城市轨道交通线路与站场通信与信号系统相关研究

城市轨道交通的通信、信号设备应是一个完整的运行管理系统。它应用先进的计算机及光通信技术，完成列车进路控制、运行图管理、列车追踪、运行表示、运行监视、列车数据传输、闭路电视监控、旅客导向信息控制及广播系统运行等。

1.通信系统

为了迅速、准确、可靠地传递和交换语音、图像、数据信息，城市轨道交通的通信系统是一个独立完整的指挥行车的内部通信网。通信网由光纤数字传输系统、数字电话交换系统、闭路电视监控系统、无线通信系统以及车站广播系统等组成。

2.信号系统

信号系统影响着城市轨道交通的行车速度及行车间隔时间，进而影响列车通过能力及输送能力，同时也是安全行车的重要保证。信号系统是衡量城市轨道交通先进程度的一个重要方面。传统的信号系统即以地面信号显示为依据，司机按行车规则操纵列车运行。目前，世界各国的城市轨道交通信号系统大都采用列车自动控制系统（Automatic Train Control System，ATC），它包括列车自动防护（Automatic Train Protection，ATP）、列车自动驾驶（Automatie Train Operation，ATO）和列车自动监督（Automatic Train Supervision，ATS）和计算机连锁系统（Computer Based Interlocking，CBI）四个子系统。它是一套完整的控制、监督、管理系统，能确保列车安全、短间隔地有序运行。位于管理级的ATS模块较多地采用软件方法实施联网、通信及指挥列车安全运行；发送和接收各种行车命令的ATP系统确保列车的安全运行；车载ATP设备接收轨旁ATP设备传递的信号指令，经校验后送至ATO完成部分运行的操作功能；在这个过程中，CBI系统始终发挥其实时监控功能，收集相关信息并进行逻辑运算，从而达到保证行车安全的目的。四个子系统既相互独立又相互联系，相互关系如图1-14所示。

图1-14　ATS、ATO、ATP相互关系(www.xing528.com)

（1）列车自动监督（ATS）。在ATC系统中ATS处于管理层，在ATP、ATO系统的支持下，利用软件方式实施列车的控制。ATS主要是实现对列车运行的监督，辅助行车调度员对全线列车运行进行管理。ATC主要功能有：可以编制列车运行图，监督和记录运行图的执行情况，显示全线列车运行状态，为行车调度员的调度指挥和运行调整提供依据，如对列车偏离运行图时及时做出反应；办理列车进路控制、发车时刻，及时收集和记录列车运行信息等。通过ATO接口，ATS还可以向旅客提供运行信息通报，包括列车到达、出发时间，列车运行方向、中途停靠点信息等。

（2）列车自动防护（ATP）。ATP主要用于对列车驾驶进行防护，对与安全有关的设备或系统实行监控，实现列车间隔保护、超速防护等功能。ATP系统是保证列车运行安全、缩小列车运行间隔的关键设备。ATP由地面设备和车载设备组成，列车通过地面ATP设备接收辖区运行列车的目标速度。保证列车不会超速并且和前后车辆保持安全距离。ATP子系统的功能包括：自动检测列车的位置和实现列车间隔控制，以满足规定的通过能力；连续监视列车的速度，实现超速防护，当列车实际速度大于允许速度时，施加常用制动，当列车速度大于最大安全速度时。施加紧急制动，保证列车不冒进前方列车占用的区段。

（3）列车自动驾驶（ATO）。ATO控制主要负责站间的自动运行控制及定位停车控制。以ATO代替人工驾驶，避免了不必要的、过于剧烈的加速或减速，保证列车运行平稳，显著提高旅客舒适度，同时提高列车准点率，减少能耗及轮轨磨损。ATO的功能包括：控制列车在允许速度下运行，并自动调整列车的速度；列车在区间或站外停车后，一旦信号开放，即可自动启动；系统控制列车到达站台的最佳制动点，使列车停于预定目标点；停站结束后，保证车门关闭，列车能自动启动；当列车到达折返站时，自动准备折返。

（4）计算机连锁系统（CBI）。CBI是地铁信号系统的安全核心，对提高地铁运营效率、自动化程度、管理水平以及减少行车指挥调度人员的工作强度具有最直接的影响。CBI的主要作用是：根据列车运行图自动排列列车（或者调车）进路；对信号机、轨道、道岔设备状态实行监测并显示；监测道岔转换过程中转辙机电流及设备供电状态；接收调度员进路操作命令或者ATS控制指令，进行运算处理；拒绝执行错误的操作命令，对于操作失误及不满足连锁的状况给出语音提示；对于设备故障或重要信息给出语音提示；为其他设备提供接口。

知识链接

英国曾经发生了许多铁路交通事故。最严重的一次事故是1988年发生在伦敦南部靠近克拉彭的撞车事件。由于发生在运输繁忙时段，两辆相撞的列车中搭载了近1300人，事故共造成35人死亡。事发后，事故调查小组建议英国的铁路系统都安装列车自动防护系统。