西安地鐵1號線列車降級運行應對策略

黃小林

西安地鐵1號線列車降級運行應對策略

黃小林

（西安市地下鐵道有限責任公司，710016，西安//工程師）

地鐵車載信號故障或軌旁信號設備故障，均會導致列車降級運行。為此，結(jié)合西安地鐵1號線信號設備特點，分析了常見故障下列車降級運行處置的現(xiàn)狀，闡述了列車降級運行時的駕駛模式選擇及其他應對策略。

地鐵信號；信號故障；列車降級運行；駕駛模式

Author′s addressXi′an Metro Co.，Ltd.，710016，Xi′an，China

西安地鐵1號線采用基于無線通信技術(shù)的移動閉塞信號系統(tǒng)（ATC），該系統(tǒng)提供3個列車控制等級：連續(xù)列車控制（CTC）、點式列車控制（ITC）及聯(lián)鎖控制（IXLC），ITC與IXLC均采用計軸器分割的固定閉塞。在CTC控制模式下系統(tǒng)采用移動閉塞，對應AM-CTC（CTC模式下自動駕駛）和SM-CTC（CTC模式下手動駕駛）兩種駕駛模式；ITC控制模式下系統(tǒng)采用具備車載防護功能的固定閉塞，對應AM-ITC（ITC模式下自動駕駛）和SM-ITC（ITC模式下手動駕駛）兩種駕駛模式；IXLC控制模式下系統(tǒng)采用不具備車載防護功能的固定閉塞，對應RM（限速25 km/h的人工駕駛）和NRM（非限制式人工駕駛）兩種駕駛模式。

該信號系統(tǒng)由于計軸點分布少，造成計軸區(qū)段長，以致遇到CTC模式下列車降級運行時，對列車運行秩序干擾很大，尤其是降至RM模式或NRM模式運行時影響程度更為突出。為有效應對這一問題，本文以列車降級處置現(xiàn)狀為切入點，通過模式轉(zhuǎn)換和列車降級運行分析來確定西安地鐵1號線信號故障下列車降級運行的策略。

1 列車降級運行處置現(xiàn)狀

1.1 常見導致列車降級運行的故障

（1）車載信號故障。如列車人機界面（HMI）屏幕上顯示列車自動防護（ATP）打叉、無線打叉、緊急制動及列車完整性丟失等故障，均可能造成列車降級運行。

（2）軌旁設備故障。軌旁設備故障導致列車降級運行的主要有道岔失表、計軸紅光帶等故障。

1.2 故障處置現(xiàn)狀

通常車載信號故障導致單一列車降級運行，而軌旁設備故障則會造成經(jīng)過該區(qū)域的列車全部降級運行。在目前的處置過程中，通常存在以下幾方面問題。

（1）當信號故障導致列車降級運行時，因選擇駕駛模式不當而造成故障影響的擴大。例如中間站發(fā)生紅光帶故障時，選擇所有列車在中間站降至NRM模式越紅燈運行，運行至終點站再恢復CTC控制模式。該種處置方式雖然提高了局部通過能力，但使得列車在五路口站至終點站均無車載和軌旁保護，降低了系統(tǒng)的安全性，也使得后續(xù)線路整體的通過能力下降。

（2）列車降級運行后，對后續(xù)列車有較大影響。該信號系統(tǒng)設置在CTC列車追蹤非CTC列車時，中間必須間隔一個空閑的計軸區(qū)段。若調(diào)度在處理過程中未能很好地控制行車間隔，使CTC列車位于降級列車后方第一個計軸區(qū)段，則會導致該CTC列車緊急制動，需降至RM模式緩解動車。由于計軸區(qū)段劃分較長，可能會導致后方多列車所在計軸區(qū)段顯示紅光帶占用，不利于調(diào)度員判斷列車準確位置。

2 降級模式轉(zhuǎn)換分析

從列車的定位條件和定位過程為切入點，重點論述常見故障下RM模式和NRM模式應對故障的策略選擇，因此，對于ITC級別的轉(zhuǎn)換在此不做討論，主要從NRM和RM模式到AM/SM-CTC模式的轉(zhuǎn)換進行分析。

