張祎 李亞萍

摘 要：目前城市軌道交通一般采用移動(dòng)閉塞的 CBTC 信號(hào)系統(tǒng)，信號(hào)機(jī)的顯示意義被弱化。但在降級(jí)模式下，信號(hào)機(jī)作為必要的安全運(yùn)行條件之一，依然有重要現(xiàn)實(shí)意義。文章在城市軌道交通中引入綠黃燈和藍(lán)燈顯示，新增綠黃燈指示單個(gè)閉塞區(qū)間空閑，新增藍(lán)燈指示 CBTC 模式，并進(jìn)一步對(duì)各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分析，討論了綠黃燈顯示信號(hào)和藍(lán)燈顯示信號(hào)在城市軌道交通正線的應(yīng)用，為信號(hào)機(jī)在城市軌道交通中的應(yīng)用提供一種新方案。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;信號(hào)系統(tǒng);閉塞區(qū)間;信號(hào)機(jī)顯示;綠黃燈;藍(lán)燈

中圖分類號(hào)：U284.11

目前城市軌道交通一般采用基于通信的列車自動(dòng)控制信號(hào)系統(tǒng)（CBTC），CBTC系統(tǒng)根據(jù)列車之間的距離和進(jìn)路條件自動(dòng)控制列車運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行的列車不依靠司機(jī)進(jìn)行人工控制，信號(hào)機(jī)的顯示意義被大大弱化。但在降級(jí)模式下，司機(jī)主要依靠信號(hào)機(jī)的顯示目視行車，信號(hào)機(jī)作為安全運(yùn)行條件之一，依然有重要意義。

城市軌道交通信號(hào)機(jī)的設(shè)置和功能定義從鐵路信號(hào)機(jī)發(fā)展而來，但城市軌道交通與鐵路相比，具有其特殊性。目前，城市軌道交通信號(hào)機(jī)的顯示定義一般采用紅燈、綠燈、黃燈和引導(dǎo)（紅黃）信號(hào)的組合[1-2]。由于城市軌道交通一般采用移動(dòng)閉塞的CBTC信號(hào)系統(tǒng)，正常運(yùn)營時(shí)，車載信號(hào)設(shè)備基于移動(dòng)閉塞自動(dòng)控制列車，這種情況下傳統(tǒng)的綠燈信號(hào)機(jī)無法區(qū)分CBTC自動(dòng)運(yùn)行列車和允許通行的人工駕駛列車。同時(shí)，當(dāng)信號(hào)機(jī)出現(xiàn)故障滅燈時(shí)，司機(jī)無法觀察到信號(hào)機(jī)的顯示，容易誤闖信號(hào)機(jī)，造成很多不必要事故的發(fā)生[3]。因此，如何設(shè)計(jì)信號(hào)機(jī)的顯示方案，并讓其更好地為城市軌道交通服務(wù)顯得尤為重要。

1 城市軌道交通信號(hào)機(jī)分類

中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)已在《城市軌道交通CBTC信號(hào)系統(tǒng)行業(yè)技術(shù)規(guī)范》[4]系列標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”）中對(duì)信號(hào)機(jī)的設(shè)置進(jìn)行規(guī)定：正?？刂品绞较拢彝鉁鐭?點(diǎn)式列車控制級(jí)別的降級(jí)控制方式下，室外亮燈。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的要求，目前國內(nèi)主流的信號(hào)機(jī)分類方式有2種：①按布置位置分類，主要包括出站信號(hào)機(jī)、進(jìn)站信號(hào)機(jī)、道岔防護(hù)信號(hào)機(jī)、區(qū)間信號(hào)機(jī)和線路終端信號(hào)機(jī)、進(jìn)段信號(hào)機(jī)和出段信號(hào)機(jī);②按照信號(hào)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，主要包括單顯示信號(hào)機(jī)、雙顯示信號(hào)機(jī)、三顯示信號(hào)機(jī)、四顯示信號(hào)機(jī)和五顯示信號(hào)機(jī)。

一般而言，單顯示信號(hào)機(jī)主要用在線路終端，雙顯示信號(hào)機(jī)主要用在線路區(qū)間無岔區(qū)域，五顯示信號(hào)機(jī)主要用在出入段線設(shè)置了雙黃燈顯示和雙綠燈顯示的信號(hào)機(jī)位置處。三顯示和四顯示信號(hào)機(jī)則情況比較復(fù)雜，各個(gè)城市根據(jù)自身特點(diǎn)有不同的布置方式，一般可能布置在道岔防護(hù)位置、出入段線和區(qū)間等位置。

