浅谈基于无线通信的地铁信号列车自动控制（ATC）系统原理

李永昊 高征威

摘要：ATC以车辆为中心的列车控制；安全以及精确地列车定位；通过移动授权MAL控制的安全的列车间隔以及移动控制连续；高速的车地双向通信。

关键词：ATC，ATO，ATP，ATS

引言

地铁是现代化都市的重要基础设施，它安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。在各种公共交通工具中，地铁具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，对改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降的问题是很有效的，因此，地铁是现代化都市所必需的交通工具。由此基础上出现了地铁信号列车自动控制（ATC）系统，让市民的出行更加便利、舒适。

1地铁信号列车自动控制（ATC）系统

地铁信号列车自动控制（ATC）系统主要包括列车自动防护ATP， 列车自动运行ATO， 列车自动监督ATS， 计算机联锁系统等子系统组成

2列车自动防护（ATP）的工作原理

列车自动保护系统是确保列车运行速度不超过目标速度的安全控制系统。它是列车自动控制（ATC）系统的子系统，也是确保列车安全运行，实现超速防护的关键设备。该子系统通过设于轨旁的ATP地面设备，连续地向列车传送“目标速度”或“目标距离”等信息，以保持后续列车与先行列车之间的安全间隔距离，并监督列车车门和站台屏蔽门的开启和关闭的程序控制，确保它们的安全操作。ATP子系统地面发送设备平时通过计轴、轨道电路、信标发送列车检测信息，以检查轨道区段的空闲和占用，当检测到列车占用该轨道区段时，将“目标速度”或“目标距离”等数据信息传送给列车。车载ATP设备接收并解译“速度命令”等数据信息，结合列车实际速度、制动率、车轮磨损补偿等相关条件，实现超速防护控制，并与列车自动运行（ATO）子系统配合，实现列车速度的自动调整。当列车到达定位停车点，由ATP子系统通过轨旁设备向列车传送列车车门开启和关闭信息，进行列车车门开、闭控制。

3列车自动运行ATO的运行原理

列车自动运行系统是指实现列车速度自动调整控制和车站程序定位停车控制的列车自动控制子系统，ATO子系统的主要功能为：列车出发加速控制；定速运行控制；减速控制；运行模式控制；车站程序定位停车控制等。其可替代司机实现列车运行操作的自动化，从而减少司机的劳动强度，实现节能控制，提高运行效率，保证定位停车精度，改善乘车舒适度。 当列车停站结束，司机关闭车门，列车收到“速度信号”或“距离信号”信息，司机按压“出发按钮”，ATO子系统自动缓解，进人出发加速控制，其后根据不断接收的“速度命令”信息，ATO子系统进行速度调整控制，当列车接近车站，进行车站程序定位停车控制，不断修正定位停车精度；车停站台后，检测“零速”后，在列车自动保护系统的配合下，完成列车车门和站台屏蔽门的开启和关闭，根据列车运行时刻表，当停站结束时，确保列车按时启动。在设有司机的情况下，只有当接收到“开门”信息之后，司机才能打开车门的操作。

ATO的驾驶模式如下：

ATO=自动驾驶模式，列车在ATP的防护下自动运行，实现ATP和ATO的所有功能司机只需操作的是按ATO发车按钮。

ATPM=ATP，车人工驾驶模式，司机根据TOD上显示的信息，在ATP防护下驾驶列车。

IATPM=点式列车驾驶模式（iATP），司机利用来自信号机处动态信标的信息以及TOD信息来驾驶列车。

RM=限制人工驾驶模式，列车司机按照地面信号显示运行并不能超过25km/h。

NRM=非限制人工模式，所有车载控制器的输出被旁路，列车驾驶完全由司机负责，列车转到NRM模式时，必须停车，否则会施加EB。

ATB=自动折返，折返操作过程中， CC 负责安全和自动运行， 无需司机任何干涉，折返完成后CC自动换端。

4列车自动监督ATS的工作原理

列车自动监督ATS子系统作为ATC系统的一个重要子系统，是一套集现代化数据通信、计算机、网络和信号技术为一体的、分布式的实时监督、控制系统，ATS子系统通过与ATC系统中的其他子系统的协调配合，共同完成对地铁运营列车和信号设备的管理和控制。其核心设备位于信号系统的中央层，用于实现对高密度、大流量的城市轨道交通运输进行自动化管理和调度，是一个综合的行车指挥调度控制系统。主要功能包含：编制运行图，根据运行图自动办理列车进路，自动调整列车运行间隔，必要时可以人工介入调整列车间隔，记录运行数据等。

ATS的监督功能是指ATS系统将列车运营的状态和信息，通过控制中心或车站的调度终端实时显示出来，调度员可以通过这些终端屏幕，实时了解和掌握列车的实际运行情况，以便及时对行车作业进行分析和调整，保证全线运营安全高效有序进行。ATS的控制功能是ATS向ATP和ATO系统发出指令办理进路，指挥列车按照列车运行图来运行。ATS可以绘制列车实迹运行图，并动态的对偏离运行图的列车进行调整。

5计算机联锁系统的工作原理

联锁是指为了保证铁路车站行车和调车作业的安全，在信号机、道岔和进路之间通过技术手段建立的相互制约关系。实现这种关系的设备称联锁设备。联锁设备除了保证作业安全外，还有提高作业效率和降低劳动强度等作用。按联锁机具的设置不同分为非集中联锁和集中联锁两大类。集中联锁按使用的器件不同又分为机械集中联锁、电气集中联锁、计算机联锁等。信号机、道岔、进路之间的联锁关系主要有：道岔位置不正确、进路未排通、进路上有车占用，防护该进路的信号机不能开放允许信号；信号一旦开放允许信号，进路被锁闭，不准许改变进路上的道岔位置，敌对进路（不允许同时建立的进路）的防护信号亦被锁闭在关闭状态。列车或车列驶人进路，信号机立即自动关闭，且不能自动重复开放。显然，联锁是存在于两个对象之间的，例如：道岔与信号机之间，敌对信号机之间，进路与信号机之间等。在设计联锁设备时要将车站所有进路、信号机、道岔之间的相互制约关系找出，并列于称作联锁表的表中，以免疏漏某一项联锁内容。

地铁计算机联锁系统作为后备模式，为了确保行车安全，在地下铁道的有岔站、车辆段和地铁沿线各个车站，必须设置联锁设备。计算机联锁是地铁信号系统的安全核心，对提高地铁运营效率、自动化程度、管理水平以及减少行车指挥调度人员的工作强度具有最直接的影响。

结语：

总之，城市的飞速发展为新的科学技术展示提供了平台，无人驾驶在现代轨道交通初步形成，駕驶司机只起到安全监控的作用，现代技术的不断成熟完善，地铁列车运行安全系数不断提高，无人驾驶终会取代现代的模式。

参考文献：

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[3]柴慧君，王晓燕.城市轨道交通信号系统目标-距离型后备模式的设计原理比较分析[J].城市轨道交通研究，2017，20（04）：53-55+62.