城际铁路信号系统设计方案研究

陈建

引言：针对城际铁路交通信号系统讨论了信号系统适用的几种方案。考虑到工程实际条件，从运营需求、系统功能、实施难度等方面对几种信号系统方案进行了对比，最后对城际铁路信号的发展提出了展望。

一、城际轨道交通特点

城际轨道交通正线线路长度一般控制在100km以内，车站平均站间距5~10km。目前规划的几大城际轨道交通网与城市轨道交通相比，虽然同为轨道交通，但有着“区域自成网络，公交化服务，客流量大”的实际特点，具体表现如下：

1.建设工程时间紧，一般工期为24个月。

2.双线分方向独立运营，右侧行车。

3.一般实现公交化运营方式，高峰时段每隔大约3min发出一趟，密度和市内的地铁相当。

4.采用4辆或6辆车编组。

5.全线同时开行不同速度目标值的列车，最高速度可达200km/h，以满足不同客流需要。

6.部分车站设有越行线，快速列车可在此越行低速列车。

7.部分列车需根据运营交路考虑在整个线网的跨线运营。

8.线路涵盖地下、地面及地上高架段，各车站站台区域均装设有屏蔽门/安全门，信号系统应具备车门、屏蔽门/安全门的开关监控功能。

9.考虑站停时间要求，降低司机劳动强度，信号系统应具备自动运行及精确停车功能。

二、正线信号系统方案

城际轨道交通工程条件及运营模式较特殊，系统制式和设备应本着“充分考虑运营需求，满足功能需求，立足于应用成熟的标准体系和系统设备，兼顾工期要求”的原则进行选型。目前可供选择的正线信号系统主要包括：城市轨道交通运用的点式固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞信号系统；国有铁路运用的以C2列控系统为核心的信号系统和欧洲干线铁路应用的以ETCS-1级列控系统为核心的信号系统。

（一）城市轨道交通信号系统方案

城市轨道交通运用的信号系统其技术较为先进，一般均有完整的列车自动控制（ATC）系统，可供选择的系统方案主要包括以下3类：固定闭塞方式的点式ATC系统、准移动闭塞方式的ATC系统和基于通信的移动闭塞ATC系统（CBTC系统）。

1.固定闭塞方式的点式ATC系统。按车-地通信方式划分，国内已投入运营的城市轨道交通固定闭塞系统可分为点式和连续式2种类型。相对于通过轨道电路传递信息的连续式系统，点式系统主要通过应答器实现车-地信息传输。连续式固定闭塞系统因技术相对落后且轨旁设备较多，目前在选型中已基本不再考虑。

2.准移动闭塞方式的ATC系统。此类系统一般采用数字式音频无绝缘轨道电路（或增加感应电缆环线方式）作为列车占用检测和ATP信息传输媒介，具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。通过轨道电路的发送设备向车载设备提供目标速度、目标距离、线路状态（曲线半径、坡道等数据）等信息，ATP车载设备结合固定的车辆性能数据计算出适合本列车运行的速度-距离曲线，保证列车在速度-距离曲线下有序运行，提高了线路的利用率。

3.基于通信的移动闭塞ATC系统（CBTC系统）。此类系统采用交叉感应电缆、漏缆、裂缝波导管或扩频电台等通信方式实现车-地间双向实时的数据传输。车载设备通过自身的测速传感器（测速电机或雷达）计算列车的准确位置，使地面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息和列车运行的其他信息，并据此计算出每一列车的运行权限，动态更新，发送给列车。列车根据接收到的移动授权和自身的运行状态计算出控制列车运行的速度曲线，以确保列车不超越现有的移动授权点。

（二）国有铁路信号系统方案

国有铁路运用的信号系统主要是以C2或ETCS-1级列控系统为核心的信号系统。

1.以C2列控系统为核心的信号系统。

CTCS是参照欧洲列车控制系统（ETCS）制定的我国现代铁路列车控制系统的简称。C2列控系统主要应用于国铁运行时速250km及以上的新建客运专线和既有提速至160km以上时速的铁路干线，是基于轨道电路和点式信息设备（应答器）传输信息的列车运行控制系统。

2.以ETCS-1级列控系统为核心的信号系统。

ETCS系统根据铁路功能需求和运用条件配置基本结构，从应用角度分为4级（0~3级）。ETCS-1级是基于点式传输的列车控制系统，可在既有信号系统上叠加使用，各种移动授权在地面生成，通过欧洲应答器（Eurobalise）传送给列车。ETCS-1级信号系统有采用欧洲点式应答器和采用点式应答器+欧洲环线2种方式。这2种方式均通过应答器给出移动授权，由轨道电路检查列车完整性和所在的位置。ETCS-1级信号系统在欧洲铁路的实际运用中，可满足250 km/h及以上的速度要求。

三、方案比选

（一）运营速度。从运行速度角度分析，国有铁路应用速度较高，按铁道部相关规定，C2列控系统可满足250 km/h及以上的运行速度， ETCS-1级列控系统在欧洲干线铁路也可满足250km/h及以上的速度要求，国内已开通的京津城际即采用了这种系统，最高运行速度可达到350km/h。城市轨道交通应用的各种类型信号系统中，目前国内外应用的最高运行速度为120km/h。点式ATC系统其车-地通信主要通过应答器实现，欧标应答器在最高运行速度500km/h条件下，可保证数据的高可靠传输，其主要硬件可满足运行速度需要，但其软件及部分车载设备无法直接满足200km/h运行速度的要求。准移动闭塞系统目前其轨道电路信息定义、系统应用软件均针对最高速度120km/h及以下设计，无法适应200km/h运行速度的要求。CBTC系统目前最高应用速度为120km/h。

（二）运营模式。国有铁路的运营模式中，不同速度车辆的混跑较为普遍。国内城市轨道交通运营模式一般均无越行作业，正线车辆按发车顺序追踪运行。近年来，为提高中长距离服务质量，缩短重要出行点之间直达时间，国内部分城市也开始效仿巴黎、纽约、东京等国外城市轨道交通模式，开始建设快慢车混合运行的城市轨道交通线路。正在实施的北京地铁6号线即为快慢车混合运行线路。对城际轨道交通确定的快慢车混合运营模式，国有铁路及城市轨道交通信号系统均具备一定的应用基础。

（三）系统功能需求。为满足站停时间要求，降低司机劳动强度，在列车信号系统上装备ATO子系统是城际轨道交通的重点应用功能和下一步发展趋势。

四、结束语

本文结合城际轨道交通发展现状，讨论了信号系统的方案设计，为城际轨道交通信号系统设计提供参考。随着未来城际轨道交通路网规划的日趋完善和轨道交通信号系统技术水平的不断提高，信号系统的建设方案也会更加成熟完善。

参考文献

[1]林瑜筠，城市轨道交通信号[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[2]张庆贺，朱合华，庄荣等.地铁与轻轨[M].北京：人民交通出版社，2006.