王文龙
西安市轨道交通集团有限公司 陕西西安710000
摘要：随着我国城市化进程的加快，城市面积不断扩大，城市轨道交通得到快速发展，信号系统是城市轨道交通的指挥系统，它是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。而如何保证信号系统的可靠运行，已经成为了运营和维护人员关注的重要问题。基于此，本文对先概述了信号系统以及其特征，然后在分析信号系统的故障类型的基础上，对提高信号系统可靠性的措施进行了深入的探讨，以相关的工作人员参考借鉴。
关键词：信号系统；可靠性
1信号系统的概述
信号系统是现代大运量、高密度的城市轨道交通自动控制系统中的重要部分，它的作用是将线路上运行的列车安全的分隔开来，保证列车和乘客的安全，实现列车高速、有序运行。信号系统的首要任务是保证行车安全。城市轨道交通信号系统由列车自动防护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO）、列车自动监控系统（ATS）和计算机联锁系统（CI）四个主要子系统组成。各子系统间相互渗透构成一个以安全设备为基础，集行车指挥和运行调整等功能为一体的列车自动控制系统。
2信号系统特征
第一，城市轨道交通中所承担的客流量比较多，基于安全角度考虑，对于行车之间的最小行车间距要求比较高，进而对列车的速度监控提出了较高的要求，其主要的目的就是为了实现列车运行中的安全保障。第二，对城市轨道交通运输速度进行分析，城市轨道交通运行中的实际速度与铁路干线相比，数值上相差很多，所以，在实际的城市轨道交通信号系统中，不需要数据传输较快的信号系统，只需要传输速度较低的系统就可以实现信号传输功能；第三，由于在城市中，列车的运行间隔比较小，运行中所展现的规律性比较强。
3信号系统的故障类型
3.1严重故障
该类故障发生后，所有控制模式均不可用，会直接导致运营的延误甚至中断，相关故障包括：
3.1.1联锁故障
联锁本身是三取二或二乘二取二结构，出现故障的可能性非常小，但由于相邻站间联锁大多通过网络进行通信，当网络出现问题时就会直接影响到联锁的站间功能，降低联锁的可靠性。
3.1.2道岔故障
道岔故障中包含了道岔动作故障和道岔表示故障。道岔动作故障会导致道岔不能改变位置，列车无法折返，但对于不需要改变道岔位置的进路，对列车的运行并无影响。道岔位置表示故障，指轨旁控制设备无法获得道岔的位置信息，进而导致信号功能无法使用，导致列车运行受到影响。道岔位置表示信息目前基本上是依靠继电电路来提供的，表示接点进行了双接点并联处理，而道岔密贴及缺口、表示继电器故障或表示电源缺失，才是该类故障的主要原因。
3.1.3电源故障
目前CBTC信号系统中的设备基本上均实现了完全独立的双电源供电，即使电源屏中某一路出了故障也不会影响系统的正常工作。但还是有些外围设备从电源屏中的一路接入，如部分计轴设备电源、继电器供电电源等并不是冗余配置。另外当电源系统本身出现问题时，如外部电源中断而UPS没有及时转换上去，就会造成整个信号系统的不可用，事实上正是这种类型的故障在现场出现的频率较高。
3.2次要故障
所谓的次要故障，就是危险等级比严重故障低一级的现象。当信号系统中发生次要故障，那么会促使控制模式不能灵活的进行转变，一定程度上就会威胁到企业的运营生产过程，此时如果工作人员立刻加以切换操作，那么实际的生产工作就不会受到太大的影响。
