现代铁路与城市轨道交通信号系统比较

胡亚波

（湖北交通职业技术学院，武汉 430070）

交通总是发展的先锋军，随着我国经济实力和综合国力的不断提升，我国的交通网络发展特别迅猛，已达到国际领先行列。但与现下的经济社会需求还存在着一些不相匹配的方面，尤其表现在网络覆盖密度、覆盖范围广度、高科技质量等方面。纵观我国社会发展历程，在未来一个阶段内，我们务必加快交通工程的进一步成熟化发展，而交通信号系统作为交通系统的核心指挥中心，是控制列车运行和防护道路运行安全的中枢系统。交通信号系统的作用主要表现在三个方面：指挥交通运行、确保行车安全、提高运营效率。其整个发展历程，是在科技进步、运行发展需求、重大交通事故等相互作用下进步发展的。铁路与城市轨道交通系统是整个交通系统的一部分，但表现在具体应用上有各有不同。

1 现代铁路与城市轨道交通信号系统的发展现状

1.1 现代铁路信号系统发展现况

近20年来，在运输市场竞争激烈的压力下，各国为实现提速、高速和重载运输，积极引进采用新技术，大幅度提高了现代化通信信号设备的装备水平，新型技术系统不断涌现。国际铁路联盟更是明确规定：列车时速超过160公里/小时，就必须以车载信号作为行车凭证。我国的铁路交通信号系统是基于我国实际国情，按照我国铁路运输需求，在国际标准下推行的。按照系统条件和功能，划分为 CTCS—0、CTCS—1、CTCS—2、CTCS—3、CTCS—4五个等级。基本上可以实现适应各种恶劣环境和气候条件（例如：高温、低温、高寒、高原等）较为广泛应用的是CTCS—2和CTCS—3，CTCS—3主要使用在运行时速300公里及以上的高速铁路。另外有一条特殊路线，也是我国唯一应用ITCS列控技术的，就是青藏线。由于地理环境的特殊性，采用了这一增强型列车控制系统，同时实现自动闭塞、车站连锁、列车超速防控，极大提高安全性能。

1.2 城市轨道交通信号系统发展现况

我国城市轨道交通信号系统的发展与我国历史、社会、经济等的发展基本是同步的。主要经历了三个阶段的蜕变：首先是为了军事防空防御而修建的北京1号线（我国自主独立建成）；接着是引进国外先进技术，购置国外先进设备进行的城市化交通系统建设，这一阶段使得我们处于很被动的弱势地位；发展至今，我国在不断吸收学习国外先进技术同时，自主知识产权发展已初具规模，我国是世界第四个掌握CBTC核心技术的国家，自主研发的城市交通信号系统也逐步向全国各大城市推行使用。

2 两大信号系统的相同点

2.1 列车停车点安全防护措施

铁路和城市交通都属于公共交通范畴，其安全性能关系着社会安全稳定，首当其冲。停车点是在列车停靠时发生危险情况率较高的点位，安全防护措施旨在如何让保证列车安全停靠。常见的防范措施有：在停车点前方设置一段缓冲防护距离，避免停车时因超越发生危险；在此基础上，以防护距离短为基数，通过计算得出相应数据值，以数据为线，提醒列车操作人员在停车时严格控制，不得超越数据值。

2.2 列车的间隔控制

列车的间隔控制即通过控制列车运行时间间隔，有效协调交通运行，最大化发挥整体交通行性能，同时避免同条线路或交叉线路上的列车追尾现象。是交通信号系统中提高例如车运行效率的技术手段，也是保障行车安全的重要手段。

列车的种类纷繁，用于也不尽相同，在间隔控制的手段上也并不是千篇一律的，较常见的运行系统有以下两种：

一是以具体的、一般的交通轨道为基数，采用固定的模式，通过闭塞方式，实现对列出速度分级上的控制，进而生成列车速度安全数值防护值的线象图表。

二是针对计算机数字编码轨道，在轨道电路基础上，通过一次制动模式来对列车运行进行把控和监测。

2.3 速度监测和超速提醒与防控

（1）交通道路安全很大程度上与列车速度关系紧密，过快或过慢都存在着安全隐患。常见的速度监控手段主要有以下两种：

一是固定路段速度监控不同种类道路，不同路段的速度控制，都有明确的规定和划分。所允许的速度最大值和速度最小值取决于路线参数，包括车流量、周围环境等综合因素。列车自身的最大速度值则取决于列车本身的物理属性，无论是哪种列车，都有其固定的速度区间值，这样的限制也是为了实现交通安全，避免因超速而带来的安全隐患。

