現代鐵路與城市軌道交通信號系統比較

胡亞波

（湖北交通職業技術學院，武漢 430070）

交通總是發展的先鋒軍，隨著我國經濟實力和綜合國力的不斷提升，我國的交通網絡發展特別迅猛，已達到國際領先行列。但與現下的經濟社會需求還存在著一些不相匹配的方面，尤其表現在網絡覆蓋密度、覆蓋范圍廣度、高科技質量等方面。縱觀我國社會發展歷程，在未來一個階段內，我們務必加快交通工程的進一步成熟化發展，而交通信號系統作為交通系統的核心指揮中心，是控制列車運行和防護道路運行安全的中樞系統。交通信號系統的作用主要表現在三個方面：指揮交通運行、確保行車安全、提高運營效率。其整個發展歷程，是在科技進步、運行發展需求、重大交通事故等相互作用下進步發展的。鐵路與城市軌道交通系統是整個交通系統的一部分，但表現在具體應用上有各有不同。

1 現代鐵路與城市軌道交通信號系統的發展現狀

1.1 現代鐵路信號系統發展現況

近20年來，在運輸市場競爭激烈的壓力下，各國為實現提速、高速和重載運輸，積極引進采用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷涌現。國際鐵路聯盟更是明確規定：列車時速超過160公里/小時，就必須以車載信號作為行車憑證。我國的鐵路交通信號系統是基于我國實際國情，按照我國鐵路運輸需求，在國際標準下推行的。按照系統條件和功能，劃分為 CTCS—0、CTCS—1、CTCS—2、CTCS—3、CTCS—4五個等級。基本上可以實現適應各種惡劣環境和氣候條件（例如：高溫、低溫、高寒、高原等）較為廣泛應用的是CTCS—2和CTCS—3，CTCS—3主要使用在運行時速300公里及以上的高速鐵路。另外有一條特殊路線，也是我國唯一應用ITCS列控技術的，就是青藏線。由于地理環境的特殊性，采用了這一增強型列車控制系統，同時實現自動閉塞、車站連鎖、列車超速防控，極大提高安全性能。

1.2 城市軌道交通信號系統發展現況

我國城市軌道交通信號系統的發展與我國歷史、社會、經濟等的發展基本是同步的。主要經歷了三個階段的蛻變：首先是為了軍事防空防御而修建的北京1號線（我國自主獨立建成）；接著是引進國外先進技術，購置國外先進設備進行的城市化交通系統建設，這一階段使得我們處于很被動的弱勢地位；發展至今，我國在不斷吸收學習國外先進技術同時，自主知識產權發展已初具規模，我國是世界第四個掌握CBTC核心技術的國家，自主研發的城市交通信號系統也逐步向全國各大城市推行使用。

2 兩大信號系統的相同點

2.1 列車停車點安全防護措施

鐵路和城市交通都屬于公共交通范疇，其安全性能關系著社會安全穩定，首當其沖。停車點是在列車停靠時發生危險情況率較高的點位，安全防護措施旨在如何讓保證列車安全停靠。常見的防范措施有：在停車點前方設置一段緩沖防護距離，避免停車時因超越發生危險；在此基礎上，以防護距離短為基數，通過計算得出相應數據值，以數據為線，提醒列車操作人員在停車時嚴格控制，不得超越數據值。

2.2 列車的間隔控制

列車的間隔控制即通過控制列車運行時間間隔，有效協調交通運行，最大化發揮整體交通行性能，同時避免同條線路或交叉線路上的列車追尾現象。是交通信號系統中提高例如車運行效率的技術手段，也是保障行車安全的重要手段。

列車的種類紛繁，用于也不盡相同，在間隔控制的手段上也并不是千篇一律的，較常見的運行系統有以下兩種：

一是以具體的、一般的交通軌道為基數，采用固定的模式，通過閉塞方式，實現對列出速度分級上的控制，進而生成列車速度安全數值防護值的線象圖表。

二是針對計算機數字編碼軌道，在軌道電路基礎上，通過一次制動模式來對列車運行進行把控和監測。

2.3 速度監測和超速提醒與防控

（1）交通道路安全很大程度上與列車速度關系緊密，過快或過慢都存在著安全隱患。常見的速度監控手段主要有以下兩種：

一是固定路段速度監控不同種類道路，不同路段的速度控制，都有明確的規定和劃分。所允許的速度最大值和速度最小值取決于路線參數，包括車流量、周圍環境等綜合因素。列車自身的最大速度值則取決于列車本身的物理屬性，無論是哪種列車，都有其固定的速度區間值，這樣的限制也是為了實現交通安全，避免因超速而帶來的安全隱患。

二是隱蔽性隨機性速度監控。這種速度監控作為輔助性手段，隨機、靈活、應用范圍廣泛，是一種臨時性的檢測手段，例如，因氣候、季節性變化帶來交通道路安全隱患時，區間性道路維修時，臨時施工點周圍等等。

