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，信息技術和計算機網(wǎng)絡技術等科學技術的發(fā)展，給軌道交通信號技術帶來了一場顛覆性革命，城市軌道交通信號系統(tǒng)（即ATC）應運而生，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。

【關鍵詞】軌道交通通信信號應用發(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，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的應用，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)展和應用。20世紀中葉以來，微電子技術，信息技術和計算機網(wǎng)絡技術等科學技術的發(fā)展，給軌道交通信號技術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、道岔轉轍裝置等主題設備及其他有關附屬設施構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，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整，人為因素占主導地位，安全性差，已經(jīng)不適應軌道交通的發(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)，列車按調度人員設置的工作程序和時刻表，實現(xiàn)自動運行、自動調整停站時分，以及運用控制程序實現(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備構成一種相互制約、互為控制的連帶環(huán)扣關系，即“聯(lián)鎖”關系。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)控與安全有關的設備或系統(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，輔助行車調度人員對全線列車運行的狀態(tài)進行管理。行車調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，及時提出調整建議或者自動修整運行圖，作出處理反應，通過ATO系統(tǒng)的顯示終端，向無線通信、廣播、旅客向導系統(tǒng)提供必要的信息（例如：列車到達、出發(fā)時間，運行方向，中途停靠站名等）。③列車自動運行（ATO）子系統(tǒng)。ATO子系統(tǒng)是控制列車自動運行的設備，由車載設備和地面設備組成，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)絡構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（MPLS/ VPLS）等技術的成熟應用，使得IP服務質量將逐步得到保障，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和信號技術的融合統(tǒng)一。實踐證明，網(wǎng)絡通信技術和信息技術的迅速發(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，這也是順應時代發(fā)展的必然要求。我相信，我國的軌道交通建設以及通信信息技術會取得長足的發(fā)展，定會為城市繁榮和經(jīng)濟發(fā)展貢獻更大力量。

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