軌道交通信號系統范文

導語：如何才能寫好一篇軌道交通信號系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：城市軌道交通車地通信無線網絡

中圖分類號：U213文獻標識碼： A

當前，列車控制系統已經成為我國城市軌道交通信號系統的主流，但是在已經開通或者是待建城市軌道交通CBTC項目中，許多城市軌道交通運營線路在使用CBTC時因受到車地通信狀態不穩定的因素影響，多數仍沿用傳統落后的后備降級模式運營，使得多數專家質疑CBTC信號制式的穩定性和可靠性，當前城市軌道交通通信信號系統的焦點已經集中到了車地無線通信，這就為我們軌道交通信號系統工作人員提出了全新的研究方向。

CBTC系統概述。

基于通信的列車控制(Commullications一basedTrainContrOI，CBTC)系統是脫離軌道電路的一個獨立系統，采用高精度的列車定位和連續、高速、雙向的數據通信，通過車載和地面安全設備實現對列車的控制。歐洲連續式列車控制系統是CBTC技術的源頭，多年的發展歷程使其取得了長足的進步。包括阿爾斯通、西門子、阿爾卡特等多家列車控制系統設備供應商均進入了CBTC系統市場競爭中，具有自己的科技產品。溫哥華、巴黎、倫敦、武漢、香港等多個城市都已經將CBTC系統應用到城市軌道交通信號系統當中。迄今為止最大的，實現不同廠商CBTC系統設備互連互通的cBTc項目正在紐約地鐵進行，并準備將該技術用于改造紐約地鐵信號系統。

無線CBTC系統的組成。

無線CBTC系統主要由3部分組成:無線移動通信系統,列車控制系統和列車定位子系統.列車控制系統又包括:中央控制室,無線閉塞中心(RBC,Radio Block Center)和車載子系統.其中,高可靠的無線移動通信系統是RBC、車載子系統和列車定位子系統的基礎。無線移動通信系統主要是進行車地通信,在移動的列車和地面控制設備之間實時雙向傳輸行車信息,由無線車-地通信技術提供技術保障.列車通過相應的地面設備,如信標燈、應答器,可以獲知自身的位置及速度等信息.通過可靠的無線移動通信網絡,列車將位置、車次、列車長度、實際速度、制動潛能、運行狀況(診斷數據)等信息以無線的方式發送給RBC;RBC則開始追蹤列車并發送移動權限、允許速度、限速、緊急停車等命令.因而,無線CBTC系統中,無線移動通信網絡取代了軌道電路的信息傳輸地位[2].

CBTC系統的車-地通信系統按車-地信息采集方式分為連續式和點式傳輸方式.連續式能連續不斷地將地面信息即列車間隔、線路容許的速度等情況及時地向車上反映,使司機隨時掌握列車速度,有利于保證行車安全和提高行車效率。

無線CBTC系統屬于連續式車-地信息傳輸方式,按數據傳輸媒介可分為:無線電臺、裂縫波導管、漏纜和GSM-R(GSM for Railway)等方式。其中,無線電臺、漏纜常用在城市軌道交通中,如無線電臺、裂縫波導管方式在地鐵使用,漏纜可在磁懸浮使用等;GSM-R是鐵路專用無線通信,在我國一些新建鐵路線使用,如在青藏線使用。

城市軌道交通信號CBTC系統中的車－地通信技術應用。

3.1 CBTC系統中主要的車－地信息交換。

在固定閉塞技術中，線路上有固定的區段劃分，這一區段只要有車占用，就意味著整個區段是占用的。而移動閉塞在線路上沒有區段的劃分，以前車的尾部或進路邊界為追蹤的目標，這就是固定閉塞和移動閉塞的區別。所以，在固定閉塞技術中一定要采用軌道空閑檢查設備來檢查列車的位置，而移動閉塞則靠車載設備自主定位來描述軌道的占用情況。

從車－地信息交換的角度來看，移動閉塞與固定閉塞不同，線路固定數據都存儲在車載設備的數據庫中，在進入正常的 CBTC 移動閉塞模式之后，車－地雙向通信的關鍵內容包括：

（1）軌旁到車載的移動授權信息（亦稱 MA，EOA 等）；

（2）車載到軌旁的位置報告；

（3）運營調整信息及維護信息等。

當然車－地信息中還包括其他的內容，如 IP 尋址、ATS 調整、維護事件或故障報警、車站設備控制、旅客信息、校驗及時間戳等。不同供貨商會根據各自系統的特點有不同的信息結構。

3.2 CBTC系統的車－地通信方式。

CBTC系統的車－地通信方式通常由點式通信技術和連續式通信技術兩種技術。

點式通信技術在線路上的某些特定位置安裝固定的應答器（信標），當列車通過時，經車載查詢器（天線）的激勵，應答器會根據互感原理，把數據發送給車載接收設備，這就是點式通信。

連續式通信技術是基于 WLAN的無線通信方式。經過近十年的技術發展，與世界上多個互聯互通試驗工程的經驗，雖然做到真正意義上的互聯互通還有很長的路要走，但是對于 CBTC 系統所采用的無線通信系統，業內已經有了一定的共識。首先，從技術發展角度來說，采用商務現貨供應（COTS）的產品；其次，把 ISO 七層模型中的低層統一采用IEEE802.11 WLAN 標準。

3.3 CBTC系統的無線傳播方式。

目前我國多數城市軌道交通系統CBTC系統供貨商采用的傳播方式主要分為空間自由傳播和導行傳播兩種。

空間自由傳播是目前使用最多最常見的一種傳播方式。它利用電磁波在空氣中從發射天線到接收天線傳遞數據，而無需線纜介質。空間自由傳播的方式節省軌旁設備，在軌道交通狹窄的隧道安裝上具有優勢。理論上空間自由傳播的無線小區最大距離在 400 ～ 500 m 之間。

導行傳播因為軌道交通的特點，對無線覆蓋的要求不是空間上的，而是線性的，所以采用漏纜或漏泄波導管作為傳輸介質，形成一個沿走行軌的無線覆蓋網，在軌道交通的復雜傳輸環境中具有優勢。

結束語：

基于通信的列車控制(CBTC)系統代表了城市軌道交通信號列車控制系統技術的發展方向。在城市軌道交通信號系統中有效的運用CBTC通信系統技術誓將對其發展必將起到促進的作用。因此，盡快開展基于無線通信的CBTC系統的研究并進行有效的應用，已經成為國內城市軌道交通信號系統發展的一個契機。

參考文獻：

［1］ 劉宏杰，陳黎潔． CBTC 列車安全定位中通信中斷時間的研究［J］． 鐵道學報，2012，34( 6) : 40-45．

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（1）ATS自動監控模式：一般情況下，該運行模式對在線列車的運行進行自動監控，并向列車自動發出進路指令，列車在安全保護下司機按照規定的運行時刻表駕駛列車。

（2）調度員人工介入模式：調度員在工作站下達相關的列車運行指令，并人工干預全線列車的運行。介入的內容主要包括對列車進行“扣車”、“終止”、改變行車路線、列車增減等。

（3）列車出入車場調度模式：列車調度員在當天列車運行時刻表的指導下編制列車的運營計劃及場內行車計劃，并上傳至控制中心。車場信息值班工作人員根據運營計劃調整相應的進路信息，以滿足列車的行車需求。

（4）車站現地控制模式：一般情況下只有設備集中站參與到列車運營控制，車站聯鎖及車站ATS系統結合實現對車站及中央二級控制權的調整。經中央ATS設備故障后車站值班工作人員的申請后，并經調度員同意后，可改由車站現地控制。

（5）車場控制模式：場地值班人員根據用車計劃對列車的出入場及場內的作業安排進路排列。

2項目管理及生命周期

項目管理，作為管理學中最為重要的分支學科，一般是指在項目活動過程中，應用專門的知識、技能、工具及方法，并在項目可利用的有限項目資源條件下，實現或超過預期的需求及期望的活動過程。項目管理，主要是對成功實現系列目標相關的活動進行整體的檢測及管控，包括策略、進度計劃即維護項目活動的進展。一般而言，項目管理內容主要包括對項目范圍、項目時間、項目成本、項目質量、項目人力資源、項目溝通及項目風險等內容的管理。項目管理主要經歷項目需求調研、項目分析、項目設計、項目實施、項目上線及項目運維跟蹤等生命周期。

