城市轨道交通信号控制方式研究

王涛

摘要：城市轨道交通运营中信号控制的目的是提高运营效率和保障运输安全，进行城市轨道交通信号的选型项目建设，当前采用自动控制技术提升城市轨道交通信号控制水平，涉及列车运行控制和指挥控制。文章对城市轨道交通信号控制方式进行分析，就集中控制、分散控制等进行阐述。

关键词：城市轨道;轨道交通;交通信号

引言

城市发展必不可少的基础交通设施就是城市轨道交通。对于城市发展来说，做好城市轨道交通运输的控制和运营，最重要的环节是对基础设施加以管理内控，例如交通信号的控制。

一、城市轨道交通信号控制概述

城市轨道交通在城市环境创建中发挥重要作用，对城市交通建设来说，做好信号系统的控制，能从根本上保障城市交通安全稳定运行，最大限度地保证信号系统安全可靠运行必须采用高端的科研成果加以运用。

当前城市轨道交通信号系统发挥的作用日益凸显，符合现场情况的城市，交通信号系统控制方式的选择，将助力城市轨道交通在社会发展中发挥更好的作用。伴随着技术的发展，信号系统工作效率日益提升，在信号系统支撑下，城市轨道交通运行安全保障水平日益提升，做好城市轨道交通信号系统的运营维护方案，从基础运营内容进行延展，有效保证信号系统完成信息输出传递。做好后期维护，确保运营过程中加强管理系统外部风险的防控，还要进行运营方案中内部矛盾的协调解决。

城市轨道交通信号控制过程中要将外部信号防护与内部矛盾调控结合起来，有针对性地对特定问题加以处理，尤其是在后期运营阶段。在信号控制方式方面，除了做好风险防控，采用的技术能够对信号系统的局限性得到突破，促进城市交通的安全长期发展。

二、城市轨道交通信号控制方式

目前城市轨道交通信号系统主要为基于无线传输通信的移动闭塞系统，主要包括ATS子系统、ATP子系统、CBI子系统、DCS子系统等。系统的控制涉及行车运行和行车指挥，各类子系统中又包含了列车自动控制子系统和列车自动运行子系统等，无论是集中控制还是分散控制都在信号系统中发挥重要作用。

（一）ATS子系统

ATS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。在运行调整控制和运行计划中实现集中监控，ATS系统设备集中中心和车站的数据传输，信息采用电缆作为通道进行信息传输，ATS系统的控制模式相对成熟，对数据更新要求高，因此计算机的负荷相对较大，故障发生后影响面较大。

集中监视以及分布式控制方式，采用列车运行管理计划监督的方式，实现对全线的控制，列车记录和列车运行控制，实现对全线列车信号控制。这一方式运营下计算机负荷小，中心和车站的数据传输不涉及列车运行安全信息，设备和通信故障发生时也不会影响列车全线运行。分布式控制方式采用计算机和车站之间的计算机同时运行的模式，实现对全线列车的计划监督和管理。任何车辆的计算机系统都可以随时在中心计算机出现故障时加以代替。这种类型的信号系统控制方法灵活性、可靠性强，但是存在的缺陷及设备相对较多，技术较为复杂，需要软件功能强大。

（二）ATP子系统

ATP子系统控制方式分为速度信号控制和目标距离信号控制等。系统控制方式选择需要随着网络技术、通信技术的发展而进行优化。如目标距离信号系统控制可以选择集中控制向分散控制室方向转变的模式。改变由于城市轨道交通信号采用单纯的集中控制系统容易发生实时传输，数据量较大，信号传输质量降低等问题，防止数据传输安全受到影响。在目标距离信号系统控制模式下，计算机的负荷较小，采用系统独立的传播媒介和通信协议，在传输质量上加以提升。针对有些数据传输的波特率容易影响系统功能的问题，解决了车站与控制中心之间的传输线路经常发生故障的难题，保障全线列车运行。

三、城轨交通信号ATC控制方式

集中建设分散控制的系统以及结合自治分散控制，传输速率可以大幅度提升，利用骨干网传输系统实现车站与控制中心之间的传输。按照ATC系统的控制方法，城市匀谴交通的信号传输设备具有强大的通信能力。

ATC系统具有强大的控制功能，可以实现列车自动控制及自动驾驶功能。通过车载无线传输设备与轨旁ATC设备、有线网络及无线网络，识别前方列车的运行状态、前方进路信息，从而实现列车的自动控制。从控制方式而言，可以分为固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞三种方式。通过ATC系统可使线路上闭塞分区、车辆性能、信号设备等性能充分发挥相应优势。ATC系统关键指标为目标距离和目标速度，采用分级速度控制的分级速度信号系统，对列车的闭塞分区进口速度进行控制，倍速分区的数量和速度等级由车辆性能、信号设备性能等决定。分解速度控制的信号系统，采用无绝缘轨道电路目标距离信号系统的控制方式是一次模式速度曲线，向地面ATC设备发送允许列车运行权限的命令是车载设备控制列车不超过列车所获得的运行权限，目标距离需要提前进行计算。列车之前的运营间隔被控制，基于轨道电路的目标距离，在设计追踪间隔上有信号设备性能确定。

基于通信信号固定划分的闭塞分区，追踪列车的安全运行间隔，由线路情况和列车的运行情况确定，ATC系统的闭塞方式基于匀谴电路的分析速度控制方式进行构建，又分为固定闭塞信号系统和准移动、移动闭塞信号系统。

固定闭塞信号系统建立在通信闭塞分区内，信号系统控制运行内部有固定划分的闭塞分区和轨道电路，介于移动闭塞和固定闭塞之间，从信号传输方式和系统能力上看，基于轨道电路的目标控制，在追踪列车的安全运行间隔上，确定线路，准移动闭塞信号系统，占用列车的传输速度等级命令，采用多信息音频进行阶梯式分级速度控制曲线的划分，采用移动闭塞信号系統，提高轨道交通的通过能力，运用一次模式速度曲线，对列车之间的安全间隔和行驶速度予以控制。后续列车可以在线路区间内以最大允许速度进行列车的尾部位置确认。基于通信的移动闭塞信号系统，采用交叉改进电缆环线和无线扩频通信技术，实现信号设备可靠运营，对列车全线信息进行数字式传输。准移动闭塞系统的模式速度和距离曲线运行方式缩短了列车追踪运行间隔，追踪列车收到和制定的速度。闭塞分区内实现了变化周期的转换。停车时间、车辆参数大小与信号控制系统特性密切相关，传输信息量的最大和最小分别与ATO系统和轨道电路分界点的位置有关，采用一次模式速度曲线的控制方法，缩短列车追踪的间隔，利用先进的通信技术实现车地双向通信，列车的信息传输速度快，定位精准度高。

结语

保障城市交通有序运行需要加强现代城市轨道交通信号的控制。城市的交通信号控制方式和人们的出行安全是密切相关的，当前城市，交通的信号控制、设备运行控制的发展趋势是采用准移动闭塞系统和移动闭塞系统等结合，不考虑单纯选择一种系统运行控制，而且在现代城市轨道交通建设中，列车运行和行车指挥均已经实现自动控制系统的综合化管控，使得列车运行控制系统能够全面保证乘客安全，在实现列车快速高密度运行方面发挥重要作用，全面满足现代化城市交通的需求。今后的研究重点是城市轨道交通信号控制技术，引领城市轨道交通事业不断地向前发展。

参考文献：

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