分析轨道交通联锁系统

分析轨道交通联锁系统

蔡佳雯

苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司 江苏省苏州市 215000

摘要：随着中国城市轨道运输的快速发展，目前一线城市和二线城市的城市轨道网络基本上已经完成，网络运营模式已经初步形成。网络运用管理按照CBTC信号系统的要求，如安全性、效率性、完全自动化、低运用及维护成本等。现在，被广泛使用的CBTC信号系统，作为控制机构的核心系统。由于基于首发端子信号的联动路径，列车的移动许可依赖于联动路径，控制限制、低可用性、低灵活性的问题越来越明显。基于这个矛盾，联动系统的优化和改善是必不可少的。同时，考虑到安全性和效率性，适应全自动运转模式，具备互连功能的联动系统，将来将成为城市轨道运输信号系统研究的方向性。

关键词：轨道交通；CBTC；联锁系统

引言：CBTC（Communication Based Train Control）系统的信号系统是在中国建设的几乎所有城市轨道运输线路中都在使用的信号系统。以往的连动模式是为了满足交通安全的信号控制功能，以实现车站内的分流器、分析器、轨道电路之间的连动控制。在CBTC信号系统中，小的连动状态并不是被削弱，而是必须发展成更安全的“大连动”。也就是说，基于小的联动，控制系统的状态信息密切相关。为了进一步扩大安全概念，必须包括车辆系统的状态、火灾监控系统的状态、电力和机电系统的状态、全面监控状态、乘客信息系统的状态等整体操作的安全性。优化和修改保护功能、工作模式和控制模式。因此，从小联动到大联动的进化过程是联动系统的“最优化”和“变革”，可以扩大和扩大其权利和责任。此外，以往的联锁系统（以下称为“硬件联锁”）的类型选择、软件及硬件结构以及安全处理逻辑与外部接口及外部设备的连接模式有密切关系。在持续改善运用体制和运用要件、信号硬件设备的持续升级的背景下，联动系统应对各种各样的运用方案和运用环境的变化，谋求与硬件的“分离”，实现向“软件”的转换。

一、联动系统优化的背景分析

1.1国内外城市轨道运输信号联动系统的开发现状

中国城市轨道运输信号联动系统的发展与运行模式和截断模式的改善密切相关。它经历了四个阶段：机械联锁、电气集中联锁、微计算机联锁以及所有电子联锁。联动系统的升级和块模式的进化同步推进。这反映了信号系统的控制模式、驱动模式和操作要求的创新和开发过程。

在海外，欧洲（法国、德国等）和日本的轨道联动技术一直占据着主导地位。与中国城市轨道的联动系统相比，海外城市轨道的联动系统主要有两个特征。一个是车站和区间的综合联动控制。西门子的Simisw系统、泰勒斯的locktrac系统、Alstom的SmartLock系统、日立的saintlc系统全部采用了车站和区域一体化的联锁系统1980年代计算机联动技术开发初期，欧洲采用安全电子执行单元代替继电器逻辑的“收集/驱动”电路，将输入输出信息与分离器、信号及其他目标设备一起发送。

1.2联动系统开发的原动力和需求

中国城市轨道运输面临着巨大的压力，乘客流量、车站间隔、信号系统选择以及信号类型设计。乘客、城市轨道运输事业部、政府管理部门都提出了信号系统高效灵活运用的更高要求。故障的“允许度”非常低，“低故障-高安全性-连续运用”是信号系统的设计要求之一。此外，城市轨道运输的主要运营商还提出了更高的要求：优化信号系统的更新、升级、转换、兼容性以及严控现场的测试和验证、初期运行和试运行的时间。

上述运营需求主要在以下方面具体实施在联锁系统中：

特别是在折回容量和高密度列车跟踪容量方面，解决了关于运行效率的固定区块列车保护的限制；城市轨道运输系统的资源分配中心不是进路而是列车，因此联动系统需要与列车联动；特别是在简化和优化中继设备时，为了减少维护和运用的成本，采用简化的跟踪控制设备。

