地鐵信號(hào)系統(tǒng)是干嘛的？- 基礎(chǔ)篇

地鐵信號(hào)系統(tǒng)是干嘛的？很多人曾經(jīng)問我，地鐵信號(hào)系統(tǒng)是干嘛呢？和手機(jī)的信號(hào)有關(guān)系嗎？能提出這樣的問題，說明問者是真不了解這個(gè)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(hào)系統(tǒng)是干嘛的。語(yǔ)言可能比較”粗俗”或”幼稚”，請(qǐng)專業(yè)人士繞行或私信我單聊。

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

此時(shí)你可能會(huì)想到一個(gè)問題，地鐵沒有方向盤，怎么轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭？你是個(gè)愛思考的同學(xué)。

列車在鋼軌上行走，轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭是通過道岔實(shí)現(xiàn)的。道岔可能你不會(huì)陌生，通過軌道旁邊的電機(jī)拖動(dòng)鋼軌向另一組鋼軌靠攏，來實(shí)現(xiàn)列車通過時(shí)方向的轉(zhuǎn)換。這個(gè)道岔司機(jī)可以直接讓它動(dòng)嗎？答案是不能。這個(gè)我稍后解釋。

司機(jī)看信號(hào)燈行車(業(yè)內(nèi)叫信號(hào)機(jī)，見下圖，常見的信號(hào)機(jī)有3燈位，還有2燈位和5燈位信號(hào)機(jī)。)，那信號(hào)燈是該紅還是該綠，司機(jī)能直接決定嗎？答案是不能。

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

細(xì)心的同學(xué)可能會(huì)問，圖中的橙色的“啞鈴”是干嘛的。再贊一個(gè)，愛思考的同學(xué)。要解釋它，我得換種方式。

截止現(xiàn)在，我們知道了信號(hào)系統(tǒng)是通過控制道岔來決定列車方向、通過控制信號(hào)機(jī)顏色來給司機(jī)指引是走還是停，司機(jī)只負(fù)責(zé)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(huì)有很多車（一般常規(guī)的地鐵線路20km，列車在早晚高峰會(huì)有45列左右上線）。信號(hào)系統(tǒng)需要知道每列車都在哪，才能安全準(zhǔn)確的控制它。這是可以理解的，這就需要人為的把整個(gè)地鐵線路切分成數(shù)個(gè)小段（業(yè)內(nèi)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(jī)制及位置，軌道區(qū)段在200m-1km不等），把這些軌道區(qū)段進(jìn)行編號(hào)，信號(hào)系統(tǒng)就可以通過收集每列車在哪個(gè)軌道區(qū)段來粗略知道每列車在線路上的位置，這樣，信號(hào)系統(tǒng)就可以通過內(nèi)部復(fù)雜的邏輯關(guān)系（業(yè)內(nèi)叫微機(jī)聯(lián)鎖，是一組工業(yè)計(jì)算機(jī)協(xié)作實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然還包括最初的骨灰級(jí)繼電器聯(lián)鎖），來衡量和決策在線路上每列車前方的信號(hào)機(jī)應(yīng)該何種顏色，相關(guān)的道岔應(yīng)該切換到哪個(gè)方向，這樣列車就可以在全線安全順暢的運(yùn)行了。

不得不解釋下聯(lián)鎖，我們?nèi)藶榈陌研盘?hào)機(jī)、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(gè)路徑為最小單位來行車，而且這個(gè)路徑只批準(zhǔn)一列車進(jìn)入，這個(gè)單位路徑業(yè)內(nèi)叫進(jìn)路。把列車在全線上出現(xiàn)的所有可能的轉(zhuǎn)換成無(wú)數(shù)條進(jìn)路，每條進(jìn)路內(nèi)信號(hào)機(jī)、道岔和軌道區(qū)段之間是有邏輯關(guān)系的，比如前方道岔還沒有準(zhǔn)備好，信號(hào)機(jī)不能開放綠燈，否則列車就脫軌了。不同的進(jìn)路之間也有邏輯關(guān)系，比如某進(jìn)路已經(jīng)開放綠燈信號(hào)機(jī)，對(duì)面開過來的進(jìn)路是絕對(duì)不能開放綠燈的，否則就撞車了。等等復(fù)雜周到的邏輯。這些被窮舉出來的無(wú)數(shù)條進(jìn)路的內(nèi)部邏輯以及進(jìn)路間的邏輯關(guān)系合在一起，就構(gòu)成了聯(lián)鎖系統(tǒng)的進(jìn)路表，它是聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全核心，有著最高的優(yōu)先級(jí)，是行車的起碼安全保障，任何人和系統(tǒng)都無(wú)法超越這些邏輯，否則就會(huì)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(nèi)部圖。

聊到這里，有一個(gè)比較"大"的問題，信號(hào)系統(tǒng)直接決定了道岔和信號(hào)機(jī)，間接決定了列車的行進(jìn)，但是誰(shuí)讓信號(hào)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(hào)系統(tǒng)雛形，但這可絕不是信號(hào)系統(tǒng)的全部。這只是信號(hào)系統(tǒng)最低級(jí)的控制級(jí)別，聯(lián)鎖級(jí)，它只作為列車控制運(yùn)營(yíng)的后備模式

再次回到“誰(shuí)讓信號(hào)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(gè)地鐵站都有一個(gè)有大玻璃窗的房子，你能看見里面有幾個(gè)操作和值班人員。信號(hào)系統(tǒng)在車站控制室設(shè)置有電腦終端，操作員通過在電腦屏幕上排列進(jìn)路，軌道上的道岔會(huì)按進(jìn)路轉(zhuǎn)換到正確的位置，然后信號(hào)機(jī)開放綠燈，表示該進(jìn)路安全，列車司機(jī)看見綠燈即“行”，紅燈即“?！?，黃燈即“慢速觀望行進(jìn)”。

這樣，你就理解了信號(hào)系統(tǒng)的最低控制級(jí)別，聯(lián)鎖級(jí)的基本控制原理。總結(jié)一下，即操作員人為排列進(jìn)路，聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)路表進(jìn)行安全邏輯判斷后執(zhí)行道岔任務(wù)再按信號(hào)機(jī)指示是否許可，然后司機(jī)看著信號(hào)燈行車。當(dāng)然，如果地鐵每日按這樣來運(yùn)營(yíng)幾十列車，那還不把操作員累死。對(duì)，要不說是信號(hào)系統(tǒng)的最低控制級(jí)別呢。信號(hào)系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)不止此，它可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)路集中監(jiān)控、自動(dòng)排列、自動(dòng)駕駛等功能，那才是你每日坐的地鐵的正常功能。