城市軌道交通信號系統的安全策略與可靠性分析

【摘 要】隨著(zhù)我國城市軌道交通的迅猛發(fā)展，信號系統作為控制運行安全的核心設備，對其安全、可靠性的分析評價(jià)顯得尤為重要，本文從列車(chē)檢測方式、機車(chē)信號選擇、設備控制方式等方案的主要方面對描述了城巾軌道交通中信號系統的安全策略及可靠性分析。

【關(guān)鍵詞】城市軌道 信號系統 安全策略 可靠性

1前言 隨著(zhù)我國城市軌道交通的迅猛發(fā)展，運量日益增長(cháng)，列車(chē)運行密度不斷加大，為了保障運營(yíng)系統的安全、高效，配置一套科學(xué)、合理的信號系統成為大家關(guān)注的核心。 目前，對于信號系統設計方案的取舍，注重其功能的實(shí)現和價(jià)格的高低，而很少甚至沒(méi)有從安全和可靠性方面進(jìn)行分析比較，其結果是造成系統性能和用途不協(xié)調，投資大小和投資方向的準確性下降，通俗地說(shuō)不是“大馬拉小車(chē)”就是“小馬拉大車(chē)”。本文將從列車(chē)檢測方式、機車(chē)信號選擇、設備控制方式等的安全和可靠，陛方面進(jìn)行分析，希望能夠對信號系統的方案設計提供—些借鑒。 2 系統方案的安全策略 信號系統的安全性體現在兩個(gè)方面，即方案的安全性和設備的安全性?！话闳藗冎蛔⒅亓嗽O備的安全性，而忽視了方案的安全性比較，也就是說(shuō)在不同沒(méi)備提供同樣的安全性指標時(shí)，巾于方案選擇的不同，也會(huì )造成整個(gè)信號系統安全性能的差異。 2．1 列車(chē)檢測方式的選擇 實(shí)時(shí)安全的列車(chē)檢測是實(shí)現列車(chē)安全運行和其他系統安全工作的基礎，合理選擇列車(chē)檢測方式也就成為確保運營(yíng)安全、高效的關(guān)鍵課題。列車(chē)檢測的方法有模擬軌道電路、音頻數字軌道電路、查詢(xún)應答器、感應電纜環(huán)線(xiàn)、計軸以及無(wú)線(xiàn)通信等。 傳統的模擬軌道電路用于檢測列車(chē)位置，雖然具有較高的安全性，但是由于不能提供“車(chē)—地’傳輸的足夠多的信息，較長(cháng)的應變時(shí)間也無(wú)法把行車(chē)間隔時(shí)間進(jìn)一步縮短，而且存在鋼軌絕緣接頭，增加了維修工作量，并影響乘坐的舒適性，所以已幾乎不在城市軌道交通的正線(xiàn)中運用。 音頻數字軌道電路采用微處理器對地面信息進(jìn)行數字編碼，再傳遞到鋼軌上，由于其編碼可包含的信息量大，不僅可以檢測列車(chē)位置，還可以作為“車(chē)—地’通信的方式，對列車(chē)進(jìn)行較精確的控制，并且由于數字軌道電路的高度靈敏度和可靠性，所以該系統的安全性能是很高的。另外取消了鋼軌絕緣接頭，已使之成為城軌交通工程中采用的ATP系統的主要方式。查詢(xún)應答器也屬于較實(shí)用的系統，在國外有較多的運用，我國上海莘閔輕軌交通工程已設計采用此方式。該系統工程造價(jià)較低，維護成本低，使之具備較強的競爭力。雖然查詢(xún)應答器系統不能提供緊急制動(dòng)功能以及鋼軌的斷軌檢測功能，但是城市軌道交通屬于封閉線(xiàn)路，一般能夠進(jìn)行良好的行車(chē)組織、車(chē)站管理和線(xiàn)路維護等工作，在一定程度上彌補了上述不足之處。當然，在繁忙的線(xiàn)路上，這種不連續的列車(chē)檢測方式將降低整個(gè)運營(yíng)系統的安全陛和效率，在系統設計時(shí)應充分考慮采用相應的補充設備，譬如在必要地點(diǎn)設置電纜環(huán)線(xiàn)。 感應電纜環(huán)線(xiàn)的檢測列車(chē)的方法大多被用于移動(dòng)閉塞系統中，它可以實(shí)現“車(chē)—地”的雙向通信，并可以非常精確地定位列車(chē)的位置。目前，正在建設中的武漢輕軌一號線(xiàn)就是采用的這種設備。但與查詢(xún)應答器一樣，它也無(wú)法對鋼軌的完整性進(jìn)行檢測，所以其本身是存在安全性缺陷的，當然可在采用這種系統時(shí)，增加軌道電路作為補充，可以提高運行的安全性。另一個(gè)問(wèn)題是，感應電纜環(huán)線(xiàn)存在串碼干擾問(wèn)題，特別是在某段環(huán)線(xiàn)被損壞時(shí)，而環(huán)線(xiàn)的鋪設也對工務(wù)維修帶來(lái)不便，這些因素都是設計時(shí)應考慮的。 計軸設備一般作為主設備故障情況下的備用設備使用，它的安全性缺點(diǎn)在于無(wú)“記憶性”道區段有車(chē)占用情況下，當停電再恢復供電時(shí)，計軸信息會(huì )丟失，造成軌道區段無(wú)車(chē)的假象使用計軸設備時(shí)，一定要采用不停電措施或者其他手段以保證運行安全。 無(wú)線(xiàn)通信則由于技術(shù)和管理上的因素，目前尚難以在城市軌道交通工程中運用。 2．2 機車(chē)信號的選擇 由于在城市軌道交通的正線(xiàn)運營(yíng)中，已基本取消地面信號，列車(chē)憑借ATP機車(chē)信號運行。依據ATP機車(chē)信號的“車(chē)—地”信息傳輸方式，可分為連續式還是點(diǎn)式ATP系統，雖然點(diǎn)式ATP系統和連續式ATP系統都屬于“故障—安全”系統，并且在信息量、信息傳輸速度，信息碼可靠性等技術(shù)參數均能滿(mǎn)足城市軌道交通的需求，但是兩者的區別仍對運行的安全性和行車(chē)效率產(chǎn)生影響。 點(diǎn)式ATP系統意味著(zhù)“車(chē)—地”之間的信息傳遞是不連續的，顯然這樣造成了后續追蹤列車(chē)無(wú)法及時(shí)得知前行列車(chē)的運行區段，也就不能及時(shí)改變運行速度，以保證列車(chē)運行的安全性并提高線(xiàn)路的通過(guò)能力。另一方面，由于“車(chē)—地”之間的信息傳遞是間斷的，反過(guò)來(lái)，將對“車(chē)—地，’通信的設備的可靠性要求更高，以免遺漏某個(gè)點(diǎn)的信息。點(diǎn)式ATP系統對列車(chē)的高密度運行、加速效率以及緊急停車(chē)等都是不利。但考慮到工程投資和維護成本的約束，點(diǎn)式ATP在低密度等項目中仍具備一定的優(yōu)勢。 連續式ATP系統克服了點(diǎn)式ATP的缺點(diǎn)，能夠及時(shí)得知前方區段占用或故障情況，以及時(shí)改變運行速度，保證運行的安全和高效。連續式ATP系統即能適用于固定閉塞，也能適用于移動(dòng)閉塞。