地铁信号系统自动控制功能的研究

魏健

（南昌轨道交通集团有限公司运营分公司）

摘 要： 信号系统是保障地铁运行安全及提高运行效率的重要设备，列车超速防护功能是信号系统一个非常关键的功能。地铁信号系统自动控制已经成为了当前地铁发展中极为重要的一个研究方面，本文就重点针对地铁信号系统的自动控制功能进行了简要的分析和介绍。

关键词： 地铁信号系统；自动控制功能；研究

1.背景

近年来，随着城市化进程的加快，城市规模扩大，城市交通也面临更大的压力。地铁的建设有利于解决现代城市交通拥挤，它以运营密度大、行车间隔时间短、安全可靠等优点著称。在地铁信号系统中，自动控制功能发挥着越来越重要的作用，保证行车安全高效。

众所周知 ，在当前很多城市的发展过程中，地铁都已经成为了必不可少的一个关键交通工具，人们对于地铁的依赖性也正在不断加深 ，而对于地铁进行深入的研究也就成为 了当前乃至今后极为重要的研究领域，尤其是对于地铁信号系统的研究更是提升地铁服务质量的一个关键研究点所在，就当前的研究现状来看，地铁信号系统自动控制功能的实现是极为重要的一个方面，也是保障地铁更好、更快、更便捷控制管理的一个重要手段 。

2.概述

就当前我国地铁信号系统的构建来说，无线通信技术的应用已经成为了极为普遍的一种基本技术手段，对于这种基于无线通信技术的地铁信号系统构建来说，其在自动控制方面也具备了一定的研究基础，并且在实际的应用过程中也发挥了较为突出的价值和作用，具体来说，当前我国地铁信号系统自动控制的应用主要就是指CBTC系统的使用，而详细进行分析可以发现，这种CBTC系统的使用主要集中在列车自动监控子系统（ATS）、列车自动防护子系统（ATP以及列车自动驾驶子系统（AT0）等三个方面，在这三个方面的应用也充分的体现出了自动控制功能的实现 ，对于地铁的运行具备着较强 的自动控制效果 。

3.功能

3.1 列车自动驾驶子系统的功能

列车自动驾驶子系统控制列车自动运行。它在列车自动防护子系统的保护下，根据列车自动监控子系统发送的指令实现列车运行的自动驾驶、自动调整速度和控制车门，主要包括以下基本功能：（1）节能舒适调节功能。列车自动监控子系统根据高峰和非高峰运营时段的列车运营情况，通过列车自动驾驶子系统实施不同的节能运行方案，在不降低服务质量的前提下，采用适宜的速度曲线控制列车运行和保证乘客的舒适度；（2）自动运行功能。列车自动驾驶子系统控制列车按运行图规定的区间走行时分行车，自动完成列车启动、加速、巡航、惰行、减速和停车的合理控制；（3）在线列车监控功能。列车自动驾驶子系统车载控制器将列车运行的有关信息传递至列车自动监控子系统，实现列车自动监控子系统对在线列车实时监控。

3.2 列车自动防护子系统的功能

列车自动防护子系统控制列车在安全条件下行驶，主要包括以下基本功能：（1）列车移动授权功能。在车载控制器运行良好的情况下，利用列车自动防护子系统限制固定数据和列车自动防护子系统可变限制数据计算列车自动防护子系统运行曲线，此时系统将移动授权限定在前方列车尾部后面的安全间隔外方停车点；（2）列车定位功能。通过列车提供的速度、距离以及线路等方面信息，确定列车安全位置及非安全位置，列车自动防护子系统利用安全位置对列车进行安全防护。（3）溜车防护功能。车在站台区域停车时，车载控制器须确保列车处于静止状态，如果系统检测到列车在没有命令的情况下有了物理位置的移动，车载控制器将实施紧急制动；（4）列车追踪功能。该功能提供数据以保持安全的列车间隔，列车自动防护子系统根据列车位置报告、道岔位置构建追踪占用地图，通过非安全位置和位置及其不确定性计算安全的列车两端位置。

