城市軌道交通信號系統(tǒng)分析

林源 盧方遠

摘 要：隨著城市化建設程度的不斷加深，越來越多的城市開始大量建設城市軌道，城市軌道交通信號系統(tǒng)的科學有效控制就顯得尤為重要。文章主要對城市軌道交通信號系統(tǒng)的構成、方案及傳送方式進行了分析，以期為完善城市軌道交通信號系統(tǒng)提供一個可靠的依據(jù)。

關鍵詞：軌道交通;信號系統(tǒng)

目前城市軌道交通主要包括：地鐵與輕軌，為了確保城市軌道運輸?shù)挠行约鞍踩?，必須采用技術含量高的信號控制系統(tǒng)對城市軌道交通進行控制，在整個城市軌道交通系統(tǒng)中城市軌道交通信號系統(tǒng)是體現(xiàn)軌道交通運行安全、高效的關鍵部分?；诖?，城市軌道交通工作人員必須了解城市軌道交通信號系統(tǒng)的構成因素、傳送方式等，只有熟練掌握信號系統(tǒng)的規(guī)律及原理，才能確保人們出行的安全性。

一、城市軌道交通信號系統(tǒng)的構成

城市軌道交通信號系統(tǒng)主要由列車自動控制（ATC）系統(tǒng)、聯(lián)鎖設備、軌道電路等組成。

作為城市軌道交通信號系統(tǒng)最重要的組成部分，列車自動控制（ATC）系統(tǒng)主要功能就是對行車指揮及列車運行自動化的一種最大限度地實現(xiàn)，同時起到確保列車安全運行及提高運輸效率的作用，只有這樣才能降低工作人員的工作量，對城市軌道交通的通行能力進行充分發(fā)揮。

ATC（automatic train control）系統(tǒng)主要有三部分構成，包括：列車自動防護（ATP—automatic train protection）、列車自動運行（ATO—automatic train operation）及列車自動監(jiān)控（ATS—automatic train supervision）。

ATP系統(tǒng)分為軌旁ATP和車載ATP，負責對列車的運行進行保護，對列車進行超速防護、車門監(jiān)督和速度監(jiān)督，保證列車的安全間隔。

ATO系統(tǒng)分為軌旁ATO和車載ATO，其應用的主要目的就是對“地對車控制”的一種實現(xiàn)，就是實現(xiàn)地面信息對列車運行情況的一種良好控制，并送出車門和屏蔽門同步開關信號。

ATS系統(tǒng)主要有兩部分中央ATS與車站ATS，其應用的主要目的就對列車運行監(jiān)督及控制，包括：列車運行情況和設備的集中監(jiān)視、自動排列進路、自動列車運行調整、自動生成時刻表、自動記錄實際列車運行圖、自動進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及各種報表的自動生成，輔助調度人員對全線進行管理。

聯(lián)鎖設備有中央聯(lián)鎖系統(tǒng)和車站聯(lián)鎖計算機，主要對室外設備信號機和道岔進行控制，排列列車進路并傳送進路信息給軌旁ATC設備。

軌道電路主要用于傳送軌道電路信息和ATP報文信息。

二、城市軌道交通信號系統(tǒng)方案

通常情況下在城市交通疏解任務中城市軌道交通線路承擔著十分重要的任務，為確保人們出行的安全性，應采用完整的、先進的、高效的列車控制系統(tǒng)作為地鐵信號系統(tǒng)。正線信號系統(tǒng)采用完整的列車自動控制（ATC）系統(tǒng)，由ATS、ATP、ATO、聯(lián)鎖設備組成。車輛段/停車場由聯(lián)鎖設備、微機監(jiān)測設備、ATS分機等主要設備組成。目前城市軌道交通的信號系統(tǒng)主要有準移動閉塞和移動閉塞系統(tǒng)選擇。

1.基于目標距離模式的準移動閉塞ATC系統(tǒng)。通常選用音頻數(shù)字無絕緣軌道電路作為目標距離模式，這種模式的主要特點為信息傳輸量較大及抗干擾能力很強。列車車載設備依據(jù)由鋼軌傳輸而接收到的聯(lián)鎖、軌道電路編碼、線路參數(shù)、控制管理等報文信息，連續(xù)對列車追蹤運行及折返作業(yè)進行速度監(jiān)督，最大限度對其進行超速防護，控制列車運行間隔，以滿足規(guī)定的通過能力。由于音頻數(shù)字軌道電路具有極大的傳輸信息量，可以將目標速度、目標距離、線路狀態(tài)等信息提供給車載設備，為計算出列車相適應的運行模式速度曲線，將ATP車載設備與固定的車輛性能數(shù)據(jù)進行充分地結合。

