城市轨道交通信号控制方式分析

张龙

摘 要：伴随城市经济发展水平的稳步提升，城市轨道交通领域所面临的问题进一步加大。为了保证城市轨道交通能够稳定运转，就需要推动信号控制朝着自动化、系统化、结构化的方向发展。如何建立起完善的信号控制体系并将其应用于实际，已然成为轨道交通领域迫切需要解决的问题之一，直接关系到系统的成本投入和维护运行。本文就针对信号控制系统的發展情况展开分析，结合信号控制系统的具体作用给出相应的优化方案。

关键词：城市交通;轨道交通;控制方式

对于城市轨道交通体系来说，信号控制是必不可少的一部分。目前城市交通主要以ATC系统为基本架构，其中包括指挥系统部分、控制系统部分以及综合管理部分。

1 ATS子系统控制方式

1.1 集中控制型

集中控制系统主要用于列车在运行过程中的管理，其中涵盖有车辆停靠和线路运行方案等管理内容，各部分控制功能均能通过集中控制实现。对于ATS模块来说，不管是车辆的运行状态还是车站监控资料都直接关系到运行的稳定性，通常借助光缆设备进行相关数据的交互。该类型系统整体功能上较为完善，集成度较高，无需额外的配套装置，但在运行过程中会导致系统负荷过高，同时通信质量需求较高，常常会出现装置运行异常。此外，由于集成度的原因，设备发生异常后，往往难以把控影响范围，甚至会造成系统瘫痪。

1.2 集中监控的分散控制型

主控中心将监控重点集中在列车的运行工况方面，同时针对列车的规划方案进行整体把控，对于车辆停靠以及运行动作均交由各个站点进行相应控制。由此来说，将控制进行分散，能够显著降低主控系统负荷，并且数据交互也不会影响车辆的稳定性。一旦车辆发生异常问题后，能够快速启动降级运行模式，将事故影响控制在合理范围。

1.3 自治分散型

该类型系统的出现是以计算机技术为前提，逐步应用在日常管理之中。对于列车正常的工作状态来说，主控中心可以对其进行综合管理和全面监测，把控好车辆停靠和启动状态。但随着计算机技术的不断前行，功能进一步完善，能够有效监控车辆工况，就需要对计算机设备进行综合管理，协调配合。一旦中央计算机设备发生异常，系统就可以快速跳转到备用计算机来完成控制操作，继续监测列车的整体情况。采用该系统最大优势就在于灵活可靠，但需要配备的子模块较多，提高操作的复杂程度。

1.4 ATS子系统的控制方式选择

伴随信息化水平的提升，实时监控系统也从原有的集中模式朝着分散管理发展，建立起不同的控制体系。从城市交通控制系统来看，采用集中管控的弊端就在于数据信息体量庞大，计算机设备负荷长期处于高位，且需要高质量的通信模块。此外，数据交互的安全也难以保证。目前主流的交互模式是以电缆线路为基础，搭建起专用的数据交互通路，整体上传输性能较差，难以满足系统需求。最为关键的一点在于，如果内部OCC模块出现异常，就会导致列车整体故障。

当前，不管是集中控制还是分散控制都有了质的突破，OCC模块和站点之间的数据交互转变成数字通信，其传输效率可以达到每秒2 Mbps。由此来看，技术水平的提升，带动了ATS系统功能的完善，也进一步增强了监控能力。因为ATS系统搭建需要在子站点中配备大量的计算机装置，提高了运行成本。因此实际选择控制模式时，要综合分析，把控好成本投入。

2 ATP子系统列控方式

2.1 分级速度信号控制系统

列车实际运行时，大多采用分级速度管理模式，速度参数会被划分成不同等级的阶梯曲线。其中地面装置能够为列车运行提供下一运行路段的参数信息，对其进行分析后通过相关设备调控运行速度，保证列车在下一路段进出口位置的速度满足要求，同时控制好各个车辆之间的距离。将不同路段进行闭塞分区，能够根据车辆的运行情况进行整体管控，提升系统的安全性。

