紹興地鐵2號線一期信號系統設計分析

伍雨彬

（紹興市軌道交通集團有限公司 運營分公司，助理工程師，浙江 紹興 312000）

0 引言

紹興地鐵2 號線一期工程線路全長約10.8km，共設車站9 座，均為地下站，2 號線一期初步設計有車輛段（袍江車輛段），由于一期工程調整，取消袍江車輛段，列車停放及檢修作業等存在問題，且列車無法實現在車輛段內自動休眠、喚醒、出入庫、自動洗車等功能，導致列車無法進入正線正常運營，因此提出利用2 號線一期車站配線來停放列車，并選擇合適的車站配線設置檢修線或線上檢修庫，全線采用自動化等級4 級（GoA4［1］）全自動運行系統，采用線上停檢線設置，且線上停檢線區域均采用全自動區域設計，信號系統設備配置及運營需求需進一步研究細化，包括軌旁基礎設備、ATS 系統設備配置等，以滿足列車自動喚醒休眠、自動出入庫等功能，實現正線及停檢線區域列車全自動運行功能。

1 2號線信號系統概述

相對于傳統的半自動化列車運行（STO），2號線全自動運行信號系統的設計基于行車控制逐步通過設備替代人工，采用控制中心一級控制的模式。2號線全自動運行系統在控制列車啟動、制動、停站、開關車門及軌道監控、乘客上下客監控、列車監控等都由系統自動實現，在緊急情況的檢測與處理，由系統和人工配合完成，在各系統設計上要求新增接口及相應接口內容，以實現列車休眠喚醒、障礙物檢測、列車診斷等功能。

2 線上停檢線信號系統方案設計

2.1 總體方案

由于2 號線一期工程調整，采用在正線海南路站增設停檢線（即設置過渡期線上停車線），來完成檢修頻次較高的日常檢修或周月檢。在海南路站南側增設一股一線兩列位停車列檢線，北側增設一列位停車列檢線和一列位雙周三月檢線，海南路站站后兩股道為停車線。同時利用首末車站停車，一期工程停車規模可達11列位（含檢修車），難以滿足初期運營五分鐘的行車間隔要求，為保障行車組織、車輛運用與停放及維修組織要求，應適當調整行車間隔，減少運用列車數量，滿足開通要求（詳見圖1）。

圖1 紹興2號線一期線路調整圖

采用線上停檢線方案后，取消了原袍江車輛段提供的ATP、聯鎖設備，停檢線納入正線集中站海南路站控制。原袍江車輛段備用控制中心、培訓及維修等設備用房臨時設置于正線集中站海南路站。取消原袍江車輛段試車線，2號線一期與1號線共用試車線，但需在1 號線試車線上加裝2 號線信號設備，包括：倒切開關柜、1號線轉2號線設備電纜接續箱、電源設備、分線柜、組合柜、ZC、聯鎖等全自動運行正線設備、2 號線軌旁設備等。海南路線上停檢線自動運行區內的軌道視為正線的一部分，該區域不設置轉換區，停檢線所有區域納入正線ZC 管理，設置車地無線設備，列車在海南路線上停檢線區域能實現自動列車進路等ATS 功能，海南路站全區域定義為全自動運行區域，由控制中心集中控制。ATS具備對整個海南路站（含停檢線）監控功能，具備列車識別號的連續追蹤、自動賦予列車車次號功能，海南路站管控的所有區域都納入列車運行時刻表，入庫線上停檢線列車根據時刻表自動設置列車目的地碼，自動觸發列車進路，支持列車以（全自動駕駛模式）FAM 進入停檢線，列車出庫停檢線通過在停檢線上加載匹配時刻表，自動設置列車目的地碼，自動觸發進路，列車以FAM模式出庫進入正線運營。

2.2 線上停檢線信號顯示設置

在停檢線設置列車（道岔防護）信號機，采用黃、綠、紅三燈位信號機構和綠、黃、紅、紅+黃四顯示方案［6］，如表1所示。黃色信號顯示和綠色信號顯示都代表允許信號，正線及海南路站停檢線區域內道岔都設置為9 號道岔，側向過岔最高限速40km/h。紅色信號顯示則代表禁止信號，紅+黃信號顯示代表開放引導信號，當信號機故障不能開放或進路故障時，引導進路可辦理開放，列車以不大于規定的速度越過該信號機并隨時準備停車。

表1 列車信號機顯示含義表

線路盡頭（安全線除外）設阻擋/終端信號機，盡頭阻擋/終端信號機采用紅燈（定位）單燈位信號機構，且常點亮紅燈，表示不準列車越過信號機。

2 號線一期通過在停檢線上設置的列車信號機來完成相關的調車作業功能。

2.3 應答器設置

基于2 號線信號系統按CBTC 互聯互通標準設計，因此2 號線一期全線區域內（包含停檢線）應答器設置都滿足互聯互通標準要求。

正常運營結束后，FAM 模式運行的列車自動進入停檢線，并完成精確停車。因此為了確保精確停車，在停檢線區域增設精確停車應答器，同時，為了使列車能夠自動休眠及喚醒，正線全線車站上下行站臺、越西路站后停車線/存車線、海南路站存車線/線上檢修線配置為休眠喚醒區。在涉及的區域設置休眠喚醒應答器。

