上海轨道交通市域线机场联络线即将开工建设，机场联络线设计时速达到160km/h，从虹桥（机场）站到浦东机场站全线只需30分钟。机场线全线信号联锁技术将采用国铁城际铁路设计规范，可以说机场线是城市轨道交通和国铁的“有机结合”体，实现了国铁和轨道交通“互联互通”及资源共享，目前在国内是一种全新的大胆的模式“偿试”。同时也给上海申通（或者申铁）集团今后在验收、运行管理、设备维护上带来新的课题。现从信号联锁技术实际应用的情况，分析对比国铁和地铁二者的不同之处。
铁路传统的信号联锁技术，一直以来以轨道电路为基础确定列车占用的大致位置，以电动转辙机锁闭道岔位置确定列车运行的线路方向，经联锁运算以地面信号机的显示指示司机驾驶列车运行。轨道电路、道岔和信号机这三种基础设备（俗称信号三大件）构成了铁路信号联锁系统的组成的基本框架。信号联锁是指铁路信号设备之间的相互制约关系，是保证行车安全、提高运输效率的重要技术措施。它是我国国铁与地铁信号系统的核心组成部分。具有很高的安全性、稳定性和可靠性。铁路信号联锁技术从原始的臂板电锁器联锁，经继电器联锁、微机联锁，发展到今天的计算机联锁集中控制，目前在国铁与地铁中，大都采用二乘二取二或双机热备模式运行的计算机联锁系统。
信号联锁技术系统的功能主要包括道岔控制技术、轨道电路信息处理技术、列车进路控制技术、信号显示控制点技术等。以下就从这几方面对国铁与地铁信号联锁技术系统的应用差异进行分析对比；并对国铁和地铁未来采用信号联锁及与信号联锁相关联的新技术方面进行展望。
1、道岔控制技术方面
一是在对道岔控制功能上有所不同，通过计算机操纵道岔转换、完成道岔锁闭和解锁。在国铁与地铁中道岔控制原理基本相同。国铁在道岔控制功能上如果道岔区段的轨道电路故障，为确保安全设计处理上道岔就不能自动扳动，只有依靠人工现场手摇转换，或者等轨道电路故障修复才能扳动。但是地铁在道岔控制功能上设置了道岔强板功能，地铁因为线路的实际状况，人工现场手摇转换道岔不太现实，所以设置了强扳功能，当区段故障、扣车操作、紧急关闭之后，只要确认道岔区段确实无车占用、区段已经解除锁闭、道岔表示位置正常，则可以通过特殊的破铅封操作来强行扳动道岔。二是道岔型号上的不同。因国铁线路等级的不同，道岔型号多种多样。门类齐全，高铁和干线上一般采用相对大号码外锁型交流转辙机提速道岔；而地铁目前因相对时速不高，一般较多采用国产直流ZD型内锁道岔。三是在道岔与联锁机的接口上，目前国铁和地铁均采用铁路专用安全型继电器，通过电路回路构成反位继电器吸起还是定位继电器吸起。联锁机通过驱动或者采集普通安全型继电器和采集安全继电器接点，确定道岔处于反位还是定位。这方面国铁和地铁基本一致，但继电器型号有所不同，国铁采用传统的铁路专用安全型继电器，而地铁一般采用“电子接口”（小型化继电器）。
2、轨道电路信息处理技术
国铁早期的轨道电路制式是采用直流轨道电路，后改用交流轨道电路。由于简单的交直流轨道电路仅能证明列车的“占用”或“出清”，不能向车载信号系统提供任何有用的信息，故又在轨道电路的基础上叠加发送调制信息，形成叠加电码化技术，并研制出8信息移频轨道电路、18信息移频轨道电路、ZPW-2000系列轨道电路等。目前国铁中一般侧线轨道电路只能传递占用、空闲信息，为进路锁闭和构成闭塞提供依据；正线轨道区段或者站线股道上虽也向车载设备提供控车信息。但由于国铁制式一般站内轨道电路在几十上百米，区间轨道电路在1200米到1600米间，很难达到精准控车的目的。
地铁在CBTC系统中，列车正常运行时没有真正的物理区段，只有逻辑区段或者说是虚拟区段，列车的定位系统基本采用车载测速电机技术，得用初始点信标开始计数，利用电子地图累计列车运行的里程，利用固定点安装的信标校正列车里程计计数的累积误差，提高列车的定位精度。一般无需联锁来进行区段检查。但是如果CBTC出现故障转入故障（后备）模式，相应的联锁计轴设备或轨道电路就会完成对列车占用空闲信息的检查，这时联锁设备对区段占用的检查作用就体现出来。
3、进路控制技术
城市轨道交通的大多数车站不设侧线股道，不设道岔，甚致不设信号机，仅在少数岔线站设置道岔，联锁系统的监控对象远少于铁路车站的监控对象，联锁关系远远没有铁路车站复杂。除折返站，各车站非常简单，通常一、两套计算机联锁即可实现全线路的联锁功能。城市轨道交通因其运行特殊性，具有与铁路不同的情况，如多列车进路、追踪进路、近返进路、保护进路和侧面防护。
3.1进路建立的不同
国铁既有线信号联锁中只能建立普通列车进路，但在高速客运专线通过调度集中（CTC）可以自动触发已经提前设置好的列车进路。地铁中除了可以建立一般进路外，还可以建立自动进路和自动折返进路。地铁中自动进路在列车驶过进路后，信号关闭，但进路不解锁；在列车出清进路后，信号自动重开，为下一趟列车准备。地铁中也可以建立自动折返进路，自动折返进路分为两段方向不同的进路，一般在地铁折返站可以建立自动折返进路，即先建立第一段进路，待折返轨占用才触发第二段进路。自动折返进路模式随着进路的取消而自动取消。
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3.2进路锁闭和解锁的不同