（2）列車超速提醒是指列車上安裝的專門的監控列車但是否超速行駛的系統。系統是通過計算機預先設定好的程序，當列車速度超過其安全系數上限，系統會緊急制動，發出警告信號，做出保護措施并進行相關數據記錄。

2.4 測速功能

監測列車間距離、速度的信息系統，是交通信號系統中必不可缺的重要部分，更是列車運行中安全系數的重要保障手段。我國廣泛應用的是我國自主研究的ATP系統，將測速傳感器安裝在列車輪軸上，進行實時監控測量，并通過傳感器進行數據圖表繪制，方便相關人員查看。

2.5 交通連鎖

鐵路交通和城市軌道交通在連鎖上基本一致，主要反映在信號設備之間的相互聯系和制約，在具體應用中范圍因實際運行而靈活應用。火車上的連鎖一般在車站內部，設置在較為廣闊的地方，延展面積較為局限；而城市交通軌道則穿插在人們生活之中，線路復雜，延展面積較大，在繁榮擁擠路段和僻靜寬闊段都有設置。

3 兩大信號系統的不同之處

3.1 高科技應用范圍

我國的國土面積遼闊，涵蓋不同區域，這直接導致我國鐵路路線覆蓋區域廣、線路環境復雜多樣、信號系統覆蓋各不相同，更新率和更新力度相對較慢，現使用系統既有早期的老系統，也有現代化數字連鎖系統，不同段的鐵路路線差異較明顯。

而城市軌道交通的發展與城市的經濟發展直接關系著，更新速度也相對較快，較為全面，我國現行的城市交通信號系統進本上都是國外引進的先進技術應用，各城市之間的差異性不是特別明顯。兩大系統在行車間距上的區別較為明顯，這與其實際應用性質息息相關。鐵路路線一般是遠程路線，行車時間較常，因此列車之間的行車間隔不會太過頻繁，間距也不會太短。而城市軌道交通作為人們日常出行方式，使用重復率高，列車運行頻繁，對列車間的行車間隔要求也就較為嚴格。

3.2 行車間隔

3.3 車門控制

兩大系統在列車車門控制上的區別較也為明顯，城市交通每天都是高效率運行，與人們生活節奏基本同步，且城市交通系統在運行時開關門的頻率非常之高且基本處于車門無人看管狀態，由列車員進行控制操作。因此在車門控制系統上，城市交通信號系統的要求標準遠高于鐵路系統。在ATP（列車超速防護系統）中隊車門的控制也是重中之重，主要避免出現一些不正常的開關門狀態：如列車運行中開門、列車門未完全關閉時列車運行，站臺停靠時異常關門、列車停靠時非靠站臺門打開等等。

鐵路交通運行中對車門監控的力度相對較弱，列車停靠站時的人員進出，每節車廂都有列車員全程跟蹤把控，相對安全系數高一些。

3.4 中繼站

中繼站實在信號系統較弱的情況下，設置在站與站之間的信號系統。主要應用在鐵路系統，鐵路系統作為遠程運輸系統，站與站之間通常間隔較遠，信號強弱受各種因素干擾，時常會出現在間隔較遠的兩站之間信號薄弱現象，埋線安全隱患，因此需要在站與站間設置中繼站，設置信號系統。而城市軌道交通并不存在這樣的隱患和需要。

3.5 信號布局和交通路線監控

鐵路的信號設備一般在列車的左側，而城市交通的信號設備一般在右側；鐵路的信號設備上信號種類多樣，信號燈傳遞的信息復雜多變，一般由專業人士負責記錄傳達，而城市交通的信號所傳遞信息簡潔明了，城市居民皆可接受信息。

在交通線路的布局上，鐵路往往有岔道口和變道的需要，目前較為廣泛使用的是大號可動心軌道岔，采用復合的鎖閉技術，多臺轉撤機共同牽引制動，最大限度發揮作用保障安全。而城市軌道交通的速度相對較低、密度相對較大、地域范圍控制較嚴格，并不需要岔道機制。

4 未來發展展望

未來交通信號系統的發展應該是朝著“統一規范、統一標準”努力，規范化統一化系統的優勢體現在：新產品開發后的使用價值成倍增趨勢；系統連續性提高使得新舊系統兼容性提高；明確統一標準，實現模塊化結構系統，增強設備互通性；公開開放市場，促進公平化競爭，使得信息系統設備價格和質量最優化。

我國已于2017年實現了知識產權完全自主的動車——“復興號”的運營實行。新型的寬帶移動技術也日趨成熟，初步實現了與新型鐵路交通的合并應用。未來更為全面、安全、高水平的信息系統也在研發中，我國交通軌道信息系統將更為完善。