3軌道交通信號系統項目管理模式

3.1城市軌道交通信號系統項目特點

與其他的項目相比，城市軌道交通信息系統擁有獨特的建設特性及建設目標，主要體現在以下方面：首先、需按照地鐵業主的時間要求，保質保量地完成軌道建設，確保順利開通運營。其次、需完成相關設備的安裝調試、以確保設備的正常運轉。

3.2城市軌道交通信號系統項目管理模式

項目管理生命周期中不同的階段有相應的管理任務，需使用到多種技術與工具，信號管理項目管理需完成以下的實踐過程：

3.2.1信號系統項目集的定義

項目集定義階段，主要包括對項目期望收益的定義，對關鍵成功要素的確定及對項目集所需的資源進行估算，并進行論證商業過程。而城市軌道交通信號系統，在項目集定義階段主要有兩方面的內容：第一、掌握用戶運營層面的需求，熟悉城市軌道交通建設的標準流程，以滿足信號系統的國產化率達到70%的目標。第二、努力成為信號系統供應商，掌握信號系統領域的核心科技，并提供信號系統領域的完整解決方案，以實現自主化發展目標。而信號系統項目集資源管理，主要是估算人力、財力及物力。而商業論證的任務，主要在于對項目集進行合理性方面的論證，這是信號系統成功的關鍵因素所在。

3.2.2信號系統項目集的啟動

啟動階段，一般包括項目經理指派、項目章程制定、收益分解結構分解、項目資源預算編制、項目路線圖制定等方面的內容。信號系統項目集經理需同時與多個項目經理或者職能經理打交道，因此指派的項目經理需在溝通和協調方面擁有較強的能力，并具備較強的說服能力。而項目章程的制定，需從信號系統項目集的愿景、核心目標及期望收益等方面出發。對于信號系統項目集而言，路線圖就是項目的進度計劃，一般是由里程碑構成。而商業論證是啟動階段最為重要的成功之一，等待規劃階段的審批。

3.2.3信號系統項目集的規劃

（1）明確項目的發展方向，主要包括項目愿景、任務和戰略目標。

（2）為項目成功構建必要的組織，主要包括政策、流程、角色與職責的定義，并解決項目進展中的各種爭端。

（3）控制、監控、評估及審批項目變更，以確保實現項目目標和收益。

3.3信號系統項目集的實施與監控

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關鍵詞: 城市軌道交通; 控制; 信號

1城市軌道交通信號系統技術發展趨勢

信號系統是保障行車安全、提高運輸能力的關鍵技術裝備。城市軌道交通信號系統隨著微電子技術、計算機技術、通信技術的發展而不斷發展。信號系統中,地面與車載設備的安全信息傳輸方式,大致經歷了模擬軌道電路、數字軌道電路和無線通信3個階段。

1.1基于模擬軌道電路的ATC系統

軌道電路是將區間線路劃分為若干固定的區段,進行列車占用檢查和向車載ATC設備傳送信息的載體。列車定位是以固定的軌道電路區段為單位,采用模擬軌道電路方式由地面向車載設備傳送

圖1模擬軌道電路列車運行速度控制示意圖

10～20種信息,列車采用階梯式速度控制,稱之為固定閉塞。如圖1所示。模擬軌道電路在我國應用的代表產品有:從英國西屋引進的FS-2500無絕緣軌道電路(北京地鐵1號線、13號線) ;從美國GRS公司引進的無絕緣數字調幅軌道電路(上海地鐵1號線) ;大連輕軌采用國產WG-21 A軌道電路。從系統整體角度來看, 基于模擬軌道電路的ATC系統中各子系統處于分立狀態, 技術水平明顯落后, 維修工作量大, 制約了列車運行速度和密度的進一步提高, 將逐步退出歷史舞臺。

1.2基于數字軌道電路的ATC系統

數字軌道電路采用數字編碼方式, 地面向車載設備傳送數十位數字編碼信息, 列車可實現一次模式曲線式安全防護, 縮短了列車運行間隔, 提高了舒適度。數字軌道電路列車速度控制曲線如圖2

采用數字軌道電路的ATC系統, 列車可實現一次模式曲線式安全防護, 因此稱之為準移動閉

塞。數字軌道電路在我國應用的代表產品有美國USSI公司的AF-904無絕緣數字軌道電路(上海地鐵2號線、津濱輕軌等) ; 德國西門子公司的FTGS無絕緣數字軌道電路(廣州地鐵1、2號線, 南京地鐵1號線等) 。數字軌道電路的ATC系統采用微電子技術、計算機技術和數字通信技術, 延續了軌道電路故障2安全的特點, 目前在我國和世界范圍內開通運用較多, 系統的可靠性和穩定性得到了充分的驗證。但數字軌道電路存在以下缺點。

1. 必須具備很強的抗干擾能力。軌道電路中ATC信息電流一般在幾十毫安至幾百毫安, 而列

車牽引回流最大可達4000 A。

2. 受軌道電路特性限制, 只能實現地面向列車的單項信息傳輸, 信息量也只能到數十比特, 限制了ATC系統的性能。

3. 與牽引供電專業的設備安裝相互影響。信號設備和牽引供電設備都需要安裝在軌道上, 2個專業設備的安裝必須相互協調, 否則會相互影響對方系統的性能。

4. 無法進行列車精確定位。只能按軌道電路區段對列車進行定位, 一般區段長度為30～300 m, 對縮短列車運行間隔有一定的限制。

1.3基于通信的列車運行控制系統( CBTC)

CBTC的特點是前、后列車都采用移動定位方式, 通過安全數據傳輸, 將前行列車的位置信息安全地傳遞給后續列車, 可實現一次模式曲線式安全防護, 并且其防護點能夠隨前車的移動而實時更新, 有利于進一步縮小行車間隔, 提高運輸效率,稱之為移動閉塞。CBTC系統列速度控制如圖3所示。

圖 3CBTC列車運行速度控制示意圖

無線通信的傳輸方式很多, 但是目前國內主要采用的有4種方式。

1. 無線AP傳輸方式: 采用沿著軌道方向的無線定向天線, 傳輸距離可以達到200 ～400 m 。優點是安裝簡單, 施工方便, 成本低。缺點是無線場強分布不均勻。

2. 漏纜傳輸方式: 沿著同軸電纜的外部導體

周期性或非周期性配置開槽口, 電信號在該電纜中傳輸的同時, 能把電磁能量的一部分, 按要求從特殊開槽口以電磁波的形式放射到周圍的外部空間,既具有傳輸線的性質, 又具有無線電發射天線的性質。優點是場強覆蓋均勻、適應性強、電磁污染小等。缺點是成本較高。

3. 波導管傳輸方式: 波導管是一種雙向數據傳輸的無線信號傳輸媒介, 具有傳輸頻帶寬、傳輸損耗小、可靠性高、抗干擾能力強等特點。缺點是工藝復雜, 受環境濕度影響較大。

4. 感應環線方式: 通過軌道鋪設交叉感應環線, 實現無線通信。

在我國已經開通使用的武漢輕軌和廣州地鐵3號線是采用加拿大阿爾卡特公司的Sel Trac MB 系統, 用感應環線實現車2地信息雙向傳輸; 北京地鐵10號線和奧運支線、廣州地鐵4號線用德國西門子公司的TrainguardMT, 用點式AP實現無線信息傳輸; 北京地鐵2號線改造、機場線采用法國阿爾斯通公司的URBAL ISTM, 用波導管和點式AP實現無線信息傳輸。現在正在建設的項目(廣州地鐵5號線、廣佛線, 上海地鐵6、7、8、9號線,北京地鐵4號線, 沈陽地鐵1、2號線, 成都地鐵1號線等) , 都選擇了基于點式AP 無線通信的CBTC系統, 它已經成為我國城市軌道交通信號系統選型的主流制式。CBTC系統采用當前先進的計算機技術和信息傳輸技術, 不與牽引供電爭軌道, 有利于牽引供電專業合理布置設備; 不需要在軌道上安裝設備, 易形成疏散通道。采用CBTC技術, 具有多方面優勢(提高效率、易于延伸線建設和改造升級) , 可以充分利用國內現有的信號產品和資源, 易于實現國產化。其中具有完全自主知識產權的計算機聯鎖設備和ATS子系統已經成功在現場開通使用。但目前CBTC系統的應用在國際上還處于初期階段, 國外廠商都在結合工程實踐不斷完善, 開通投入商業運營的線路并不多, 開通過程中主要存在以下技術瓶頸, 需要在今后的研制和工程實施中加以解決。

