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摘 要 地铁信号系统是涉及行车安全的系统，必须满足发生故障时导向安全，信号故障影响范围广，不同信号等级列车混跑追踪运行时需合理有效组织运营。本文基于典型信号车载故障进行统计分析，提炼出混跑运营模式下的列车追踪场景，分析联合调试中的测试难点并提出混跑模式测试方案。
关键词 城市轨道交通;地铁;信号系统;混跑运行;联合调试
引言
地铁信号系统为满足地铁行车组织效率和指挥行车而建立，适应于不同运行场景的运输需要，是涉及行车安全的系统。信号系统必须满足发生故障时导向安全（故障-安全），在地铁载客运营各类故障统计中，信号故障所占比例高，影响范围最广，一旦涉及信号系统故障，将直接影响正常运营。运营中不同信号等级列车混合运行最为常见，处置不当将影响运营效率，因此，了解列车追踪原理，可以更合理有效地组织运营。本文对信号系统列车运行等级进行描述，列举常见的信号故障，以此说明混跑模式列车追踪场景，分析在综合联调阶段如何进行列车追踪测试，通过分析混跑测试难点提出混跑模式追踪测试方案。
1 联合调试
联合调试，也称综合联调或联调联试，在建设阶段系统接口调试后试运营前开展联合调试工作。如文献[1]结合西门子信号系统详细阐述信号测试项目，类似文献结合运营场景研究混跑运行并不多，而本文结合信号系统车载常见故障，在联合调试阶段进行混跑测试，以分析混跑模式下的列车追踪并设计测试方案，以便在联合调试阶段验证系统功能的正确性。
2 列车信号等级及分类
信号系统列车控制等级分为连续式列车控制（CBTC）、點式列车控制（ITC）、连锁级列车控制（IXLC），驾驶模式分为自动驾驶模式（AM）、ATP防护人工驾驶模式（CM）、受限制人工驾驶模式（RM）、非限制人工驾驶模式（NRM）。列车控制等级和列车驾驶模式对应关系见表1[2]。
按信号车-地通信分类，可分为通信列车（TAP）、非通信列车（NTAP、NIAP）。TAP（Talkative AP）指ZC（区域控制器）在“位置报告有效期”内接收到该列车的位置报告信息，同时位置报告中所显示的列车位置状态为“定位”，视为“通信列车”。TAP（Non Talkative AP）指ZC没有在“位置报告有效期”内接收到列车的位置报告信息，或者位置报告中所显示的列车位置状态为“失位”。NIAP （Non Identified AP）指一列没有装备车载信号设备或没有通信的列车驶入ZC管辖的区域，当次级列车检测设备被占用时会产生NIAP，视为“无法识别的列车”。
3 典型的信号系统车载故障
信号系统故障分为车载故障、正线及轨旁故障、ATS故障。常见的信号故障有车载ATP失效、无线通信丢失、列车紧急制动、道岔故障、进路或部分区段不能解锁、中央ATS故障等，分类中以车载故障居多，表2列出典型的信号系统车载故障[3]。
4 混跑运营模式下的列车追踪
混跑运营模式是指列车正常以AM-C模式（TAP列车）在正线运营，当突发信号故障时，列车丢失位置信息变为非通信列车（NTAP/NIAP），此类故障列车在经过应急处置后继续以某种降级模式运行直至列车升级为最高级别（AM-C模式）或退出运营服务期间，正常列车与故障列车混合运营下的行车组织模式。表3列举出常见的混跑运营场景[4]。
5 联合调试中列车混跑测试难点分析
列车混跑运营场景较为复杂，运营中信号故障需根据维护监测信息和调度信息确认。如何判断列车升级所需必要条件或判断是否退出运营服务是列车混跑运营中的难点，需对以下4个问题进行分析。
5.1 如何模拟故障列车
通常情况下，车载及轨旁设备状态正常均可升级为TAP车，在正线运行中，当无线信号丢失时间超过阈值将会降为NTAP车。模拟方法：可直接切断车载无线电源5s以上再次复位;对于车载ATP故障或模拟工程车在区间运行时，即NIAP车。模拟方法：切断车载信号系统电源，在测试所需位置复位。
5.2 如何模拟故障场景
需2列性能良好的电客车进行场景模拟。列车直接由车辆段发出，依次沿正线各站进行列车追踪测试：测试NTAP/NIAP车升级必要条件，测试TAP车追踪最小间隔，测试TAP车追NTAP车在相同或不同物理区段的追踪及列车升级条件，测试NIAP车追TAP车等情况。
5.3 如何验证追踪测试的正确性
列车混跑追踪测试前，需确认联合调试前提条件必须满足，信号连锁及轨旁设备功能正常，CBTC及后备模式通信功能正常[5]。
5.4 理清列车升级筛选成功的必要条件
（1）NIAP车升级为TAP车：列车读取前方1个有源应答器和1个计轴或经过2个无源应答器;
（2）NTAP车升级为TAP车：列车收到轨旁无线信号后即可升级成功;
（3）前方NTAP车，后方TAP车：同一区段内，2列车均不能筛选成功;不同区段下，NTAP车需与TAP车间隔一个物理区段。
