自動啟動延時解鎖。對此,可首先按照計軸預復位方式組織處理。處理無效時,在G04實際空閑時,由信號維修人員實施其他方式復位(強制復位或板卡重啟等)。

4.2 單個計軸故障造成進路不解鎖

當進路防護信號機外方第一個計軸有車占用或進路內任意計軸故障時,將造成列車通過該進路后,進路無法自動解鎖。例如,折返列車占用G12后,G12發生計軸故障。列車按信號折返進站后,X09-X02進路由于不滿足解鎖邏輯,不會自動解鎖。此時,有兩種方式可實現進路解鎖:

(1) 列車到達G03停穩后,對該進路實施緊急進路取消,進路解鎖需耗時60 s;

(2) 列車由G12發車并順序占用DG10、DG09、DG11、DG01且出清DG10前對G12實施計軸旁路操作,直至進路自動解鎖。

4.3 全站計軸故障

當全站計軸發生故障時,圖3中虛線框內所有計軸將均在ATS中顯示為占用狀態且被標記列車識別號。此時應注意以下幾點:

(1) 為防止處理過程中計劃列車按時刻表自動觸發進路,對行車調整造成干擾,可對G4、G12、G7、G3進行進路觸發禁用操作,屏蔽進路觸發功能。

(2) 為減小故障占用顯示對視覺的干擾及列車識別號的遺留,可對G2、G4、G12、G7、G3、G5進行故障標記。

(3) 根據ATS圖素顯示,判斷進路的設置情況。由于全站計軸均顯示占用,行車人員無法在ATS中通過進路光帶判斷進路的存在,必須通過進路的標識來判斷進路的存在。進路防護信號機旁有綠色箭頭的表示基本進路建立,有帶框綠色箭頭的表示自動進路建立。

(4) 根據進路存在的情況、列車位置及列車計劃運行路徑,判斷道岔操作的優先順序。例如,列車到達G04且X17-X05建立時全站計軸故障。此時,道岔13、15均處于定位,因入折返線進路已建立,列車可直接受令進入折返線后實施折返。因此,將道岔13、15轉為反位是應優先實施的操作。道岔13、15僅處于占用鎖閉狀態,可借助計軸旁路操作對道岔單操至反位。若列車到達空港站后，無其他任何進路時發生全站計軸故障,考慮列車首先進入折返軌的需要,應優先借助計軸旁路對道岔9、11進行反位的操作。

(5) 實施旁路操作時的要求。實施計軸旁路的區段應為實際空閑的區段,對有列車占用的計軸區段(尤其是道岔區段)實施旁路存在安全隱患。例如,進路X09-X02存在時,列車由G12進入進路,若此時對進路各區段按進路解鎖邏輯實施旁路操作,則會造成進路中的計軸區段順序解鎖。列車運行在道岔13、15時,道岔解鎖并將自動歸為定位,存在擠岔或掉道的安全隱患。

(6) 適時取消進路。計軸故障下進路無法按正常方式取消或自動解鎖,需適時對進路進行取消。取消方式有2種,一是通過緊急進路取消方式實現,此方法需耗時60 s;二是通過旁路進路的所有計軸區段(含接近區段)時按正常方式取消進路,此方法能及時生效,但需要旁路操作和取消進路操作有效配合。

(7) 根據聯鎖關系提前做好相關道岔的操作,以順利實現進路設置的目的。例如,建立進路X17-X03,道岔15要求定位作為側防容易被忽視;建立進路X09-X02,道岔11要求定位作為側防容易被忽視。

5 結語

計軸故障的基本處置方式簡單明確,但在實際處理過程中由于多種因素的影響,如有疏忽就會降低處理效率或影響安全。為了達到故障處理安全、及時、有效,行車人員必須在熟練掌握計軸故障處置流程的基礎上,強化對聯鎖邏輯、設備特點的掌握,提高信息預判和識別的能力。

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上海軌道交通2017—2025年規劃進行第二次環評公示

受上海市發改委委托,上海環境熱線網4月18日起對上海市軌道交通近期建設規劃(2017—2025)進行第二次環評公示。公示的方案由9條線路組成,全長約285 km,包括：19號線、20號線一期、21號線一期、23號線一期、1號線西延伸線、13號線西延伸線、嘉閔線、機場聯絡線、崇明線。需要說明的是,這些軌道交通項目尚處于征求公眾意見階段,并非最終規劃方案。隨著項目實施及環評工作的開展,相關信息將完善或調整。① 軌道交通19號線：起自閔行梅隴,終至寶山楊行。主要沿濟明路、浦東南路、江楊南路走行。全長約40 km,設站30余座。② 軌道交通20號線：軌道交通20號線一期起自上海西站,終至共青森林公園。主要沿交通路、場中路、嫩江路走行。全長約20 km,設站10余座。③ 軌道交通21號線：軌道交通21號線一期起自國際旅游度假區,終至浦東新區高行。主要沿哥白尼路、廣蘭路、楊高北路、東靖路走行。全長約28 km,設站10余座。④ 軌道交通23號線：軌道交通23號線一期起自閔行開發區,終至徐家匯。線路主要沿東川路、龍吳路走行。全長約29 km,設站20余座。⑤ 軌道交通1號線西延伸線：為現狀1號線終點站莘莊站向西延伸1站。全長約1 km,新增車站1座。⑥ 軌道交通13號線西延伸線：起自國家會展中心(中國博覽會綜合體),終至現狀13號線金運路站。主要沿諸光路、聯友路、金沙江西路走行。全長約10 km,設站5座。⑦ 軌道交通嘉閔線：起自嘉定新城,終至閔行莘莊。主要沿澄瀏中路、金運路、七莘路走行。全長約42 km,設站10余座。⑧ 軌道交通機場聯絡線：起自虹橋樞紐,終至上海東站。主要沿滬杭客專東側、春申塘、外環線走行。全長約68 km,設站8座。⑨ 軌道交通崇明線：軌道交通崇明線起自浦東金橋,終至崇明陳家鎮。主要沿G1501、長江隧橋——滬陜高速公路、中濱路走行。全長約47 km,設站8座。

(摘自2016年4月18日新華網,來源：上海發布)

Procedure with Axle Counter Failure and A Case Study of Tianjin Metro Line 2 and Line 3FU Qiang, WANG Dan

Tianjin metro Line 2 and Line 3 have adopted radio communication based train control (CBTC) system which uses the axle counter equipment as redundancy support. Since the trial operation, the whole CBTC system has been very stable, but the failures occurred in axle counter system are quite often and directly influence the normal metro operation. According to the structure of axle counter system and its operating principle, the influences on train running are analyzed. From the angle of train operators, the procedure with axle counter failures is stated, according to a case study of Tianjin Airport Economic Area Station, the key points and links in failure procedure are analyzed in detail.

Tianjin metro; axle counter equipment; failure; process flow

U 298.1

10.16037/j.1007-869x.2016.05.030

2014-05-02)