探讨城市轨道交通信号系统

探讨城市轨道交通信号系统

城市轨道交通信号系统是其自动化系统中的关键组成部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。信号系统的核心是列车自动控制系统（ATC 系统），它由计算机联锁子系统（CBI）、列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统、列车自动监控（ATS）子系统构成。四个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，各子系统之间相互渗透，实现地面控制与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的自动控制系统。從而保证行车安全，提高运行效率，缩短行车间隔，促进管理现代化，提高运输能力和服务质量。

一、城市轨道交通信号系统的构成

城市轨道交通信号系统主要由列车自动控制（ATC）系统、联锁设备、轨道电路等组成。

作为城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，列车自动控制（ATC）系统主要功能就是对行车指挥及列车运行自动化的一种最大限度地实现，同时起到确保列车安全运行及提高运输效率的作用，只有这样才能降低工作人员的工作量，对城市轨道交通的通行能力进行充分发挥。

ATC（automatic train control）系统主要有三部分构成，包括：列车自动防护（ATP}automatic train protection）、列车自动运行（ATO}automatic train operation）及列车自动监控（ATS}automatic train supervision）。

ATP系统分为轨旁ATP和车载ATP，负责对列车的运行进行保护，对列车进行超速防护、车门监督和速度监督，保证列车的安全间隔。

ATO系统分为轨旁ATO和车载ATO，其应用的主要目的就是对、地对车控制]的一种实现，就是实现地面信息对列车运行情况的一种良好控制，并送出车门和屏蔽门同步开关信号。

ATS系统主要有两部分中央ATS与车站ATS，其应用的主要目的就对列车运行监督及控制，包括：列车运行情况和设备的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录实际列车运行图、自动进行数据统计以及各种报表的自动生成，辅助调度人员对全线进行管理。

二、城市轨道交通色灯信号控制系统

1、作业模式。色灯信号控制系统作业模式区分为如下各种模式，依其模式执行优先顺序可分别进行如下分析。一是开机模式。系统开机完成系统初始程序后立即进入开机模式，交通灯态将维持三秒钟的全红灯态。如系统连线状态正常时则立即与控制中心进行连线交谈工作，开始要求中心传送系统执行参数。二是全红模式。开机模式完成后，若控制面板全红开关被拨至“全红”位置时，则系统进入全红模式，轨道灯态立即转换为全红灯态直到全红开关往下拨或系统重开机方告结束。三是闪光模式。控制面板上的“闪光”开关上拨至“闪光”位置时，则系统进入闪光模式，轨道灯态立即转换为闪光灯态，黄灯及红灯每秒交替闪烁一次四是手动模式。控制面板上的“手动”开关上拨至“手动”位置时，系统即进入手动模式，灯态立即停留于正在执行中的灯态。要使灯态变换，必须押按“手动控钮”，手动按钮每按一次，则灯态顺序转换一个。五是锁定模式。控制器可经由轨道触控输入或中心连线控制，要求执行锁定模式作业。锁定作业分类为：铁路连锁、子机连锁、中心锁定、特勤锁定。六是自动模式。“手动/闪光/自动”开关均下拨至“自动”位置时，系统作业即可进入自动模式，执行正常的灯态循环功能。

2、系统备份。色灯信号控制系统正常运作状态下，可与中心建立连线并能够达成中心连线控制服务，控制器若处于异常运作状态运转时，则将提供多层式备份服务。各层次备份说明如下：一是中心连线失效，也即控制器立即进入独立运转模式并执行每日指定执行时制的运作；二是断电半秒内，控制器应不受断电的干扰继续正常运作；三是中央处理单元故障，也即由色灯驱动单元肩负起信号运作备份服务，提供故障前指定执行的基本时制；四是驱动单元故障，也即应用基本时制来对信号运作备份服务；五是基本时制异常，也即色灯控制单元经查核基本时制或现行时制不存在或不正确时，立即执行预设的电路时制。

3、连线服务。色灯控制器与控制中心连线方式可配合有线或无线通讯方式，并加装通讯单元，遵循城市轨道交通控制通讯协定，从而达成色灯信号监控连线需求。具体来看，控制系统应提供如下功能服务。一是控制信息（Request）。经由控制中心传送控制指令至控制器上，主要信息内容包含：系统对时，也即由控制中心传送系统作业日期及时间信息，要求色灯控制器完成系统对时作业；时制计划，也即由控制中心传送轨道指定执行的静态或动态控制所需的时制计划信息，做为控制器执行参数的依据；特勤命令，也即由控制中心传送色灯指定执行的特勤命令，控制器接收此命令必须立即转换至特勤模式；车道调拨控制，也即控制器可按照控制中心指示，执行调拨车道功能。二是回报信息。色灯控制器依据回

报信息内容的特性，又区分为要求性回报（Response）与周期性或立即性回报信息（Report）。

三、城市轨道交通信号系统通信设备的传送方式

1、通过轨道电路进行传送。轨道电路不仅可以检测列车占用情况，也可以传递报文信息给车载设备。在轨道电路不忙的情况下，将轨道电路信息传送给联锁系统，当列车对轨道进行占用时，利用装置切换，并将发送轨道电路信息的作业进行停止，开始采用轨旁设备将ATP报文信息连续向钢轨进行发送，将接收和发送设备装置在列车底部，可将接收到的信息向车载设备进行传递，同时也可以向地面发送列车信息。

2、通过轨间电缆传送。单独沿着钢轨铺设一条线路，专门用于传送ATP报文信息，此方法安全可靠，但费用较高。

3、通过点式应答器传送。在轨道电路的部分地方进行应答器的设置，应答器的设置主要有两种形式：固定数据应答器与可变数据应答器。用于存储固定数据的应答器为固定数据应答器，可变应答器通过对中心进行控制来取得数据，将接收和发送天线安装在列车底部，当列车运行在应答器位置经过时可以感应到应答器的信息，然后进行双向数据交换，因为这种信息的传送不具有连续性，只能在一定位置才能进行接收，因此这些位置被叫做点式ATC。

结语

城市轨道交通信号系统的实施应用，需要用到力学、光学、声学、材料学等多方面知识，知识面广，对技术的要求高。近几年随着技术的不断发展，各种新技术不断被应用到这一系统中，促进了系统的不断完善。信号系统实时控制着轨道列车的运行速度等要素，是城市轨道交通系统的重要组成部分，发挥着重要作用。

参考文献

[1]吴卫，吕永宏，刘红燕.城市轨道交通信号系统构成分析研究[J].甘肃科技，2007.

[2]秦武.城市轨道交通信号系统[J].天津科技，2007.