城市軌道交通信號系統(tǒng)安裝與調(diào)試技術(shù)研究

范力群

摘 要：軌道交通的信號系統(tǒng)關(guān)系到列車運(yùn)行的安全與效率，因此，其系統(tǒng)各部分的安裝和調(diào)試工作必須嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行操作。本課題簡要介紹城市軌道交通信號系統(tǒng)的各組成部分及安裝要點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上研究信號系統(tǒng)的調(diào)試注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：軌道交通;信號系統(tǒng);安裝;調(diào)試;研究

中圖分類號：U284 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

軌道交通信號是軌道列車“信號（顯示）、聯(lián)鎖、閉塞”的總稱。是由系統(tǒng)內(nèi)多種信號顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等主體設(shè)備和其他有關(guān)附屬設(shè)施構(gòu)成的一個完整的體系，信號系統(tǒng)的安裝和調(diào)試工作要根據(jù)軌道交通運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)加以改進(jìn)、更新和發(fā)展。

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能及組成

軌道交通的信號系統(tǒng)的作用不僅僅在于指揮和控制軌道內(nèi)列車運(yùn)行，保證運(yùn)行安全。城市軌道交通信號系統(tǒng)主要依靠三個子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)列車的自動控制：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱ATS）、列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（簡稱ATP）、列車自動運(yùn)行系統(tǒng)（簡稱ATO）;三個子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上獨(dú)立，功能上相互連接，子系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)組成一個閉環(huán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地面控制和車上控制結(jié)合。

2 信號系統(tǒng)設(shè)備安裝注意事項(xiàng)

信號系統(tǒng)設(shè)備包括軌道線路以及鋼軌等設(shè)備，在其安裝時要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，對存在隱患的關(guān)鍵環(huán)節(jié)做好復(fù)檢工作及記錄。

軌道電路是利用鋼軌線路和鋼軌絕緣構(gòu)成的電路，也是軌道交通信號的重要基礎(chǔ)設(shè)備。其設(shè)備底座安裝水平、牢固，組合柜、電源屏及其它機(jī)柜在一排時，所有底座安裝要排列整齊，并且底座間預(yù)留15 mm左右的空間。布置室內(nèi)線槽走向時要充分考慮機(jī)柜間的布線、防靜電地板支架固定和其它專業(yè)線槽經(jīng)信號設(shè)備房時布置情況。

鋼軌的鋪設(shè)同樣是信號系統(tǒng)安裝的重要工作，鋼軌作為導(dǎo)體，可以起到傳送電信息的作用。對于道岔區(qū)段軌道電路串聯(lián)的連接方式，因軌道電路的電流要流經(jīng)整個區(qū)段的所有鋼軌，在安裝鋼軌時，應(yīng)嚴(yán)格檢查所有跳線和鋼軌的完整性。

鋼軌絕緣可以將各軌道區(qū)段劃分開;安裝施工時一方面要保證相鄰軌道電路之間的電氣絕緣。另一方面，在軌道電路區(qū)段，其軌距保持桿、道岔連接桿、道岔連接墊板、尖端桿、轉(zhuǎn)轍機(jī)的安裝以及其它有導(dǎo)電性能的連接兩鋼軌的配件，均應(yīng)保持絕緣良好。檢查柱落入檢查缺口內(nèi)，兩側(cè)間隙為1～2 mm。

各種類型道岔所使用的電動轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置應(yīng)符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)安裝圖。動作桿和密貼調(diào)整桿應(yīng)安裝在一直線上，并平行于道岔第一連接桿。當(dāng)插入手搖把或開啟機(jī)蓋時，安全接點(diǎn)應(yīng)斷開;當(dāng)鎖好機(jī)蓋時，該接點(diǎn)應(yīng)接觸良好。移位接觸器在道岔正常轉(zhuǎn)動時，其接點(diǎn)應(yīng)處于常閉狀態(tài);道岔被擠或擠切銷折損時，應(yīng)切斷道岔表示。表示系統(tǒng)的動接點(diǎn)與靜接點(diǎn)的接觸深度，不得小于4 mm，與靜接點(diǎn)座應(yīng)有2 mm以上的間隙;當(dāng)擠岔時，定、反位接點(diǎn)應(yīng)斷開。

調(diào)試道岔處軌距的變化不超過限度，基本軌不橫移，尖軌走向靈活一致。道岔應(yīng)方正。單開道岔（或?qū)ΨQ道岔）兩尖軌前后偏差不得大于20 mm;復(fù)式交分道岔雙轉(zhuǎn)轍器及復(fù)式交分道岔活動心軌鈍角轍叉不得大于10 mm。道岔開程適當(dāng)，尖軌應(yīng)能與基本軌密貼。軌枕空檔應(yīng)滿足安裝裝置的安裝要求，道岔不符合安裝要求時，應(yīng)由工務(wù)部門整治，以達(dá)到轉(zhuǎn)轍安裝標(biāo)準(zhǔn)。