雖然標(biāo)準(zhǔn)中通過滅燈區(qū)分了CBTC模式和點(diǎn)式列車控制模式，但并未對(duì)點(diǎn)式模式下信號(hào)機(jī)燈色顯示進(jìn)一步進(jìn)行說明。因此本文在城市軌道交通的信號(hào)顯示方案中引入綠黃燈和藍(lán)燈，提供另一種解決方案。

2 綠黃燈和藍(lán)燈顯示方案

目前，城市軌道交通信號(hào)機(jī)的顯示含義定義如下[5]。

（1）綠色燈光：表示道岔已鎖閉，并開通直向，準(zhǔn)許列車按規(guī)定速度運(yùn)行。

（2）黃色燈光：表示道岔已鎖閉，并開通側(cè)向，準(zhǔn)許列車按規(guī)定的限制速度運(yùn)行。

（3）紅色燈光：不準(zhǔn)列車越過信號(hào)機(jī)，列車在信號(hào)機(jī)前停車。

（4）紅色燈光+黃色燈光：表明開放引導(dǎo)信號(hào)，準(zhǔn)許列車以不大于規(guī)定的速度（如25 km/h）越過該架信號(hào)機(jī)并隨時(shí)準(zhǔn)備停車。

可在城市軌道交通信號(hào)機(jī)的顯示定義基礎(chǔ)上增設(shè)綠黃顯示信號(hào)和藍(lán)燈顯示信號(hào)，定義如下。

（1）綠燈+黃燈：允許信號(hào)，運(yùn)行前方僅1個(gè)閉塞分區(qū)空閑，至下一個(gè)信號(hào)機(jī)的進(jìn)路已鎖閉且開通直向道岔，要求列車減速緩慢通過信號(hào)機(jī)并注意隨時(shí)停車。

（2）藍(lán)燈：CBTC信號(hào)顯示，指示司機(jī)當(dāng)前駕駛車輛為CBTC自動(dòng)控制列車，列車將根據(jù)移動(dòng)授權(quán)進(jìn)路自動(dòng)行駛。

綠黃燈和藍(lán)燈顯示定義是從鐵路信號(hào)定義發(fā)展而來的，相較于傳統(tǒng)城市軌道交通信號(hào)機(jī)顯示定義，增設(shè)綠黃燈和藍(lán)燈有很多現(xiàn)實(shí)意義。

當(dāng)列車為CBTC自動(dòng)控制列車時(shí)，司機(jī)并不依賴于信號(hào)機(jī)的顯示狀態(tài)行車。引入藍(lán)燈顯示，即是將滅燈、點(diǎn)燈的2種顯示狀態(tài)變成藍(lán)燈、非藍(lán)燈、故障滅燈的3種顯示狀態(tài)。不僅通過藍(lán)燈顯示區(qū)分了人工駕駛列車和CBTC自動(dòng)控制列車，同時(shí)也用滅燈指示信號(hào)機(jī)出現(xiàn)燈絲故障無法亮燈。

當(dāng)列車為人工駕駛列車時(shí)，綠燈顯示指示前方2個(gè)閉塞區(qū)間空閑，綠黃顯示指示前方1個(gè)閉塞區(qū)間空閑，且綠燈和綠黃燈開放的條件均需鎖閉進(jìn)路，實(shí)際上是允許司機(jī)通過當(dāng)前綠燈后，還能低速通過前方綠黃顯示的進(jìn)路接車信號(hào)機(jī)，而不至于有安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，增設(shè)綠黃顯示信號(hào)機(jī)可取消防護(hù)區(qū)段，大大簡(jiǎn)化了室外信號(hào)機(jī)、計(jì)軸和軌道區(qū)段的布置，節(jié)省了信號(hào)設(shè)備的采購成本和維護(hù)成本。同時(shí)，相較于紅燈顯示的進(jìn)路接車信號(hào)機(jī)，司機(jī)開過綠燈還保持隨時(shí)準(zhǔn)備停車的狀態(tài)，也相對(duì)提高了列車通行效率。

