试论地铁信号系统采用的安全性技术

2020-11-27张金宗武少坡

商品与质量 2020年29期

张金宗武少坡

上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司上海 201206

随着社会的进步，地铁已经成为一个城市现代化的标志，国民对地铁的依赖性在不断提高，对地铁的安全运行和稳定运行有了更高的要求。信号系统也从以前的固定闭塞式ATC 系统改成了现在的准移动闭塞ATC 系统，利用列车和地面间的双向数据通信设备，使地面信号设备可以得到每一辆列车的运动动态轨迹。根据运动轨迹制定科学合理的列车线路、位置规划，计算出列车运行的速度曲线，向车载设备传递实时数据信息，让列车速率、线路、停车点位置等实时可控，更有利于保障地铁安全[1]。

1 地铁信号系统

地铁信号系统通常指的列车运行自动控制系统，简称ATC 系统，其下包括有列车自动监视子系统ATS，列车自动保护子系统ATP 和列车自动驾驶子系统ATO 组成，ATC 系统具有多元化、繁琐化的特点，包含有列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理等，推动地铁系统向着数字化、自动化方向不断发展。

1.1 ATS 系统

ATS 系统是列车自动监控子系统，主要由控制中心、车站以及车载设备组成，是对列车运行的实时监控，对列车的运行状态做到全方位把控，设置列车进路、控制列车停站时分，是分布式的、实时监督控制系统，其核心是控制中心的信号系统，根据联锁表、计划运行图及列车位置，实时生成进路控制命令，自动调整列车运行间隔，或是在必要时人工调整列车行驶状态，记录运行数据等。

1.2 ATP 系统

ATP 系统为列车自动防护子系统，是由地面设备、车载设备组成，一旦通过ATS 系统检测到列车行驶异常，立刻采取相应行动，保证列车行驶速率，保证前后列车的安全间隔，ATP 系统与ATS系统有很强的联系性，为ATS 系统发送必要的列车速度、距离、轨迹路线等信息，相互交换数据。

1.3 ATO 系统

ATO 系统为列车自动驾驶子系统，在ATP 系统的保护下，根据ATS 的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。

2 地铁信号系统的使用安全性分析

2.1 安装和测试

安装与测试是地铁信号投入使用之前最重要的环节，确保各设备安装的准确性，确保电缆支架、接触网坠拓定测工作、电缆长度取用、信号机安装、支架安装、停车应急按钮和发车表示器等设备的准确安装，是保障安全性的前提，此处重点提一下电缆线路的安装，电缆线路的安装虽然工艺比其他设备安装简单，但因为工作量庞大，也不容小觑，电缆线入库以及安装前，都要对其电气特性进行测试，毕竟地铁信号系统所需的精度较高，测试结束要立刻用封端帽对电缆密封，在电缆取用时需精准取用，避免长度不够拼接的情况，拼接口最容易出安全问题，长度太多又会浪费材料，其他设备的安装也需要格外注意，篇幅愿意这里无法一一叙述[2]。

测试要按照规章制度进行，哪个个体需要单独测试，那一段需要联合测试，测试的过程是系统效验的过程，对地铁信号系统进行全方位的安全性测试，反复没有问题，即可投入使用。

2.2 故障检测和修复

地铁信号系统都连接计算机系统，实现大数据的快速收集与处理，大部分系统都有自检系统，能够很快发现运行故障，及时向相关工作人员发出警报，并给给出对性修复意见，相关工作人员能更快发现问题，尽快处理，保障地铁信号系统的有效以及平稳运行。当然，故障的检测也不能太过依赖系统自检，相关工作人员需要根据设备的特性以及耗损情况设定不同的检测周期，在一定周期内全方面排查检查，杜绝安全隐患。

2.3 冗余技术

冗余技术简单来说是一种储备技术，它是利用系统的并联设备来提供安全可靠性的技术手段，系统或设备采用一用二备或一用三备的配置，正常工作时，几台设备互为备用，一旦某一设备发生故障，备用设备会立刻生效，系统自动转到正常设备上运行，保障地铁信号系统的安全，例如地铁信号系统的电源与备用电源，地铁信号灯与备用灯等，地铁信号系统的电源多采用双路电源，避免信号系统的电力受损而停止工作，地铁信号灯的重要性也不言而喻，一个灯丝烧断，会立刻由另一个信号灯代替工作，缺号信号灯正常显示指令[3]。

3 地铁信号系统采用的安全性技术分析

3.1 列车自动监视ATS 系统

（1）为避免机械设备故障，导致对列车运行信息无法及时捕捉并传递，或受到电磁波的干扰，列车自动监控子系统采用环路方式或双通道构成系统。

（2）在列车上安装了智能识别系统，对列车车次、运行状态进行全程、实时监控，为后续调控提供数据支持[4]。

（3）在得到列车行驶实时数据之后，如发生实际偏离情况，ATS 系统自动生成调整计划供调度员参考，确保信号系统能给出最正确的指令。

（4）ATS 中央发生故障情况，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整。

3.2 列车自动保护ATP 系统

列车自动保护子系统自动连续对列车位置进行检测，与ATS系统进行数据交换，确定列车行驶最大安全速度，在列车超速时提供常用制动或紧急制动，确保列车行驶安全，保证列车速度不超过线路、道岔、车辆等规定的允许速度。

3.3 列车自动驾驶ATO 系统

在ATP 系统的保护下，根据ATS 的指令实现列车运行的自动驾驶，根据自动化程度定义了4 层自动化等级（GOA），自动化程度从低至高为GOA1 至GOA4。现在大部分列车ATO 系统都处于GoA2 级别，即半自动驾驶，车辆的启动、停止是自动运行，但是司机室配备一名司机开动车辆，控制车门的开关，以及应对紧急情况下列车的驾驶，通过机器和人力协同作用的方式，确保自动驾驶的安全运行。三大系统紧密相关，共同作用确保地铁信号系统的安全平稳运行，ATP 系统提供信息收集与保护，ATS 系统提供信息收集与指令，是ATO 系统自动驾驶的前提。