有关地铁信号系统中的自动信号功能分析

地铁系统的运营具有小编组、高密度、运行间隔短等特点,因此其信号系统在实现安全防护的基础上,必须尽可能地以提高运营效率为目标。为此,提高地铁信号系统的自动化和智能化程度就显得尤为重要。自动信号则是为了达到此目的而设计的,并已在地铁信号系统中广泛应用。

1自动信号功能概述

为了提高自动化程度,给车站的相关信号机赋予自动属性,使得以某信号机为始端,一条或几条进路可以根据列车的运行状况而自动办理出来,则称此始端信号机具有自动功能,或简称为自动信号。自动信号属于列车自动监控(ATS)系统的一部分。

如图1所示,由规定的操作赋予X2信号机自动属性后,X2为自动信号。当列车运行至轨道区段S2时,根据列车目的地自动办理出X2 X4或X2 X6进路,区段S2、S4、S6、S8为X2的触发区段。若将X2的自动属性取消后,X2即成为一般信号机,不具有自动触发功能,必须手工办理进路。

2自动信号的触发机制

列车运行至触发区段时,由ATS系统根据列车目的地生成自动信号触发命令。若车载信号和地面信号系统之间有车地通信系统(TrainWaysideCommunication,以下简称TWC),则通过TWC系统,ATS可以由列车发至地面的信息中获得列车目的地;对于无TWC的系统,ATS可通过列车运行图获得列车目的地。为了保证命令的正确执行,在触发命令生成前ATS还应按照以下原则进行预先检查:

1.触发进路的始端信号为自动信号。

2.列车运行方向处于正向,即若运行方向为反向,则不允许自动信号触发。

3.所要触发进路内的道岔、区段等基本联锁条件满足。

4.为了防止错办进路,在车站同一咽喉内,同一时间只允许生成1条进路触发命令。

触发自动信号前,ATS系统会不断检查以上条件是否满足,若条件满足则生成触发命令并发送给联锁系统,由其办理出相应进路。在这里,ATS系统负责自动触发命令的生成,而联锁负责命令的执行。

3自动信号触发距离的确定

在实际应用中,触发区的长短即在距自动信号多远处开始发出进路触发命令是一个值得注意的问题。距离太长则由于提前将相关道岔锁闭,影响其他进路的办理;太短则由于进路来不及办理出来使得列车提前减速甚至在区间停车,影响运行效率和旅客舒适度。这部分应和列车自动防护系统(ATP)结合在一起考虑,应根据列车的ATP速度-距离曲线、联锁办理进路所需时间、以及ATP系统响应时间作综合考虑,使得列车接近该信号时,其速度-距离曲线平滑。下面予以说明。

自动信号X前方有N个轨道区段,沿运行方向依次为S1、S2、SnSN,在ATP防护下,列车在每一区段的运行时间(这里指列车头部占用本区段至列车头部占用前方下一区段所经历时间)为t1、t2、tntN。为了确定触发区段,从区段S1开始,根据列车速度-距离曲线找到因信号X不开放而导致列车开始减速的第1个区段Sn。为使列车在进入Sn后不会因信号X未开放而减速,X需在进入Sn前开放。

现设开放信号X的时间为T1(这里考虑最不利条件,如进路内道岔均在非期望位置等),系统响应时间为T2,列车在Sn后方区段Sn-1内的运行时间为tn-1。若tn-1(T1+T2),即说明列车占用Sn-1时开始触发信号X能满足要求,因此区段Sn-1作为开始触发区段;若tn-1(T1+T2)是否满足;若满足则Sn-2作为开始触发的区段,如此不断重复,直至找到合适的区段。

4自动信号的安全性前提

自动信号是根据列车运行状况而自动触发进路,在一定程度上提高了运营的自动化程度,但这种自动化是具有安全前提的,这个前提就是列车必须处于ATP系统的防护之下。若此项前提不具备(如列车ATP系统已切除),则很可能由于进路自动办理而引发安全性事故。因此,实际运营中若列车已无ATP防护,应避免使用自动信号,采取相应的安全措施后需人工办理进路以保证安全。

5总结

自动信号可以有效地提高地铁运营效率,应结合联锁、ATP等其他信号系统综合考虑自动信号的设置、触发机制、触发区段的设计。