地鐵信號系統(tǒng)是干嘛的？- 基礎篇

地鐵信號系統(tǒng)是干嘛的？很多人曾經問我，地鐵信號系統(tǒng)是干嘛呢？和手機的信號有關系嗎？能提出這樣的問題，說明問者是真不了解這個行業(yè)是干嘛的，所謂隔行如隔山，也不足為怪。這里我不想用大篇專業(yè)贅述，只想站在外行的角度聊聊地鐵信號系統(tǒng)是干嘛的。語言可能比較”粗俗”或”幼稚”，請專業(yè)人士繞行或私信我單聊。

假如你只是個地鐵乘客，下圖你是可以理解的，司機看著前方的紅綠燈，開著地鐵，在隧道里始發(fā)站和終點站直接轉圈圈。沒錯，是這樣的。

此時你可能會想到一個問題，地鐵沒有方向盤，怎么轉彎和調頭？你是個愛思考的同學。

列車在鋼軌上行走，轉彎和調頭是通過道岔實現(xiàn)的。道岔可能你不會陌生，通過軌道旁邊的電機拖動鋼軌向另一組鋼軌靠攏，來實現(xiàn)列車通過時方向的轉換。這個道岔司機可以直接讓它動嗎？答案是不能。這個我稍后解釋。

司機看信號燈行車(業(yè)內叫信號機，見下圖，常見的信號機有3燈位，還有2燈位和5燈位信號機。)，那信號燈是該紅還是該綠，司機能直接決定嗎？答案是不能。

和上個問題一起解釋下，是誰來決定或控制道岔的方向轉換和信號燈的顏色呢。這個問題提的很好。也就是這里要聊的，是信號系統(tǒng)決定了所有這些。哦，這樣的話，司機干嘛啊，就加油和剎車啊，這么舒服啊。沒錯，還漏了一點點，就是緊急情況下按下緊急停車(業(yè)內叫緊制)。

細心的同學可能會問，圖中的橙色的“啞鈴”是干嘛的。再贊一個，愛思考的同學。要解釋它，我得換種方式。

截止現(xiàn)在，我們知道了信號系統(tǒng)是通過控制道岔來決定列車方向、通過控制信號機顏色來給司機指引是走還是停，司機只負責加油、剎車和按緊急停車。但你可能也想到，隧道里跑了不至一列車，會有很多車（一般常規(guī)的地鐵線路20km，列車在早晚高峰會有45列左右上線）。信號系統(tǒng)需要知道每列車都在哪，才能安全準確的控制它。這是可以理解的，這就需要人為的把整個地鐵線路切分成數(shù)個小段（業(yè)內叫軌道區(qū)段，見下圖，也就是前面說的啞鈴。根據(jù)不同類型的控制機制及位置，軌道區(qū)段在200m-1km不等），把這些軌道區(qū)段進行編號，信號系統(tǒng)就可以通過收集每列車在哪個軌道區(qū)段來粗略知道每列車在線路上的位置，這樣，信號系統(tǒng)就可以通過內部復雜的邏輯關系（業(yè)內叫微機聯(lián)鎖，是一組工業(yè)計算機協(xié)作實現(xiàn)，當然還包括最初的骨灰級繼電器聯(lián)鎖），來衡量和決策在線路上每列車前方的信號機應該何種顏色，相關的道岔應該切換到哪個方向，這樣列車就可以在全線安全順暢的運行了。

不得不解釋下聯(lián)鎖，我們人為的把信號機、道岔和軌道區(qū)段等元素組成一組，形成一條路徑，讓列車能以這個路徑為最小單位來行車，而且這個路徑只批準一列車進入，這個單位路徑業(yè)內叫進路。把列車在全線上出現(xiàn)的所有可能的轉換成無數(shù)條進路，每條進路內信號機、道岔和軌道區(qū)段之間是有邏輯關系的，比如前方道岔還沒有準備好，信號機不能開放綠燈，否則列車就脫軌了。不同的進路之間也有邏輯關系，比如某進路已經開放綠燈信號機，對面開過來的進路是絕對不能開放綠燈的，否則就撞車了。等等復雜周到的邏輯。這些被窮舉出來的無數(shù)條進路的內部邏輯以及進路間的邏輯關系合在一起，就構成了聯(lián)鎖系統(tǒng)的進路表，它是聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全核心，有著最高的優(yōu)先級，是行車的起碼安全保障，任何人和系統(tǒng)都無法超越這些邏輯，否則就會有安全事故，或車毀人亡。下圖你可以想象為聯(lián)鎖邏輯的大腦內部圖。

聊到這里，有一個比較"大"的問題，信號系統(tǒng)直接決定了道岔和信號機，間接決定了列車的行進，但是誰讓信號系統(tǒng)這么干的呢。在此，我只是淺顯地按照我的思路帶你慢慢了解信號系統(tǒng)雛形，但這可絕不是信號系統(tǒng)的全部。這只是信號系統(tǒng)最低級的控制級別，聯(lián)鎖級，它只作為列車控制運營的后備模式

再次回到“誰讓信號系統(tǒng)這么干的”，答案是人。是車站控制室里的車站操作員。每個地鐵站都有一個有大玻璃窗的房子，你能看見里面有幾個操作和值班人員。信號系統(tǒng)在車站控制室設置有電腦終端，操作員通過在電腦屏幕上排列進路，軌道上的道岔會按進路轉換到正確的位置，然后信號機開放綠燈，表示該進路安全，列車司機看見綠燈即“行”，紅燈即“停”，黃燈即“慢速觀望行進”。

這樣，你就理解了信號系統(tǒng)的最低控制級別，聯(lián)鎖級的基本控制原理?？偨Y一下，即操作員人為排列進路，聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)進路表進行安全邏輯判斷后執(zhí)行道岔任務再按信號機指示是否許可，然后司機看著信號燈行車。當然，如果地鐵每日按這樣來運營幾十列車，那還不把操作員累死。對，要不說是信號系統(tǒng)的最低控制級別呢。信號系統(tǒng)的能力遠不止此，它可以實現(xiàn)進路集中監(jiān)控、自動排列、自動駕駛等功能，那才是你每日坐的地鐵的正常功能。