（4）前方TAP车，后方NIAP车：TAP车移动授权不受后方NIAP车影响，后方NIAP车需按固定闭塞运行直至升级成功。
6 混跑模式联合调试方案设计
为验证混跑列车追踪情况，基于信号故障的混跑运行测试方案如下所述，场景中假设T001为前车，T002为后车，列车由车辆段出发，依次沿各站进行测试。
6.1 测试NIAP车升级条件
场景1：如图1所示，T001由车辆段出发，在关闭车载设备的情况下运行至车站1后，复位车载设备，排列前方进路。
模拟情况：T001压入G0104后（即出站后）立即升级为TAP车。
验证NTAP车读取到1个有源应答器和1个计轴后升级为TAP车的条件。
6.2 测试NTAP车升级条件
场景2：T002由车辆段出发，在车载设备正常的情况下运行至车站1后，关闭车载两端无线设备，再次复位，出站后记录列车升级地点。
模拟情况：T002车载无线设备恢复后立即升级为TAP车。验证当列车定位未丢失，在无线通信正常后可立即升级到TAP车。
6.3 测试TAP车追TAP车，TAP列车最小追踪间距
场景3：T001位于车站2待令，T002以CBTC级别向车站2运行，记录T001与T002间最小间距。
模拟情况：T002距离T001在30m以内停车。验证CBTC列车最小追踪间隔。
6.4 测试两列车不在同一个物理区段内
将前车变为NTAP，TAP车追NTAP车，测试最小间距，再继续向前开，测试后车何时可以动车
场景4：如图2所示，T001以CM-C模式运行至车站2至车站3之间，当T001停于距车站3前方约100米处，关闭车载两端无线设备待令，T002以AM-C模式从车站2出发，以最小距离追踪T001，记录现场情况，然后T001继续向前运行，记录T002车载HMI何时有推荐速度，并记录此时T001位置。
模拟情况：T002无法动车，于车站2站台停稳，无法再向前移动;当T001尾部完全越过G0304后，T002有推荐速度。
验证TAP车追踪NTAP车时，当物理区段间隔小于1列车长，TAP车无推荐速度;NTAP车继续向前移动，当物理区段间隔大于1列时，TAP车也无推荐速度，只有当TAP车可以排列进路后才可继续向前运行。
6.5 测试同一个物理区段内
将前车变为NTAP，TAP车追NTAP车，测试最小间距，再继续向前开，测试后车何时可以动车;
场景5：如图3所示，T001以CM-C模式运行至S4信号机前约100米处停车，当T002进入G0306后，关闭T001车载两端无线设备待令，T002以AM-C模式以最小距离追踪T001，记录现场情况，然后T001继续向前运行，记录T002车载HMI何时有推荐速度，并记录此时T001位置。
模拟情况：T002无法动车。T001继续向前运行，T002也无法动车，HMI无推荐速度，需降级为RM动车。
验证TAP车追踪NTAP车至同一物理区段时，当前车故障降级导致后车定位丢失，TAP车需切换至RM重新筛选成功后升级。
6.6 NIAP车追TAP车，测试后车升级条件
场景6：如图4所示，T001以CM-C模式运行至G0408停车待令，T002在车站4关闭车载信号电源再次复位后向前运行，记录T002是否能在S4前升级为CBTC模式。
模拟情况：T002在S4前满足筛选条件即升级成功。验证前方TAP车后方NITP车的追踪影响，TAP车移动授权不受后方列车影响，仅对其后端筛选有影响。
7 结束语
地铁不同信号等级的列车混合运行场景是可以模拟的，但应注意追踪测试中难点分析。在联合调试阶段进行场景模拟，让行车调度、信号维护人员尽早熟悉列车运行规则，避免混跑运行中错误指挥导致故障范围扩大。提出混跑模式联合调试方案，各建设方在编制联合调试方案时可作为参考。本文的重点在于CBTC模式下的列车混跑模式分析，未分析无人驾驶场景，考虑到研究的收敛性，这些内容需在后续研究中不断完善。
参考文献
[1] 陈锋.城轨信号系统车地综合动态联调内容解析[J].铁路通信信号工程技术，2017，14（02）：58-60，88.
[2] 卫鹏卓.Trainguard MT系統混合运营时的列车追踪[J].铁道通信信号，2015，51（05）：91-93.
[3] 郭戬，张德明，魏元玲，等.长沙地铁CBTC混跑模式下列车跟踪的设计与实现[J].铁道通信信号，2015，51（01）：80-83.
[4] 陈雁冰.CBTC系统混跑模式中的移动授权计算[J].铁道通信信号，2011，47（08）：34-37.
[5] 辛骥，陈微.Trainguard MT系统列车驾驶模式讨论[J].铁道通信信号，2010，46（01）：25-28.
作者简介
朱伦（1987-），男，湖北襄阳人;工程师，研究方向：轨道交通信号工程设计及运营管理。