二是隐蔽性随机性速度监控。这种速度监控作为辅助性手段，随机、灵活、应用范围广泛，是一种临时性的检测手段，例如，因气候、季节性变化带来交通道路安全隐患时，区间性道路维修时，临时施工点周围等等。

（2）列车超速提醒是指列车上安装的专门的监控列车但是否超速行驶的系统。系统是通过计算机预先设定好的程序，当列车速度超过其安全系数上限，系统会紧急制动，发出警告信号，做出保护措施并进行相关数据记录。

2.4 测速功能

监测列车间距离、速度的信息系统，是交通信号系统中必不可缺的重要部分，更是列车运行中安全系数的重要保障手段。我国广泛应用的是我国自主研究的ATP系统，将测速传感器安装在列车轮轴上，进行实时监控测量，并通过传感器进行数据图表绘制，方便相关人员查看。

2.5 交通连锁

铁路交通和城市轨道交通在连锁上基本一致，主要反映在信号设备之间的相互联系和制约，在具体应用中范围因实际运行而灵活应用。火车上的连锁一般在车站内部，设置在较为广阔的地方，延展面积较为局限；而城市交通轨道则穿插在人们生活之中，线路复杂，延展面积较大，在繁荣拥挤路段和僻静宽阔段都有设置。

3 两大信号系统的不同之处

3.1 高科技应用范围

我国的国土面积辽阔，涵盖不同区域，这直接导致我国铁路路线覆盖区域广、线路环境复杂多样、信号系统覆盖各不相同，更新率和更新力度相对较慢，现使用系统既有早期的老系统，也有现代化数字连锁系统，不同段的铁路路线差异较明显。

而城市轨道交通的发展与城市的经济发展直接关系着，更新速度也相对较快，较为全面，我国现行的城市交通信号系统进本上都是国外引进的先进技术应用，各城市之间的差异性不是特别明显。两大系统在行车间距上的区别较为明显，这与其实际应用性质息息相关。铁路路线一般是远程路线，行车时间较常，因此列车之间的行车间隔不会太过频繁，间距也不会太短。而城市轨道交通作为人们日常出行方式，使用重复率高，列车运行频繁，对列车间的行车间隔要求也就较为严格。

3.2 行车间隔

3.3 车门控制

两大系统在列车车门控制上的区别较也为明显，城市交通每天都是高效率运行，与人们生活节奏基本同步，且城市交通系统在运行时开关门的频率非常之高且基本处于车门无人看管状态，由列车员进行控制操作。因此在车门控制系统上，城市交通信号系统的要求标准远高于铁路系统。在ATP（列车超速防护系统）中队车门的控制也是重中之重，主要避免出现一些不正常的开关门状态：如列车运行中开门、列车门未完全关闭时列车运行，站台停靠时异常关门、列车停靠时非靠站台门打开等等。

铁路交通运行中对车门监控的力度相对较弱，列车停靠站时的人员进出，每节车厢都有列车员全程跟踪把控，相对安全系数高一些。

3.4 中继站

中继站实在信号系统较弱的情况下，设置在站与站之间的信号系统。主要应用在铁路系统，铁路系统作为远程运输系统，站与站之间通常间隔较远，信号强弱受各种因素干扰，时常会出现在间隔较远的两站之间信号薄弱现象，埋线安全隐患，因此需要在站与站间设置中继站，设置信号系统。而城市轨道交通并不存在这样的隐患和需要。

3.5 信号布局和交通路线监控

铁路的信号设备一般在列车的左侧，而城市交通的信号设备一般在右侧；铁路的信号设备上信号种类多样，信号灯传递的信息复杂多变，一般由专业人士负责记录传达，而城市交通的信号所传递信息简洁明了，城市居民皆可接受信息。

在交通线路的布局上，铁路往往有岔道口和变道的需要，目前较为广泛使用的是大号可动心轨道岔，采用复合的锁闭技术，多台转撤机共同牵引制动，最大限度发挥作用保障安全。而城市轨道交通的速度相对较低、密度相对较大、地域范围控制较严格，并不需要岔道机制。

4 未来发展展望

未来交通信号系统的发展应该是朝着“统一规范、统一标准”努力，规范化统一化系统的优势体现在：新产品开发后的使用价值成倍增趋势；系统连续性提高使得新旧系统兼容性提高；明确统一标准，实现模块化结构系统，增强设备互通性；公开开放市场，促进公平化竞争，使得信息系统设备价格和质量最优化。

我国已于2017年实现了知识产权完全自主的动车——“复兴号”的运营实行。新型的宽带移动技术也日趋成熟，初步实现了与新型铁路交通的合并应用。未来更为全面、安全、高水平的信息系统也在研发中，我国交通轨道信息系统将更为完善。