上線前，系統按照計劃喚醒列車，列車自檢完成后接收當日運行圖及系統分配的車次號，自動運行至正線站臺，投入正線運營服務。

下線后，列車自動駛入預定停車股道，注銷車次號，保留車組號，按照計劃完成清掃等作業后進入休眠模式。

檢修時，需要檢修的列車通過檢修計劃自動運行至檢修區，控制室開啟人員防護開關，區域控制器管控列車不發生移動，檢修人員進入開始檢修作業。

2.4 人員防護開關（SPKS）設置

2.4.1 人員防護開關（SPKS）設置 SPKS 開關用于無人駕駛地鐵中，在現玚發生故障需人員下軌作業、搶修時，可以通過設置臨時限速從而達到禁止列車進入區段的目的，確保作業人員的人身安全。SKPS激活后將其激活信息傳至聯鎖系統，聯鎖系統將SKPS激活信息傳輸至軌旁ATP系統，軌旁ATP將信息傳至車載ATP 進行防護。防護的始端為作業區段的起始點，到達防護始端前列車速度降為0。

海南路站中間兩條存車線均有設置專用通道、隔離門及SPKS專用門禁，且為進入該存車線的唯一通道，海南路站中間兩條存車線之間設置到頂的墻體進行隔離，存車線與停檢線之間設置不到頂的墻體并配備防護欄桿進行隔離。在海南路站區域，海南路線上停檢線每個股道設置一個SPKS（方案1，詳見圖2）；防護范圍為本存車線區域的所有軌道區段，SPKS 防護區域按計軸邊界劃分，并須覆蓋所有區域，但此設置方案中，每個股道設置的防護區域在岔區存在交叉，考慮到岔區的防護區域的管理問題，在海南路站上下行檢修線區域分別設置1 個SPKS防護區域（方案2），每個SPKS 防護區域包括兩個檢修線及交叉渡線的相關區域（詳見圖3），其中SPKS設置須符合故障-安全原則，SPKS 狀態指示燈定位為熄滅狀態，防護區域內不允許人員進入，2 號線設有人員防護開關旁路功能，在車控室綜合后備盤（IBP）設有總盤路開關鑰匙，當旁路相關防護區域時，須操作總旁路開關鑰匙和對應的SPKS防護區域旁路按鈕，對應的SPKS 防護區域旁路功能才有效，基于安全考慮，此項目中采用方案2 的SPKS 設置方案，但方案2 中，由于SPKS 劃分范圍較大，SPKS 激活后，此區域內禁止動車，影響范圍較大，需運營人員制定相關規章制度，并對運營期間的故障處理響應及處理時間要求較高，以保障運營效率。

圖2 海南路停檢線SPKS防護區域圖（方案1）

圖3 海南路停檢線SPKS防護區域圖（方案2）

2.4.2 海南路線上停檢線軌旁作業防護 運營人員進入海南路站線上停檢線區的SPKS 操作流程如圖4所示。

圖4 運營人員入停檢線全自動運行區SPKS操作流程圖

運營人員進入海南路站線上停檢線全自動運行區，駕駛巡道車至正線的操作流程如圖5所示。

圖5 運營人員線上停檢線全自動運行區駕駛列車至正線流程圖

2.5 計軸設置

2 號線一期停檢線區域增加計軸點的設置，確保列車降級運行模式下的列車位置檢測功能，目前國內地鐵線路計軸通常在正線設置預復位和車輛段/停車場設置直接復位方案，2 號線一期考慮到線上停檢區域作業調車及相關作業較為頻繁，且區域內，計軸數量較多，采用計軸直接復位設置方案，在海南路站車控室設置1 個計軸直接復位盤，復位盤上設置1 個總復位按鈕和各個區段的復位按鈕，直接復位需在按壓總復位按鈕和相關區段的復位按鈕才有效，通過海南路站正線區域預復位設置方案和停檢線區域直接復位方案，操作更加靈活，運行效率大大提高。從系統可用性角度，故障的計軸區段需要盡快進行恢復，直接復位方式操作后，不需要進行列車“清掃”，故障區段直接變為空閑區段，故障區段紅光帶消失，故障處理快速方便，運營效率有效提高，減少了對運營的影響。從故障處理的角度，直接復位方式最為高效，但線上停檢線區域較傳統車輛段無限速要求（除道岔側向限速或土建限速），因此運營單位須通過制定嚴格的操作流程及規章制度，確保直接復位操作的安全性。

2.6 停檢線全自動出入庫過程功能分析

2.6.1 出庫過程 （1）系統可自動調用設置當日時刻表，下發至各相關系統及崗位人員。在早間出庫準備時，根據車輛運用的出庫計劃［7］，系統自動提前啟動出庫列車停檢線區域內的廣播、聯動視頻監控等。（2）列車自動喚醒：系統對海南路線上停檢線、正線存車線或具備休眠喚醒功能的站臺區域休眠的列車實施喚醒作業［8］。（3）運營前系統根據車站早間啟運時間表自動開啟各車站的PIS顯示屏、AFC、照明、通風、空調等設備。（4）根據ATS時刻表，系統可自動設定某列出庫列車作為巡道車，待列車巡道完成后，巡道車升級為FAM 模式進入正線運營，系統按時自動對已喚醒列車辦理發車進路，控制列車自動發車。

2.6.2 入庫過程 列車退出運營，自動運行至海南路線上停檢線或正線休眠點等指定區域進行休眠作業［9-10］。

3 結束語

短期內不建設車輛段，采用線上停檢線過渡方案完成列車的檢修作業，在成都地鐵也有應用過，基于2 號線一期全自動運行系統條件下，采用線上停檢線方案，將線上停檢線區域全部納入列車自動控制系統（ATC）管理，將停檢線視為正線的一部分，信號系統配置與正線保持一致的總體方案，以實現全自動運行所有功能，除了以上探討的信號系統的調整外，具體的實現方案中，還包括與其他外部系統接口的差異性，仍需跟進研究信號系統的優化調整，以保障2號線一期全自動運行的正常開通。