城市軌道交通信號控制方式研究

王宗琰

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州730000）

0 引言

促進城市發展的主要基礎之一是城市軌道交通體系，不斷發展城市軌道交通信號控制系統，是提高城市軌道交通體系運營經濟效益的重要基礎，是確保居民安全出行的重要保證。城市軌道交通信號控制系統的發展關乎整個城市軌道交通系統運行的安全性，為此軌道交通信號系統控制方式的選擇，將會對城市軌道交通系統的投資建設資金、控制經營成效以及后期維修成本帶來極大的影響[1]。在日后的城市規劃建設中，需要加強對于軌道交通信號的控制力度，只有做好城市軌道交通信號控制的管理工作，才能為城市軌道交通系統的安全運行提供保證。

1 城市軌道交通信號控制系統

1.1 概述

城市軌道交通在城市交通網絡中發揮著極為重要的價值及作用，在城市交通建設中需要提前做好信號系統控制及優化工作，從根本上保障城市交通系統的安全性、穩定性。現今城市軌道交通信號系統的價值作用日益凸顯，更需要根據現場實際情況開展城市軌道交通信號系統控制工作，充分發揮城市軌道交通系統在社會發展中的促進作用。在我國信息技術發展水平不斷提升的背景下，制定適應城市發展的軌道交通信號系統運營維護方案，可提升信號系統信息的輸出傳遞效率，而信號系統工作效率的全面提升能夠確保城市軌道交通運行安全。認真落實軌道交通信號系統運營維護方案，做好信號系統后期維護工作，提升設備故障應急處置能力，加強城市軌道交通信號控制外部風險防控水平，可徹底解決城市軌道交通信號控制系統有關問題，保障城市軌道交通系統的運營安全性[2]。

1.2 重要性

城市軌道交通信號控制在城市軌道交通系統中發揮著極為重要的作用，高效率的信號控制系統可從根本上保障城市軌道交通系統的安全穩定運行。為了確保城市軌道交通信號系統運行的安全可靠性，需要在實際應用過程中借助已轉化使用的先進科研成果，確保在城市列車運營期間，軌道信號控制系統順利實現列車進站引導、車地信息傳輸以及自動調整列車運行速度等功能。

第一，城軌交通信號控制系統的使用，對于城軌列車的安全行駛以及穩定性運行起到了重要保障作用。因城市軌道列車的行駛速度快、行車間隔小，為此在整體運行過程中需要借助軌道交通信號系統對城市列車進行合理化控制，保障城市列車能夠順利執行停靠、通行以及加速等動作。

第二，軌道交通信號系統控制的方式選擇能夠在提升城軌列車運行效率以及有效維護信號系統相關設備方面起到間接性保障作用。因現代城市軌道列車在快速運行中有極大的概率出現相關設備損壞情況，而這種狀況的發生與城市軌道交通信號控制方式的選擇有著極大關聯性。借助城市軌道交通信號控制方式的選擇，能夠減少對于信號設備元器件以及信號系統使用設備的磨耗損壞程度，為此需要選擇性能更加有效、結構更加優化的軌道交通信號控制方式[3]。

2 城市軌道交通信號系統控制方式

2.1 ATS系統控制方式

2.1.1 集中控制

集中控制方式是指信號系統對城市軌道列車運行開展控制管理。可對列車的進出站方式以及列車的運行計劃進行控制，其使用電纜傳輸作為信號系統信息傳輸的重要途徑，完成對列車運行期間信號設備數據以及沿線車站數據的有效傳輸。集中控制方式主要體現為集中控制各信號設備，也恰恰因為設備的集中性控制，導致控制設備在整體控制系統中的負荷量較大，如果集中控制系統發生問題，將無法有效開展協調管理工作，因此集中控制方法在具體應用過程中存在一定弊端及問題。

2.1.2 集中監控分散控制

集中監控分散控制方式是對列車的運行計劃和調整進行控制管理，但不直接控制列車整體運行。具體應用過程中，所設置的控制中心是維護城市列車運行的主要控制機構，而沿線各車站負責控制和監管列車的進出站及運行過程。使用集中監控分散控制型方式，當控制中心子系統故障時，可自動降級為車站自動控制；當軌旁設備故障時，故障設備管轄區域的列車按照切除ATP使用非限制人工駕駛模式運行，應用此方式，即使部分設備故障也不影響列車運行的安全性，大大降低了設備因素對地鐵可靠運營的影響。