紅燈信號(hào)作為禁止信號(hào)，為防止列車冒進(jìn)紅燈，需設(shè)置信號(hào)機(jī)有源信標(biāo)。之前通常做法是采用雙紅燈原則，每架信號(hào)機(jī)后設(shè)置保護(hù)區(qū)段。列車冒進(jìn)紅燈時(shí)，讀取信號(hào)機(jī)關(guān)聯(lián)的有源信標(biāo)信息，觸發(fā)緊急制動(dòng)，并停在保護(hù)區(qū)段內(nèi)。因此，實(shí)際上列車允許冒進(jìn)1次紅燈，如圖1所示。

增加綠黃燈顯示，紅燈信號(hào)機(jī)將作為絕對(duì)禁止冒進(jìn)的信號(hào)。為防止列車冒進(jìn)，需移動(dòng)信號(hào)機(jī)關(guān)聯(lián)的有源信標(biāo)，將緊急制動(dòng)的停車點(diǎn)包絡(luò)在信號(hào)機(jī)外側(cè)方向，如圖2所示。

3 場(chǎng)景討論

3.1 控區(qū)為CBTC模式

信號(hào)機(jī)所在控區(qū)為CBTC模式，當(dāng)無列車接近控區(qū)內(nèi)信號(hào)機(jī)時(shí)，即信號(hào)機(jī)接近區(qū)段為空閑或信號(hào)機(jī)外方區(qū)域內(nèi)無車接近，這2種情況信號(hào)機(jī)均為藍(lán)燈，如圖3場(chǎng)景1所示。中央調(diào)度員或司機(jī)瞭望此信號(hào)機(jī)即可判斷此時(shí)控區(qū)為CBTC模式，所有設(shè)備均為正常狀態(tài)。

當(dāng)CBTC自動(dòng)控制列車接近此控區(qū)內(nèi)前方信號(hào)機(jī)，信號(hào)機(jī)的顯示狀態(tài)不應(yīng)影響CBTC列車運(yùn)行，因此也統(tǒng)一顯示為藍(lán)燈，如圖3場(chǎng)景2所示。列車1和列車2均為CBTC自動(dòng)控制列車，此時(shí)前方信號(hào)機(jī)為藍(lán)燈顯示，司機(jī)在此場(chǎng)景可忽略信號(hào)機(jī)顯示，由信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)控制列車運(yùn)行。

信號(hào)機(jī)所在控區(qū)為CBTC模式，當(dāng)人工駕駛列車接近控區(qū)內(nèi)信號(hào)機(jī)時(shí)，即列車進(jìn)入前方信號(hào)機(jī)接近區(qū)段，進(jìn)路未鎖閉，信號(hào)機(jī)顯示為紅燈。進(jìn)路鎖閉且開放直向道岔，信號(hào)機(jī)將根據(jù)進(jìn)路內(nèi)閉塞區(qū)間的占用信息進(jìn)行顯示。前方2個(gè)閉塞區(qū)間空閑，則顯示綠燈，如圖4場(chǎng)景3所示;前方僅1個(gè)閉塞區(qū)間空閑，則顯示綠黃燈，如圖4場(chǎng)景4所示。

進(jìn)路鎖閉且開放側(cè)向道岔，信號(hào)機(jī)顯示黃燈，當(dāng)?shù)啦韨?cè)向進(jìn)路用于折返時(shí)，人工駕駛列車逆行軌道一般不被允許，因此折返進(jìn)路接車信號(hào)為紅燈顯示，如圖5場(chǎng)景5所示。當(dāng)?shù)啦韨?cè)向進(jìn)路用于正常方向發(fā)車時(shí)，則根據(jù)閉塞區(qū)段占用信息判斷信號(hào)機(jī)顯示，如圖6場(chǎng)景6所示。

當(dāng)列車為CBTC下的人工駕駛模式時(shí)，司機(jī)通過瞭望信號(hào)機(jī)即可判斷列車前方控區(qū)占用狀態(tài)和進(jìn)路授權(quán)狀態(tài)。前方信號(hào)機(jī)顯示為紅燈，即知列車進(jìn)路未被授權(quán)，司機(jī)將嚴(yán)格按照紅燈信號(hào)機(jī)的定義保證不越過信號(hào)機(jī)。前方信號(hào)機(jī)顯示為綠燈，即知進(jìn)路狀態(tài)為直向，且可正常越過。前方信號(hào)機(jī)顯示為綠黃燈，即知進(jìn)路狀態(tài)為直向，但需保持限速并小心駕駛隨時(shí)準(zhǔn)備停車。前方信號(hào)機(jī)顯示為黃燈，即知進(jìn)路狀態(tài)為側(cè)向，需按照過岔限速通過。從信號(hào)機(jī)的顯示狀態(tài)即可指示列車通行。

