軌道交通信號系統關鍵技術探究

王昭輝

（中鐵三局集團有限公司運輸工程分公司，山西 晉中 030600）

1 城市軌道交通信號系統

1.1 在生活中的作用

實際運行中，城市軌道交通包含不間斷性、舒適性以及準點性等特點。基于城市軌道交通的實際特點，通過軌道交通信號系統的使用，可以充分發揮信號設備的作用，達到預期效果。分析先進軌道交通運營情況可知，只有使用高水平的信號系統，才能滿足列車運行效率的要求，并提升其安全性能[1]。

1.2 特 征

分析城市軌道交通信號系統可知，其具體特征包括3點。第一，城市軌道交通需要承擔較大的客流量，基于安全考慮，對最小行車距離提出一定要求，同時也要兼顧對列車速度的監控，以確保其安全性。第二，分析城市軌道交通運輸速度可知，城市軌道交通運行的速度基本等同于鐵路干線的運行速度。因此，信號系統不需要較快的信息傳輸，只需要適當的系統就可以滿足其信號傳輸的要求。第三，考慮到列車的實際運行間隔較小，實際運行時會出現規律性。

2 軌道交通信號系統關鍵技術

可靠性主要是在給定的時間區間和條件下實現要求的功能。信號系統中明確對應的規范、合同以及招標要求，屬于重要的管理部分。為了能夠明確說明軌道信號系統的可靠性，其具體的系統結構和冗余如圖1所示。

為了提升可靠性，信號系統針對設備可以選擇三取二、雙機熱備、二乘二取二等多重冗余措施，并且對于可能的故障也提供了降級模式。圖2為主流CBTC信號系統冗余情況示意圖。

圖1 信號系統結構及功能分配

由圖2可知，對于CBTC（基于通信的列車自動控制系統）信號系統中的通信、電源以及關鍵設備都選擇了冗余措施，并且為CBTC降級模式提供了點式ATP（列車自動防護子系統）/ATO（列車自動運行系統）系統，基于設備冗余，滿足了控制系統冗余，以最大幅度提升其可靠性[2]。

在控制環節，CBTC作為主要控制模式，能夠滿足其運營管理功能和實時安全防護要求，其列車安全是系統直接負責的；在CBTC降級模式中，點式ATP/ATO模式只能夠在指定點為車載提供對應的信息，可以實現準實時、連續的安全防護以及對應的運營管理功能，并且其列車的安全也由司機和車載共同保障；聯鎖控制模式只能夠為其提供間隔的控制以及聯鎖控制，基于信號機直接告知司機，然后由司機按照這一信號顯示來實現列車的駕駛，確保其列車本身的安全性。如果這些模式均無法使用，其運營只能夠使用人工模式，所有的安全都是通過人工模式來實施。針對載客運營，點式ATP/ATO屬于最低的控制模式，僅在緊急情況下使用聯鎖控制模式和人工模式，尤其是人工模式無法通過系統來確保其安全，還需要盡可能避免人工模式[3]。

圖2 主流CBTC信號系統冗余情況示意圖

3 軌道交通信號系統故障影響分析

為了解信號系統故障對運營產生的影響，可具體分析表1。

表1 冗余故障對于運營帶來的影響

其中，BM代表的是點式ATP/ATO后備模式；IX代表的是聯鎖后備模式；V代表的是完全可用；X代表的是完全不可用；M代表的是模式切換控制中對運營有影響，切換成功后不存在影響；P代表的是部分區域影響。

4 提高軌道信號系統可靠性方案

基于城市軌道交通信號系統的實際情況，為了提高系統可靠性，需要采取合理有效的方案。

第一，針對聯鎖因站間通信故障導致的可靠性降低問題，需要提升網絡的冗余度，滿足網絡故障出現后的后備異構通道，最終提升聯鎖可靠性。例如，針對聯鎖站間，可以避免骨干網獨立通道的使用，利用串口通信、獨立網絡及繼電接口確保其斷開外部網絡時能夠維護其聯鎖功能，確保其正常使用其后備。當站間通信可靠性偏低時，通過串口、接口以及獨立網絡接口的增加，傳遞必要的信息。這一接口和既有網絡接口并行傳輸接口數量，如果因為網絡問題無法實現信息的傳遞，聯鎖就可以利用接口獲取對應的信息來確保其聯鎖正常[4]。

第二，解決CBTC降級到點式BM過程中對運營帶來的影響，將原本的點式BM系統調整為連續的固定閉塞系統，可實現降級過程中不會因無法及時獲取軌旁提供的控制命令，從而對運行產生影響。目前，改善了點連式系統。相對于利用單純增加區域控制器冗余層級的模式，利用續式固定閉塞系統的異構方式更好，可以消除共模因素對系統可靠性帶來的影響。

5 結 論

本文分析了城市軌道交通信號系統，促使人們在認識其在軌道交通行業發展中體現的重要作用的基礎上能夠明白相關問題所在，以期為后續的信號系統關鍵技術的發展奠定良好的條件，最終推動城市軌道交通事業的可持續發展。