国铁在建立联锁进路时需要检查轨道区段空闲、道岔位置、敌对条件等因素，才可以锁闭进路开放信号。列车进路锁闭后对解锁要求非常严格，需要检查列车占用和出清前区段、本区段和占用后区段轨道电路，即实现“三点”检查。国铁为确保高铁“绝对安全”在2017年度对高铁区间轨道电路的解锁进行改造，区间实现了“三点”逻辑检查功能。地铁联锁系统中，列车的间隔防护由ATC系统保证。建立进路不需要检查进路空闲，只要保证道岔位置正确，敌对条件满足即可锁闭进路开放信号。在同一条进路中可能出现有多趟列车运行情况，即多列车进路。这在国铁中是绝对不允许的。多列车进路一般当第一趟列车离开始端信号后监控区后段，就可以为第二列列车第二条相同始端的进路。
地铁中进路解锁方式在国铁解锁模式的基础上有发展和改进，已经完全突破了“三点”检查的解锁方式，将列车进路划分虚拟区段，通过综合计算各种信息来实现解锁。各种解锁方式的设置情况都是为了满足地铁中列车运行效率的需要。
3.3进路折返和防护的不同。
在城市轨道交通的终点站和折返站，为列车所需要设有折返进路。通常可以人工或自动排列折返进路。这在国铁系统中是不存在的。
在城市轨道交通在进路防护中设置保护区段，是为了保证行车安全，避免列车由于某种原因不能在信号机前停住而导致事故的发生。保护区段设置在停车点后，即终端信号机后的一至二个区段。这与国铁的延续进路相类似。另外在城市轨道交通正线上的所有渡线道岔有控制上不设双动道岔，全部为单动，也不设带动道岔。这样必须用侧面防护来防止侧面进入进路。这也与国铁有不同之处。
4、信号控制技术
国铁既有线信号控制系统，一直使用色灯信号机的显示指示列车运行方向、进路许可的条件及部份限制速度等。
在高速运行的客运专线区段，地面信号机的显示也让步于车载信号显示屏，地面仅在进出站口设置少量信号机，区间不设信号机，且平常信号机无显示，司机以车载机车信号显示屏显示的速度指令要求驾驶列车运行，在车载信号设备故障转为人工驾驶模式时，地面信号机才开始亮灯显示。
目前地铁采用的CBTC系统区段，信号机的设置及显示方式与高铁几乎一致，CBTC模式时地面信号机无显示，在无线通信设备故障或车载信号系统故障转为降级模式时，才点亮地面信号机显示。车载信号显示屏是指示司机驾驶列车运行的主要显示手段。
5、新技术展望。
经历了风风雨雨的几十年，铁路信号技术也发生了翻天覆地的变化，列车运行设计速速也提高到了380km/h。在高速运行的客运专线区段，地面信号机的显示也让步于车载信号显示屏，地面仅在进出站口设置少量的信号机，且平常无显示，司机以车载机车信号屏显示的速度指令要求驾驶列车运行。信号联锁技术，与列车运行控制设备（CTCS）、车载列车超速防护设备（ATP）、及以GSM-R和无线自动闭塞（RBC）为代表的通信技术有机结合，充当高速铁路列车行车的“千里眼”和“顺风耳”，是确保高速行驶列车安全的核心装备。但目前我国国铁联锁系统仍不能摆脱传统轨道电路思想束缚，保留轨道电路进行列车定位。但随着技术的进步发展，车载测速技术的稳定可靠，车载电子地图的广泛应用提高，通信技术的进步，已经可以讨论地面轨道电路的取舍问题了。同时通信GSM-R技术（仅相对应于2G）由于传输容量和“时效性”不足，应不断完善和改造。ATO系统设备是自动驾驶、定点停车的关键设备，它和信号联锁、CTCS、车载ATP有机结合，可以减轻司机劳动强度、提高准点率，并能防止人为错误驾驶带来的安全隐患，实现无人驾驶。实现ATO自动无人驾驶是国铁客运专线的重要目标。
十多年来城市轨道交通信号CBTC（CommunicationBasedTrainControl）系统技术得到广泛应用。该系统中线路没有固定划分的闭塞分区，列车间隔动态变化，根据车载ATP获得信息，摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占用与否，突破固定或准移动闭塞的局限性，具有更大的优越性。目前，欧洲NGTC组织机构已在研究下一代列车控制系统技术方案，国内则处于对既有CBTC系统技术的研究摸索阶段，如卡斯柯研发的自主化列车运行控制系统（TRANAVI）,它是基于车地高速无线通信技术的，由车载设备实现主动列车定位，以实现后车的移动授权实时追踪到前车的尾部。因此，迫切需要在既有CBTC系统技术的基础上，扩展思路、优化系统构架、改进关键技术、研究新型CBTC系统技术，形成基于车-车通信技术和相对速度列车追综技术的新一代CBTC系统技术方案。
参考文献
[1]国家铁路局TB/T3027-2015铁路车站计算机联锁技术条件.北京.中国铁道出版社.2015
[2]林瑜筠.城市轨道交通信号.3版.北京.中国铁道出版社.2016
[3]徐洪泽、岳强.车站信号计算机联锁控制系统—原理及应用.北京.中国铁道出版社.2015
[4]黄浩勇.城市轨道交通信号联锁与ATS系统.成都.西南交通大学出版社.2016
论文作者:王松林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/17
标签：进路论文; 联锁论文; 道岔论文; 列车论文; 区段论文; 信号机论文; 信号论文; 《基层建设》2018年第29期论文;