具体分析如下：

1）优化对操作效率的限制，例如，采用倒退功能。可以处理进入倒车平台的列车，在前一列列车从折回平台出发，通过交叉点所设置的区域后，将分岔点向相反位置旋转，然后再进入倒车平台。根据统计，折回间隔通常超过100秒。目前，大部分需要移动到根控制中心的联动信号都是基于CBTC的根控制器分析器。联动路线根据物理部分和逻辑部分中哪一个被清空占用来判断车辆的位置，但移动许可仍然基于联锁路线，因此折回能力受到限制。

2）列车作为CBTC信号系统运用的资源分配中心。几乎所有现有线路的信号系统都是从固定块进化而来的，其控制机制是按照“以路线为中心”、路线的要求，分配线路、分岔器、分析器、月台门等线路“资源”。在实际运用中，所有资源的终端都是列车，路线需要向列车提供服务。如果路线与列车没有关联，可能会产生安全风险（多个车辆和多个路线同时处理的情况等）。作为运行资源的调度器，列车必须满足以下条件。①作为资源的主要使用者，路线及其他资源必须与列车分配/关联，使一列列车拥有一条路线。2.为了确保申请者和利用者的一致性，以地面ATP（自动列车保护）为核心实行资源管理。③将跟踪/倒车间隔控制在最小限度，不要将车轴计数器部和分析器作为移动许可跟踪的分割点使用。

3）为了削减维护管理费，采用简化的轨道侧控制装置。联动系统一般采用人机交互层-联动逻辑层-执行层-室外设备层的结构。现在，国内主流的连动装置，作为执行层和室外装置层的主要构成，使用中继装置和中继接口。在实际应用中，接触型信号驱动及取得模式在可靠性和可用性方面并不令人满意，安装、维护、升级、转换等运用及维护成本占线路旁建设成本的大部分。

二、联动系统的转换和优化

综上所述，随着需求的变化，对联动系统的要求也随之提高，联动的开发主要可以通过以联动逻辑层、执行层、室外设备层为焦点的“转换”和“优化”来概括。通过表示CBTC与车辆通信之间的信息流与接口的比较，可以看出，联动系统的开发动向主要反映在安全意识的转变，功能的扩充，形式的优化，控制方式的提升。安全概念、功能、形式以及控制模式的变更之间也有逻辑的因果关系和相互作用。安全概念的变更与联锁功能的变更相连，通过联锁功能的扩展和优化提高安全性。概念系统；根据连动功能的变更，产生连动效应和控制模式的变更。另外，通过变更联动形式和控制模式，可以进一步优化联动功能。

2.1联动系统的安全概念

城市轨道运输的安全性是人机环境管理的整体安全性。虽然分散在操作、信息等各种各样的类别中，但最终还是集成了整个系统的安全。因此，将驾驶安全、操作安全、信息安全统一为系统整体安全的最终目标，实现土木工程、信号、驾驶管理、车辆、电力供应等领域的联合链接，是减少风险的理想方法。优化城市轨道运输的总体安全风险和安全输出。从实际运用、科学报告、特别是事故分析报告中可以看出，存在安全风险转移的现象。也就是说，在涉及系统运行安全的专业领域，安全风险的责任可能直接或间接地输出到其他安全相关领域。

结束语：关于联动系统，要理解其安全责任和保护范围并不局限于现有的信号机。联动系统不仅需要关联分析器、分离器，还需要在系统整体安全目标下，保证操作的安全性、操作的安全性、信息的安全性，承担更多的保护义务。从现在的小联动到将来的大联动，由安全概念的变革引起联动功能的变革。从而发展城市轨道运输的完全自动化和资源共享的两个主要趋势。

参考文献：

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[4]浅析城市轨道交通信号系统的发展趋势[J].李中浩.城市轨道交通研究.2018(07)