关于泰雷兹联锁系统在地铁信号中的应用

1 泰雷兹联锁系统概述

图 1 PMI 系统结构图

泰雷兹 PMI 的结构是二乘二取二冗余结构，这个结构可以确保系统的可靠性、安全性。系统每个主机都有一个输入、计算、输出，当其中一个部分出现问题时，系统可以正常运行。机场线中，每个联锁区都包含7 个联锁站，线路中有8 个车站，改成：机场线有8 个车站，包含 7 个联锁区，每个车站有各自的系统，这些系统可以保障线正常的运行 [1]。

在 CBTC 模式中，MAU 同样会接收 PMI 系统下发的控制信号机、道岔动作命令，PMI 系统将信号机、道岔、计轴区段的状态实时发送给 MAU 参考使用。当 MAU 发生故障，系统进入备用模式，PMI 系统接收 IDS 的进路申请，按照固定闭塞信号的闭塞分界点控制进路和信号机和道岔动作，确保列车运行。

后备模式下，PMI 系统直接模拟传统联锁系统，承担全部的联锁控制工作。正常情况下，由 ATS 主动发起 PMI 系统进路请求，由PMI 系统控制道岔进路，以计轴轨道区段占线的控制信号机为基础。这种模式之间的柔性切换，让泰雷兹联锁系统能够适应灵活多变的运营环境，满足地铁运营的连续安全。

2 泰雷兹联锁系统的联锁功能

2.1 进路控制功能

对于泰雷兹联锁系统，任何可能的进路都有可能事先被定义并存放在 ATS 中，ATS 向 PMI 发送列车运行计划并进行进路请求，在进路内的所有道岔 （ 包含侧向防护进路道岔 ） 全部锁闭且满足所有联锁条件时，会认为进路已经被授权，在这个时候，系统允许列车按照设定的速度进入该进路并根据信号显示继续前行。进路的严格授权保证了在任何情况下列车通过进路前，进路都是安全且完整的，这是泰雷兹联锁系统保障列车运行安全的一种重要手段。

自动解锁和人工取消进路是两种进路解锁方式，它们的操作方式各不相同。进路自动解锁就是在列车运行通过进路时，进路随列车从进路中自动解锁，为下架列车运行腾出运行空间。人工取消进路就是进路被调度员授权后，进路上的占用部分的进线近区段（即接近锁闭已被激活），PMI 系统将自动关闭进路前部的信号机，并在此联锁表中设定的时间段内，设置为紧急解锁，让列车能够安全的通过，近区段空闲后，将会自动解锁。但是如果列车已经占用了进路中的任何一个区段，那这些区段将一直处于进路锁闭，直到列车出清这些区段，防止出现其他列车误入已被部分占用的进路发生侧面冲突或追尾等安全事故，以保证行车安全[2]。

2.2 道岔与区段控制功能

为了防止列车占用道岔区段时联锁系统造成道岔误动，因此系统设置有区段锁闭功能，当区段被列车占用道岔区段时，区段会进行自动锁闭，联锁系统就不能操纵道岔，只有列车出清道岔区段或列车对站停车后，区段锁闭自动解锁，区段才能被允许转换道岔，这样可以避免道岔转换造成列车脱轨等安全事故的发生。接近锁闭功能只在列车接近区段时才有效，道岔进路取消后的一段时间内，接近锁闭功能可以防止道岔发生变换，避免因为进路取消后发生道岔误动，影响到列车的行车安全。方向锁闭功能为了保证列车在固定方向的行车路线不受影响，同一段时间只允许一个方向的列车占用一条进路，通过严格控制道岔的位置来实现。

2.3 防护与安全功能

地铁行车安全是地铁交通体系的核心要素，泰雷兹联锁系统对于保证地铁进路上的行车安全具有很大的促进作用。为了确保进路上的行车安全，防止列车运行过程中出现超速现象，引发列车冲撞事故、脱轨事故的发生。泰雷兹联锁系统在所有进路定义中都设有终点下游防护区段的进路，当列车进入进路时，防护区段就会自动锁闭，其他列车就不能进入这一防护区段，给列车运行中增加了额外的保护区域，降低了行车的危险性，确保地铁运营更加安全可靠。所谓敌对进路就是两条进路 （ 进路及防护区段 ） 的任何一节的进路重叠、并列或一前一后的两个进路。泰雷兹联锁系统具有强大的敌对进路检验功能，在进行进路的设置过程中，系统会对进路之间的关系自动进行检查，当有敌对进路时，联锁系统会屏蔽进路的设置。保证了行车过程中进路不会出现任何冲突，使地铁的运营更加安全可靠，为乘客的出行提供了安全、可靠的出行空间，为地铁的稳定运行提供了可靠的技术保障。

PMI 系统根据联锁表中定义的联锁关系来精准的控制信号机显示。信号机的显示状态，取决于进路状态、有关区段的空闲情况和个别特殊情况等因素，当进路锁定了，相应的有关区段空闲时，信号机则显示允许信号，准许列车可以进入进路，当进路未锁定时或者相应的有关区段被占用时，表明当前不具备允许列车通行的安全条件，信号机即显示限制信号，阻止列车进入通过，通过清晰明确的信号显示，为司机提供明确无误的行车判断，有效防止列车冲突、冒进信号等安全隐患的发生[3]。

当进路中的所有道岔（防护区段、侧向防护道岔）的进路都全部到位并安装了锁闭，但是有一个或几个区段不空闲时（被侵限、干扰或因一列车需救援的非通信列车占用），调度可以通过指挥引导信号显示功能，允许一列车低速进入进路，在这个时候，调度员需要注意保持列车间的间距，保证行车安全。信号允许锁闭功能指的是，在某个轨旁设备失效闭锁后需要调度员进行干预以重新开启信号；当需要调度员指令才能让信号允许锁闭失效的条件满足时，PMI 系统将及时向 ATS 报告以便能够让 ATS 做出相应的决策，保证信号系统的可用性以及列车安全行驶。

