例谈地铁信号系统降级模式
1 系统概述
深圳地铁3号线（龙岗线）采用基于无线通信技术的移动闭塞系统（CBTC）信号控制系统。它通过提高列车位置的报告精度和移动授权的更新率来提供更大的通过能力， 并减小列车的间隔距离，以满足城轨交通运营"小编组、高密度、大运量"的要求。该ATC控制系统包括：ATS列车自动监控子系统、ATP列车自动防护子系统、ATO列车自动运行子系统、CBI联锁子系统、DTS数据传输子系统和TWC车-地通信等子系统，系统结构模型如图1所示，分别采取高质量硬件设备、双网络通道和采用冗余方式（3取2或2乘2取2结构）的安全型计算机等，最大限度地减少系统故障的发生，从而保证系统的安全、可靠。
2 降级模式必要性
目前在建及拟建的城市轨道交通项目中，信号系统大多采用CBTC控制系统。虽然国外有CBTC系统无降级系统的运营经验，但根据目前国内实施的CBTC项目开通情况来看，如广州
地铁3号线、4号线、5号线，上海地铁8号及北京地铁机场线等，基本上采用从联锁级控制-点式ATP控制-全线ATC控制的调试过程。因此，CBTC系统采用适当的降级模式还是很有必要的，其主要应用在如下情形：
（1）線路开通初期，信号系统不具备ATP/ATO开通条件的临时过渡期间列车运行；
（2） CBTC列车的车载信号设备故障或非CBTC列车（如工程车或不兼容本线信号系统的列车）运行时；
（3）控制中心（OCC）或区域控制器（ZC）功能故障，而联锁设备完好时。
3系统降级模式
对有冗余配置的ATC系统设备，当主用设备故障时将会自动地切换至备用设备工作并报警，主、备设备之间的切换可确保系统的连续显示及控制功能。在正常情况下，控制中心（中央ATS）根据服务器从列车和区域控制（ZC）站上接收到的信息对线路的运行情况进行监控。
3.1 ATS的降级模式
在ATS的降级模式下，需车-地双向通信和RATP/RATO设备功能正常。前者确保列车信息能够正确地传递给联锁区域通信管理设备，后者能够按照联锁区域通信管理设备发出的指令及时、准确地为列车准备进路和提供列车计算速度曲线所需的参数。
（1）后备线控站监控模式
后备线控服务器与OCC应用服务器配置相同，可以冷启动并自动建立与RATO/RATP和R4联锁机的通信，以获得当前系统状态，接管控制权限及操作ATS系统，并可按存贮在后备服务器上的列车时刻表来控制在线列车运行。
（2）本地ATS控制模式
现地工作站作为独立单元与本地应用服务器实时通信，即使在控制中心和车站之间的数据通讯连接故障的状态下也正常运行。在中央ATS和后备ATS完全故障或在OCC和区域控制器之间不能进行通信的情况下，操作人员可以选择系统在本地ATS模式下运行。列车将在自动进路的控制模式或人工进路方式控制下运行，并使用本地ATS工作站管理列车车次号。
（3）维护工作站控制模式
广州地铁3号线时间区域内的所有现地控制工作站和维护工作站都连接到本地应用服务器。在本地ATS工作站设备故障的情况下，行车人员可以在维修工作站进行操作，代替ATS工作站控制在线列车按自动进路方式控制或人工进路方式运行。
3.2 联锁控制的降级模式
当区域RATP/RATO设备故障时，该区域控制器与ATS子系统联系失效，则由R4联锁机、本地应用服务器、现地工作站等设备构成联锁控制的后退降级模式，可人工设置进路或自动进路模式来组织列车运行。联锁设备根据轨道区段的占用/空闲状态、道岔位置、信号机状态等，控制防护信号机和出站信号机的开放与关闭，并以站间闭塞的模式限制列车运行。司机只能根据地面信号采用限制人工驾驶模式（RM）或者非限制人工驾驶模式（NRM）驾驶列车，行车安全由司机保证。
4故障情况的驾驶模式汇总
在系统设备发生故障时，根据故障设备的不同，所产生的影响效果也不一样，系统的功能将具有一定的局限性，所支持的行车组织亦需进行相应的调整以维持运营，采用最有利的措施
以最大程度地维护运营质量，减少故障产生的负面影响。在不同的故障情况下列车可以采用的驾驶模式，具体汇总如下：
4.1ATS设备故障
（1）中央 ATS故障时，列车所有驾驶模式可用。
（2）本地 ATS故障，列车所有驾驶模式可用。
4.2全骨干网（DTS网络）故障
在全骨干网（DTS网络）故障时，列车仅能RM模式或者NRM模式下运行，司机根据地面信号行车。
4.3区域RATO/RATP故障
在区域RATO/RATP故障时，故障区域内列车仅能运行在RM模式或者NRM模式下运行，司机根据地面信号行车。
4.4联锁计算机故障
在联锁计算机故障时，故障区域内列车仅能RM模式或者NRM模式下运行，司机根据路票及人工手信号行车。
4.5车载设备故障
（1）单个VATP故障
由RF天线、测速电机、多普勒雷达、移动数据电台MDR导致的单个VATP故障时，所有模式（ATO、ATP、RM、NRM）可用，列车由冗余 VATP接管控制。
（2）VATP完全发生故障（两套设备）
两套VATP设备仅故障时，列车仅NRM模式可用，司机采取VATC旁路后人工驾驶列车。
5结束语
综上所述，信号系统具有降级模式，在一定程度上减少了系统故障时对运营造成的影响。在降级运行模式下，系统的功能具有一定的局限性，行车组织可能需要进行更多的人工干预来维持运营。列车的运行安全，除了信号系统在设备上提供保障外，需要司机具有熟练的驾驶
技术，还须结合完善的运营规则和管理制度来保证。
参考文献
[1] 董波.基于通信的列车控制（CBTC）信号系统的后备模式方案的讨论[J].天津建设科技，2008（增刊）：98-101.
[2] 周剑斌，张大华，王永生.移动闭塞系统降级控制模式分析[J].城市轨道交通研究，2005， 3：21-23.