城市軌道交通信號(hào)控制模式研究

傅豪

摘 要：在城市發(fā)展中，城市軌道交通作為城市交通的重要組成部分，其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，已經(jīng)成為解決城市交通壓力的重要方式，城市軌道交通主要具有便捷、安全、舒適等優(yōu)勢(shì)，因此，越來(lái)越多的城市開(kāi)始進(jìn)行城市軌道的建設(shè)。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(yùn)輸?shù)挠行约鞍踩?，必須采用技術(shù)含量高的信號(hào)控制系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通進(jìn)行控制，在整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)中城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是體現(xiàn)軌道交通運(yùn)行安全、高效的關(guān)鍵部分。城市軌道交通工作人員必須了解城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的構(gòu)成因素、傳送方式等，只有熟練掌握信號(hào)系統(tǒng)的規(guī)律及原理，才能確保人們出行的安全性。

關(guān)鍵詞：軌道交通;信號(hào)控制;模式

1 引言

城市軌道交通信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)主要有列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)功能、正線計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、電源屏系統(tǒng)以及車輛段或停車場(chǎng)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成。信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)比主要包括轉(zhuǎn)轍機(jī)、計(jì)軸、信號(hào)機(jī)等組成。通過(guò)綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及通信技術(shù)，對(duì)信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與維護(hù)，從而做到預(yù)防故障、排查故障、定位故障位置、分析故障原因、進(jìn)行針對(duì)性的維護(hù)與管理等，從而切實(shí)提高信號(hào)維護(hù)系統(tǒng)的管理水平。信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)軌旁與車載設(shè)備的維護(hù)與監(jiān)視，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行診斷與維護(hù)。由于信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)不屬于列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全范疇，因此不會(huì)影響行車調(diào)度，如果信號(hào)支持系統(tǒng)出現(xiàn)了故障也不會(huì)影響列車的運(yùn)營(yíng)狀況。

2 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)方案

通常情況下在城市交通疏解任務(wù)中城市軌道交通線路承擔(dān)著十分重要的任務(wù)，為確保人們出行的安全性，應(yīng)采用完整的、先進(jìn)的、高效的列車控制系統(tǒng)作為地鐵信號(hào)系統(tǒng)。正線信號(hào)系統(tǒng)采用完整的列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)，由 ATS、ATP、ATO、聯(lián)鎖設(shè)備組成。車輛段/停車場(chǎng)由聯(lián)鎖設(shè)備、微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備、ATS分機(jī)等主要設(shè)備組成。目前城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)主要有準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞系統(tǒng)選擇。

2.1基于目標(biāo)距離模式的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)

一般選用音頻數(shù)字無(wú)絕緣軌道電路作為方針間隔形式，這種形式的主要特點(diǎn)為信息傳輸量較大及抗干擾才能很強(qiáng)。列車車載設(shè)備根據(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)、操控辦理等報(bào)文信息，連續(xù)對(duì)列車追尋運(yùn)轉(zhuǎn)及折返工作進(jìn)行速度監(jiān)督，最大極限對(duì)其進(jìn)行超速防護(hù)，操控列車運(yùn)轉(zhuǎn)間隔，以滿意規(guī)則的經(jīng)過(guò)才能。由于音頻數(shù)字軌道電路具有極大的傳輸信息量，可以將方針?biāo)俣取⒎结橀g隔、線路狀態(tài)等信息提供給車載設(shè)備，為計(jì)算出列車相適應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)形式速度曲線，將ATP車載設(shè)備與固定的車輛性能數(shù)據(jù)進(jìn)行充分地結(jié)合。