3 泰雷兹联锁系统在地铁信号中的应用优势

3.1 高可靠性与安全性

泰雷兹联锁系统用的是二乘二取二的冗余结构设计，从硬件层面上实现了系统的可靠性、安全性保证，双输入、双运算单元、双输出的管理，让系统能够在局部元件发生故障后继续运行，降低系统故障后出现瘫痪的机率。系统内安全看门狗模块等安全机制，第一时间会侦测系统故障并进行解决，避免系统执行错误的指令，保证了列车运行的绝对安全[4]。

在实际的地铁运营过程中，泰雷兹联锁系统的上述种种优势特点为地铁的运营提供了更多的便利，不仅极大降低了地铁运营过程中因为信号系统产生故障造成的列车运营迟滞率、事故率等问题，而且还极大提高了地铁运营效率和运营质量。对于发展中的城市轨道交通系统而言，这种安全、可靠地联锁系统为城市轨道交通运营提供了更加安全的运营空间，为城市轨道交通的快捷运营打下了坚实的基础和保证。

3.2 强大的功能适应性

该系统的联锁功能丰富且强大，可以应对各种复杂运营场景下的地铁需求。无论是在 CBTC 模式下与 MAU 实现协同作业，还是在MAU 停死机情况下独立承担进路控制的任务，或在后备模式下模拟传统联锁系统的所有功能，泰雷兹联锁系统都能满足不同工况下的地铁运营要求，其联锁系统灵活的进路控制，全面完备的防护与安全功能，精确的信号显示与监控功能，可以使地铁在不同运营条件下都能高效、安全的运行，例如在高峰期时系统可以迅速准确的处理大量的进路请求，确保列车高效运行，在突发事件或者设备损坏时系统的应急处理功能可以迅速及时的处理，保证了旅客和车辆的安全，体现了该系统卓越的功能适配性。

3.3 良好的通信与交互能力

泰雷兹联锁系统的 SCOM 模块实现了内外部子系统之间的通信和联动控制。SCOM 与外部其他子系统之间能够进行稳定有效的通信与交互，通过 SCOM 联锁系统接收 ATS 的进路申请等运营指令，及时向外部其他系统发送和接收设备状态、系统状态等信息，与外部其他系统进行有效的通信与交互。联锁系统通过与外部 ATS 系统通信与联动，根据列车运行计划与实际运营情况，及时灵活的调整进路信号与信号显示，优化列车运行秩序，提高地铁的运营效率，与外部其他系统 （ 站台屏蔽门／安全门系统、紧急停车按钮系统等 ） 进行及时有效的动态通信与实时联动，保持设备间较高的协同，为乘客提供更加舒适、安全的车旅体验。

3.4 可维护性与可扩展性

泰雷兹联锁系统作为现代化的城市轨道交通信号系统中安全运营、高效运营的基础，其系统性能的可靠性和良好的可维护性也为列车运营安全与高效提供了重要保证。SAM （System AdministrationModul，系统管理模块 ） 的使用，大大提高了系统的可维修性、故障的处理能力，为日常的运营维护保养提供了极大的便利。SAM 模块是泰雷兹联锁系统中重要的管理模块，能够对系统整体运行情况进行监测与智能诊断 [5]。SAM 模块能够自动采集系统内各模块工作参数、运行数据，对系统内设备的异常运行进行及时识别分析，一旦系统运行出现故障或运行偏差，及时生成故障信息、诊断结果，如故障发生时间、地点、类型等，故障发生的可能原因、处理措施等，极大地方便了维修人员对系统状态的掌握。

SAM 模块可以帮助技术人员快速定位问题，节约传统排查方法的排查时间和劳动力，极大地缩短了故障修复的周期，提高了整个联锁系统的可用性和稳定性。此外，泰雷兹系统在设计的时候，也充分考虑到了系统的可扩展性、兼容性，给未来的技术预留了足够的扩展空间。特别是在当前地铁系统的智能化改造升级的背景下，让系统能够更好的适应未来轨道交通行业发展的变化。

4 结束语

泰雷兹联锁系统由于其技术架构先进、功能丰富强大、安全性与可靠性卓越等优点，被广泛的应用在地铁信号系统中，进路控制、道岔、区段控制、防护安全、信号显示、监控等系统在地铁运营中发挥了良好作用，其通信交传、可维护性和可扩充性等很好地适应了未来发展的地铁运营环境，有着良好发展前景与潜力。相信随着城市轨道交通的持续发展，泰雷兹联锁系统会不断完善和优化，为全球的地铁发展做出更大的贡献。未来，加强对泰雷兹联锁系统在地铁信号系统中的应用研究，对于提高地铁运营质量，提高城市轨道交通的发展有积极意义。

参考文献

[1] 梁国勇 . 泰雷兹 AzLM-ZP30H 计轴系统接口原理及故障分析[J]. 电子世界 ，2021，（01）：134-135.

[2] 汤春燕 . 上海地铁泰雷兹 CBTC 系统车地通信故障原因及对策[J]. 铁路通信信号工程技术 ，2021，18（04）：83-88.

[3]史锋钢.全自动运行的地铁信号故障高效恢复设计及其高可用性 [J]. 城市轨道交通研究 ，2018，21（S1）：1-5.

[4]丁子全.地铁车辆段作业安全保护系统设计研究[J].铁道标准设计 ，2018，62（05）：175-179.

[5]陈高飞.西门子地铁信号控制系统轨旁ATP控制单元综述[J].现代城市轨道交通 ，2012，（04）：14-17.