城市轨道交通与通信信号系统

城市轨道交通与通信信号系统

一、引言

1、城市轨道交通发展概况。

伴随着世界经济的不断发展，城市人口的增加和规模的扩大，给公共交通造成了很大压力，也必然促使城市公共交通的积极发展，不仅数量上激增，而且在质量上也提出了更高要求。当前，以城市轨道交通为主、高速公路、等级公路为辅的立体交通网络日趋完善，已经形成了一个综合的交通体系，为城市经济繁荣和人们出行带来了很大便利。近年来，地铁和轻轨发展迅速，颇受一些发展中国家的重视，都在积极规划和建设，以缓解城市日趋严峻的交通拥堵问题。值得一提的是，高铁的发展给城市间的交通以及经济繁荣带来了巨大生命力，特别是磁悬浮轨道技术的应用，更是体现了当前轨道交通的前沿科技水平和发展趋势。例如，上海磁悬浮列车的运行，是我国最新城市轨道交通技术发展的缩影，产生了巨大影响力。

2、城市轨道交通信号系统的应用。

交通信号不仅是列车运行的通行证，更是安全运行的指挥棒。轨道交通要实现安全运行和提高通过能力两大要求，离不开轨道交通信号的发展和应用。20世纪中叶以来，微电子技术，信息技术和计算机网络技术等科学技术的发展，给轨道交通信号技术带来了了一场颠覆性革命，城市轨道交通信号系统(即ATC)应运而生，它为轨道交通安全运行和通过能力的提高发挥了巨大作用。不仅提高了运行效率，同时实现了列车运行的自动化。

二、城市轨道交通信号系统

1、城市轨道交通信号系统组成和作用。

轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道电路、道岔转辙装置等主题设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系。目前城市轨道交通的信号系统一般包括两大部分：联锁装置和列车自动控制系统ATC (Automatic Train Control)。ATC系统包括三个子系统：列车自动监控系统(简称ATS)、列车自动防护系统(简称ATP)、列车自动运行系统(简称ATO)。

ATC系统是一种依据地面传送的信息，自动控制列车运行状态的信号设备。可实时监控列车的轨道运行速度，并参照允许速度及时作出反应，通过对列车的制动控制，自动降低列车速度，确保列车高效、安全的运行。城市轨道交通信号系统是确保列车安全运行，实现行车综合指挥和列车运行智能化，提高运输能力和效率的重要系统设备。

2、城市轨道交通ATC系统的特点。

传统的轨道交通信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车信息和命令，这种信号模式是依赖司机对列车进行速度控制和调整，人为因素占主导地位，安全性差，已经不适应轨道交通的发展。而ATC系统是一种智能化系统，它将列车信号作为主体信号，把具体的速度或距离信息传递给列车指挥系统，列车按调度人员设置的工作程序和时刻表，实现自动运行、自动调整停站时分，以及运用控制程序实现列车在车站的停靠要求。ATC系统大大提高了轨道运营效率和安全系数，具有广阔的发展和应用前景。

3、城市轨道交通信号系统的功能理解。

(1)联锁是指为确保列车运行的安全，将轨道线路中的所有交通信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、互为控制的连带环扣关系，即“联锁”关系。它主要是控制列车的确定路线和进出改变路线。

(2)ATC系统各部分的功能理解。①列车自动防护(ATP)子系统。ATP子系统可分级或连续对列车运行的速度状态进行防护，主要是针对列车运行进行防护，实行监控与安全有关的设备或系统，实现列车间隔保护、超速防护等功能，其主要工作原理是及时的将一些地面信息(如来自联锁设备和操作层面上的信息、地形信息、前方目标点的距离和允许速度等)传至车上，进行分析判断，从而得出此时所允许的安全速度，依此来监督和管理列车的速度状态。当列车实际速度大于安全速度时，ATP子系统就会通过全制动或紧急制动控制列车速度，使列车停在显示红灯信号机或停车指定位置。这种系统通过仪表指示方式向司机显示列车应有速度、目的地距离和目的速度等数字式信息，司机只要按列车的这些速度信息操作列车运行，就能保证列车的安全。这样可以有效缩短列车间隔，提高轨道线路的运行效率和行车的安全可靠性。②列车自动监控(ATS)子系统。ATS系统依靠ATP系统的支持完成对列车运行的自动监控。ATS子系统在电脑辅助下做出对列车基本运行图的编制及管理，并具有较强的人工介入能力。它主要实现对列车在轨运行的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行的状态进行管理。

行车调度人员可以以此把控列车的运行情况，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时，及时提出调整建议或者自动修整运行图，作出处理反应，通过ATO系统的显示终端，向无线通信、广播、旅客向导系统提供必要的信息(例如：列车到达、出发时间，运行方向，中途停靠站名等)。③列车自动运行(ATO)子系统。ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，它可以对列车进行自动驾驶，并实现行车安全和行车要求，可以避免不必要的、过于剧烈的加速和减速，使列车出于最优化运行状态，节约电能。ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动和制动的控制。使用ATO子系统后，列车能根据停车站点的位置及停车精度，自动地对车门进行开关控制，因此明显提高了旅客的舒适度、列车准点率，提升了列车运行档次。

三个子系统是个有机的整体，通过信息共享网络构成一个安全指挥系统，实现地面控制与列车控制的有效结合，提高了运行效率。

三、通信信号系统的发展趋势

(1)系统的应用实现IP化。随着科技进步，轨道交通信号系统将逐步地实现IP化。多信息传输和共享平台以及虚拟专用局域网业务(MPLS/ VPLS)等技术的

成熟应用，使得IP服务质量将逐步得到保障，这将有力促进轨道交通运营的信号系统实现IP化，IP化可以使轨道交通运营的管理更加便捷，效率更高，进一步降低交通运行的成本。(2)通信、信号系统一体化。就目前而言，城市轨道交通的信号和通信系统还是相对独立的。这种局面不利于轨道交通的发展。近年来，轨道交通列车自动控制系统(ATC)，需要经过多次数据处理和信息交换，才能实现安全防护功能，这种情况需要通信技术和信号技术的融合统一。实践证明，网络通信技术和信息技术的迅速发展为信号系统的进一步发展提供了有利条件。我们有理由相信，发展中的通信信号系统将逐步走向一体化，最大限度地实现信息共享和信息传输，发挥城市轨道交通通信信号系统的最大作用，体现系统一体化优势。

四、结语

根据发达国家城市轨道交通的发展现状，以及通信信号技术的发展趋势，通信信号系统将会进一步完善，集成化更高，会更有效地促进城市轨道交通的发展，这也是顺应时代发展的必然要求。我相信，我国的轨道交通建设以及通信信息技术会取得长足的发展，定会为城市繁荣和经济发展贡献更大力量。