城市轨道交通移动闭塞信号系统的分析

张磊

摘 要：移动闭塞技术是全球铁路及轨道交通信号界公认的最先进的信号产品之一，本文以武汉地铁某线路为研究对象，探讨了基于无线通信的移动闭塞列车自动控制系统（CBTC：Communication Based Train Control System）的功能、系统结构、LATS工作站功能、車载信号功能。

关键词：城市轨道交通;移动闭塞;信号系统

1 概述

城市轨道交通信号系统制式在国内外逐步呈现多样化和标准化的趋势，其制式按照闭塞方式分，有固定式、准移动式与移动式等。移动闭塞技术是全球铁路及轨道交通信号界公认的最先进的信号产品之一，它可以提供比传统的固定闭塞系统更为安全、更加高效、灵活的列车运行。

2 CBTC系统结构

武汉地铁2、4、6、8、阳逻线采用ALSTOM Urbalis888基于无线通信的移动闭塞列车自动控制系统（CBTC）。Urbalis888 CBTC系统主要由列车自动控制系统（ATC）、联锁计算机子系统（CBI）、自动监控子系统（ATS）、数据通信子系统（DCS）、维护支持子系统（MSS）五个子系统组成。

2.1 ATS子系统

自动列车监控系统（ATS）与联锁、轨旁ATC设备、车载ATC设备等协同工作，实现信号设备的集中监控，并控制列车按照预先制定的运营计划在正线内自动运行。ATS子系统与时钟、无线、广播、旅客向导、ISCS等接口，获取外部系统采集的数据，与信号系统数据相综合，为控制中心和车站的行车调度值班人员提供现场状况显示，供其制定调度决策。另外ATS通过接口向外部系统提供信号和列车运行的相关数据，供这些系统完成自身的工作。

2.2 ATC子系统

ATC子系统主要由CC、ZC、LC和Beacon等主要设备构成，用于管理和驾驶列车，目的是在保护列车和乘客的前提下，优化列车运行。ATC的功能主要表现为辅助运营及保护列车和乘客。

2.3 CI子系统

CI子系统主要由2乘2取2联锁计算机、热冗余网络设备、冗余的车站现地工作站、系统维护台等组成。它采用分布式联锁控制方式，在集中站实现对正线信号机、道岔、进路等的控制，在非集中站负责监控该联锁区。CI的主要安全功能是：以安全方式确保轨旁控制的安全，保证在故障的情况下，确保信号机处于关闭状态，道岔不能搬动，避免引发的危险。

2.4 DCS子系统

数据通信子系统（DCS）承载高可靠性的CBTC数据，主要负责轨旁设备间的通信以及轨旁设备与车载设备间的通信，为ATC、ATS、CI等子系统提供两套完全冗余的传输通道，实现各子系统设备之间数据传输。DCS子系统包含有线传输部分、无线传输部分以及网管监测部分。DCS有线传输部分：实现全线所有设备集中站，设备非集中站，车辆段/车场及试车线的网络连接，提供传输网络功能。

2.5 MSS子系统

信号维护支持系统（MSS）具有就地监测和远程报警，并具有自动存储和回放功能。能在维修中心、正线设备集中站实施远程设备状态监测、故障集中报警、故障诊断定位。信号设备故障时，维护人员能看到具体的错误信息，同时显示相关的维护引导指令，以帮助维护人员迅速排除故障。故障恢复后，自动停止报警。一般报警情况不影响列车运行和设备的正常工作。信号维护支持系统是一个分布式系统，设备主要分布于控制中心、正线设备集中站以及维修中心。

3 LATS工作站功能设计

在信号系统工作正常时，一般使用ATS系统的中控模式，当个别集中站有表示故障或信号设备故障时（如计轴故障等），出问题的集中站可以转为站控;当中心故障时（如应用服务器故障），可以全线转站控模式;当全线大范围的故障（如全线表示不正常、不自动触发进路等），可以全线转站控模式;出现表示故障时，应先尝试站控，无法使用时，立即转为紧急站控;当车站有施工时，一般使用站控模式，由车站值班员确保施工安全;车站值班员需注意听从中心行调人员的安排，进行站中控转换;除紧急情况外，中控与站控的切换操作需中心行调人员和车站值班员互相确认，以确保中控和站控的一致性。

站中控模式可通过5种方式进行切换。紧急站控：在紧急情况下（车站两套LATS服务器故障等），车站可直接切换到“紧急站控”模式，直接和联锁下位机通讯。请求站控：表示请求/确认站控，使用中心/车站请求确认机制。请求中控：表示请求/确认中控，使用中心/车站请求确认机制。

非请求站控：表示紧急情况下，车站可以在不需要中心确认的情况下直接将中控模式切换到站控模式。非请求站控转换密码为当前登录用户密码。非请求中控：表示紧急情况下，中心可以在不需要车站确认的情况下直接将站控模式切换到中控模式（一般在车站联锁/LATS均正常运行，但由于显示器或其他原因导致两台车站的工作站均无法正常操作的情况下使用），非请求中控转换密码为当前登录用户密码。

4 车载信号功能设计

列车运营间隔控制采用移动闭塞方式，并配备基于计轴或其他列车占用检测设备的站间自动闭塞方式的降级运营信号系统。在 CBTC 级控制方式下，站间反向运行时人工驾驶列车在站台对位停车后，可以实现车门站台门联动的功能;在 CBTC 级控制方式下，站间反向运行时 ATP 对站台门、紧急关闭按钮状态进行实时防护。

系统可识别非装备列车（含车载设备故障列车）与装备列车。非装备列车能与正常 ATC 装备列车在正线兼容且安全行驶，直至故障列车退出正线运行为止。装备列车仍按 ATP 追踪方式运行，非装备列车前后将确保留有必要的安全间隔。在降级模式（CBTC 故障等）的情况下，列车的移动可根据计轴占用的状态、道岔位置和进路状态来计算的，正常情况该系统能检测出现、行进、反向行驶和消失等基本的移动类型。当计轴故障或车站故障时，可通过计轴切除，保证列车识别号的正常跟踪。联锁降级控制模式下将按基本联锁进路方式行车。

5 总结

本文以武汉地铁某线路为研究对象，探讨了基于无线通信的移动闭塞列车自动控制系统的功能、系统结构、LATS工作站功能、车载信号功能。通过运营分析，论证了移动闭塞技术的稳定可靠性。

参考文献：

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