軌端接續(xù)線：包括連接軌道電路送、受端變壓器箱或電纜盒與鋼軌的引接導(dǎo)線、用于軌道電路接縫處的鋼軌接續(xù)線及連接道岔岔心等處的道岔跳線。其目的均為減小接觸電阻，保持電信息的延續(xù);引接導(dǎo)線通常采用涂有防腐油的多股鋼絲繩絞合而成。鋼軌接續(xù)方式包括塞釘式、焊接式等。

電纜從區(qū)間電纜引入孔進(jìn)入信號設(shè)備房，經(jīng)過其它專業(yè)設(shè)備房或走廊時，在砌墻與打墊層之前需提前預(yù)埋管道，各設(shè)備房位置確定即可進(jìn)行管道的預(yù)埋。電纜從軌行區(qū)進(jìn)入車站時，要注意土建單位預(yù)留電纜引入孔是否合適，電纜引入孔要綜合考慮其它弱電專業(yè)電纜共用。

軌道繼電器是主要受電設(shè)備，可實(shí)時反映軌道的狀況。主軌道繼電器的安裝接點(diǎn)位于聯(lián)鎖電路中，各分支受電端軌道繼電器的前接點(diǎn)，串聯(lián)在主軌道繼電器電路之中。當(dāng)任一分支分路時，分支軌道繼電器閉合，其主軌道繼電器隨之閉合。

信號系統(tǒng)中的限流設(shè)備通常是一個或一組可調(diào)式變阻器（箱），安裝在電源端，用來調(diào)整軌道電路的電壓，車輪分壓時，能防止電流輸出過大燒壞電源。軌道電路常用變阻器為R-2.2/220型，阻值為2.2 Ω，功率為220 W、容許電流為10 A、容許溫度為105℃，安裝前應(yīng)注意標(biāo)稱規(guī)格是否與設(shè)計(jì)文件一致。

3 調(diào)試的階段及主要工作

軌道交通信號系統(tǒng)調(diào)試是軌道交通工程建設(shè)階段中的一個重要環(huán)節(jié)。是一項(xiàng)科技含量高、程序較為復(fù)雜的系統(tǒng)性工作。合理組織軌道交通信號系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，在有限的時間和空間內(nèi)綜合利用線路條件，加強(qiáng)協(xié)調(diào)管理，完成全線設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試，以檢驗(yàn)城市軌道交通工程信號系統(tǒng)達(dá)到的運(yùn)行能力以及城市軌道交通工程項(xiàng)目能否獲準(zhǔn)載客試運(yùn)營的關(guān)鍵。信號系統(tǒng)的調(diào)試工作通常在具備以下前提后進(jìn)行：要在完成工程預(yù)驗(yàn)收，出具聯(lián)鎖與驗(yàn)收報(bào)告之后，分階段提供具備單車、多車上線調(diào)試報(bào)告，調(diào)試及安全防護(hù)方案已通過審核;通信系統(tǒng)控制中心與各站綜控室、變電所間電話開通，控制中心、各站綜控室、變電所及軌行區(qū)所有區(qū)域無線覆蓋并開通。

3.1 單臺設(shè)備調(diào)試

調(diào)試工作往往從單臺設(shè)備開始：

電源設(shè)備→信號機(jī)→發(fā)車指示器→緊急停車按鈕→計(jì)軸設(shè)備→車輛段軌道電路→轉(zhuǎn)轍設(shè)備。

在轉(zhuǎn)轍裝置安裝完成后，首先進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)手搖調(diào)整，對道岔的密貼、鎖閉量、缺口等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。以車輛段最常見的ZDJ6型直流電動轉(zhuǎn)轍機(jī)為例：摩擦聯(lián)接器摩擦電流不得大于額定電流的1.3倍，在道岔正常轉(zhuǎn)換時，電機(jī)不空轉(zhuǎn)。另外，道岔尖軌因故不能轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)換中途遇阻時，應(yīng)使電機(jī)克服摩擦聯(lián)接力空轉(zhuǎn)。當(dāng)尖軌密貼基本軌后，摩擦聯(lián)接器應(yīng)能消耗電機(jī)多余的旋轉(zhuǎn)慣性力，但不得出現(xiàn)電動機(jī)驟?，F(xiàn)象。

室內(nèi)控制電路的試驗(yàn)一般采用以下三種方法：

（1）使用專用的轉(zhuǎn)轍機(jī)模擬試驗(yàn)裝置。（2）使用室外任意一臺轉(zhuǎn)轍機(jī)。（3）直接在分線盤處連接道岔二極管。

3.2 信號各子系統(tǒng)調(diào)試

當(dāng)單臺設(shè)備測試通過后，進(jìn)行各個子系統(tǒng)的調(diào)試：

CBI子系統(tǒng)調(diào)試→ATS子系統(tǒng)調(diào)試→ATP子系統(tǒng)調(diào)試→ATO子系統(tǒng)調(diào)試→DCS子系統(tǒng)調(diào)試→車載設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試。