2.1.3 自治分散

在計算機技術發展水平不斷提升的背景下，城市軌道交通信號控制系統也得以更新與發展，自治分散系統則是由此衍生發展來的控制系統。自治分散型控制系統結合了集中控制與集中監控分散控制系統二者的應用優點，借由控制中心對城市列車調度以及城市列車運行情況進行全面監控管理，而列車進站、出站等狀態的管理則是由各個車站進行監控管理，控制中心和各車站均能實現對列車開展直接性控制功能，當控制中心設備出現故障時可由車站代替控制中心實現列車控制管理。自治分散方式中控制中心和各車站均可控制列車運行，系統的應用可靠性和靈活性優于集中監控分散控制方式以及集中控制方式，但其所需要的設備數量相對較多，同時對系統軟件性能要求較高[4]。

2.2 ATP控制方式

2.2.1 分級速度控制方式

采取分級速度控制方式是以單個閉塞分區為單位，根據列車運行的速度分級，對列車運行進行速度控制。該控制方式下，由ATP的地面設備為正在運行的城軌列車提供下一閉塞分區的有效數據信息，ATP地面設備通過通信傳輸與列車的車載設備建立相互聯系，起到列車運行速度自動調整的目的。在列車行駛至下一閉塞分區前，對城市列車的進站、出站速度提前進行設置，同時將相關行車數據信息傳輸至列車中，確保列車對閉塞分區的真實線路情況等數據以及閉塞情況有全面了解，使運行列車能夠根據閉塞分區實際情況進行運行速度的調整。

2.2.2 目標距離速度控制方式

目標距離速度控制方式是采用以連續的一次制動速度控制為列車制動模式的方式，根據目標距離、目標速度及列車自身有關性能確定列車的制動曲線，而不再設定各閉塞分區的速度等級。目標距離控制方式對城市軌道列車實施控制，ATP設備通過利用地面設備為行駛中的城市軌道列車提供前方數據信息、入口數據信息等數據信息，根據目標距離、線路參數和列車自身的性能計算確定一次連續的制動速度控制曲線，由此軌道列車能夠進行合理判斷，調整與之相適應行車速度。同時管理人員也可借助ATP設備向運行列車發出命令，借助命令控制運行列車，確保城市軌道列車的安全通行。目標距離速度控制方式，使用的地面設備數量有所減少，可降低設備投資、運營及維護成本。

2.3 ATO控制方式

ATO控制是利用地面信息及列車實際運行速度信息，自動完成對列車的啟動、牽引、制動和惰行等控制，其對于提高列車運行效率、提升乘客乘坐舒適度及節省能源方面有積極作用。ATO控制除實現自動駕駛功能外，還能實施列車自動折返及列車車門控制。

ATO自動駕駛是通過地面設備向列車傳輸地面線路情況、道岔狀態、前方列車位置等信息，車載設備通過對列車實際運行速度和ATP最大運行速度及目標速度的比較，結合已收到的區間坡道、彎道等地面線路實況，自動控制列車實施牽引或制動，以完成列車自動駕駛的控制方式。ATO通過地面設備傳輸的線路信息及前方列車位置，考慮到安全因素，計算出到達安全停車點之前的行駛速度，并自動控制列車制動系統跟隨列車制動曲線運行[5]。

ATO控制列車實現ATB無人自動折返，是指列車根據地面信號提供的線路數據以及實際運行速度和位置，輸出控制命令，指揮列車進入折返線。當列車收到停車信號后，啟動列車換端指令，列車完成換端后發出進站指令，列車運行至站臺停穩，至此無人自動折返作業完成。車載設備對自動折返全過程實施監督，當出現列車速度超過目標速度、運行方向錯誤、駕駛室意外解鎖等不利情況，列車啟動緊急制動。

ATO控制列車車門自動開門，是指ATO確認列車到達定位停車區域，ATO發出“列車停站”信號，ATP確認列車為零速度，列車接收允許開門信號，控制車門自動打開，并將車門開門信號發送至站臺屏蔽門控制系統，使得站臺屏蔽門與列車車門對應打開。

3 結論

總而言之，為了推動我國城市軌道交通系統的發展，需要進一步加強城市軌道交通信號控制管理水平，推動城市軌道交通信號控制技術的智能化、科技化發展，確保城市軌道列車運行安全穩定。