第一套全国产化信号系统在大连快轨3号线中的应用

摘　要　目前国内各城市地铁和轻轨的信号系统主要采用国外设备。大连快轨3号线率先在国内信号领域采用了一套全国产化的信号系统。介绍了该信号系统的组成、特点、功能及在大连快轨3号线中的应用。系统开通至今4年,运行稳定可靠,为国内城市轨道交通信号系统实现国产化,提供了一条新思路。
关键词　大连快轨3号线,信号系统,国产化

        大连快轨3号线由大连站至金石滩站线路全长50km,续建工程由开发区站至金州九里站线路全长14km,均为高架线路。该线将大连市区、开发区、金州区连接起来,它的建设改善了沿线的交通环境,优化了城市交通结构。
        该线最小发车间隔为4min,通过能力为每小时15对,续建线最小发车间隔为3min,通过能力为每小时19对。续建线路初期运营间隔与既有线保持一致,设计间隔为4min,待行车密度提高后,信号系统再进行相应的升级。

1 信号系统的组成
信号系统是由调度集中(CTC)、列车自动保护(ATP)、计算机联锁(CI)、微机监测等子系统组成。系统结构见图1。

 
调度集中子系统采用卡斯柯公司专为大连快轨开发的调度集中系统;ATP子系统中的车载子系统采用北京交通大学的LCF-100DT型;ATP地面轨道电路采用北京铁路信号工厂的WG-21A型移频无绝缘轨道电路;计算机联锁子系统采用通号集团公司的K5B型;微机监测子系统采用TJWX-2000型。

2 各子系统的功能
2.1 调度集中(CTC)子系统功能
CTC系统主要由控制中心计算机总机系统、联锁集中站、车辆段分机计算机系统等组成,共同完成对列车的运行管理和监控。
2.1.1 信息采集
通过CTC车站设备,能够采集轨道占用状态、进路状态、列车运行位置以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。
2.1.2 进路控制
CTC系统向计算机联锁发送的进路命令是以按钮或鼠标命令的形式发送的。当控制中心CTC系统自动控制时,CTC系统按照规定运行时刻表实时向计算机联锁系统发送进路始终端按钮命令及发车按钮命令,计算机联锁根据相应的按钮命令执行进路控制。
当控制中心CTC系统人工控制时,CTC系统将调度员人工设置的各项按钮动作转化为按钮命令传送至计算机联锁系统,计算机联锁根据相应的按钮命令执行进路控制。
正常情况下由控制中心CTC自动控制,当发生列车晚点或其他原因时,调度员人工控制;特殊情况下,经车站值班员申请,中心授权,可转为车站值班员人工控制;在非常情况下,车站值班员启用铅封非常站控按钮,可不经中心授权,获得车站值班员控制权。
根据运营作业需要,在控制中心人工控制时,可由中心调度员人工设置自动进路、自动信号、终端模式、扣车及中断站停等功能。
2.1.3 列车识别号跟踪、传递和显示
系统能自动完成正线控制区段内的列车识别号跟踪。当列车从车辆段出发占用转换轨时开始跟踪,至终到站或返回车辆段离开转换轨跟踪结束。列车识别号可由控制中心CTC按照计划自动生成并经调度员确认生效或由调度员手工直接输入。标识号随着列车的走行,从一个车次窗向另一个车次窗移位、显示。系统提供列车识别号的输入、删除、替换、移动等操作功能。
2.1.4 时刻表编制和管理
CTC系统可以通过时刻表自动生成运行图。