2.1 列車定位條件及過程

列車在升級成為CTC列車前，需要先完成定位。該定位包含兩層含義，一是車輛定位，二是無線定位。列車要順利實現(xiàn)定位，必須確保車載控制單元（OBCU）正常、兩個應答器（FB+VB）正常、軌旁設備正常。當列車經(jīng)過任何一個應答器都可以接收到該應答器所發(fā)送的地址信息，以便確定列車的具體位置；當列車到達下一個應答器，收到該應答器信息后，一是校準列車位置，二是確定列車運行方向，完成車輛定位。完成了車輛定位的列車，通過軌旁接收點（AP）天線與軌旁系統(tǒng)建立連接，列車將車輛定位報告給軌旁系統(tǒng)，軌旁系統(tǒng)則提供后續(xù)運行指令，至此列車與軌旁雙向通信建立，完成無線定位，可以升級到CTC模式。

2.2 RM模式和NRM模式互轉(zhuǎn)

RM模式是只有車載ATP保護的人工駕駛模式，NRM模式是無車載ATP保護的人工駕駛模式。從RM模式轉(zhuǎn)換至NRM模式，只需要將司機座椅右后方信號設備柜中ATP開關(guān)撥至切除位，通常在30 s內(nèi)便可以完成該操作；而從NRM模式轉(zhuǎn)換至RM模式，需要將ATP開關(guān)恢復至正常位，等待ATP重啟，通常需要等待90 s，加上操作時間通常在120 s內(nèi)可以完成。

2.3 NRM、RM模式到AM/SM-CTC模式的轉(zhuǎn)換

列車要升級到AM/SM-CTC模式，預選模式位于AM/SM-CTC模式是前提條件。通常情況下列車預選模式默認位于AM-CTC模式，正常運營中司機也不會輕易變更預選模式，另外轉(zhuǎn)換預選模式時必須停車。

列車從NRM模式升級至AM/SM-CTC模式，RM模式是必經(jīng)的一個環(huán)節(jié)，即NRM模式列車要首先恢復車載ATP，升級為RM模式。由于西安地鐵1號線列車在NRM模式下，車載OBCU不再工作，列車在該模式下無法完成車輛定位，所以在列車由NRM模式轉(zhuǎn)換為RM模式后，需要在RM模式下完成列車定位，即先后通過固定應答器、可變應答器完成車輛定位，與無線AP建立連接后才能升級為CTC模式（如圖1中的過程2所示）。

3 RM模式與NRM模式運行分析

由于車載設備故障和軌旁設備故障對應下的NRM模式限速不一致，前者列車運行速度可憑地面信號最高提至60 km/h，而后者在考慮越紅燈安全的前提下最高只能提至40 km/h，因此，以下從兩個方面分析駕駛模式的選擇策略。

3.1 車載設備故障

假定列車分別以NRM模式和RM模式運行一段長度為S的距離，投入CTC所用時間相同，NRM模式速度為VN，RM模式速度為VR，NRM模式轉(zhuǎn)RM模式時間為t，NRM列車需要在距離該計軸區(qū)段終點S1處恢復信號，則臨界值S計算為：

其中：VN=60 km/h，VR=25 km/h，t=120 s，S1=0.15 km。

圖1 列車控制級別轉(zhuǎn)換原理

由式（1）得出S=1.69 km，即以NRM模式和RM模式運行1.69 km，兩者的用時相同。那么當運行距離大于1.69 km時，以NRM模式運行投入CTC的用時小于以RM模式投入CTC的用時；反之當運行距離小于1.69 km時，以NRM模式運行投入CTC的用時必然大于以RM模式投入CTC的用時。

3.2 軌旁設備故障

軌旁設備故障時，從NRM、RM模式投入CTC的用時也可以代入式（1）進行計算，其中VN=40 km/ h，其余參數(shù)不變。由式（1）得出S=2.62 km，即以NRM模式和RM模式運行2.62 km，兩者的用時相同。那么當運行距離大于2.62 km時，以NRM模式運行投入CTC的用時小于以RM模式投入CTC的用時；反之當運行距離小于2.62 km時，以NRM模式運行投入CTC的用時必然大于以RM模式投入CTC的用時。

