城市軌道交通與通信信號系統(tǒng)

【摘要】20世紀中葉以來，微電子技術(shù)，信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，給軌道交通信號技術(shù)帶來了一場顛覆性革命，城市軌道交通信號系統(tǒng)（即ATC）應(yīng)運而生，它為軌道交通安全運行和通過能力的提高發(fā)揮了巨大作用。不僅提高了運行效率，同時實現(xiàn)了列車運行的自動化。

【關(guān)鍵詞】軌道交通通信信號應(yīng)用發(fā)展

一、引言

1、城市軌道交通發(fā)展概況。

伴隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市人口的增加和規(guī)模的擴大，給公共交通造成了很大壓力，也必然促使城市公共交通的積極發(fā)展，不僅數(shù)量上激增，而且在質(zhì)量上也提出了更高要求。當前，以城市軌道交通為主、高速公路、等級公路為輔的立體交通網(wǎng)絡(luò)日趨完善，已經(jīng)形成了一個綜合的交通體系，為城市經(jīng)濟繁榮和人們出行帶來了很大便利。近年來，地鐵和輕軌發(fā)展迅速，頗受一些發(fā)展中國家的重視，都在積極規(guī)劃和建設(shè)，以緩解城市日趨嚴峻的交通擁堵問題。值得一提的是，高鐵的發(fā)展給城市間的交通以及經(jīng)濟繁榮帶來了巨大生命力，特別是磁懸浮軌道技術(shù)的應(yīng)用，更是體現(xiàn)了當前軌道交通的前沿科技水平和發(fā)展趨勢。例如，上海磁懸浮列車的運行，是我國最新城市軌道交通技術(shù)發(fā)展的縮影，產(chǎn)生了巨大影響力。

2、城市軌道交通信號系統(tǒng)的應(yīng)用。

交通信號不僅是列車運行的通行證，更是安全運行的指揮棒。軌道交通要實現(xiàn)安全運行和提高通過能力兩大要求，離不開軌道交通信號的發(fā)展和應(yīng)用。20世紀中葉以來，微電子技術(shù)，信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，給軌道交通信號技術(shù)帶來了了一場顛覆性革命，城市軌道交通信號系統(tǒng)（即ATC）應(yīng)運而生，它為軌道交通安全運行和通過能力的提高發(fā)揮了巨大作用。不僅提高了運行效率，同時實現(xiàn)了列車運行的自動化。

二、城市軌道交通信號系統(tǒng)

1、城市軌道交通信號系統(tǒng)組成和作用。

軌道交通信號系統(tǒng)是由各類信號顯示、軌道電路、道岔轉(zhuǎn)轍裝置等主題設(shè)備及其他有關(guān)附屬設(shè)施構(gòu)成的一個完整的體系。目前城市軌道交通的信號系統(tǒng)一般包括兩大部分：聯(lián)鎖裝置和列車自動控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control）。ATC系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱ATS）、列車自動防護系統(tǒng)（簡稱ATP）、列車自動運行系統(tǒng)（簡稱ATO）。

ATC系統(tǒng)是一種依據(jù)地面?zhèn)魉偷男畔ⅲ詣涌刂屏熊囘\行狀態(tài)的信號設(shè)備。可實時監(jiān)控列車的軌道運行速度，并參照允許速度及時作出反應(yīng)，通過對列車的制動控制，自動降低列車速度，確保列車高效、安全的運行。城市軌道交通信號系統(tǒng)是確保列車安全運行，實現(xiàn)行車綜合指揮和列車運行智能化，提高運輸能力和效率的重要系統(tǒng)設(shè)備。

2、城市軌道交通ATC系統(tǒng)的特點。

傳統(tǒng)的軌道交通信號系統(tǒng)是通過設(shè)置在地面的色燈信號機來傳遞不同的行車信息和命令，這種信號模式是依賴司機對列車進行速度控制和調(diào)整，人為因素占主導(dǎo)地位，安全性差，已經(jīng)不適應(yīng)軌道交通的發(fā)展。而ATC系統(tǒng)是一種智能化系統(tǒng)，它將列車信號作為主體信號，把具體的速度或距離信息傳遞給列車指揮系統(tǒng)，列車按調(diào)度人員設(shè)置的工作程序和時刻表，實現(xiàn)自動運行、自動調(diào)整停站時分，以及運用控制程序?qū)崿F(xiàn)列車在車站的停靠要求。ATC系統(tǒng)大大提高了軌道運營效率和安全系數(shù)，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

3、城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能理解。

（1）聯(lián)鎖是指為確保列車運行的安全，將軌道線路中的所有交通信號機、軌道電路及道岔等相對獨立的信號設(shè)備構(gòu)成一種相互制約、互為控制的連帶環(huán)扣關(guān)系，即“聯(lián)鎖”關(guān)系。它主要是控制列車的確定路線和進出改變路線。

