中低速磁浮车辆段闯红灯防护方案

路 远

（北京城市快轨建设管理有限公司，北京 100071）

1 概述

北京市中低速磁浮交通示范线（北京S1 线）的线路全长10.2 km，起点石厂站，终点苹果园站，全线设8 座车站，采用中低速磁浮列车。2017 年12月30 日，石厂站至金安桥站7 站开始载客试运营，2021 年12 月30 日，苹果园站开始载客试运营。

湖南凤凰磁浮观光快线全长9.1 km，设车站4座，预留车站2 座，起点凤凰古城站，终点凤凰等待站，采用中低速磁浮列车，于2022 年5 月1 日开始载客试运营。

北京S1 线信号系统正线采用的感应环线基于通信的列车控制系统（CBTC），系统具备连续式控制级及联锁控制级。车辆段采用联锁级控制列车运行，列车驾驶模式为限制人工驾驶模式（RM）或者非限制人工驾驶模式（EUM）。

凤凰磁浮快线正线采用基于无线通信的CBTC系统，系统具备连续式控制级、点式控制级以及联锁控制级。车辆段采用联锁级控制列车运行，列车驾驶模式为RM 模式或EUM 模式。

中低速磁浮道岔比较特殊，道岔活动梁为整体转动，未导通的道岔开向轨道是悬空的。当列车运行至未导通的道岔时，列车继续前行存在跳崖风险，需要考虑车辆段RM 模式下的闯红灯防护方案。

2 车辆段闯红灯防护需求分析

车辆段内列车运行在联锁控制级下， RM 模式为车辆段正常的列车驾驶模式。

车辆段闯红灯防护的重点为防止列车“跳崖”。以车辆段三开道岔为例，三开道岔由道岔活动梁和道岔剁梁构成，其中道岔活动梁是可以转动，道岔剁梁固定不动，在正常线路和道岔活动梁之间起连接作用，如图1 所示。

图1 三开道岔平面示意Fig.1 Three-throw turnout diagram

在图1 中，三开道岔左侧的道岔剁梁位置为岔头，三开道岔右侧的道岔剁梁位置为岔尾。

当列车1 从岔头向岔尾方向运行时，道岔活动梁总是和正常线路1、2 或3 中的一条连接（此处不考虑道岔转动不到位或正在转换过程中），列车1不会存在“跳崖”风险。

当列车2 从岔尾向岔头方向运行时，道岔活动梁可能和正常线路1、2 中的一条连接而没有和线路3 连接，列车2 向前运行时，可能会存在“跳崖”风险。

因此，车辆段闯红灯防护的范围主要为对出库的信号机进行防护，段内其他区域内不配置RM 模式下的闯红灯防护功能。

3 中低速磁浮车辆段闯红灯防护方案

下面主要介绍北京S1 线和凤凰磁浮快线车辆段闯红灯防护方案。

3.1 北京S1线车辆段闯红灯防护方案

北京S1 线车辆段闯红灯设备主要包括联锁、车地通信（TWC）环线设备和车载设备。

北京S1 线正线车地通信采用TWC 环线设备进行车地双向通信，利用环线边界和环线交叉点进行位置校正。车辆段TWC 设备仅进行地到车单向通信，车载ATP 在车辆段内没有定位，不向地面发送列车位置报告。车辆段联锁向地面TWC 发送设备发送地面信号机状态信息，地面TWC 发送设备将信息送到轨旁环线上，车载TWC 收到信息后送给车载列车自动防护（ATP）进行处理。

在出库调车信号机前方铺设TWC 环线设备，用于向列车发送地面信号机的显示状态。在日检线、洗车线、吹扫线、周检线、月检线出库信号机外方设置TWC 环线，环线布置如图2 所示。环线设置不影响列车动车试闸。

图2 车辆段出库环线布置示意Fig.2 Depot exit loop layout diagram

为使列车在出库时有效接收地面环线信息，车辆段内出库信号机每段环线长度10 m，库内信号机外方布置4 m，信号机内方布置6 m，环线长度设置10 m。为使平衡环线参数，不做位置校正，在环线中间5 m 处设置1 个交叉点。

联锁根据进路状态和信号机状态向TWC 环线发送出库信号机状态信息，正常工作时，信号机状态信息包括：红灯信号、白灯信号、无效信号。当出库信号机红灯时，发送红灯信号；当出库信号机白灯时，发送白灯信号；当反向入库进路锁闭后，环线向车载设备发送无效信号。