2.2基于通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)（CBTC）

基于通信的移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)具有極為先進(jìn)的發(fā)展技術(shù)，是列車控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是國(guó)際ATC先進(jìn)水平的代表。是獨(dú)立于軌道電路的高精度列車定位。CBTC系統(tǒng)為實(shí)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(wú)線天線、交叉感應(yīng)電纜環(huán)線、漏泄電纜以及裂縫波導(dǎo)管等方式進(jìn)行有效通信。依據(jù)列車的位置信息及進(jìn)路情況軌旁ATP設(shè)備可以有效對(duì)每一列車的移動(dòng)權(quán)限進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，同時(shí)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(shè)備向列車進(jìn)行信息的發(fā)送。依據(jù)接收到的移動(dòng)授權(quán)及本身的運(yùn)行狀態(tài)車載設(shè)備可以對(duì)列車運(yùn)行速度曲線及防護(hù)曲線進(jìn)行有效計(jì)算，在ATP子系統(tǒng)的保護(hù)防御過(guò)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(yùn)行。可以最大限度地實(shí)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(nèi)。在確保安全的基礎(chǔ)上，CBTC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)間通過(guò)能力的有效提高，同時(shí)不受軌道電路區(qū)段分割的限制。雖然CBTC系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)因?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高、調(diào)試周期較長(zhǎng)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(shí)已經(jīng)成為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的首選方案。其相對(duì)于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的優(yōu)越性是不可取代的。

3 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通信設(shè)備的傳送方式

3.1 通過(guò)軌道電路進(jìn)行傳送

軌道電路不僅可以檢測(cè)列車占用情況，也可以傳遞報(bào)文信息給車載設(shè)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(dāng)列車對(duì)軌道進(jìn)行占用時(shí)利用裝置切換，并將發(fā)送軌道電路信息的作業(yè)進(jìn)行停止開(kāi)始采用軌旁設(shè)備將ATP報(bào)文信息連續(xù)向鋼軌進(jìn)行發(fā)送，將接收和發(fā)送設(shè)備裝置在列車底部，可將接收到的信息向車載設(shè)備進(jìn)行傳遞，同時(shí)也可以向地面發(fā)送列車信息。

3.2 通過(guò)軌間電纜傳送

單獨(dú)沿著鋼軌鋪設(shè)一條線路，專門(mén)用于傳送ATP報(bào)文信息，此方法安全可靠，但費(fèi)用較高。

通過(guò)點(diǎn)式應(yīng)答器傳送。在軌道電路的部分地方進(jìn)行應(yīng)答器的設(shè)置，應(yīng)答器的設(shè)置主要有兩種形式：固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器與可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器。用于存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)的應(yīng)答器為固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器，可變應(yīng)答器通過(guò)對(duì)中心進(jìn)行控制來(lái)取得數(shù)據(jù)，將接收和發(fā)送天線安裝在列車底部，當(dāng)列車運(yùn)行在應(yīng)答器位置經(jīng)過(guò)時(shí)可以感應(yīng)到應(yīng)答器的信息，然后進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，因?yàn)檫@種信息的傳送不具有連續(xù)性，只能在一定位置才能進(jìn)行接收，因此這些位置被叫做點(diǎn)式ATC。

3.3 通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行傳送

無(wú)線車地通訊首要選用無(wú)線方法，由操控中心來(lái)完成車載ATP/ATO的功用，使用無(wú)線交流器和軌旁無(wú)線單元AP與車載無(wú)線通訊設(shè)備進(jìn)行時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交流。通常狀況下一個(gè)操控中心能夠完成對(duì)一條線路上一切車站的操控，當(dāng)操控中心設(shè)備發(fā)作毛病時(shí)，為了保證整條線路不呈現(xiàn)癱瘓表象，能夠?qū)④囌粳F(xiàn)地工作站和車站ATS長(zhǎng)途操控單元設(shè)置在車站。這樣當(dāng)操控中心呈現(xiàn)毛病以后，車站工作人員可通過(guò)車站現(xiàn)地工作站進(jìn)行操作來(lái)完成聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)的功用，ATS長(zhǎng)途操控單元可代替中央ATS系統(tǒng)向聯(lián)鎖系統(tǒng)和軌旁設(shè)備發(fā)送有關(guān)信息，此時(shí)ATS長(zhǎng)途操控單元所具有的信息不全部，但能夠保證列車在本站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主要目 的就是對(duì)列車進(jìn)行有效控制，完善城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)不僅可以提高運(yùn)輸效率，還可以確保整個(gè)列車運(yùn)行的安全性及有效性，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的功能。

參考文獻(xiàn)

[1]孫思南，劉金葉.軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性分析[J].城市軌道交通研究，2017（11）：71-74.

[2]陳義政.鐵路與城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)比較和展望[J].數(shù)字通信世界，2018，No.158（02）：126.