（2）ATC系統(tǒng)各部分的功能理解。①列車自動防護（ATP）子系統(tǒng)。ATP子系統(tǒng)可分級或連續(xù)對列車運行的速度狀態(tài)進行防護，主要是針對列車運行進行防護，實行監(jiān)控與安全有關(guān)的設(shè)備或系統(tǒng)，實現(xiàn)列車間隔保護、超速防護等功能，其主要工作原理是及時的將一些地面信息（如來自聯(lián)鎖設(shè)備和操作層面上的信息、地形信息、前方目標點的距離和允許速度等）傳至車上，進行分析判斷，從而得出此時所允許的安全速度，依此來監(jiān)督和管理列車的速度狀態(tài)。當列車實際速度大于安全速度時，ATP子系統(tǒng)就會通過全制動或緊急制動控制列車速度，使列車停在顯示紅燈信號機或停車指定位置。這種系統(tǒng)通過儀表指示方式向司機顯示列車應(yīng)有速度、目的地距離和目的速度等數(shù)字式信息，司機只要按列車的這些速度信息操作列車運行，就能保證列車的安全。這樣可以有效縮短列車間隔，提高軌道線路的運行效率和行車的安全可靠性。②列車自動監(jiān)控（ATS）子系統(tǒng)。ATS系統(tǒng)依靠ATP系統(tǒng)的支持完成對列車運行的自動監(jiān)控。ATS子系統(tǒng)在電腦輔助下做出對列車基本運行圖的編制及管理，并具有較強的人工介入能力。它主要實現(xiàn)對列車在軌運行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對全線列車運行的狀態(tài)進行管理。行車調(diào)度人員可以以此把控列車的運行情況，監(jiān)督和記錄運行圖的執(zhí)行情況，在列車因故偏離運行圖時，及時提出調(diào)整建議或者自動修整運行圖，作出處理反應(yīng)，通過ATO系統(tǒng)的顯示終端，向無線通信、廣播、旅客向?qū)到y(tǒng)提供必要的信息（例如：列車到達、出發(fā)時間，運行方向，中途?？空久龋＂哿熊囎詣舆\行（ATO）子系統(tǒng)。ATO子系統(tǒng)是控制列車自動運行的設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，它可以對列車進行自動駕駛，并實現(xiàn)行車安全和行車要求，可以避免不必要的、過于劇烈的加速和減速，使列車出于最優(yōu)化運行狀態(tài)，節(jié)約電能。ATO子系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)“地對車控制”，即用地面信息實現(xiàn)對列車驅(qū)動和制動的控制。使用ATO子系統(tǒng)后，列車能根據(jù)停車站點的位置及停車精度，自動地對車門進行開關(guān)控制，因此明顯提高了旅客的舒適度、列車準點率，提升了列車運行檔次。

三個子系統(tǒng)是個有機的整體，通過信息共享網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個安全指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)地面控制與列車控制的有效結(jié)合，提高了運行效率。

三、通信信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

（1）系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)IP化。隨著科技進步，軌道交通信號系統(tǒng)將逐步地實現(xiàn)IP化。多信息傳輸和共享平臺以及虛擬專用局域網(wǎng)業(yè)務(wù)（MPLS/ VPLS）等技術(shù)的成熟應(yīng)用，使得IP服務(wù)質(zhì)量將逐步得到保障，這將有力促進軌道交通運營的信號系統(tǒng)實現(xiàn)IP化，IP化可以使軌道交通運營的管理更加便捷，效率更高，進一步降低交通運行的成本。（2）通信、信號系統(tǒng)一體化。就目前而言，城市軌道交通的信號和通信系統(tǒng)還是相對獨立的。這種局面不利于軌道交通的發(fā)展。近年來，軌道交通列車自動控制系統(tǒng)（ATC），需要經(jīng)過多次數(shù)據(jù)處理和信息交換，才能實現(xiàn)安全防護功能，這種情況需要通信技術(shù)和信號技術(shù)的融合統(tǒng)一。實踐證明，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展為信號系統(tǒng)的進一步發(fā)展提供了有利條件。我們有理由相信，發(fā)展中的通信信號系統(tǒng)將逐步走向一體化，最大限度地實現(xiàn)信息共享和信息傳輸，發(fā)揮城市軌道交通通信信號系統(tǒng)的最大作用，體現(xiàn)系統(tǒng)一體化優(yōu)勢。

四、結(jié)語

根據(jù)發(fā)達國家城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀，以及通信信號技術(shù)的發(fā)展趨勢，通信信號系統(tǒng)將會進一步完善，集成化更高，會更有效地促進城市軌道交通的發(fā)展，這也是順應(yīng)時代發(fā)展的必然要求。我相信，我國的軌道交通建設(shè)以及通信信息技術(shù)會取得長足的發(fā)展，定會為城市繁榮和經(jīng)濟發(fā)展貢獻更大力量。

參考文獻

[1]肖培龍.城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)集成設(shè)計差異分析[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新. 2010（5）：57-58.

[2]李增海.鐵路信號微機監(jiān)測系統(tǒng)中通用軌道信號發(fā)碼器的硬件設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2010（7）：76.

[3]周留運，梁君.軌道交通信號系統(tǒng)安全性評估的實施[J].鐵道通信信號. 2010（4）：41-42.

[4]耿傳鋒.淺談珠三角城際軌道交通項目信號系統(tǒng)方案選型[J].科技信息. 2010（15）：440-441.