对于次要故障问题的出现，根本原因就是主要应用的CBTC系统，其中有些重要的设备像车-地控制器出现问题所导致的，如果该类故障影响到运营生产工作，那么工作人员就必须及时改变列车的驾驶模式，又因为呈现点式形式的RM控制模式，还不能够第一时间操作启动，在启动之前这一段时间内，还是会影响正常的生产运营工作。例如，一列正在行驶的电客车，当其在点式有源信标越过之后，即刻出现了CBTC这种无线故障问题，为了能够保证进入到下一个的点式有源信标，此时工作人员就必须转化为RM的驾驶模式，基于系统的实际布置位置，在与有源信标之间存在1km之时，这列车应该借助RM模式，行驶速度保证在3.5min才能到达，在此过程中需要人工操作的时间为1.5min，致使全程的转化周期达到5min以上，如果基于人工操作环节下所需要的时间明显加大，那么最终的运营生产工作就会遭到巨大的影响。
4提高信号系统可靠性的措施
为进一步提高整个系统的可靠性，避免或减少对运营的影响，依据上述故障对运营影响的程度从技术上或维护管理上进行改进提升，可以通过以下几点措施来提高信号系统的可靠性：
4.1提升外电与UPS间的切换装置的性能
从现场发生频率看，电源故障占据了很大的部分，因此在系统建设时就应考虑供电的冗余问题及外电与UPS间的切换关系，将计轴或轨道电路、关键继电电路改为双路供电的方式，提升外电与UPS间的切换装置的稳定性。
4.2道岔故障的处理
需要重点提升道岔表示电路的可靠性，增加道岔表示继电器的冗余；同时对于表示继电器故障而言，外电网停电的可能性更大，目前的道岔表示电路没有采用UPS电源供电，一旦外电网断电，尽管联锁、ATS、轨旁ATP设备等在UPS的支持下仍能正常运行一段时间，但由于没有道岔表示，仍然不能维持这段时间的运行，因此道岔表示电源成了电源故障时的一个短板，建议为道岔表示电路增加UPS电源；对于关键道岔还应加强维护，增加辅助装置对道岔缺口和电流特性的监测，实现状态预警，让其保持在一个良好的状态。
4.3提高网络的冗余度
对于联锁因站间通信故障导致可靠性降低的问题，需要提高网络的冗余度，提供网络故障后的后备冗余通道，确保联锁的可靠性。例如在联锁站间增加不依赖于原骨干网的独立通道，采用独立的网络、串口通信或继电接口，保证外部网络中断时维持基本的联锁功能，确保联锁后备的正常使用。在站间通信可靠性不高的情况下，可增加继电接口、串口及独立网络接口，传递联锁间的必要信息。该接口与既有的网络接口并行传输接口数据，若既有网络因故不能传递信息时，联锁机还可以通过该接口得到相应的信息，保证正常的联锁功能。
4.4将点式RM系统改为连续式的固定闭塞系统
为解决CBTC降级至点式RM的过程中对运营产生的影响，建议将点式RM系统改为连续式的固定闭塞系统，使列车在降级过程中不会因为不能及时得到轨旁提供的控制命令而影响运行。相较于通过单纯增加区域控制器冗余层级的方式，如区域控制器采用2×2003的方式，采用连续式固定闭塞系统的冗余程度远高于单纯增加区域控制器冗余层级的方式，可以有效的控制共模因素对系统可靠性的影响，并解决了通过单纯增加区域控制器冗余层级方式无法解决的其他部分故障。
5结束语
提高信号系统的可靠性是一个长期的任务，通过既有设备的简单重复叠加并不能解决问题，反而会带来冗余设备间的同步和切换等诸多问题，解决问题的根本之道在于对既有架构的反思和现场问题的分析统计，在此基础上进行有的放矢的改进才能真正有益于运营，减少安全事故发生的几率。
参考文献
[1]黄虎.浅析城市轨道交通行车安全影响因素及对策[J].科学技术创新，2019，0(26):129-130.
[2]刘湘国，邓礼万.城市轨道交通信号系统的运营维护及管理路径探讨[J].江西建材，2020(5):72-72，74.
[3]栾夏，徐永能，乔侨.城市轨道交通信号系统安全隐患分析[J].科技与创新，2018(12):98-99.