城市轨道交通信号控制方式探讨

天津市地下铁道运营有限公司　肖　楠

城市轨道交通系统中，信号系统的控制是保证轨道交通安全的重要部分，现代城市交通一般会采用列车的自动控制系统ATC，ATC系统包含三个方面，分别是列车指挥系统，列车运行的控制系统和列车运行综合化，主要包含三个子系统：列车自动监控系统ATS，列车自动运行系统ATO，列车自动防护系统ATP。

1.ATS子系统控制方式

1.1　集中控制型

集中控制型主要体现在列车的整体运行，包括列车进站的控制功能和列车的运行计划全部包含在内，这些部分都可以在列车的集中控制中得到体现。集中控制的ATS 的系统中，设备与车站的数据传输涉及到列车的运行安全问题，一般会采用光缆的方式来作为传输信息的渠道。这种类型的系统制式较为成熟，相关设备较少，设备的功能集中，使得设备的整体负荷量较大，加之对通信数据要求增加，因此设备易出现故障，而且由于集中性，一旦设备故障，影响范围大，不利于系统的整体运行。

1.2　集中监控的分散控制型

控制中心只对列车的整体运行进行控制，并且对列车的运行设定计划和整体监管，不直接对列车进行全面的控制，列车进站和相应的运行过程由各车站进行控制和监管。这种控制系统的控制中心整体负荷量较小，列车的数据传输不影响列车运行中的安全性，当列车发生故障时，可以使用降级运行的方式，在一定时间内不影响列车的整体运行。

1.3　自治分散型

自治型分散系统是随着计算机的迅速发展而逐渐被投入使用的，在列车正常运行过程中，控制中心可以利用对全线列车的整体监控和管理，车站监控列车的进站和出站的状态，但是中央计算机和车站的计算机处于同等的地位，具有同样的功能，可以对列车进行控制，中央计算机和车站计算机要相互协作，在中心计算机出现故障时车站计算机控制系统就可以代替中心计算机来控制交通线路，对全线交通进行监控。这种系统的优点是灵活性和可靠性都比较强，但是相对来说车站的整体设备较多，操作较为复杂。

1.4　ATS子系统的控制方式选择

随着信息技术的发展，时实监控的集中方式也在向分散控制转化，控制方式多样化。对于城市交通控制系统来说，集中控制的最大缺点就是车站间实时数据传输量较大，中央计算机的负荷量大，对数据传输的质量要求较高，同时还涉及到数据传输的安全性等问题，现今已经定型的传输系统的媒介主要是电缆传播，需要有独立的传输系统，数据的传播质量有限，会影响到整体运行效率。最大的影响因素是，如果OCC系统出现问题，将会影响列车的整体运行。

中央集中监控和分散控制系统在科技日新月异的今天，OCC系统与车站间数据传输主要利用光数字传输系统，传输的速度可以达到2Mbps，因此随着科技的发展，可以使得ATS系统实现更强大的监控能力。由于ATS系统需要在各个车站设置较多的计算机设备，需要加大成本投入，所以在控制方式选择的过程中，要考虑资金成本的因素，合理采用中央控制系统和分散系统结合的方式。ATS系统还可以通过授权的方式，获得与集中控制同等效果的控制方式。

2.ATP子系统列控方式

2.1　分级速度信号控制系统

在列车运行的过程中，可以采用列车速度分级控制系统，列车的速度被控制为阶梯状的速度曲线形式。ATP的地面设备可以为列车传递出下一闭塞区的速度信息，列车的运行设备可以根据实际情况来调整列车的运行速度，即列车在下一闭塞区的进口和出口的速度，追踪列车需要控制列车的速度，和前车间隔几个闭塞区运行。闭塞分区可以根据行车的速度、线路数据、信号设备等方面的信息来设定，对于一些使用出口速度来控制整个系统，需要在行车规定的闭塞区再增加一个闭塞区来保证安全性。

2.2　目标距离信号控制系统

当列车采用目标距离的信号系统控制列车速度时，列车通常情况下会使用一次模式的行车速度，ATP地面设备可以给列车传输前进的数据信息，相应的区间数据和线路数据，列车的车载设备可以通过对路段信息的处理，按照距离合理规划行车速度，制定出列车一次模式下的行车速度，或者可以使用ATP的地面设备向列车发送“允许列车运行权限LMA”的命令，在这种情况下列车可以不使用提前制动的措施，可以保证列车运行的安全性，缩短了列车运行过程中的间隔。对于轨道线路的目标距离信号系统来讲，闭塞分区的划分等级和数量，仍然还需要根据列车运行的线路数据信息、列车追踪间隔设定和信号设备的现实状况来确定，根据实际情况来划分列车运行闭塞区。

