中低速磁浮車輛段闖紅燈防護方案

路 遠

（北京城市快軌建設管理有限公司，北京 100071）

1 概述

北京市中低速磁浮交通示范線（北京S1 線）的線路全長10.2 km，起點石廠站，終點蘋果園站，全線設8 座車站，采用中低速磁浮列車。2017 年12月30 日，石廠站至金安橋站7 站開始載客試運營，2021 年12 月30 日，蘋果園站開始載客試運營。

湖南鳳凰磁浮觀光快線全長9.1 km，設車站4座，預留車站2 座，起點鳳凰古城站，終點鳳凰等待站，采用中低速磁浮列車，于2022 年5 月1 日開始載客試運營。

北京S1 線信號系統正線采用的感應環線基于通信的列車控制系統（CBTC），系統具備連續式控制級及聯鎖控制級。車輛段采用聯鎖級控制列車運行，列車駕駛模式為限制人工駕駛模式（RM）或者非限制人工駕駛模式（EUM）。

鳳凰磁浮快線正線采用基于無線通信的CBTC系統，系統具備連續式控制級、點式控制級以及聯鎖控制級。車輛段采用聯鎖級控制列車運行，列車駕駛模式為RM 模式或EUM 模式。

中低速磁浮道岔比較特殊，道岔活動梁為整體轉動，未導通的道岔開向軌道是懸空的。當列車運行至未導通的道岔時，列車繼續前行存在跳崖風險，需要考慮車輛段RM 模式下的闖紅燈防護方案。

2 車輛段闖紅燈防護需求分析

車輛段內列車運行在聯鎖控制級下， RM 模式為車輛段正常的列車駕駛模式。

車輛段闖紅燈防護的重點為防止列車“跳崖”。以車輛段三開道岔為例，三開道岔由道岔活動梁和道岔剁梁構成，其中道岔活動梁是可以轉動，道岔剁梁固定不動，在正常線路和道岔活動梁之間起連接作用，如圖1 所示。

圖1 三開道岔平面示意Fig.1 Three-throw turnout diagram

在圖1 中，三開道岔左側的道岔剁梁位置為岔頭，三開道岔右側的道岔剁梁位置為岔尾。

當列車1 從岔頭向岔尾方向運行時，道岔活動梁總是和正常線路1、2 或3 中的一條連接（此處不考慮道岔轉動不到位或正在轉換過程中），列車1不會存在“跳崖”風險。

當列車2 從岔尾向岔頭方向運行時，道岔活動梁可能和正常線路1、2 中的一條連接而沒有和線路3 連接，列車2 向前運行時，可能會存在“跳崖”風險。

因此，車輛段闖紅燈防護的范圍主要為對出庫的信號機進行防護，段內其他區域內不配置RM 模式下的闖紅燈防護功能。

3 中低速磁浮車輛段闖紅燈防護方案

下面主要介紹北京S1 線和鳳凰磁浮快線車輛段闖紅燈防護方案。

3.1 北京S1線車輛段闖紅燈防護方案

北京S1 線車輛段闖紅燈設備主要包括聯鎖、車地通信（TWC）環線設備和車載設備。

北京S1 線正線車地通信采用TWC 環線設備進行車地雙向通信，利用環線邊界和環線交叉點進行位置校正。車輛段TWC 設備僅進行地到車單向通信，車載ATP 在車輛段內沒有定位，不向地面發送列車位置報告。車輛段聯鎖向地面TWC 發送設備發送地面信號機狀態信息，地面TWC 發送設備將信息送到軌旁環線上，車載TWC 收到信息后送給車載列車自動防護（ATP）進行處理。

在出庫調車信號機前方鋪設TWC 環線設備，用于向列車發送地面信號機的顯示狀態。在日檢線、洗車線、吹掃線、周檢線、月檢線出庫信號機外方設置TWC 環線，環線布置如圖2 所示。環線設置不影響列車動車試閘。

圖2 車輛段出庫環線布置示意Fig.2 Depot exit loop layout diagram

為使列車在出庫時有效接收地面環線信息，車輛段內出庫信號機每段環線長度10 m，庫內信號機外方布置4 m，信號機內方布置6 m，環線長度設置10 m。為使平衡環線參數，不做位置校正，在環線中間5 m 處設置1 個交叉點。

聯鎖根據進路狀態和信號機狀態向TWC 環線發送出庫信號機狀態信息，正常工作時，信號機狀態信息包括：紅燈信號、白燈信號、無效信號。當出庫信號機紅燈時，發送紅燈信號；當出庫信號機白燈時，發送白燈信號；當反向入庫進路鎖閉后，環線向車載設備發送無效信號。