1) CBTC系統的列車定位和移動授權依賴無線信息傳輸, 如果某列車或地面某點發生無線通信中斷或故障, 就會失去對列車的定位, 將對運營造成較大的影響, 且故障處理將比原來的軌道電路系統復雜。世界上已進行了近30年的CBTC系統研制, 最大的技術瓶頸就是一旦發生通信故障時, 如何保障行車安全和減小對運營的影響面問題。為此絕大多數采用CBTC系統的工程都配置了后備信號系統, 以解決上述問題。

2) 除采用環線通信外, 目前CBTC系統采用的IEEE802.11系列的WLAN標準是一個開放的無線頻段, 該頻段不限制其他用戶使用, 用戶較多時容易造成相互干擾, 特別是在高架開放區段, 抗外部干擾問題尤為重要。

3) 列車從地面的一個AP切換到另一個AP時信息傳輸會有中斷, 存在一定程度的丟包現象, 如何提高信息傳輸的可靠性也待研究。

2城市軌道交通線信號系統選型

2.1新建線路信號系統制式選擇

根據上述城軌交通信號系統發展情況和各種制式的應用情況, 對于城市軌道交通線網新線建設,信號系統制式選擇原則如下: ①不宜再采用基于模擬軌道電路的ATC系統; ②仍然可采用基于數字編碼軌道電路的ATC系統; ③推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC) 。

2.2舊線改造信號系統模式

我國早期建設的運營線路(舊線) 一般采用軌道電路方式的ATC系統, 因此在信號系統改造時, 推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC)方案。改造期間, 無線通信的CBTC系統與既有的軌道電路互不影響, 減少了改造的技術難度和工程管理難度。

3國產化城軌交通信號系統進展情況

國內開發的城市軌道交通系統3種制式都有,基本上都采用CBTC基于無線的列車控制系統。主要開發進展情況如下。

1. 中國鐵道科學研究院, 充分利用專業齊全的優勢, 通過多年的研發, 完成了包括CBTC系統的所有子系統(ATS、聯鎖、ATP、ATO、DCS、應答器等) , 并進行了室內系統調試、現場試驗和調試。鐵科院的ATS子系統、計算機聯鎖子系統是國內成熟技術, 具有城市軌道交通業績, 已經具備工程實施的條件。鐵科院的CBTC系統對無線故障情況下的后備轉換, 進行了深入的研究, 能夠在保證行車安全的情況下, 盡量減少對正常運營的干擾, 達到了先進的水平。在安全性方面, 與研發同步進行第三方安全認證工作, 已簽署安全認證合同并開展安全認證工作。

2. 2004年, 北京交通大學、北京地鐵運營公司、北京和利時公司申請北京市科委“基于通信

的城軌CBTC系統研究”科研項目, 在北京地鐵試車線進行了ATP、ATO 試驗, 并在大連設立了10 km試驗段, 包括地面線路和地下線路, 進行了2列列車的追蹤試驗。亦莊線計劃2010 年底開通點式ATP, 2011年底CBTC全系統全功能開通。

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【關鍵詞】 LET技術 城市軌道交通 信號系統

保證列車運行安全，實現列車運行自動化，行車及時指揮以及提高其運營效率的關鍵就是信號系統。城市軌道交通信號系統，是由地面的信號設備提供列車移動的命令授權，車載信號的接收設備根據地面信號設備提供的命令來指導列車運行。那么在系統信號的傳輸過程中我們使用了LTE技術的根本目的就是保證信號指令能夠及時準確地進行傳輸。

一、軌道交通信號系統現狀

目前我國城市軌道交通信號系統一般包涵并采用以下幾種系統：基于通信業的自動控制系統；列車的自動監控子系統；列車自動防o子系統；列車自動運行子系統；計算機聯鎖子系統以及及數據通信子系統等構成。國內，現階段開通運營的城市軌道交通信號系統中無線類的通訊系統大部分采用免費開放的2.4GHz頻段的無線局域網絡技術。這種技術雖然可以滿足大部分城市軌道的信號傳輸需求，但也存在很大的局限性。主要問題有以下幾點：

1、易擾。由于免費開放的2.4GHz頻段的無線局域網絡技術在遇到同頻段設備的信號干擾時容易被搶占信號，阻斷通信系統的信號傳輸。會經常導致信號系統采取，各種應急措施。曾經就因為有乘客攜帶移動的，wifi網絡信號發射設備干擾到了列車的信號傳遞，導致多趟列車在正常運行中突然停車。這件事在當時引起的社會的廣泛關注，也正是因為此次事故，相關的研究人員，開始著力于研究不容易擾的信號來運用到城市軌道交通信號系統中。

2、信號的不穩定性。開放的2.4GHz頻段的無線局域網絡技術雖然優點是易于設置，減少了建設初期的經濟成本。但在區域覆蓋邊緣，該頻段的網絡信號會產生不穩定的狀態。這種狀態也很可能導致列車車載信號的發射接收裝置與地面信號設備不能及時的進行溝通。

二、LET技術的特點

LTE移動通訊技術的目的在于，成立建設一個支持多媒體增強性的廣播組業務，建立低延遲，具有超高傳輸效率且可演進的無線接入框架。

1、抗干擾。通常信號的干擾來自于系統內相同頻率的干擾，這時候需要考慮到同向前后，同頻率鄰區間的信號對使用的主信號干擾情況。而LTE技術是由于頻段資源有限及又容量需要高帶寬的原因，這就可以很好地解決這種被同頻段信號干擾的情況。

2、靈活性。除了可以支持多種廠家設備的混合組網以外，還可以支持多種時鐘同步協議。這種靈活性能夠更全面的支持于不同環境，不同設備的匹配，使得LTE技術能夠有更廣泛的應用空間。

3、可維護性。采用漏纜作為傳輸介質，所采用的軌道旁的設備數量減少。同時LTE采用網絡扁平化構架，無線網部分只有少部分的元件設備組成，整體元件數量變少方便后期對整體設備進行維護。

4、高速移動性。LTE技術基于3Gpp技術進行提升發展。解決了在高速移動的環境下，能夠使得網絡進行快速的連接。同時LTE技術采用了多普勒頻偏糾正技術，用以支持其較快的移動性。

三、系統解決方案

為了能夠更好地配合該技術與軌道交通的現實需求，需要注意LTE技術在軌道交通多業務平臺的融合性，軌道交通重要的安全運營性，以及為了滿足不同城市，不同地區，不同環境的軌道交通，進行定制化的服務。在該技術使用的需要繼續跟進改善以下幾點：

1、時鐘同步。由于目前國內使用的是GPS時鐘同步。但局限于軌道交通的特殊性，在地下較深的站點，不一定能夠有GPS信號。而且GPS信號范圍大約在100米左右，超過100米后，信號開始衰弱變得不可使用，這就給，LTE技術在軌道交通方面的使用帶來了相當大的困難。

2、信息安全。LTE技術目前在國內屬于新型的信號交互技術。這就導致了在網絡的使用過程中信息安全的維護有一定的困難。

3、信號覆蓋。由于我國的軌道交通技術正在不斷發展。城市軌道交通建設正在由線路向線網進行升級。多條線路的交匯使得信號的覆蓋需要普及到更復雜的場景中，這對LTE信號的頻段，容量等一些方面的建設需要更高的要求。

結語：綜上所述，LTE技術以其超高的網絡傳輸速率，超低的網絡延遲，高質量的實時通信保證以及，其他相關的抗干擾性靈活性，方便維護，高移動性能等特點可以得出。LTE技術更適用于，城市軌道交通信號的傳輸以及系統的組件。本文僅以目前國內的，該技術在行業中的應用及發展水平進行簡要的分析，希望對本技術的推廣做出簡單的普及和簡要的分析。

參 考 文 獻

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【關鍵詞】軌道交通通信信號應用發展

一、引言

1、城市軌道交通發展概況。

伴隨著世界經濟的不斷發展，城市人口的增加和規模的擴大，給公共交通造成了很大壓力，也必然促使城市公共交通的積極發展，不僅數量上激增，而且在質量上也提出了更高要求。當前，以城市軌道交通為主、高速公路、等級公路為輔的立體交通網絡日趨完善，已經形成了一個綜合的交通體系，為城市經濟繁榮和人們出行帶來了很大便利。近年來，地鐵和輕軌發展迅速，頗受一些發展中國家的重視，都在積極規劃和建設，以緩解城市日趨嚴峻的交通擁堵問題。值得一提的是，高鐵的發展給城市間的交通以及經濟繁榮帶來了巨大生命力，特別是磁懸浮軌道技術的應用，更是體現了當前軌道交通的前沿科技水平和發展趨勢。例如，上海磁懸浮列車的運行，是我國最新城市軌道交通技術發展的縮影，產生了巨大影響力。

