随着城市化建设的推进，城市轨道在越来越多的城市开始大力建设投入使用，控制城市轨道交通的信号系统也显得非常重要。介绍城市轨道交通信号系统的组成功能及原理，探讨城市轨道交通信号在城市轨道交通中的应用。

　　关键词：城市轨道交通信号联锁设备轨道电路列车自动控制基于通信的列车控制

　　Abstract：Along with the advancement of urbanization construction, more and more cities begin to build up Urban Rail into use. So control of Urban Rail traffic signal system becomes very important. Introduce the composition of the Urban Rail traffic signal system function and principle, urban rail traffic signal application in urban rail traffic.

　　Keywords：Urban Rail traffic signals, Interlocking Equipment, Track circuit, Automatic Train Control, Communication Based Train Control.

　　中图分类号：C913.32文献标识码：A 文章编号：

　　随着城市人口的增加和客流量的增大，很多城市的交通已经越来越不堪重负，在每个城市，除了公路交通外，城市轨道交通越来越成为解决城市交通压力的一种途径，由于城市轨道交通的方便、舒适和快捷，使得越来越多的城市都在修建城市轨道。城市轨道交通有地铁和轻轨，为了保证其运输的高效性和安全性，城市轨道交通应用了高技术的信号控制系统，由于控制城市轨道交通系统的信号系统在整个城市轨到交通系统中起到非常重要，因此，弄清城市轨道交通信号系统的原理对维护人员来说显得至关重要，只有信号系统的安全可靠才能保证市民能够安全、舒适、快捷的出行。

　　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。

　　列车自动控制（ATC）系统是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，它实现行车指挥和列车运行自动化，能最大限度的保证列车运行的安全，提高运输效率，减轻运营人员的劳动强度，发挥城市轨道交通的通过能力。

　　ATC（automatic train control）系统由列车自动防护（ATP—automatic train protection）、列车自动运行（ATO—automatic train operation）和列车自动监控（ATS—automatic train supervision）三个子系统构成。

　　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，主要实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车的驱动、制动，并送出车门和屏蔽门同步开关信号。

　　ATS系统分中央ATS和车站ATS主要实现对列车运行的监督和控制，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。

　　联锁设备有中央联锁系统和车站联锁计算机，主要对室外设备信号机和道岔进行控制，排列列车进路并传送进路信息给轨旁ATP/ATO。

　　轨道电路主要用于传送轨道电路信息和ATP报文信息。

　　下图是城市轨道交通信号系统的控制框图：

　　在控制中心设备正常情况下，中央ATS系统发出排列进路的指令，中央联锁工作站通过车站联锁计算机进行进路的排列，即转换道岔和开放相应的信号机。另外一方面，中央ATS通过车站ATS分机传送信息给乘客向导系统PIIS，用于显示时间，语音等乘客需要的信息。室外道岔、信号机和轨道电路的信息通过计算机联锁设备传给控制中心，控制中心需要这些信息作为依据向轨旁设备发送信息。

　　轨旁ATO一般兼做轨旁ATP，轨旁ATP不断将计算联锁设备和操作层面上的信息、线路信息、前方目标点的距离和线路允许速度等通过车地通信设备在传送给列车的车载设备，车载设备接收接收到这些信后计算出列车允许运行的速度曲线。

　　轨旁设备发送给车载设备的信息还包括，车辆车门开启命令、列车号的确认、列车长度、性能修改数据、出发测试指令、车门循环测试、主时钟参考信号、跳停指令、搁置指令等，这些信息其中可变数据自于控制中心ATS，固定数据固化于轨旁设备中，车载设备收到这些信息对列车进行相应的控制。另外车载设备也将列车的状况信息传递给轨旁设备，再由轨旁设备传给控制中心。

　　在列车底部装有雷达测速单元，测出的列车运行速度信息也传递给车载设备，车载设备将此速度和列车允许运行的最大速度进行比较，由车载ATO对列车进行控制，若运行速度超过曲线所允许速度，车载ATO则实施列车制动。

　　轨旁设备和车载设备交换信息的车地通信设备一般有一下几种：

　　通过轨道电路进行传送

　　轨道电路不仅可以进行列车占用的检测，也可给车载设备传递报文信息。轨道电路空闲时，向联锁系统传递轨道电路信息，当列车占用轨道时，通过切换装置，停止轨道电路信息的发送，由轨旁设备开始向钢轨连续发送ATP报文信息，在列车底部装有接收和发送设备，可接收到信息传递给车载设备，同时也可以向地面发送列车信息。

　　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。

　　通过点式应答器传送

　　在轨道电路的某些点设置应答器，应答器的设置又分为固定数据应答器和可变数据应答器。其中固定数据应答器用于存储固定数据，可变应答器通过控制中心获取数据，列车底部装有接收和发送天线，列车行驶通过应答器的时候感应到应答器的信息，可以双向进行数据的交换，由于这种信息的传送不是连续的，而是在某些点才会收到，所以称之点式ATC。

　　通过无线方式进行传送

　　用无线方式进行无线车地通信时，车载ATP/ATO的功能由控制中心实现，通过无线交换器和轨旁无线单元AP与车载无线通信设备进行数据的交换。通过无线方式进行传送的城市轨道交通信号系统一般称之为基于通信的列车控制（Communication Based Train Control，简称CBTC）系统，其轨道电路的检测一般采用计轴系统作为后备模式。

　　通常一个控制中心可控制一条线路的所有车站，当控制中心设备故障时，为了保证不让整条线路瘫痪，在车站设有车站现地工作站和车站ATS远程控制单元。控制中心故障后，车站工作人员可通过车站现地工作站进行操作来实现联锁计算机的功能，ATS远程控制单元可代替中央ATS系统向联锁系统和轨旁设备发送相关信息，此时ATS远程控制单元所具有的信息不全面，但能够保证列车在本站的正常运行。

　　整个城市轨道交通信号系统其宗旨在于控制列车，一方面提高运输效率，两一方面保证列车安全可靠的运行，其控制总体来说分为中心控制和车站控制，车站控制作为中心故障后的一种后备模式。控制中心ATS系统掌握所有车站和列车的状况信息，将信息和指令下发后，由联锁系统开通进路，由ATP进行列车防护，ATO进行列车控制，实现整个城市轨道交通信号系统的功能。

　　参考文献：

　　【1】林瑜筠 《城市轨道交通信号》北京，中国铁道出版社，2011年

　　【2】吴汶麒 《城市轨道交通信号与通信系统》北京，中国铁道出版社，2003年

　　【3】何宗华 《城市轨道交通通信信号系统运行与维修》北京，中国建筑工业出版社，2007年

　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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