在RM 模式下，車載設備通過地面TWC 環線設備接收到列車前方信號機的狀態。如果列車前方信號機為允許信號白燈，車載ATP 允許列車前行；如果前方信號機為禁止信號紅燈，車載ATP 將立即施加緊急制動，并在車載人機界面上進行相應顯示，此時司機若要向前推進列車，需要切除ATP；如果車載ATP 未收到信號或收到無效信號，均不做任何處理，仍按之前駕駛模式繼續運行。

根據車載TWC 天線安裝位置、地面環線距危險點的距離以及根據安全制動模型計算的列車制動距離，列車出庫運行速度需≤8 km/h，滿足目前運營庫內運行速度≤5 km/h 的規定。

對于未裝載ATP 列車或者列車處于EUM 模式下，不具備闖紅燈防護功能，需人工保證安全，按照地面信號顯示行車。車輛段內工程車線、定修線、臨修線和廠修線信號機前方未鋪設闖紅燈環線，不具備闖紅燈防護功能，需人工保證安全，按照地面信號顯示行車。

3.2 鳳凰磁浮車輛段闖紅燈防護方案

鳳凰磁浮快線車輛段闖紅燈防護設備主要包括聯鎖、地面電子單元（LEU）、應答器和車載設備。

如圖3 所示，鳳凰磁浮快線正線采用無線進行車地雙向通信，采用應答器進行位置校準和地車信息傳遞。車輛段采用應答器進行位置校準和地車信息傳遞，無源應答器用于向車載傳輸固定信息，有源應答器除向車載傳輸固定信息外，還可傳輸變化信息。車輛段聯鎖通過LEU 向軌旁主應答器（有源應答器）發送信號機狀態報文，車載應答器傳輸模塊（BTM）收到信息后傳送給車載ATP，車載ATP 根據收到的信息進行處理。

圖3 車輛段闖紅燈工作原理Fig.3 Depot running red light working principle

聯鎖通過LEU 向主應答器發送信號機狀態報文。報文分為：紅燈報文（禁止信號）、黃燈報文（列車進路允許信號）、白燈報文（調車進路允許信號）、紅黃報文（引導信號）以及默認報文。

闖紅燈防護原則如下。

車輛段內闖紅燈防護應答器成組設置。如圖4所示，B1 與VB，B2 與VB 各為一組闖紅燈防護應答器。VB 為主應答器，是有源應答器，可以向列車傳輸信號機燈位信息。B1 為無源應答器，用于列車正常方向運行時，在通過VB 時建立定位。B2 為無源應答器，為避免無定位的回庫列車通過主信號應答器VB 讀到紅燈報文后導致非預期的緊急制動，用于列車在反方向通過主應答器VB 前建立列車定位。

圖4 車輛段出庫應答器布置示意Fig.4 Balise layout diagram of depot exit line

當列車有定位時，闖紅燈防護功能才具備方向性，當闖紅燈防護報文與列車運行方向一致時，才會觸發緊急制動，該功能不會影響相反方向運行的列車通過主信號應答器。當列車順序通過B1 與VB，讀到VB 中的紅燈報文時，執行闖紅燈防護功能；當列車順序通過B2 與VB 時，不執行闖紅燈防護功能。

當列車沒有定位時，闖紅燈功能無方向性，若未收到B1 或者B2 應答器報文，列車無論從任何方向讀取到主信號應答器VB 中的紅燈報文，均會觸發緊急制動。

當先收到應答器B1 時，車載ATP 對闖紅燈防護應答器組中有源應答器丟失、默認報文或報文無法解析時，按闖紅燈防護處理，觸發列車緊急制動。當先收到應答器B2 時，車載ATP 對上述情況不按闖紅燈防護處理，不觸發列車緊急制動。

根據主信號應答器距前方危險點的距離，以及安全制動模型計算的列車制動距離，列車在RM 模式出庫時，速度不應大于15 km/h。

對于未裝載ATP 列車或者列車處于EUM 模式下，無法實現闖紅燈防護功能，需要人工保證安全，按照地面信號顯示行車。

4 結語

中低速磁浮道岔比較特殊，車輛段采用RM 模式，通過車輛段RM 模式闖紅燈防護方案，可以有效對列車誤闖紅燈進行防護。同時，對于未裝載車載ATP 的列車、列車處于EUM 模式下以及部分不設置闖紅燈防護的區域，不具備闖紅燈防護功能，需要采取管理措施，人工保證安全。技術措施和管理措施相結合才是構成安全運營的整體控制方式。

隨著技術的進步，部分地鐵車輛段采用自動化車輛段，可以對車輛段闖紅燈進行更有效的防護。對于中低速磁浮交通來講，自動化車輛段是未來的發展方向。