4 處置優(yōu)化建議

4.1 處置方法的優(yōu)化

西安地鐵1號線最長站間距為2.07 km，最短為0.92 km，平均為1.38 km。每個站頭端墻都有一個動態(tài)信標（VB），每個站臺區(qū)域和區(qū)間都分布有多個靜態(tài)信標（FB），即在軌旁設備和車載設備正常情況下，RM列車運行一個區(qū)間必然滿足升級為CTC的必備條件。

4.1.1 車載信號故障

如果發(fā)生車載信號故障導致列車降級，離終點站一個站間距時可直接切除信號，以NRM模式運行至終點站折返線后重新恢復ATP；如果距離終點站一個站間距以上，可采用RM模式運行一個區(qū)間并嘗試恢復CTC，后續(xù)則需根據(jù)列車的晚點及對后續(xù)列車的影響情況，可采取載客列車越站的方式來縮小與前車的間隔，以減少對后續(xù)列車的影響。

4.1.2 軌旁故障

如果發(fā)生軌旁設備故障，首列車以RM模式通過，后續(xù)列車通過故障區(qū)域時的駕駛模式取決于故障區(qū)域或影響區(qū)域的長短。若故障區(qū)域或影響區(qū)域長度在2.62 km以內(nèi)，則采用RM模式；若故障區(qū)域或影響區(qū)域長度在2.62 km以上，則宜采用NRM模式，同時，由于該模式下列車占用計軸區(qū)段較長，可通過列車停穩(wěn)顯示、屏蔽門開啟狀況，以及與站務人員電話確認等方式輔助確認列車實際位置狀態(tài)，確保越紅燈運行時前車已出清。

4.2 列車間隔的控制

當預判到前車需要降級至非CTC模式運行時，行調(diào)可通過組織后續(xù)列車限速、多停等方式使其與前車保持至少一個計軸區(qū)段以上距離，防止正常運行列車與降級運行列車距離過近而導致正常運行列車被動降級，增大故障的處理難度。

4.3 人員培訓

西安地鐵1號線信號系統(tǒng)計軸區(qū)段長、NRM模式下不能尋找定位這兩個問題，導致故障情況盯控難度大、影響時間長，因此，對行車調(diào)度業(yè)務技能的要求更高，需要在人員培訓方面有所加強，確保所有調(diào)度員熟悉此類故障的特點及處置方法。

5 結(jié)語

隨著西安地鐵1號線行車間隔的縮短，信號系統(tǒng)故障概率可能會增大，僅從人員培訓方面加強和處置方法優(yōu)化入手，雖能起到一定效果，但是屬于治標不治本的方法。從長遠考慮，應從設備功能方面進行改進優(yōu)化，建議可以從兩個方面進行優(yōu)化：一是聯(lián)合信號廠家和車輛廠家研究列車能否增設RM60檔位，或是比照西安地鐵2號線列車，在NRM模式下車載信號仍然可以工作（只是不輸出），以此來解決RM模式下定位效率低的問題；二是在后續(xù)新線使用該信號系統(tǒng)時，建議適當增加計軸點以分割長計軸區(qū)段，如使站臺區(qū)域成為獨立的計軸區(qū)段，區(qū)間分割為兩個計軸區(qū)段等。通過以上兩種優(yōu)化，可提高線路的通行能力，減少調(diào)度員處置難度，提升故障處置效率。

［1］楊柳，唐飛佳.廣州地鐵4號線軌旁ATP故障應對策略研究［J］.城市軌道交通研究，2016，19（7）：154-158.

［2］賴一鳴.蘇州軌道交通一號線列車定位及升級探究［EB/OL］.（2016-03-05）［2016-10-10］.http：//www.doc88.com/p-0833167107167.html.

Research on the Strategy of Train Degraded Operation for Xi'an Metro Line 1

HUANG Xiaolin

Both the train signal and the trackside signal equipment faults will lead to the degraded operation of train.In this paper，combined with the characteristics of signal equipment on Xi'an metro Line 1，the current situation of the disposal of train degradation caused by common faults is analyzed，the selection of driving modes and other coping strategies are elaborated.

metro signal；signal failure；train degraded operation；driving mode

U292.4+5

10.16037/j.1007-869x.2017.08.018

2016-10-31）