2.基于通信的移動閉塞系統(tǒng)（CBTC）

基于通信的移動閉塞列車控制系統(tǒng)具有極為先進的發(fā)展技術，是列車控制技術的發(fā)展趨勢，是國際ATC先進水平的代表。是獨立于軌道電路的高精度列車定位。

CBTC系統(tǒng)為實現(xiàn)車與地、地與車間之間的雙向數(shù)據(jù)通信，可以選用自由空間無線天線、交叉感應電纜環(huán)線、漏泄電纜以及裂縫波導管等方式進行有效通信。依據(jù)列車的位置信息及進路情況軌旁ATP設備可以有效對每一列車的移動權限進行準確計算，同時根據(jù)列車位置速度的變化不斷更新數(shù)據(jù)，利用連續(xù)車地通信設備向列車進行信息的發(fā)送。依據(jù)接收到的移動授權及本身的運行狀態(tài)車載設備可以對列車運行速度曲線及防護曲線進行有效計算，在ATP子系統(tǒng)的保護防御過程中，在該速度曲線下ATO子系統(tǒng)或人工駕駛控制列車可以正常運行。可以最大限度地實現(xiàn)后續(xù)列與前行列車尾部的緊密性，并始終處于安全距離范圍內。在確保安全的基礎上，CBTC系統(tǒng)可以實現(xiàn)區(qū)間通過能力的有效提高，同時不受軌道電路區(qū)段分割的限制。

雖然CBTC系統(tǒng)在調試時因對現(xiàn)場環(huán)境要求高、調試周期較長等一些不盡如人意的地方，但是CBTC系統(tǒng)在具有自身優(yōu)越性的同時已經成為城市軌道交通信號系統(tǒng)的首選方案。其相對于準移動閉塞系統(tǒng)的優(yōu)越性是不可取代的。

三、城市軌道交通信號系統(tǒng)通信設備的傳送方式

1.通過軌道電路進行傳送。軌道電路不僅可以檢測列車占用情況，也可以傳遞報文信息給車載設備。在軌道電路不忙的情況下，將軌道電路信息傳送給聯(lián)鎖系統(tǒng)，當列車對軌道進行占用時，利用裝置切換，并將發(fā)送軌道電路信息的作業(yè)進行停止，開始采用軌旁設備將ATP報文信息連續(xù)向鋼軌進行發(fā)送，將接收和發(fā)送設備裝置在列車底部，可將接收到的信息向車載設備進行傳遞，同時也可以向地面發(fā)送列車信息。

2.通過軌間電纜傳送。單獨沿著鋼軌鋪設一條線路，專門用于傳送ATP報文信息，此方法安全可靠，但費用較高。

3.通過點式應答器傳送。在軌道電路的部分地方進行應答器的設置，應答器的設置主要有兩種形式：固定數(shù)據(jù)應答器與可變數(shù)據(jù)應答器。用于存儲固定數(shù)據(jù)的應答器為固定數(shù)據(jù)應答器，可變應答器通過對中心進行控制來取得數(shù)據(jù)，將接收和發(fā)送天線安裝在列車底部，當列車運行在應答器位置經過時可以感應到應答器的信息，然后進行雙向數(shù)據(jù)交換，因為這種信息的傳送不具有連續(xù)性，只能在一定位置才能進行接收，因此這些位置被叫做點式ATC。

4.通過無線方式進行傳送。無線車地通信主要采用無線方式，由控制中心來實現(xiàn)車載ATP/ATO的功能，利用無線交換器和軌旁無線單元AP與車載無線通信設備進行時時數(shù)據(jù)的交換。

一般情況下一個控制中心可以實現(xiàn)對一條線路上所有車站的控制，當控制中心設備發(fā)生故障時，為了確保整條線路不出現(xiàn)癱瘓現(xiàn)象，可以將車站現(xiàn)地工作站和車站ATS遠程控制單元設置在車站。這樣當控制中心出現(xiàn)故障之后，車站工作人員可通過車站現(xiàn)地工作站進行操作來實現(xiàn)聯(lián)鎖計算機的功能，ATS遠程控制單元可代替中央ATS系統(tǒng)向聯(lián)鎖系統(tǒng)和軌旁設備發(fā)送相關信息，此時ATS遠程控制單元所具有的信息不全面，但能夠保證列車在本站的正常運行。

四、結語

綜上所述，城市軌道交通信號系統(tǒng)的主要目的就是對列車進行有效控制，完善城市軌道交通信號系統(tǒng)不僅可以提高運輸效率，還可以確保整個列車運行的安全性及有效性，實現(xiàn)整個城市軌道交通信號系統(tǒng)的功能。

參考文獻：

[1]何泳斌 城市軌道交通信號控制方式研究 《交通世界》-2004年第9期.