2、城市軌道交通信號系統的應用。

交通信號不僅是列車運行的通行證，更是安全運行的指揮棒。軌道交通要實現安全運行和提高通過能力兩大要求，離不開軌道交通信號的發展和應用。20世紀中葉以來，微電子技術，信息技術和計算機網絡技術等科學技術的發展，給軌道交通信號技術帶來了了一場顛覆性革命，城市軌道交通信號系統（即ATC）應運而生，它為軌道交通安全運行和通過能力的提高發揮了巨大作用。不僅提高了運行效率，同時實現了列車運行的自動化。

二、城市軌道交通信號系統

1、城市軌道交通信號系統組成和作用。

軌道交通信號系統是由各類信號顯示、軌道電路、道岔轉轍裝置等主題設備及其他有關附屬設施構成的一個完整的體系。目前城市軌道交通的信號系統一般包括兩大部分：聯鎖裝置和列車自動控制系統ATC（Automatic Train Control）。ATC系統包括三個子系統：列車自動監控系統（簡稱ATS）、列車自動防護系統（簡稱ATP）、列車自動運行系統（簡稱ATO）。

ATC系統是一種依據地面傳送的信息，自動控制列車運行狀態的信號設備。可實時監控列車的軌道運行速度，并參照允許速度及時作出反應，通過對列車的制動控制，自動降低列車速度，確保列車高效、安全的運行。城市軌道交通信號系統是確保列車安全運行，實現行車綜合指揮和列車運行智能化，提高運輸能力和效率的重要系統設備。

2、城市軌道交通ATC系統的特點。

傳統的軌道交通信號系統是通過設置在地面的色燈信號機來傳遞不同的行車信息和命令，這種信號模式是依賴司機對列車進行速度控制和調整，人為因素占主導地位，安全性差，已經不適應軌道交通的發展。而ATC系統是一種智能化系統，它將列車信號作為主體信號，把具體的速度或距離信息傳遞給列車指揮系統，列車按調度人員設置的工作程序和時刻表，實現自動運行、自動調整停站時分，以及運用控制程序實現列車在車站的停靠要求。ATC系統大大提高了軌道運營效率和安全系數，具有廣闊的發展和應用前景。

3、城市軌道交通信號系統的功能理解。

（1）聯鎖是指為確保列車運行的安全，將軌道線路中的所有交通信號機、軌道電路及道岔等相對獨立的信號設備構成一種相互制約、互為控制的連帶環扣關系，即“聯鎖”關系。它主要是控制列車的確定路線和進出改變路線。

（2）ATC系統各部分的功能理解。①列車自動防護（ATP）子系統。ATP子系統可分級或連續對列車運行的速度狀態進行防護，主要是針對列車運行進行防護，實行監控與安全有關的設備或系統，實現列車間隔保護、超速防護等功能，其主要工作原理是及時的將一些地面信息（如來自聯鎖設備和操作層面上的信息、地形信息、前方目標點的距離和允許速度等）傳至車上，進行分析判斷，從而得出此時所允許的安全速度，依此來監督和管理列車的速度狀態。當列車實際速度大于安全速度時，ATP子系統就會通過全制動或緊急制動控制列車速度，使列車停在顯示紅燈信號機或停車指定位置。這種系統通過儀表指示方式向司機顯示列車應有速度、目的地距離和目的速度等數字式信息，司機只要按列車的這些速度信息操作列車運行，就能保證列車的安全。這樣可以有效縮短列車間隔，提高軌道線路的運行效率和行車的安全可靠性。②列車自動監控（ATS）子系統。ATS系統依靠ATP系統的支持完成對列車運行的自動監控。ATS子系統在電腦輔助下做出對列車基本運行圖的編制及管理，并具有較強的人工介入能力。它主要實現對列車在軌運行的監督和控制，輔助行車調度人員對全線列車運行的狀態進行管理。行車調度人員可以以此把控列車的運行情況，監督和記錄運行圖的執行情況，在列車因故偏離運行圖時，及時提出調整建議或者自動修整運行圖，作出處理反應，通過ATO系統的顯示終端，向無線通信、廣播、旅客向導系統提供必要的信息（例如：列車到達、出發時間，運行方向，中途停靠站名等）。③列車自動運行（ATO）子系統。ATO子系統是控制列車自動運行的設備，由車載設備和地面設備組成，它可以對列車進行自動駕駛，并實現行車安全和行車要求，可以避免不必要的、過于劇烈的加速和減速，使列車出于最優化運行狀態，節約電能。ATO子系統主要用于實現“地對車控制”，即用地面信息實現對列車驅動和制動的控制。使用ATO子系統后，列車能根據停車站點的位置及停車精度，自動地對車門進行開關控制，因此明顯提高了旅客的舒適度、列車準點率，提升了列車運行檔次。

三個子系統是個有機的整體，通過信息共享網絡構成一個安全指揮系統，實現地面控制與列車控制的有效結合，提高了運行效率。

三、通信信號系統的發展趨勢

（1）系統的應用實現IP化。隨著科技進步，軌道交通信號系統將逐步地實現IP化。多信息傳輸和共享平臺以及虛擬專用局域網業務（MPLS/ VPLS）等技術的成熟應用，使得IP服務質量將逐步得到保障，這將有力促進軌道交通運營的信號系統實現IP化，IP化可以使軌道交通運營的管理更加便捷，效率更高，進一步降低交通運行的成本。（2）通信、信號系統一體化。就目前而言，城市軌道交通的信號和通信系統還是相對獨立的。這種局面不利于軌道交通的發展。近年來，軌道交通列車自動控制系統（ATC），需要經過多次數據處理和信息交換，才能實現安全防護功能，這種情況需要通信技術和信號技術的融合統一。實踐證明，網絡通信技術和信息技術的迅速發展為信號系統的進一步發展提供了有利條件。我們有理由相信，發展中的通信信號系統將逐步走向一體化，最大限度地實現信息共享和信息傳輸，發揮城市軌道交通通信信號系統的最大作用，體現系統一體化優勢。

四、結語

根據發達國家城市軌道交通的發展現狀，以及通信信號技術的發展趨勢，通信信號系統將會進一步完善，集成化更高，會更有效地促進城市軌道交通的發展，這也是順應時展的必然要求。我相信，我國的軌道交通建設以及通信信息技術會取得長足的發展，定會為城市繁榮和經濟發展貢獻更大力量。

參考文獻

[1]肖培龍.城市軌道交通信號系統設計與系統集成設計差異分析[J].鐵路技術創新. 2010（5）：57-58.

[2]李增海.鐵路信號微機監測系統中通用軌道信號發碼器的硬件設計[J].科技創新導報. 2010（7）：76.

篇6

【關鍵詞】軌道交通；信號故障；安全

中圖分類號： C913 文獻標識碼： A

一、前言

軌道交通屬于大容量的交通運輸工具，它的安全性與信號系統緊密相關。隨著計算機技術的快速應用，對軌道交通信號的安全性提出了更高的要求，本文將進行分析。

二、信號系統安全技術發展

安全始終是信號系統發展的主旋律,信號系統的安全技術是以防止人身傷亡、環境破壞和財產損失為目的的,從信號系統安全技術的發展趨勢,可以發現,科學技術的提高和人們安全意識觀念的變化對信號系統的重要影響。

安全技術是人們在汲取血的教訓基礎上發展進步的,實際上,安全技術首先是從鐵路信號開始的,而且是以鐵道歷史和當時科學技術水平為背景不斷發展進步。在1825年，世界上就已經出現了第一條鐵路。當時在夜間是用車站窗口的蠟燭燭光指揮行車的,約定以燭光點亮為停車信號,以燭光熄滅作為允許運行信號。由于燭光常被風吹滅而發生多次冒進停車地點的行車事故,從那時起人們就開始研究安全對策了。

