淺談天津地鐵5、9號線信號系統(tǒng)的差異

胡文宇

（天津?yàn)I?？焖俳煌òl(fā)展有限公司，天津 300000）

天津地鐵9號線開通較早，使用的是基于準(zhǔn)移動閉塞的列車自動防護(hù)系統(tǒng)（ATC），5號線使用的是較為先進(jìn)的基于通信的列車自動控制系統(tǒng)（CBTC），我跟據(jù)積累的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，針對兩套系統(tǒng)進(jìn)行簡單的對比。

1 閉塞模式

9號線使用的是傳統(tǒng)準(zhǔn)移動閉塞技術(shù)，正線每300米一個軌道電路劃分固定閉塞區(qū)間，通過軌旁的AF904軌道電路向車載ATP系統(tǒng)實(shí)時傳輸安全信息，車載ATP系統(tǒng)通過計(jì)算得知列車前方的安全距離，由車載ATO系統(tǒng)自動地采取減速或制動。

5號線使用的是較為先進(jìn)的移動閉塞技術(shù)，車載設(shè)備和軌旁設(shè)備通過DCS網(wǎng)絡(luò)不間斷進(jìn)行雙向通信，車載控制器根據(jù)讀取的靜態(tài)信標(biāo)進(jìn)行定位，軌旁區(qū)域控制器根據(jù)列車的速度計(jì)算列車前后的安全距離，向每列車實(shí)時發(fā)送移動授權(quán)，保證兩個相鄰的移動閉塞分區(qū)以較小的間隔同時前進(jìn)。

在技術(shù)上，5號線的CBTC移動閉塞技術(shù)較為先進(jìn)，但是由于地鐵車站距離較短，一般情況下都能保證一區(qū)間一列車，因此在實(shí)際的使用上差異不大，都能滿足正線最小追蹤間隔90秒的運(yùn)營需要。

2 列車駕駛模式

9號線列車駕駛模式有ATO、ATP、Close-in和Bypass共四種。

ATO模式下，不需要司機(jī)參與，ATC系統(tǒng)自動駕駛列車，司機(jī)需要手動開關(guān)車門并進(jìn)行防護(hù)。ATP模式下，司機(jī)需要手動駕駛，ATC系統(tǒng)自動提供超速保護(hù)。Close-in模式是一種降級的駕駛模式，ATP強(qiáng)制限速25Km/h，司機(jī)在不超過限速的條件下手動駕駛。Bypass模式是一種完全屏蔽信號系統(tǒng)的駕駛模式，司機(jī)需要根據(jù)調(diào)度命令和地面信號的顯示手動駕駛列車。

5號線列車駕駛模式有ATO、ATPM、iATPM、RM和NRM共五種。

ATO模式下，不需要司機(jī)參與，CBTC系統(tǒng)自動駕駛列車。ATPM模式下，需要司機(jī)手動駕駛，CBTC系統(tǒng)自動提供超速保護(hù)。iATPM模式下，列車在ATP監(jiān)督下的手動運(yùn)行模式，此時ATP防護(hù)信息來自于動態(tài)信標(biāo)。RM模式是一種降級的駕駛模式，ATP強(qiáng)制限速25Km/h，司機(jī)在不超過限速的條件下手動駕駛，軌旁信號機(jī)點(diǎn)燈，列車按照軌旁信號顯示運(yùn)行。NRM模式是一種完全屏蔽信號系統(tǒng)的駕駛模式，司機(jī)需要根據(jù)調(diào)度命令和地面信號的顯示手動駕駛列車。

相對于9號線，5號線增加了iATPM駕駛模式，此時ATP防護(hù)信息不是由CBTC系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳遞給列車，而是通過安裝在道床上的動態(tài)信標(biāo)傳遞給列車，此種模式下ATP不能做到實(shí)時防護(hù)，只提供到點(diǎn)到點(diǎn)的防護(hù)，存在較大安全隱患。

3 軌旁聯(lián)鎖系統(tǒng)

9號線全線共14個聯(lián)鎖區(qū)，每個聯(lián)鎖區(qū)控制1到2個車站。聯(lián)鎖設(shè)備采用一主一備雙機(jī)熱備冗余工作方式。5號線全線6個聯(lián)鎖區(qū)，最大聯(lián)鎖區(qū)跨8個車站。聯(lián)鎖設(shè)備采用二乘二取二的工作方式。