3.3 列车自动监控子系统的功能

列车自动监控子系统负责对列车运行的情况进行自动监控，有以下基本功能：（1）列车自动调整功能。正常运营模式下，时刻表调整能够自动控制列车运行，将列车与时刻表（由运营管理者编制）之间的偏差降至最低；（2）列车识别功能。列车自动监控子系统人机界面的轨道显示列车识别号信息，包括列车车次号及列车运行方向，中央列車自动监控子系统可以自动生成列车识别号，由专业人士进行修改，或由列车向列车自动监控子系统发送此类信息；（3）列车运营时刻表管理功能。行车管理人员通过时刻表编辑软件离线编制多个列车运营时刻表，同时列车自动监控子系统提供在时刻表中增加车次、延长列车营运时间等在线调整功能。

4.地铁信号系统安全性的预防原则

地铁作为当今大多数发达城市的主要交通工具，其交通速度性、便捷性等都是城市公交所无法比拟的，地铁系统的运行主要通过信号系统进行全面的控制。然后，在当今地铁信号系统中，对安全性却存在很多的影响因素，对此，必须加强对地铁信号系统安全性实施预防措施，要根据地铁信号系统的运行形式制定相应的预防原则。（1）要对地铁信号系统的安全性进行有效的风险评估，要对信号系统中设备的安装、调试、验收等环节进行全面的评估，将风险因素排除，进一步提高地铁信号系统运行的可靠性。地铁信号系统的安全性不仅要在设计中做好相应的保障工作，同时在施工、运营、维护等都要做好相应的监督工作，一方面要提高地铁环境下使用设备的寿命，另一方面要全面保证地铁信号系统运行的安全性，一旦发现问题要及时解决，必要的时候要更换设备或改进系统；（2）要清楚的认识到地铁信号系统的运行核心在哪，安全性贵为地铁信号系统运行的核心，在系统设计中要做全面做好安全性设计，尤其是在研发的过程中，要充分考虑到实际环境对地铁信号系统的安全性。

5.自动信号的触发

自动信号是列车自动监控子系统的一部分，对列车运行情况进行自动办理，并使信号机自动化，提高地铁运营的自动化程度，在地铁信号系统中，车地通信使车载设备与轨旁设备之间的数据信息得以传输，使轨旁车地通信和车载车地通信的通信过程保持信息不变。列车到达触发区段，列车自动监控子系统会自动识别，并根据目的地生成触发命令，如果车载地面信号系统之间存在车地通信系统，则通过车地通信，列车自动监控子系统可以从列车发至地面的信息中得知列车目的地，否则列车自动监控子系统则利用列车运行图获得列车目的地。

根据列车运行状况，自动信号自动触发进路，这对于提高自动化程度来说是有效的。但如果列车不在处于列车自动防护子系统的防护之下，则由于进路自动办理所带来的安全性事故可能性增大。由此看来，列车在实际运营中，若没有列车自动防护子系统进行防护，则应停止对自动信号的使用，让工作人员办理进路以确保乘客生命安全。

6.地铁信号系统自动控制功能的发展趋势

地铁信号系统的未来发展趋势体现在以下3个方面：（1）当前各城市地铁线路间均有联络线预留，为线路间的互联互通提供了基本的物理条件，在车型、轨道线路等条件允许下，各系统承包商开放系统接口的情况下，通过升级车载控制器，CBTC列车将实现各线路间的互联互通，为更灵活的运营调度提供方便；（2）随着通信技术的发展和计算机网络技术的进步，单一线路的列车自动监控子系统将向集成化程度更高的城市综合轨道交通控制发展，实现轨道交通网络综合监控；（3）目前国内浦片采用的列车自动驾驶子系统在列车出站时仍需要司机发出命令，在CBTC系统运营日渐趋于稳定后，通过系统升级等方式实现全程无人列车自动驾驶子系统功能，信号系统自动控制列车行驶，降低运营单位生产压力的同时提高社会经济效益。

参考文献

[1]城市化轨道交通信号控制方式研究.何泳斌.交通世界.2014.

[2]城市轨道交通信号与通信系统.吴汶麒.中国铁道出版社.1998.