19世紀鐵路剛剛出現后,人們用人工手勢來解決安全問題。例如,雙手上舉表示/停車，單手舉起表示/注意等等,顯然,該方法只適于列車少且速度慢的鐵路初期階段。1841年戈雷格里(Gregory)發明了易于被司機辨認的臂板信號機,鐵路信號由人工式控制轉為機械式控制。這種信號機白天利用臂板的位置、形狀來顯示信號,夜間用燈光的顏色和數目來表示。它模仿人們舉手發出信號的動作,并約定以舉起臂板作為停車信號,但是由于牽引臂板動作的導線常發生折斷事故,在應該發出停車信號時不能發出停車信號,使列車冒進而造成傷亡事故,于是人們開始意識到應使設備在發生故障的情況下,造成的后果應導向安全方面,也稱安全側。改進后的臂板信號機能夠在系統發生故障是借助重力自動恢復到發出停車信號的位置。從此,故障導向安全成為鐵路信號領域必須貫徹的原則,鐵路信號安全技術以故障-安全為核心逐步發展起來。1912年出現色燈信號機,1920年開始采用探照式三顯示色燈信號機。色燈信號機采用不同的燈光顏色及其組合來表達信息含義。

1869年美國人WilliamRobinson發明了軌道電路,可謂是鐵路信號史上的革命性事件。以軌道電路為基礎,研制了自動閉塞設備,提高了列車在區間運行的安全性和效率。軌道電路一直沿用至今。早期的軌道電路都是直流的,主要用于檢測列車的存在,不能用來傳輸車地信息。后來先后發明了工頻、音頻軌道電路,使利用鋼軌的交變電磁場傳輸車地信息成為可能。早期軌道電路的邏輯和執行單元由故障-安全繼電器構成,它在系統故障時借助重力導向安全側以實現故障-安全。但是隨著I/O數量的增加,繼電器系統的缺點也慢慢顯現出來,如配線麻煩、邏輯難以更改等等。為了克服繼電器的缺點,開發了其他系統,例如,固態系統(SolidStateSys-tem)。1985年英國開發出了SSI(SolidStateInterlocking)系統,它采用三取二冗余結構來保證系統的安全性。

三、城市軌道交通線信號系統選型

1、新建線路信號系統制式選擇

對于城市軌道交通線網新線建設,信號系統制式選擇原則如下:不宜再采用基于模擬軌道電路的ATC系統;仍然可采用基于數字編碼軌道電路的ATC系統;推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC)。

2、舊線改造信號系統模式

我國早期建設的運營線路(舊線)一般采用軌道電路方式的ATC系統,因此在信號系統改造時,推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC)方案。改造期間,無線通信的CBTC系統與既有的軌道電路互不影響,減少了改造的技術難度和工程管理難度。

四、安全技術的可信性故障

由于軌道交通列車控制系統要求在正常運行和故障情況下都能保證列車的安全性,即系統必須滿足“故障一安全”。在低速、低密度時代的傳統鐵路信號,這種安全技術總是將“系統故障時讓列車停止運行”為首要方針。禁止列車運行的命令信息為安全側,允許列車運行的命令信息為危險側。根據安全信息定義每類安全設備的安全側,對控制道岔的命令信息來說,一種狀態準許道岔轉換,另一種狀態禁止道岔轉換,因此后者應作為安全側;對于軌道電路,用它反映進路上有車還是空閑,軌道電路有車占用狀態禁止信號機開放,禁止列車駛入,而軌道電路空閑是允許信號開放允許列車運行,所以應把軌道電路的有車占用狀態作為安全側。

在高速鐵路和現代軌道交通領域,列車控制系統由中心、車站、軌旁和車載等多系統構成，系統間通過并發、協同、分布控制列車安全運行。這種單一的“故障一安全”措施并不一定能夠帶來系統的安全性,如在高速運行中的列車,緊急剎車會帶來危害。所以在現代信號控制系統,“故障一安全”的措施也是多層面的、多場景的多級控制模式,即要求能夠實現多系統協同聯鎖完成列車的安全控制。這就要求在不同的危害場景下,系統應該采用不同故障一安全的措施,其總體技術方案是:針對每類安全關鍵設備,依據危害場景,制定平滑的故障一安全降級措施。面向列車運營場景,確定系統整體、局部的安全側,并制定安全側的系統協同聯鎖動作。“故障一安全”的處理過程共有三級模式:正常運行、故障一運行和故障停止。

圖1面向故障安全的可信技術體系

當出現系統部件失效、首先通過容錯機制,平滑轉化系統正常運行的狀態;當系統的正常服務得不到滿足時,需要降級服務,保障列車的安全運行;如,在軌道交通的CBTC控制模式下,一般都采用多級后備模式來保障當存在局部故障時,能夠通過模式降級保障列車繼續運行。在高速鐵路的CTCS3級列控系統,采用CTCSZ級作為后備模式保障高速列車的安全運行。如果能夠預測故障系統或部件產生危險側的輸出,需要對故障部件進行監測,并對故障系統進行隔離;如果出現系統故障無法滿足系統的運行,則需要最終停止服務。所以說,列車的終止運行是最終的安全側,但并不是所有的故障處理模式都要求轉到列車終止運行服務。而是一個以安全性為基礎的平滑的過渡過程,以最大限度的提供安全、舒適、便利的運營服務,滿足廣大乘客的需求。

五、城市軌道交通信號設備國產化的優勢

1、技術儲備

鐵道部科學研究院通號所具有50年的技術儲備、360多項科技成果、優越的試驗條件(有可進行通信信號綜合試驗的環行試驗線。目前正在進行秦沈客運專線的200km/h速度的通信信號綜合試驗,對于城軌交通的通信信號綜合試驗也可在環行線上進行)。

2、技術優勢

硬件配置:國際一流水平。軟件開發:功能齊全、人機界面友好、符合國情。能夠提供高安全性、高可靠性、系統配置靈活和功能可擴展的信號系統設備。

3、技術服務

根據鐵道部安排,通號所成立了計算機聯鎖系統一級維修中心、調度集中和調度監督系統一級維修中心,承擔系統設備的維修指導、咨詢、培訓和部分維修(如板級維修)服務等任務,開展系統和設備的模擬調試、遠程診斷等。并供應備品備件、硬件維修指導、系統功能擴展、軟件維護及升級等。對軟件終身保修,提供長期技術服務。

六、結束語

軌道交通信號要遵守安全確認故障的安全原則，通過對信號安全技術的研究，結合我國的實際情況，才能促進我國軌道交通信號系統的進步和發展。

參考文獻

[1]唐濤,都春海.城市軌道交通安全評價體系研究,[J]都市快軌交通,2010

[2]王艷明，談城市軌道信號故障安全的分析[J]信息技術，2011

[3]燕飛,唐濤.軌道交通信號系統安全技術的發展和研究現狀[J]. 中國安全科學學報. 2005(06)

篇7

關鍵詞：地鐵建設管理信息管理系統開發與應用侯

1前言

上海地鐵建設的規模日益增大，建設速度越來越快。目前正在進行建設的軌道交通8號線(M8線)全長25.6km，共有地下車站22座，總投資113億如此大規模的工程，其管理工作是非常復雜和繁重的，若采用傳統的方式進行管理，不但效率低下，而且往往時間滯后，不能及時有效的實現對整個工程的控制和管理。

信息技術的飛速進步給工程信息管理帶來了新方法，通過開發工程信息管理系統(Project Informa-tion System簡稱PIS)來對工程進行輔助管理在一些工程的建設管理中已經有了應用。如國外的P3系統，國內北京住六公司的信息管理系統等。但在上海地鐵的建設管理中，由于工程分散、信息繁多，各種PIS都無法真正滿足工程管理的需要。因此，在M6線的建設中.結合實際需要，開發了網絡文檔管理系統，借助于Internet及計算機技術對整條線路建設過程中的文檔、進度、投資等各工程相關的信息進行統一管理，使工程管理者可以及時掌握工程進度以及投資情況，及時了解工程相關信息，大大提高了工程管理效率，同時為一便了工程資料、文檔的完整歸檔。

2 系統總體構思

上海地鐵M8線整個工程由M8線項管部統一管理，下以標段為單位由各標段項目經理負責。整條線共分為十一個標段，標段的管理人員都駐工地現場，工程管理人員分散在這種情況下，工程信息的交流、匯總傳統的方法是電話、傳真以及紙質文檔的遞送，信息傳送不及時，效率比較低。因此，建立M8線PIS的思路是建立統一的信息平臺，所有管理人員都可以通過這個平臺交流、查詢工程信息，在保證信息平臺中信息的及時性、接受信息的方便性的前提下，工程管理的效率即可以大大提高。

基于以上思路，即可以通過B/S( Brower/Server瀏覽器/服務器)架構，建立信息管理系統服務器，為整個項管部營造一個信息溝通與協作的共享環境，使所有工程信息的、資料歸檔、查詢等均通過標準的WEB界面完成。同時借助于Internet技術，各工地均可以隨時隨地連接到PIS中，獲取工程信息，對工程進行管理，保證信息的及時性。同時，采用數據庫技術，將所有工程資料全部放人中央數據庫進行保存，保證工程信息的完整性。系統結構如圖1所示。