3.2 控區(qū)為后備模式

控區(qū)為后備模式，控區(qū)內(nèi)所有的列車均為人工駕駛的列車，CBTC自動(dòng)控制列車無法進(jìn)入后備模式控區(qū)，信號(hào)機(jī)將根據(jù)進(jìn)路鎖閉條件進(jìn)行點(diǎn)燈顯示。

進(jìn)路鎖閉且開放直向道岔，信號(hào)機(jī)將根據(jù)進(jìn)路內(nèi)閉塞區(qū)間的占用信息進(jìn)行顯示。前方2個(gè)閉塞區(qū)間空閑，則顯示綠燈，如圖7場(chǎng)景7所示;前方僅1個(gè)閉塞區(qū)間空閑，則顯示綠黃燈，如圖7場(chǎng)景8所示。進(jìn)路未鎖閉的閉塞區(qū)段，信號(hào)機(jī)應(yīng)全部顯示為紅燈。進(jìn)路鎖閉且開放側(cè)向道岔，則信號(hào)機(jī)顯示黃燈，如圖8場(chǎng)景9所示。

控區(qū)為后備模式時(shí)，信號(hào)機(jī)的顯示將作為司機(jī)駕駛列車的重要依據(jù)，從列車運(yùn)行的角度，完全可以通過信號(hào)機(jī)輔助中央調(diào)度電聯(lián)司機(jī)的方式來保證運(yùn)營。人工駕駛列車時(shí)，CBTC控區(qū)與后備模式控區(qū)保持一致。

3.3 從CBTC控區(qū)進(jìn)入后備控區(qū)

CBTC自動(dòng)控制列車從CBTC控區(qū)進(jìn)入后備控區(qū)時(shí)，移動(dòng)授權(quán)僅能延伸到控區(qū)邊界位置，為繼續(xù)通過控區(qū)邊界，司機(jī)需要在控區(qū)邊界信號(hào)機(jī)前停車，并將列車降級(jí)到點(diǎn)式人工模式（iATP）或限制人工模式（RM），同時(shí)調(diào)度需要辦理進(jìn)入后備控區(qū)的接車進(jìn)路，進(jìn)路鎖閉，控區(qū)邊界信號(hào)機(jī)才能開放，根據(jù)前方區(qū)段占用情況點(diǎn)亮綠燈或綠黃燈，如圖9場(chǎng)景10所示，否則控區(qū)邊界信號(hào)機(jī)將保持紅燈顯示。由于上行線的區(qū)間邊界信號(hào)機(jī)歸屬于CBTC控區(qū)，因此可以顯示為藍(lán)燈，如圖9場(chǎng)景11所示。

3.4 從后備控區(qū)進(jìn)入CBTC控區(qū)

iATP或RM人工駕駛模式從后備控區(qū)進(jìn)入CBTC控區(qū)時(shí)，為滿足綠燈信號(hào)的顯示定義，控區(qū)邊界信號(hào)機(jī)的綠黃信號(hào)狀態(tài)和黃燈信號(hào)狀態(tài)將送到相鄰控區(qū)，此時(shí)綠燈開放的條件是前方閉塞區(qū)段空閑以及下一架信號(hào)機(jī)為允許信號(hào)，如圖10場(chǎng)景12所示。

4 結(jié)束語

本文將鐵路信號(hào)機(jī)中常見的綠黃燈顯示和藍(lán)燈顯示的概念引入城市軌道交通，討論城市軌道交通信號(hào)機(jī)綠黃燈顯示和藍(lán)燈顯示的意義，并簡(jiǎn)要闡述綠黃燈和藍(lán)燈的顯示方案，并對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行討論。從列車運(yùn)行的角度，可以通過信號(hào)機(jī)輔助中央調(diào)度電聯(lián)司機(jī)的方式來保證運(yùn)營，增強(qiáng)了司機(jī)的判斷依據(jù)，也提高了運(yùn)行效率，為城市軌道交通的信號(hào)機(jī)設(shè)置提供一種新的思路。

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收稿日期 2019-05-08

責(zé)任編輯 胡姬