CBI系統(tǒng)調(diào)試分模擬試驗(yàn)階段和室內(nèi)外聯(lián)調(diào)階段。主要對包括功能性試驗(yàn)和聯(lián)鎖關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證。

ATS子系統(tǒng)調(diào)試功能性驗(yàn)證主要包括：車站及中心的系統(tǒng)操控功能，列車的監(jiān)督與追蹤，自動進(jìn)路觸發(fā)，進(jìn)路取消，自動列車調(diào)整，調(diào)度列車調(diào)整，車次號折返功能，報(bào)警功能等。

ATP子系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)不同模式下的列車運(yùn)行試驗(yàn)，列車追蹤運(yùn)行試驗(yàn)，車門安全控制，臨時限速防護(hù)，緊急停車防護(hù)，自動換端和自動折返等功能測試。

如圖1所示，為列車自動駕駛模式下的速度距離曲線。在ATP子系統(tǒng)臨時限速測試中實(shí)際速度曲線應(yīng)介于ATP限制速度包絡(luò)線中。

ATO子系統(tǒng)調(diào)試主要是驗(yàn)證列車運(yùn)行速度曲線的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)自動牽引和制動，驗(yàn)證其準(zhǔn)確停車以及自動開閉車門等功能。當(dāng)列車進(jìn)入站臺區(qū)域，站臺區(qū)段軌道電路的ATP接收器檢測到列車到達(dá)車站;列車到達(dá)停車點(diǎn)，經(jīng)列車ATO系統(tǒng)確認(rèn)，保證列車的制動;當(dāng)檢測到列車的速度為零，列車向地面送出列車停站信號，列車收到開門信息，使相應(yīng)的門控繼電器動作;司機(jī)按壓與門控繼電器相對應(yīng)的門控按鈕后，才可打開列車車門。

DCS子系統(tǒng)調(diào)試主要內(nèi)容包括：列車首尾雙套無線接收設(shè)備冗余倒替，車載設(shè)備的無線全覆蓋，車載設(shè)備有無丟失數(shù)據(jù)包現(xiàn)象，列車在前后有車的情況下能夠正常收發(fā)報(bào)文。

車載設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試主要為觀察設(shè)備啟動及運(yùn)行狀況是否正常，如：車載HMI、車載計(jì)算機(jī)、交換機(jī)以及板卡的指示燈顯示等信息，如有異常，需要及時處理。

3.3 全系統(tǒng)調(diào)試

子系統(tǒng)調(diào)試完畢并順利通過后，進(jìn)行的下一步即信號系統(tǒng)的全系統(tǒng)調(diào)試，全系統(tǒng)調(diào)試是指對正線運(yùn)行列車的車載設(shè)備與軌旁設(shè)備進(jìn)行的一系列聯(lián)動試驗(yàn)，這與在試車線的靜態(tài)、動態(tài)調(diào)試不同，主要目的是驗(yàn)證車載、軌旁設(shè)備信號的一致性和有效性，檢驗(yàn)列車運(yùn)行控制狀態(tài)和性能是否滿足要求。試驗(yàn)內(nèi)容和順序一般包括：電子地圖與地面設(shè)備一致性試驗(yàn)，無線系統(tǒng)試驗(yàn)，速度試驗(yàn)（列車運(yùn)行穩(wěn)定性驗(yàn)證），停車對標(biāo)試驗(yàn)，自動換端試驗(yàn)，車門開閉及與屏蔽門的聯(lián)動試驗(yàn)，RM、SM、AM駕駛模式試驗(yàn)，ATP超速防護(hù)，自動折返試驗(yàn)等。單車試驗(yàn)完成后應(yīng)進(jìn)行多車追蹤及跑圖試驗(yàn)，以評價其可靠性、可用性和安全性。

通過信號系統(tǒng)調(diào)試確保硬件和軟件接口功能和性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求;各系統(tǒng)接口參數(shù)匹配優(yōu)化，驗(yàn)證所有各系統(tǒng)之間的接口和通信規(guī)約的一致性;從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)整體性能的最優(yōu)。

4 總結(jié)

隨著科技的進(jìn)步，城市軌道交通信號系統(tǒng)將朝著更加易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身化管理及自診斷方向發(fā)展，在安裝調(diào)試過程中更需要加強(qiáng)自檢測技術(shù)的應(yīng)用，并充分評估遠(yuǎn)距離聯(lián)網(wǎng)傳輸效果，切實(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的遠(yuǎn)程控制和診斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]李青云.淺析地鐵信號系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].軌道與交通，2011（4）：37-38.

[2]孟廣治.交通信號系統(tǒng)的技術(shù)探討及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].工程與技術(shù)，2016（27）：5-7.

[3]王闖.淺析地鐵信號控制系統(tǒng)施工管理過程研究[J].電工技術(shù)，2013（6）：115.

[4]李建峰.淺談軌道交通工程的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[J].城市建設(shè)理論研究，2015（12）：51-53.