3 系統技術要點

M8線網絡文檔管理系統作為一個PIS系統，將PIS的一些通用技術與工程實際相結合。它的成功開發，為今后類似系統的開發積累了寶貴的經驗。

3.1 系統的B/S架構

M8線網絡文檔管理系統所采用的是B/S架構，是目前較為流行的PIS系統的架構方式。采用該架構的優點在于:①僅需要開發服務端程序，開發、維護工作量小;②用戶訪問采用標準的瀏覽器界面，容易操作;③系統運行于服務器，對用戶硬件配置要求低:①訪問時不需專用通訊線路，系統使用時沒有時間、地域等的限制。然而，與目前流行的另一種架構形式C/S ( Client/Server)相比，該架構也存在著一些不足，主要是:①功能開發受限制較多，功能相對較弱;②開發難度相對較大;③安全性相對較低。在PIS的開發需要根據實際情況采用相應的架構形式，在M8線網絡文檔管理系統中，考慮到工地分散、用戶方便操作、維護升級方便等因素，采用B/S架構是最適應工程需要的解決方案。

3.2 系統數據庫

在整個系統中，數據庫用于保存所有系統信息，是整個系統的核心。數據庫系統的選取需要考慮整個數據庫中需要保存的信息容量大小、數據庫系統本身的穩定性以及數據庫系統的兼容性等多種問題。M8線網絡文檔管理系統中，服務器端采用了Microsoft SQL Server 2000系統架設中央數據庫保存信息。

數據庫的設計是開發過程中非常重要的階段。M8線網絡文檔管理系統共涉及了包括文檔、進度、投資等數十種信息，在將這些信息設計成數據表進行存儲時，需要充分考慮各相應信息之間的關系，使數據表建立后，既可以儲存所有信息，又最大限度的減少冗余數據，同時，對信息進行查詢時，又可以方便快速的根據找到需要數據。如在設計用于保存工程進度信息的數據表時，需要考慮保存進度項目設置信息、各進度項目計劃工程量信息、各進度項目的實際進度工程量信息等;在輸人數據后，又需要根據輸人的時間等參數，方便的查詢工程進度。

3.3 系統安全

由于PIS系統在管理工作中的地位重要，因此其信息的安全性也是在開發中需要考慮的囚素之一。系統的安全性主要包括在以下幾個方面的內容:

(1)系統自身的安全性，指的是整個系統是否安全，會不會受到攻擊或是由于病毒破壞，造成系統崩潰;

(2)信息的安全性，指的是系統內的信息會不會由于種種原因而泄露;

(3)數據本身的安全性，指的是系統數據會不會由于程序錯誤等原因造成數據的丟失或數據庫的毀壞。

對于以上幾種情況，在M3線網絡文檔系統中均采取了相應措施，以保證系統的安全。

(1)系統在硬件上采用了CISCO公司的防火墻，可以有效阻止對服務器的攻擊。服務器端安裝Symantec Antivirus企業版病毒防火墻，及時升級病毒庫，保證服務器端系統不受病毒侵害。同時，實行多機備份，在主機癱瘓的情況下，可以及時啟動備份，保證系統穩定運行。

(2)在程序編制時，通過各種加密手段，對系統進行加密，保證系統不被非法用戶侵人。同時建立完善的用戶管理體制，對不同用戶分別賦予不同的權限，使其查詢信息的范圍受到限制，最大限度保證信息安全。在用戶管理休制下，用戶權限的授予、修改、收回等均處于可控狀態。

(3)程序編制時，針對各種誤操作均采取了相應應對措施，保證數據不會由于誤操作而丟失;在數據庫設計時，對關鍵數據表設置冗余校驗字段，在對該數據表進行操作時，首先校驗數據完整性，保證關鍵數據不會出錯。同時，自動對系統數據進行備份，一旦數據出現損壞或系統出現故障，可以及時恢復，把損失減至最小。

4 系統應用

M8線網絡文檔管理系統的開發歷時一年多，從2003年4月正式使用至今，其間修正了功能上的種種不足，目前已穩定使用。該系統目前己具備的功能如圖2所示，共分為9個大類，其中每個大類中又有若干個子項。

在系統應用后，逐步改變了M8線項管部對工程進行管理的方式，工程信息的均通過系統進行，文檔、資料的查詢也可通過系統方便及時進行，大大提高了工作效率。同時，由于工作效率的提高，以往需要跑工地才能了解的工程進度、工程發生問題等，也只需要通過系統即可方便反映，大大節約了管理成本。更為重要的是，以往長期無法解決的工程文檔的歸檔問題得以很好的解決，工程文檔歸檔的完整性有了很大提高。

在整個應用過程中，有以下幾個問題需要強調:

（1)強調反饋與溝通的作用

系統使用人員應當及時反饋使用情況，同時開發人員應該與使用人員進行溝通，從而對系統不斷進行調整，以滿足用戶對系統功能的需求以及用戶實際的使用習慣。否則，系統開發完成后，系統難免與實際情況有所出人，影響系統應用。

（2)強調領導的作用

在采用PIS用于輔助管理的初期，員工由于對系統本身不熟悉，同時又要輸人大量數據，再加上系統初期的不穩定或不符合工程使用習慣等因素，系統的優點不明顯，系統的推廣使用具有一定的難度此時只有部門領導堅持使用PIS，才能使整個部門逐漸接受PIS，從而逐漸發揮PIS作用，提高工程管理的效率。

5 小結

在地鐵的大規模建設中，采用PIS可以大大提高工程管理的效率和水平、在開發這樣的系統時，需要結合實際情況確定系統的架構方式、數據庫組成等，同時需要考慮T程實際，以適應T程使用的需要。系統開發完成后，使用過程中開發人員需要與使用人員及時溝通，解決功能上的不足。另外在使用過程中使用單位的領導能夠足夠重視的話，將對系統功能的發揮有很大的促進作用。

參考文獻

1. 王寶中，王旭萌.信息管理系統在施工企業的應用.施工技術，200l（12）:14-16.

篇8

關鍵詞：城市軌道交通信號聯鎖設備軌道電路列車自動控制基于通信的列車控制

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.

中圖分類號：C913.32文獻標識碼：A 文章編號：

隨著城市人口的增加和客流量的增大，很多城市的交通已經越來越不堪重負，在每個城市，除了公路交通外，城市軌道交通越來越成為解決城市交通壓力的一種途徑，由于城市軌道交通的方便、舒適和快捷，使得越來越多的城市都在修建城市軌道。城市軌道交通有地鐵和輕軌，為了保證其運輸的高效性和安全性，城市軌道交通應用了高技術的信號控制系統，由于控制城市軌道交通系統的信號系統在整個城市軌到交通系統中起到非常重要，因此，弄清城市軌道交通信號系統的原理對維護人員來說顯得至關重要，只有信號系統的安全可靠才能保證市民能夠安全、舒適、快捷的出行。

城市軌道交通信號系統主要由列車自動控制（ATC）系統、聯鎖設備、軌道電路等組成。

列車自動控制（ATC）系統是城市軌道交通信號系統最重要的組成部分，它實現行車指揮和列車運行自動化，能最大限度的保證列車運行的安全，提高運輸效率，減輕運營人員的勞動強度，發揮城市軌道交通的通過能力。

ATC（automatic train control）系統由列車自動防護（ATP—automatic train protection）、列車自動運行（ATO—automatic train operation）和列車自動監控（ATS—automatic train supervision）三個子系統構成。

ATP系統分為軌旁ATP和車載ATP，負責對列車的運行進行保護，對列車進行超速防護、車門監督和速度監督，保證列車的安全間隔。

ATO系統分為軌旁ATO和車載ATO，主要實現“地對車控制”，即用地面信息實現對列車的驅動、制動，并送出車門和屏蔽門同步開關信號。

ATS系統分中央ATS和車站ATS主要實現對列車運行的監督和控制，包括：列車運行情況和設備的集中監視、自動排列進路、自動列車運行調整、自動生成時刻表、自動記錄實際列車運行圖、自動進行數據統計以及各種報表的自動生成，輔助調度人員 對全線進行管理。