2.1.4.1 时刻表编制
时刻表分基本时刻表、计划时刻表和实迹时刻表三种。
基本时刻表的编制:调度员输入基本数据,包括各区间运行时间、车站停站时间、运行间隔、起始和终到站、时间段等信息,在计算机辅助下,通过人机对话,修改完成基本列车时刻表编制。调度员在编制列车时刻表时,能随时有效地进行修改,并在显示终端上显示。
计划时刻表的生成:每天运行开始前由调度员从机器内调出一个基本时刻表,经调度员确认或修改后,即成为当日列车的计划时刻表,各列车按此时刻表运行。
实迹时刻表的生成:运行开始后,根据列车的实际运行记录,系统自动形成实迹时刻表,由计算机实时记录保存。
2.1.4.2 时刻表的管理
基本时刻表编制完成后,按平日、节假日、不同季节、特殊情况等类别存入数据库内,以备调用。基本时刻表数据不得擅自修改,当必须修改时,由专门维护人员按照有关命令进行。
在计划员工作站可以自动或手动编制所需时刻表,并可按调度员指令输入至计算机或以时刻表或转换成运行图的形式打印输出。
2.1.5 列车运行调整
系统对列车运行的调整分为自动调整和人工调整。
2.1.5.1 自动调整
当列车的实际运行与计划时刻表发生偏差时,CTC系统将自动调整列车停站时分来控制列车出发时刻;如果时间偏差较大,则可在下一站继续调整。当偏离时间超出规定范围后,进行文字报警,告诉调度员需采取相应的措施。
2.1.5.2 人工调整
在控制中心,调度员可对列车运行进行人工调整,包括对所有或单个列车打开、关闭自动调整功能,指定停站时分、扣车、终止站停、跳停等;如偏离的偏差太大,调度员也可以修改运营图来进行调整。
在系统处于站控模式时,系统将使用该站缺省的停站时间,此时值班员可以在联锁控制台上通过扣车或终止站停人工延长或缩短列车停站时间。
2.1.6 列车运行及信号设备的监视和报警
通过运行模拟屏及调度台显示器,能对车辆段线路正线车站及区间轨道区段、道岔状态、信号机状态、车次号、命令执行情况及系统设备状态等进行监视。模拟屏只显示转换轨的状态,调度台显示器可显示整个车辆段的线路及进路状态。当列车运行或信号设备发生异常时,控制中心计算机自动地将有关信息在调度台上给出明确报警及故障源提示。
2.1.7 模拟操作和培训
利用培训工作站可以模仿调度员进行调度集中命令模拟操作及模拟列车运行,实现对调度员的培训。
2.1.8 统计及报告
所有动态操作和有关行车及设备的数据均用适当的格式记录在磁盘或其它存贮器中,并能自动进行统计,输出各种报告(包括日常运行报告、时刻表报告、偏移时刻表报告、列车驾驶员报告、车辆运行里程报告、故障报警报告等),所有报告均能根据要求进行显示和打印。
2.2 列车超速防护(ATP)子系统功能
列车超速防护子系统由ATP地面设备和ATP车载子系统组成。
2.2.1 ATP地面设备功能
2.2.1.1 列车运行安全间隔自动防护
按照牵引计算的结果进行轨道电路布点和编制相对应的ATP码序,ATP车载系统自动监控运行列车的安全间隔,满足正向行车时的设计行车间隔和折返间隔。ATP地面系统通过向列车发送ATP码,车载ATP系统将接收到的ATP码翻译成与其对应的速度码,给司机提供本区段列车的最高运行速度和出口速度;如司机操作不当危及行车安全时,自动实行常用制动或紧急制动,避免后行列车和前行列车的冲突。ATP地面系统能自动连续地对列车位置进行检测。在区间对列车位置的检测是通过列车占用移频无绝缘轨道电路区段实现的,在站内则是通过列车占用50HZ相敏轨道电路区段来实现的。
2.2.1.2 列车运行速度自动防护
列车在区间运行时通过钢轨向列车传递ATP信息。车载ATP系统接收到钢轨上传递的ATP信息后确定列车运行的最大安全速度,并将此信息提供给司机;同时车载ATP系统连续监督列车运行速度,使列车运行速度不超过线路限速、临时限速、站台限速、车辆段内限速等;当列车速度超过规定的速度时,自动实行常用制动或紧急制动及报警,从而实现超速防护。当列车在站内道岔区段运行时,采用在钢轨轨腰上敷设环线的方式,通过环线向列车传递ATP信息。车载ATP系统接收到环线上传递的ATP信息后确定列车运行的最大安全速度,并将此信息提供给司机,。当列车速度超过规定的速度时,自动实行常用制动或紧急制动及报警,从而实现超速防护。
2.2.2 ATP车载子系统功能
1)ATP以分级速度控制方式实现列车超速防护控制。控制方式采用大台阶的方式,两级制动。即速度从93km/h降到58km/h,再从58km/h降到0。折返线采用速度、距离模式曲线的方式进行控制。即车载ATP系统将列车运行速度与距离停车点的位置对应的速度值进行比较,列车运行速度超过距离停车点的位置对应的速度值时实施紧急制动。
列车实际速度超出ATP限制速度时,优先采用常用制动控制;当车速未按要求进行减速时,应施行紧急制动。
2)ATP车载子系统具有4种驾驶模式:①ATP监督下的人工驾驶模式,即编码模式CM。该模式车载ATP根据地面的速度码提供完全的超速防护;②ATP固定限速下的人工驾驶模式,即限速模式RM。该模式车载ATP保证列车按不超过25km/h的速度运行;③EUM模式,即紧急非限模式。在该模式下,通过开关接点短路超速防护设备的牵引输出、常用制动、紧急制动和车门控制输出,断开超速防护设备的制动输出,从而切除超速防护功能;④关断模式。该模式车载ATP电源关闭,此时列车将实施紧急制动,不能启动列车。
3)对车门开、关的安全监控:在运行的列车车门没有关闭完好或被强行打开时,ATP车载设备自动实施紧急制动;在列车停稳后,车门未关闭完好时,列车不能启动。
4)列车运行方向安全防护。在ATP监督下的人工驾驶模式CM下,监督列车在“反方向”运行的任何移动;如果此方向的移动距离超过规定值时,就会实施紧急制动。
5)车载ATP系统具有静态诊断和动态诊断功能。在系统故障时,有相应的声光报警信号。
6)车载ATP系统具有列车运行记录功能,目标速度、单程行车里程、制动控制、驾驶模式、实际车速(含零速)均被记录存储并可随时打印。记录容量≥48h。
7)系统具有防空转、防打滑、轮径磨耗补偿功能,轮径磨耗补偿范<