2.2 目标距离信号控制系统

如果列车速度控制系统采用目标距离信号，在运行过程中会根据车辆速度进行调整。地面装置能够实时获取车辆的运行数据，采集当前路段信息，通过车载装置进行分析处理，将车辆速度控制在标准距离范围内，并给定一次模式下的速度参数。不仅如此，系统还能够调用地面装置改变列车权限，即使不进行提前制动操作，也能够保证运行安全，确保各车辆间距离处在安全范围。

3 信号系统闭塞方式

根据列车的通信模式来说，ATC系统可以划分成基于轨道的通信模式和基于TBS的通信模式。其中前者是将固定轨道作为闭塞分区基础，该闭塞信号中包括有分级信号和目标信号两大类。因为轨道车辆的目标距离均是以数据交互为基础，应当充分考量闭塞分区情况，所以也将该类型控制模式称为准移动闭塞系统。相应的，如果车辆安全距离是以列车具体工况为标准，那么该类型控制模式即为移动闭塞系统。

3.1 固定闭塞的信号系统

建立起固定闭塞控制系统，车辆所获取的数据信息只需要根据列车所处闭塞区间的速度参数即可完成，将其划定成不同等级，严格执行各个等级标准，通过阶梯式控制来调整具体的运行速度。

该类型信号系统是将信息音频作为数据核心，由此来获取对应状态，通常轨道为无绝缘体结构，所以速度可以维持在标准区间。此外，站点中还增设ATP和ATO装置，更好的提升数据交互性能。比如说：闭塞控制系统实际应用在北京地铁线路中，通过分级调控和速度管理能显著提高地铁的运行效率。

3.2 准移动闭塞的信号系统

部分列车中配备有准移动闭塞系统，通过和目标点的运行距离来获得相应数据以及状态权限，该模式下的列车速度控制普遍以一次调整为主。

一般来说，准移动闭塞系统分为两种模式：其一是通过信息数据完成交互的控制模式，其二是将数字信息为核心的交互模式。前者主要借助不同信息音频以及无绝缘线路来获取列车工况，同时可以有效调控车辆的速度等级，对于差异化装置建立起对应的交互体系，配备高效的ATO和ATP服务。后者则借助数字信息完成交互控制，将ATP和ATO采集信号传送给车辆，并由车载装置进行分析，根据实际距离来下达安全管控方式，确保列车始终处于安全状态。

3.3 移动闭塞的信号系统

移动闭塞控制系统的应用前提应当是确保车辆处于稳定状态之下，借助高效的控制技术完成实时调控，优化定位的准确度，进而建立车辆的双向信息交互体系，提高实际运行阶段中有效指令的传输效率，保证轨道交通性能满足预期要求，且逐步缩短车辆之间的距离。

对于移动闭塞控制系统来说，其主要模式仍为一次速度调控。将其应用于实际列车中，车辆之间的安全距离可以结合具体状态进行测定，以行驶速度和制动性能规划相应的闭塞模式，通过高精度参数来确认车辆位置。随着列车定位结果精度的增加，就可以结合车辆行进过程中所处的安全区间来标定行驶路线，同时确保制动距离处在安全范围之中。当车辆停止运行时，可以越过闭塞区域入口位置，以此来缩减车辆之间的距离。

3.4 闭塞制式信号系统选择

对于固定闭塞系统中的通信部分来说，应当构建起分级管控体系，但此模式限制较大，难以适应当前的运输环境，同时无法满足用户的舒适需求。闭塞制式信号利用一次模式来构建行进曲线，通过高效的双向信息交互系统，能够进一步提升传输效率，为列车运行提供可靠的系统保障。

4 结束语

步入到现代化信息时代，轨道交通领域也发生着重大变革，交通信号会对列车运行产生直接影响，同时自动化控制趋势也成为主流，以此来为列车构建出可靠的运行环境，切实提高运行效率，推动轨道交通进一步发展。

参考文献：

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