聯鎖設備有中央聯鎖系統和車站聯鎖計算機，主要對室外設備信號機和道岔進行控制，排列列車進路并傳送進路信息給軌旁ATP/ATO。

軌道電路主要用于傳送軌道電路信息和ATP報文信息。

下圖是城市軌道交通信號系統的控制框圖：

在控制中心設備正常情況下，中央ATS系統發出排列進路的指令，中央聯鎖工作站通過車站聯鎖計算機進行進路的排列，即轉換道岔和開放相應的信號機。另外一方面，中央ATS通過車站ATS分機傳送信息給乘客向導系統PIIS，用于顯示時間，語音等乘客需要的信息。室外道岔、信號機和軌道電路的信息通過計算機聯鎖設備傳給控制中心，控制中心需要這些信息作為依據向軌旁設備發送信息。

軌旁ATO一般兼做軌旁ATP，軌旁ATP不斷將計算聯鎖設備和操作層面上的信息、線路信息、前方目標點的距離和線路允許速度等通過車地通信設備在傳送給列車的車載設備，車載設備接收接收到這些信后計算出列車允許運行的速度曲線。

軌旁設備發送給車載設備的信息還包括，車輛車門開啟命令、列車號的確認、列車長度、性能修改數據、出發測試指令、車門循環測試、主時鐘參考信號、跳停指令、擱置指令等，這些信息其中可變數據自于控制中心ATS，固定數據固化于軌旁設備中，車載設備收到這些信息對列車進行相應的控制。另外車載設備也將列車的狀況信息傳遞給軌旁設備，再由軌旁設備傳給控制中心。

在列車底部裝有雷達測速單元，測出的列車運行速度信息也傳遞給車載設備，車載設備將此速度和列車允許運行的最大速度進行比較，由車載ATO對列車進行控制，若運行速度超過曲線所允許速度，車載ATO則實施列車制動。

軌旁設備和車載設備交換信息的車地通信設備一般有一下幾種：

通過軌道電路進行傳送

軌道電路不僅可以進行列車占用的檢測，也可給車載設備傳遞報文信息。軌道電路空閑時，向聯鎖系統傳遞軌道電路信息，當列車占用軌道時，通過切換裝置，停止軌道電路信息的發送，由軌旁設備開始向鋼軌連續發送ATP報文信息，在列車底部裝有接收和發送設備，可接收到信息傳遞給車載設備，同時也可以向地面發送列車信息。

通過軌間電纜傳送

單獨沿著鋼軌鋪設一條線路，專門用于傳送ATP報文信息，此方法安全可靠，但費用較高。

通過點式應答器傳送

在軌道電路的某些點設置應答器，應答器的設置又分為固定數據應答器和可變數據應答器。其中固定數據應答器用于存儲固定數據，可變應答器通過控制中心獲取數據，列車底部裝有接收和發送天線，列車行駛通過應答器的時候感應到應答器的信息，可以雙向進行數據的交換，由于這種信息的傳送不是連續的，而是在某些點才會收到，所以稱之點式ATC。

通過無線方式進行傳送

用無線方式進行無線車地通信時，車載ATP/ATO的功能由控制中心實現，通過無線交換器和軌旁無線單元AP與車載無線通信設備進行數據的交換。通過無線方式進行傳送的城市軌道交通信號系統一般稱之為基于通信的列車控制（Communication Based Train Control，簡稱CBTC）系統，其軌道電路的檢測一般采用計軸系統作為后備模式。

通常一個控制中心可控制一條線路的所有車站，當控制中心設備故障時，為了保證不讓整條線路癱瘓，在車站設有車站現地工作站和車站ATS遠程控制單元。控制中心故障后，車站工作人員可通過車站現地工作站進行操作來實現聯鎖計算機的功能，ATS遠程控制單元可代替中央ATS系統向聯鎖系統和軌旁設備發送相關信息，此時ATS遠程控制單元所具有的信息不全面，但能夠保證列車在本站的正常運行。

整個城市軌道交通信號系統其宗旨在于控制列車，一方面提高運輸效率，兩一方面保證列車安全可靠的運行，其控制總體來說分為中心控制和車站控制，車站控制作為中心故障后的一種后備模式。控制中心ATS系統掌握所有車站和列車的狀況信息，將信息和指令下發后，由聯鎖系統開通進路，由ATP進行列車防護，ATO進行列車控制，實現整個城市軌道交通信號系統的功能。

參考文獻：

【1】林瑜筠 《城市軌道交通信號》北京，中國鐵道出版社，2011年

【2】吳汶麒 《城市軌道交通信號與通信系統》北京，中國鐵道出版社，2003年

篇9

關鍵詞:信號系統;安全性;可靠性

1概述

軌道交通系統作為大容量的公共交通工具，其安全性直接關系到廣大乘客的生命安全。信號系統作為保證列車運行安全，實現行車指揮和列車運行現代化，提高運輸效率的關鍵系統設備，在軌道交通系統中有舉足輕重的地位，通常由列車自動控制系統(AutomaticTrainControl，簡稱ATC)組成。ATC系統包括列車自動監控系統(AutomaticTrainSupervision，簡稱ATS)、列車自動防護子系統(AutomaticTrainProtection，簡稱ATP)、列車自動運行系統(AutomaticTrainOperation，簡稱ATO)。其中，ATP主要對行駛中的列車進行監控和安全防護，避免其出現聯鎖備或自身系統中出現問題故障而影響列車運行安全。ATS對列車的實際運行情況進行監督與控制，可使行車調度工作者對整個線路的列車進行全面、系統、完整的管理。ATO則通過分析地面情況來對列車進行控制，避免列車在行駛中突然加速或減速，提高列車運行的舒適性和節能性。3個子系統通過信息交換網絡構成閉環系統，實現地面控制與車上控制結合、現地控制與中央控制結合，構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調整以及列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統。

2軌道交通信號系統的安全性分析

對于軌道交通信號系統而言，安全性主要是指行車的安全和乘客的人身安全。在列車的行駛過程中，無論是因為設備出現故障，還是因為電路、軟件出現問題，都可能會影響到列車的正常行駛，而由此造成的誤動或錯誤操作，極有可能造成嚴重的安全事故。為此，在軌道交通信號系統的設計與應用中，應該以故障－安全為原則。在此過程中，需要解決的問題主要包括軌道數據處理、數據采集與驅動以及數據傳輸等三個方面的故障－安全問題。可以采用當前先進的計算機技術，如容錯技術、故障檢測和診斷技術以及多重化技術等，均能夠為提高軌道交通信號系統的安全性提供技術支持。

2．1ATS系統

在控制中心設立兩套ATS系統，互為熱備份，即其中的一個系統在線時，另一個系統也在不斷更新其數據信息，當出現故障需要切換時，熱備份系統在很短時間內完成對軌旁信息的掃描，從而保證系統獲取最新的數據。各車站和車輛段ATS系統通過冗余配置的網絡通道和控制中心ATS連接，實現信息交換，以保證某點或某段通信信道發生故障時，系統仍能正常工作。ATS系統采用DCS系統提供的接口獨立組網，實現信息的安全獨立穩定傳輸。ATS采用集中控制的方式，可以減少系統維護工作，并且減少沿線工區和人員配置。車站自動控制為控制中心自動控制的降級模式，當控制中心設備故障或者控制中心與車站通信網絡故障，造成控制中心ATS子系統無法正常工作時，系統自動降級為車站自動工作模式，此時ATS本地系統根據本地服務器中存儲的時刻表信息繼續進行進路自動辦理。

2．2ATP系統

由于ATP系統主要是對列車的設備和系統進行安全監控，因此其安全性設計應該將重點放在保證設備系統安全上。首先，ATP系統可以利用雙層網絡與全冗余的模式來進行設計，將系統中的所有設備都設置相應的冗余接口，并做好備份，以保證系統某個節點出現故障后系統也可以不受影響而正常運行。其次，編碼軟件也可以利用冗余技術，且編碼中不可出現循環語句，這樣是為了保證某個編碼控制程序出現中斷后可以繼續對系統進行控制，且不會形成死循環的問題。第三，為了進一步保證系統的安全性與可靠性，對于一些較為重要或者較為容易出現故障的設備，應該進行雙重備份。同時，為了避免強信號對系統產生干擾，還要在電路中設計一定的防沖擊電路和防干擾措施。這樣才可以很好地保證系統的安全運行。例如地面ATP子系統一般采用“二乘二取二”安全冗余設計，帶獨立“故障－安全”檢驗的安全冗余系統，其硬件平臺從硬件設計上采用了“二乘二取二”結構、雙系并行工作的“二乘二取二”安全計算機系統，內部通信和外部通信都采用冗余通道設計。雙系之間采用隔離技術，對其中一系進行維修與替換不會對另外一系以及其他子系統正常工作有任何影響，任何一個計算機或網絡設備不能正常工作，整個系統仍可繼續正常運行，不會導致其他子系統的無故切換。

