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            地鐵信號系統是干嘛的?- 基礎篇

            更新時間:2020-09-02 點擊數:116

            地鐵信號系統是干嘛的?- 基礎篇

            地鐵信號系統是干嘛的?很多人曾經問我,地鐵信號系統是干嘛呢?和手機的信號有關系嗎?能提出這樣的問題,說明問者是真不了解這個行業是干嘛的,所謂隔行如隔山,也不足為怪。這里我不想用大篇專業贅述,只想站在外行的角度聊聊地鐵信號系統是干嘛的。語言可能比較”粗俗”或”幼稚”,請專業人士繞行或私信我單聊。

            假如你只是個地鐵乘客,下圖你是可以理解的,司機看著前方的紅綠燈,開著地鐵,在隧道里始發站和終點站直接轉圈圈。沒錯,是這樣的。

            此時你可能會想到一個問題,地鐵沒有方向盤,怎么轉彎和調頭?你是個愛思考的同學。

            列車在鋼軌上行走,轉彎和調頭是通過道岔實現的。道岔可能你不會陌生,通過軌道旁邊的電機拖動鋼軌向另一組鋼軌靠攏,來實現列車通過時方向的轉換。這個道岔司機可以直接讓它動嗎?答案是不能。這個我稍后解釋。

            司機看信號燈行車(業內叫信號機,見下圖,常見的信號機有3燈位,還有2燈位和5燈位信號機。),那信號燈是該紅還是該綠,司機能直接決定嗎?答案是不能。


            和上個問題一起解釋下,是誰來決定或控制道岔的方向轉換和信號燈的顏色呢。這個問題提的很好。也就是這里要聊的,是信號系統決定了所有這些。哦,這樣的話,司機干嘛啊,就加油和剎車啊,這么舒服啊。沒錯,還漏了一點點,就是緊急情況下按下緊急停車(業內叫緊制)。

            細心的同學可能會問,圖中的橙色的“啞鈴”是干嘛的。再贊一個,愛思考的同學。要解釋它,我得換種方式。

            截止現在,我們知道了信號系統是通過控制道岔來決定列車方向、通過控制信號機顏色來給司機指引是走還是停,司機只負責加油、剎車和按緊急停車。但你可能也想到,隧道里跑了不至一列車,會有很多車(一般常規的地鐵線路20km,列車在早晚高峰會有45列左右上線)。信號系統需要知道每列車都在哪,才能安全準確的控制它。這是可以理解的,這就需要人為的把整個地鐵線路切分成數個小段(業內叫軌道區段,見下圖,也就是前面說的啞鈴。根據不同類型的控制機制及位置,軌道區段在200m-1km不等),把這些軌道區段進行編號,信號系統就可以通過收集每列車在哪個軌道區段來粗略知道每列車在線路上的位置,這樣,信號系統就可以通過內部復雜的邏輯關系(業內叫微機聯鎖,是一組工業計算機協作實現,當然還包括最初的骨灰級繼電器聯鎖),來衡量和決策在線路上每列車前方的信號機應該何種顏色,相關的道岔應該切換到哪個方向,這樣列車就可以在全線安全順暢的運行了。

            不得不解釋下聯鎖,我們人為的把信號機、道岔和軌道區段等元素組成一組,形成一條路徑,讓列車能以這個路徑為最小單位來行車,而且這個路徑只批準一列車進入,這個單位路徑業內叫進路。把列車在全線上出現的所有可能的轉換成無數條進路,每條進路內信號機、道岔和軌道區段之間是有邏輯關系的,比如前方道岔還沒有準備好,信號機不能開放綠燈,否則列車就脫軌了。不同的進路之間也有邏輯關系,比如某進路已經開放綠燈信號機,對面開過來的進路是絕對不能開放綠燈的,否則就撞車了。等等復雜周到的邏輯。這些被窮舉出來的無數條進路的內部邏輯以及進路間的邏輯關系合在一起,就構成了聯鎖系統的進路表,它是聯鎖系統的安全核心,有著最高的優先級,是行車的起碼安全保障,任何人和系統都無法超越這些邏輯,否則就會有安全事故,或車毀人亡。下圖你可以想象為聯鎖邏輯的大腦內部圖。

            聊到這里,有一個比較"大"的問題,信號系統直接決定了道岔和信號機,間接決定了列車的行進,但是誰讓信號系統這么干的呢。在此,我只是淺顯地按照我的思路帶你慢慢了解信號系統雛形,但這可絕不是信號系統的全部。這只是信號系統最低級的控制級別,聯鎖級,它只作為列車控制運營的后備模式

            再次回到“誰讓信號系統這么干的”,答案是人。是車站控制室里的車站操作員。每個地鐵站都有一個有大玻璃窗的房子,你能看見里面有幾個操作和值班人員。信號系統在車站控制室設置有電腦終端,操作員通過在電腦屏幕上排列進路,軌道上的道岔會按進路轉換到正確的位置,然后信號機開放綠燈,表示該進路安全,列車司機看見綠燈即“行”,紅燈即“?!?,黃燈即“慢速觀望行進”。

            這樣,你就理解了信號系統的最低控制級別,聯鎖級的基本控制原理??偨Y一下,即操作員人為排列進路,聯鎖系統根據進路表進行安全邏輯判斷后執行道岔任務再按信號機指示是否許可,然后司機看著信號燈行車。當然,如果地鐵每日按這樣來運營幾十列車,那還不把操作員累死。對,要不說是信號系統的最低控制級別呢。信號系統的能力遠不止此,它可以實現進路集中監控、自動排列、自動駕駛等功能,那才是你每日坐的地鐵的正常功能。










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