在RM 模式下，车载设备通过地面TWC 环线设备接收到列车前方信号机的状态。如果列车前方信号机为允许信号白灯，车载ATP 允许列车前行；如果前方信号机为禁止信号红灯，车载ATP 将立即施加紧急制动，并在车载人机界面上进行相应显示，此时司机若要向前推进列车，需要切除ATP；如果车载ATP 未收到信号或收到无效信号，均不做任何处理，仍按之前驾驶模式继续运行。

根据车载TWC 天线安装位置、地面环线距危险点的距离以及根据安全制动模型计算的列车制动距离，列车出库运行速度需≤8 km/h，满足目前运营库内运行速度≤5 km/h 的规定。

对于未装载ATP 列车或者列车处于EUM 模式下，不具备闯红灯防护功能，需人工保证安全，按照地面信号显示行车。车辆段内工程车线、定修线、临修线和厂修线信号机前方未铺设闯红灯环线，不具备闯红灯防护功能，需人工保证安全，按照地面信号显示行车。

3.2 凤凰磁浮车辆段闯红灯防护方案

凤凰磁浮快线车辆段闯红灯防护设备主要包括联锁、地面电子单元（LEU）、应答器和车载设备。

如图3 所示，凤凰磁浮快线正线采用无线进行车地双向通信，采用应答器进行位置校准和地车信息传递。车辆段采用应答器进行位置校准和地车信息传递，无源应答器用于向车载传输固定信息，有源应答器除向车载传输固定信息外，还可传输变化信息。车辆段联锁通过LEU 向轨旁主应答器（有源应答器）发送信号机状态报文，车载应答器传输模块（BTM）收到信息后传送给车载ATP，车载ATP 根据收到的信息进行处理。

图3 车辆段闯红灯工作原理Fig.3 Depot running red light working principle

联锁通过LEU 向主应答器发送信号机状态报文。报文分为：红灯报文（禁止信号）、黄灯报文（列车进路允许信号）、白灯报文（调车进路允许信号）、红黄报文（引导信号）以及默认报文。

闯红灯防护原则如下。

车辆段内闯红灯防护应答器成组设置。如图4所示，B1 与VB，B2 与VB 各为一组闯红灯防护应答器。VB 为主应答器，是有源应答器，可以向列车传输信号机灯位信息。B1 为无源应答器，用于列车正常方向运行时，在通过VB 时建立定位。B2 为无源应答器，为避免无定位的回库列车通过主信号应答器VB 读到红灯报文后导致非预期的紧急制动，用于列车在反方向通过主应答器VB 前建立列车定位。

图4 车辆段出库应答器布置示意Fig.4 Balise layout diagram of depot exit line

当列车有定位时，闯红灯防护功能才具备方向性，当闯红灯防护报文与列车运行方向一致时，才会触发紧急制动，该功能不会影响相反方向运行的列车通过主信号应答器。当列车顺序通过B1 与VB，读到VB 中的红灯报文时，执行闯红灯防护功能；当列车顺序通过B2 与VB 时，不执行闯红灯防护功能。

当列车没有定位时，闯红灯功能无方向性，若未收到B1 或者B2 应答器报文，列车无论从任何方向读取到主信号应答器VB 中的红灯报文，均会触发紧急制动。

当先收到应答器B1 时，车载ATP 对闯红灯防护应答器组中有源应答器丢失、默认报文或报文无法解析时，按闯红灯防护处理，触发列车紧急制动。当先收到应答器B2 时，车载ATP 对上述情况不按闯红灯防护处理，不触发列车紧急制动。

根据主信号应答器距前方危险点的距离，以及安全制动模型计算的列车制动距离，列车在RM 模式出库时，速度不应大于15 km/h。

对于未装载ATP 列车或者列车处于EUM 模式下，无法实现闯红灯防护功能，需要人工保证安全，按照地面信号显示行车。

4 结语

中低速磁浮道岔比较特殊，车辆段采用RM 模式，通过车辆段RM 模式闯红灯防护方案，可以有效对列车误闯红灯进行防护。同时，对于未装载车载ATP 的列车、列车处于EUM 模式下以及部分不设置闯红灯防护的区域，不具备闯红灯防护功能，需要采取管理措施，人工保证安全。技术措施和管理措施相结合才是构成安全运营的整体控制方式。

随着技术的进步，部分地铁车辆段采用自动化车辆段，可以对车辆段闯红灯进行更有效的防护。对于中低速磁浮交通来讲，自动化车辆段是未来的发展方向。