相對于9號線，5號線的聯(lián)鎖區(qū)域較大，聯(lián)鎖設(shè)備故障影響范圍也隨之?dāng)U大。5號線聯(lián)鎖設(shè)備主備模式采用二乘二取二的工作方式，相較于9號線一主一備的模式更加先進(jìn)，但是在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，5號線聯(lián)鎖設(shè)備在故障切換一次后不會再次進(jìn)行切換，如果此時主用聯(lián)鎖設(shè)備故障，會直接導(dǎo)致整個聯(lián)鎖區(qū)癱瘓。

兩條線聯(lián)鎖軟件都僅能記錄故障情況下的數(shù)據(jù)，正?？刂茢?shù)據(jù)只能使用外接筆記本的方式實(shí)時接收存儲，不能在板卡內(nèi)存儲，造成在某些故障情況下沒有數(shù)據(jù)支持，嚴(yán)重影響故障分析。

4 信號機(jī)點(diǎn)燈方式

9號線信號機(jī)使用的是點(diǎn)燈單元驅(qū)動雙燈絲燈泡，顯示狀態(tài)常亮。5號線信號機(jī)使用的是點(diǎn)燈單元和LED發(fā)光盤，在CBTC通信下的列車前方的信號機(jī)均顯示滅燈，不具備CBTC通信下的列車前方的信號機(jī)均顯示滅燈。

5號線CBTC通信下的列車憑車載信號顯示行車，信號機(jī)處于滅燈狀態(tài)不作為行車條件；在不具備CBTC通信的情況下，信號機(jī)顯示點(diǎn)燈狀態(tài)，司機(jī)憑信號顯示行車。在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，CBTC通信下的列車前方信號機(jī)出現(xiàn)過瞬間點(diǎn)亮的情況，甚至在李七莊站折返信號機(jī)出現(xiàn)紅燈呼吸狀閃爍的情況，嚴(yán)重干擾司機(jī)判斷。

5 傳輸系統(tǒng)

9號線信號系統(tǒng)使用的是通信系統(tǒng)的OTN（光傳送網(wǎng)）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用獨(dú)立的板卡與其他系統(tǒng)硬隔離，全部信息采用有線方式傳輸，數(shù)據(jù)主要包括ATS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和聯(lián)鎖站聯(lián)數(shù)據(jù)。

5號線全部信息通過一套獨(dú)立的DCS系統(tǒng)傳輸，車地間采用無線通信，其他設(shè)備間采用有線通信，數(shù)據(jù)主要包括全部的車地間通信、聯(lián)鎖設(shè)備通信和ATS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信。

兩條線均采用獨(dú)立的A/B網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并行工作，互不影響。5號線CBTC系統(tǒng)傳輸?shù)能嚨貙?shí)時數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上更加復(fù)雜，從VLAN中劃分出安全網(wǎng)和非安全網(wǎng)，做到專網(wǎng)專用，同時引入RRPP（快速環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議），當(dāng)網(wǎng)環(huán)斷開時能迅速斷環(huán)成鏈，保證網(wǎng)絡(luò)不會中斷。

相對于9號線OTN網(wǎng)絡(luò)，5號線DCS網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)量更多，結(jié)構(gòu)上也更加復(fù)雜，關(guān)鍵故障點(diǎn)也隨之增多。安全VLAN和非安全VLAN交匯點(diǎn)在FTM服務(wù)器上，全部的安全和非安全信息由FTM主備服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)器故障會造成兩個VLAN之間信息中斷，導(dǎo)致CBTC系統(tǒng)不能使用。安裝在軌旁的AP設(shè)備工作在2.4GHz頻段，如果受到干擾會造成車載控制器不能收到移動授權(quán)導(dǎo)致緊急停車，開通前部分AP增加了濾波裝置，但在個別位置還是存在通信不暢的問題。

綜上所述，5號線信號系統(tǒng)相對于9號線有較大的升級，但還有不少的系統(tǒng)缺陷需要完善，廠家在設(shè)計(jì)上也有所考慮，利用了大量的冗余方式進(jìn)行規(guī)避，但是很多方面效果不明顯，而且國外信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與中國傳統(tǒng)運(yùn)營思路還是存在差異，在運(yùn)營過程中還是出現(xiàn)各種水土不服的情況。