3.信号系统闭塞方式

按照车地的通信方式，ATC通信系统可以分为以轨道为基础的通信系统和以TBS为基础的通信系统。以轨道为基础的电路通信系统，有固定的轨道作为通信的闭塞分区，在国外将其称为固定的闭塞信号系统，固定闭塞信号系统可以包括分级信号系统以及目标信号系统，在我国将分级信号系统称为固定的闭塞信号系统。由于轨道电路的目标距离的控制方式都需要从系统方式和信息传递方式上考虑，需要介于固定闭塞以及移动闭塞的范围内，因此又可以将目标距离控制系统称为准移动闭塞系统。由于通信系统没有明确的分区，追踪列车的安全距离也由列车行驶的实际情况来决定，所以将这种信号系统称为移动闭塞的信号系统。

3.1　固定闭塞的信号系统

采用固定闭塞的信号系统，列车所获得的信息仅仅需要列车需要进入闭塞区域的速度控制，分为几个速度等级，要严格按照标准速度等级，列车的列控方式需要采用阶梯式的方式来控制列车的运行速度曲线。

固定闭塞信号系统的信息数据传输一般采用信息音频的电路检知列车，这种通常都是无绝缘体的列车轨道，列车传输速度也会规定在一定的范围内。另外在车站设有ATP和ATO的信息传输设备，方便信息数据的传输。例如：北京地铁和上海地铁都使用的这种能够分级管理和控制速度的闭塞系统，能够提供这种系统的公司有美国西屋公司和法国阿尔斯通公司等，这种信息系统已经被投入使用。

3.2　准移动闭塞的信号系统

一些列车采用准移动闭塞系统，列车可以获得距离运行目标的数据信息，或者是列车运行权限，这种情况下列车的列控方式一般采用一次控制运行速度的列车运行模式。

准移动闭塞的信号系统可以分为两种，一种主要是以信息数据的传递为交流方式，另一种是以数字信息的传递为主。一种以采用多种信息音频并且使用无绝缘的轨道电路来检知列车，也可以采用列车传输速度的等级命令，针对不同的设备可以采用不同的信息传递方式，也可以向列车发送ATO或者是ATP的信息。现今车地信息的传输大多仍采用TWC设备，可以提供这种类型的设备有法国的CSEE公司或者是法国的Alstom公司。另一种方式是采用数据信息传递，向列车发送ATP或者是ATO的信号，车载的设备可以根据行车的距离来对实施安全措施，保证列车运行的安全性。车地信息系统仍然可以采用TWC设备进行数据的传递，广州地铁和上海地铁均使用这种类型的信息系统，提供这种信息系统的公司有美国的USSI和德国的西门子公司等，这些公司均可以提供该类的信息传递服务。

3.3　移动闭塞的信号系统

移动闭塞信号系统的使用首先是在保证列车正常运行的前提下，通过先进的科技对行车速度进行控制，提高列车定位的精度，进一步实现列车的双向数据传输的系统，提高列车在运行过程中的发送指令的次数，以此来提高列车运行效率，提高轨道交通的运行能力，并且可以缩短列车运行过程中的间隔距离。

移动闭塞信号系统仍然采用一次控制速度的运行模式。在使用移动闭塞的系统中，前车与后车的安全距离是根据列车的运行状况来决定，可以根据列车的运行速度和制动曲线来决定列车的闭塞系统，根据精切的数据计算可以对列车进行定位。然而列车的定位精度较高，因此在列车运行时可以根据列车在该区域行驶的最大安全区域来确定列车的行进位置，并且保持车辆间安全的制动距离。列车在选择停车位置时，可以不选择在闭塞区的入口的前方停车，缩短每辆列车的运行距离间隔。现今，随着科技的发展，轨道交通逐渐实现了交叉式电缆线和无线扩频技术来实现交通信息的传递，现在已经能实现通信技术的双向交换的方式。其中无线扩频通信技术是现今通信领域最先进的技术之一，扩频通信系统的数据传输量大，抗干扰能力强，并且能够准确定时和检测距离，因此这种通信系统可以更加广泛的运用在轨道交通的通信系统中。

3.4　闭塞制式信号系统选择

固定闭塞的通信系统的使用，可以采用分级的控制方式，这种控制方式较为传统，很多方面已经不适合现在的运输需求，对乘客的舒适度有待提高。闭塞制式信号系统是对列车运行的数据传输方式，也是采用一次模式的曲线式行进方式，这样可以大大缩短列车的运行间隔。移动闭塞系统，是使用先进的科技进行数据的双向传递功能，传输速度快，定位精度高，解决了准移动系统中列车运行和信息传递的问题。

4.结束语

在现代交通信息系统的建设中，交通信号的控制系统对列车运行效率产生很大的影响，自动控制系统已经成为现今列车运行的安全控制系统，可以保障列车的运行安全性，提高列车运行速度，实现快速高效的列车运行方式。

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