浅谈点式信号系统

汪小勇

轨道交通控制系统正向移动闭塞模式发展，在发展过程中，点式信号系统作为一种成熟的制式在轨道交通系统中仍有大量的应用，如ERTMS-L1和CTCS-2级，还有地铁系统中的点式后备系统等。同样点式系统也有着自身无法克服的缺点，需要在运营过程中增加限制以保证安全。

1 点式信号系统及其构成

点式信号系统是指轨旁和车载之间的信息传输是非连续式的，车载只能在轨旁的某一点或某一处得到信息的信号系统，普通的点式信号系统一般只具备从轨旁到车载的单向传输能力。

点式信号典型结构图如图1所示。系统包括轨旁设备和车载设备2个部分。

图1 点式信号典型结构图

轨旁设备包括信息源、编码和发送部分。点式信号的信息源包括由联锁提供的进路、信号及道岔位置及其他相关信息，由临时限速服务器提供临时限速信息，这些信息源经由轨旁的编码单元 (常用的如LEU)编码后发送给钢轨边上的有源信标或应答器。目前国内采用的有源信标一般有欧式信标 (Eurobalis)和美式信标 (B_Tag)2种，这些信标在列车通过时以电磁感应的方式将地面的信息传给车载。轨旁设备还包括道岔、列车检测设备(轨道电路或计轴)和信号机等基础信号设备，另外还有用于列车定位的重定位信标。

车载部分 (通常称为ATP)包括信息接收处理单元和输入输出单元 (与列车的控制接口)2个部分。信息接收处理单元接收轨旁发送的信息，并由处理单元中的安全计算机生成列车保护曲线，输入输出单元根据处理单元提供的列车保护曲线控制列车速度、保护列车运行;部分点式系统还可以提供列车自动运行功能 (通常被称为ATO)。

2 点式信号系统的基本原理

1.列车定位原理。点式信号系统根据地面的重定位信标提供的信标编码以及车载存储的或者地面送上来的线路地图来确定自己的位置。在重定位信标之间，利用测速里程计辅以加速度计或雷达等进行精确测速 (距)定位，这样列车就能时刻确定自己的位置。

2.列车间隔防护原理。在点式模式下联锁根据系统采用的双红灯防护或者目标距离防护的列车间隔防护原则来建立进路开放信号。当进路建立、信号开放后，联锁将信号机的开放状态送给有源信标，列车在经过有源信标时读取信号机的状态，并根据该信号机的状态计算列车可运行的距离，保证列车不会进入未被防护区域。

3.列车速度控制原理。在点式模式下车载计算机根据线路永久限速、临时限速、可运行距离等信息计算出列车当前可运行的速度，并随时与当前测得的列车速度进行比较，如果超速立即输出制动。其中线路的永久限速可以通过信标上传至车载或者由车载根据自己当前的位置查找线路地图获得;临时限速信息由有源信标上传至车载。

3 点式信号系统的特点

1.点式信息的传递与应用。从图1点式信号典型结构图中可以看出，轨旁的信息只能通过有源信标传到列车，而有源信标只安装在轨旁的某处，列车在得到该信息后在经过下一个信标之前无法再得到轨旁的信息，因此列车只能依靠在这一点得到的信息运行至下一个有源信标所在的点。在这一过程中如果轨旁发生了其他情况，如列车已读取的信息内的信号机所防护的站台所在屏蔽门被意外打开、有人按压了站台的紧急关闭按钮等情况发生时，车载已无法得知这些变化仍会继续前行，此时就只能要求司机时刻关注轨旁的状态并随时保持和地面通信，以便在紧急情况发生时及时干预。

2.车载变量的存活时间与进路解锁。列车得到点式变量信息后需要保持至下一有源信标所在点，但在实际运营中由于各种原因 (如列车故障)列车在得到某进路变量信息后可能因不会进入这条进路，从效率方面考虑这条进路应该可以被其他列车先行使用，但由于这条进路的信息已经被那辆不能进入这条进路的列车得到并随时可能使用，导致了这条进路既不能被故障列车使用也不能解锁后供其他列车使用。

为了解决这一问题，对于列车得到的所有轨旁变量信息，系统均会为其定义一个变量信息存活时间;从列车获取轨旁变量信息的这一时刻开始，变量信息存活时间计时器开始倒计时，在计时器结束之前的这段时间内允许列车使用已经从轨旁有源信标收到的变量信息，包括进路状态，轨旁联锁设备不得解锁该进路;当列车上的变量信息存活时间计时器倒计时结束后，将禁止列车继续使用这些变量信息，轨旁联锁设备再加上一定的安全余量时间后便可以解锁进路，以便于其他列车使用。

由此可见，变量信息存活时间是一个在安全的基础上提高可用性的有效手段，但如果这一时间设置过长将会导致列车征用进路的可能时间变长，也就会导致联锁进路解锁时间过长，不利于其他列车使用这一进路;如果变量信息存活时间过短，将会导致在列车到达下一有源信标点前就失去了变量信息，进而不能使用这一进路，影响列车的正常运行。实际使用中变量信息存活时间一般采用列车正常运行时可以到达下一有源信标点所需的时间。因此，点式系统由于变量信息存活时间会带来的问题有:当列车停车停站时间稍长造成列车中的变量信息丢失，影响到可用性;受制于该存活时间，进路和防护进路的解锁时间比较长。

3.切换驾驶模式。在点式模式下，当列车在折返区域折返调头后，由于折返前列车只收到了其前方的轨旁信息，折返后列车的主控车头发生了改变，新的主控车头并不知道折返后的前方轨旁信息，此时列车就需要切换驾驶模式，以限制模式读取新的主控车头方向的有源信标信息后，才能够切换到点式防护的驾驶模式运行。这种缺陷迫使列车折返时需要更换控制模式，不能实现点式模式的全程防护。

4 点式信号系统的发展

尽管点式信号系统存在着一些不完善的地方，但不可否认点式系统仍是简单有效的信号控制系统，在成本、工期方面存在优势，作为对主用信号系统的补充发挥着很大的作用。另外作为点式信号系统的本身也存在着一定的改进空间，如在部分区域增加车载与轨旁的连续传输措施，以解决部分现存的问题，以便尽可能地提高点式系统的效率。

［1］ GB 50157－2003地铁设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2003．

［2］ 魏京燕．当代中国铁路信号［M］．北京:中国铁道出版社，1997.

［3］ International Railway Journal．2006(4):15 ～ 17.

(责任编辑:张 利)