城市轨道交通信号系统

城市轨道交通信号系统

目录

一、概述

二、列车自动控制系统（ATC系统）分类

三、列车自动控制系统的基本功能

四、列车自动控制系统的监控运行模式

五、基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC）

六、影响列车运行能力的因素

一、概述

城市轨道交通信号系统是整个轨道交通自动化控制系统中的重要组成部分，其作用：

1. 保障列车运营安全；

2. 提高运输能力；

3. 实现快速、有序、高密度行车调度指挥。

由于城市轨道交通运营安全、准点率要求高，行车密度大，信号系统一般均采用列车自动控制系统（ATC），包括：

1. 列车自监控系统（ATS）

2. 列车自动防护系统（ATP）

3. 列车自动运行系统（ATO）

二、列车自动控制系统（ATC）分类

1. 按列车控制方式可分为：台阶式和曲线式，台阶式→曲线式；

2. 按闭塞方式可分为：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞，固定闭塞→准移动闭塞→移动闭塞。

3. 按信息传输方式可分为：点式和连续式，点式→连续式。

按上述列车速度控制方式、闭塞方式、信息传输方式的不同搭配组合，可组成：

1. 点式ATC系统（点状的曲线式固定闭塞ATC系统）

2. 固定闭塞ATC系统（连续的台阶式固定闭塞ATC系统）

3. 准移动闭塞ATC系统（连续的曲线式固定闭塞ATC系统）

4. 移动闭塞ATC系统（连续的曲线式移动闭塞ATC系统）

1. 点式ATC系统

通过安装在两钢轨之间点式应答器向运行中的列车车载设备传送信息，轨道电路（或计轴）仅用于检查列车的占用情况。

列车运行获得的信息始终是不连续的，列车必须运行至应答器上方才能获得信息，实现变速，其行车效率较低。目前作为移动闭塞（CBTC）系统的降级（后备）模式使用。

图1点式ATC系统

2. 固定闭塞ATC系统

系指基于轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区由牵引计算来确定，一旦划定固定不变，列车以闭塞分区为最小行车间隔。

闭塞分区由模拟音频轨道电路设备组成，通过钢轨传送地面对列车的单向信息。音频轨道电路作用：1）检测列车位置；

2）向运行中的列车连续地传送车载设备所需的控制信息。

由于传输信息量少，向列车传送是代表某个限制速度的信息代码，车载设备依据接收到的信息代表的控制列车运行速度，列车制动控制采用台阶（阶梯）方式。

图2 固定闭塞ATC系统

从上图可以看出，固定闭塞ATC系统必须要有一段完整的闭塞分区，用作列车运行的安全保护距离，列车运行间隔相对较大，一般列车运行设计最小追踪间隔只能达到100秒。

3.准移动闭塞ATC系统

准移动闭塞ATC系统是以数字编码轨道电路为基础，也需要通过牵引计算来划分闭塞分区，与固定闭塞相同列车仍以闭塞分区为最小行车间隔，数字轨道电路作用：

1）检测列车位置；

2）向运行列车连续地传送车载设备所需的控制信息。

数字编码无绝缘轨道电路具有较大的信息传输量，通过钢轨向车载设备提供目标速度、目标距离、线路状态（曲线半径、坡道等数据）等数字编码信息，列车车载设备结合车辆性能数据计算出适合于本列车运行的速度－距离控制曲线，控制列车在速度－距离曲线下安全运行。

从上图可以看出，准移动闭塞ATC系统后续列车制动停车点为前行列车所处轨道电路区段边界，相比固定闭塞列车运行间隔要小，一般列车运行设计最小追踪间隔达到90秒。

4. 移动闭塞ATC系统

移动闭塞ATC系统通常采用无线通信、地面交叉感应环线、波导管、漏泄电缆等媒体实现双向车-地通信，通过地面应答器矫正列车位置积累误差。

移动闭塞ATC系统不再划分固定的闭塞分区，根据精确的列车定位以及线路、列车参数等信息，计算每一列车的运行权限，并动态更新发送给列车，列车车载设备根据接收到的运行权限和自身的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，控制列车在该速度曲线下安全运行。

从上图可以看出，移动闭塞ATC系统列车追踪运行的最小安全行车间隔，仅为后续列车指令停车点至前行列车尾部确认位置之间的安全保护距离，其追踪列车间的安全间隔距离最小，一般列车运行设计最小追踪间隔可达到80秒。

5. 各种闭塞制式列车运行能力

固定闭塞ATC系统必须要有一段完整的闭塞分区，用作列车追踪运行的安全保护距离。

准移动闭塞ATC系统列车追踪运行的最小安全间隔为一个距停车点的安全保护距离。

移动闭塞ATC系统列车追踪运行的最小安全行车间隔，仅为后续列车指令停车点至前行列车尾部确认位置之间的安全保护距离。

三、列车自动控制系统的基本功能

（一） ATS系统

1.信息采集

通过ATS车站设备，采集轨旁及车载ATP/ATO提供的列车占用状态、进路状态、列车识别号、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。

2.列车运行自动描述

能对正线控制区段内列车识别号（服务号、目的号）进行自动追踪，从列车占用转换轨时开始，至终到站或返回车辆基地离开转换轨结束。列车识别号可由中央自动生成或调度员人工设定，也可由驾驶员在列车上人工输入。标识号能随着列车的走行，从一个车次窗向另一个车次窗移位显示。

3. 自动设置列车进路

平时中央计算机根据指定运行图及列车位置，自动生成、输出进路控制命令，传送至车站联锁设备设置列车进路。需要时：

1）中央人工控制

由控制中心调度员在调度大厅工作站进行进路和信号机控制；

2）车站人工控制

由车站值班员在车站控制室操作工作站上进行进路和信号机控制；

3）车站自动控制

当中央ATS设备（含通道）故障时，可由车站ATS设备根据计划运行图、时刻表或列车识别号自动进行进路和信号机控制；

4.运行图编制和管理

由调度员输入基本数据（各区间运行时间、车站停站时间）、运行间隔、起始和终到站等，由计算机辅助编制完成列车时刻表和运行图。

基本运行图编制完成后，按不同种类（包括平日、节假日、特殊情况等）存入数据库内，以备调度员