2．3ATO系統

作為以地控車的控制系統，ATO系統自動完成對列車的啟動、牽引、巡航、惰行和制動的控制，以較高的速度進行追蹤運行和折返作業，確保達到設計間隔及旅行速度。當其因故障無法自動運行，應該能夠盡快轉入人工操作的程序中，以保證列車安全運行。同時，在系統的運行中需要大量的實時數據，因此數據傳輸應該首先循環傳送。為了保證行駛中的列車和地面工作站點之間可以隨時聯系溝通，在列車出站之前，要對ATO系統進行檢查，尤其是要對接口處進行仔細檢查，以保證系統的安全工作。ATO系統主要與列車控制系統非安全性的功能相關，深圳地鐵7號線車載ATO子系統在車頭、車尾各設置一套，單套ATO子系統采取雙機熱備的冗余架構，若一系出現故障，可自動切換為備機工作。

3軌道交通信號系統的可靠性分析

對于系統可靠性要求，目前一般以平均功能故障間隔時間(MeanTimeBetweenFunctionalFailure，MTBFF)和平均故障間隔時間(MeantimeBetweenFailure，MTBF)兩個參數作為定量可靠性性分析指標。規定系統的MTBFF應考慮影響系統完成規定功能的所有故障，系統的MTBF則既包括影響系統功能的故障，也包括不影響系統功能完成(例如由于設備冗余)的所有故障。考慮實際應用系統的特點，在對現場的城市軌道交通信號系統評估時，MTBF作為基本可靠性的特征量，應反映出系統對維修人力、費用及備品備件的需求。如果一個系統基本可靠度低，即便任務可靠度滿足要求，也會導致該系統維護成本太高，不能說該系統是一個可靠的系統。因為，只要有設備故障，即使由于設備采用冗余并沒有影響系統功能的完成，卻仍馬上需要有維修人員進行診斷、維修或更換備件。而軟件故障是指軟件設計的缺陷在一定的運行條件下，導致系統運行中出現可感知的不正常、不正確和不按規范執行的狀態。任何軟件內部缺陷引起的錯誤，不在用戶維修范疇內，并且用戶也無法維修，因而考慮軟件故障，并不能考察出系統對維修人力、費用和備品備件的需求。因此，針對城市軌道交通信號系統，MTBF應主要考慮硬件故障。MTBFF則應綜合考慮硬件故障與軟件錯誤，考察系統在規定的任務剖面中完成規定功能的能力。隨著現代信號系統中采用計算機(包括微機、單片機)越來越廣泛，由軟件來承擔安全和可靠性需求的比重越來越大，因而軟件的可靠性在完成系統功能方面往往起著至關重要的作用。實際運行的故障統計也表明，由于軟件缺陷引起的系統功能失效約占故障總數的70%。因此，只有綜合考慮軟件故障和硬件故障，才能全面準確地衡量系統完成規定任務的可靠度。綜上所述，信號系統可靠性指標可以參考國際相關標準，明確MTBF主要考慮硬件故障以衡量系統對維修人力、費用及其備品備件的要求;MTBFF綜合考慮軟件和硬件故障，以便準確考察系統完成規定功能的能力。例如在城市軌道交通中，由于ATP系統在正常駕駛模式下使用是惟一能連續控制列車運行，并長期確保列車安全運行的駕駛模式。降級駕駛模式是ATP系統出現故障情況下，在限速條件以人工駕駛來降低列車運行風險所采用的一種駕駛模式。不過，該模式并不能避免所有風險，所以要求正常駕駛模式必須非常穩定可靠，以盡量減少采用降級駕駛模式。鑒于上述因素，在國外城市軌道交通工程中，提出ATP系統正常駕駛模式的可靠性必須高于99．99%。參考相關的技術標準，計軸設備平均無故障工作時間≥1.75×105h;BTM天線≥2．5×105h;雷達傳感器在40℃環境溫度下，平均無故障時間≥1．66×105h;速度傳感器平均無故障時間≥1×105h。

4軌道交通信號系統安全性與可靠性的關系

信號系統的安全性與可靠性相輔相成，并且相互影響。可靠性是衡量系統在規定的時間內、規定的條件下完成規定功能的能力，而系統的安全性是衡量系統在發生故障時不致產生危險側輸出的能力，二者密不可分。系統的可靠性越高，其發生故障的概率越小;系統的安全性越高，發生故障時產生危險側輸出的概率也就越小。

參考文獻:

篇10

關鍵詞：城市軌道交通 CBTC 施工

0 引言

城市軌道交通信號技術的發展，歷經了大致三個階段。初創階段、過渡階段、發展階段。從1994年至今，我國城市軌道交通建設進入快速發展期，隨著計算機技術（Computer）、通信技術（Communication）和控制技術（Control）的飛躍發展，向傳統的以軌道電路作為信息傳輸載體的列車運行控制系統提出了新的挑戰。綜合利用3C技術代替軌道電路技術，構成新興列車控制系統已成必然。用3C技術代替軌道電路的核心是通信技術的應用，目前計算機和控制技術已經滲透到列控系統中，稱為：基于通信的列車運行控制系統（Communication Based Train Control），簡稱CBTC。

1 概述

CBTC系統是新型的城市軌道交通ATC系統，是一個安全、可靠、先進、適應線性電機運載、基于無線通信的列車運行控制系統。它由計算機聯鎖系統、移動閉塞式列控系統（APT/ATO）、自動監控系統（ATS）三個子系統構成。它們分為中央層、軌旁層、通信層、車載層四個層級，分級實現ATS功能。如圖一所示。

圖一

中央層分為中央級和車站級。在中央級，實現集中的線路運行控制；在車站級，為車站控制和后備模式的功能提供給車站操作員工作站（LOW）和列車近路計算機（TRC）。

軌旁層沿著線路分布，它由計算機聯鎖、移動閉塞式列控系統、信號機、計軸器和應答器等組成。它們共同執行所有的聯鎖和軌旁ATP功能。

通信層在軌旁層和車載設備之間提供連續式和/或點式通訊。

車載層完成移動閉塞式列控系統的車載ATP和ATO功能。

2 CBTC系統的優點

CBTC系統是現代軌道交通列車運行控制系統的發展趨勢，是近幾年來國際國內推薦使用的一種閉塞制式。在國內各大城市已經廣泛采用：如北京、上海、廣州等。 基于通信技術的列車控制（CBTC）移動閉塞系統采用了先進的通信和計算機技術，可以連續控制、監測列車運行。它擺脫了使用軌道電路判別閉塞分區的占用，突破了固定（或準移動）閉塞需要固定的區間分區的局限性，較以往系統具有更大的技術優越性。

3 施工重點

3.1 施工調查

地鐵信號工程是地鐵系統工程的最后一個環節，施工條件受裝飾、鋪軌進度的制約，因此施工前期的調查，是我信號專業人員安排和施工部位先后順序制定的重要依據。在本階段中，主要對其他專業進行詳細的調查，這是整個工程中比較重要的一部分，如隧道專業、軌道專業、機電裝修專業及通信專業等施工進度的調查、作業區域照明、臨時電、空氣質量調查等。

3.2 設備安裝

所有地鐵信號系統的室內、室外設備必須嚴格按照相應的操作手冊和使用說明書進行安裝和調試。在設備開箱過程中，注意對設備進行保護，避免撞擊，刮傷。要注意防潮防塵，以及隨機附件的收集整理，因為大部分附件都是要等到安裝接近完成時才用到，為防安裝過程中，出現丟失，因需設置專人負責保管。開箱后要做好相應的記錄，比如機柜是否為本站標識、機柜外觀有無缺損及機柜內是否有缺件情況等。設備安裝時，應嚴格按照廠家說明書，準備相應工具。嚴格按照驗收標準進行安裝。

3.3 電纜敷設：了解鋪軌專業的鋪軌進度，因為鋪軌進度會影響弱電電纜支架的安裝。了解弱電電纜支架的安裝情況，要求其安裝電纜支架以便信號電纜敷設。了解各區間電纜敷設所需的電纜如何到達敷設現場，通常有三種方法，一是利用鋪軌專業施工單位的龍門吊將電纜盤吊至施工軌道車平板上，再由軌道車運至敷設電纜現場比較近的站臺或隧道口空地上，派人看守等待敷設。二是調查各站排風口是否能直接到站臺層或者合適的軌排井，利用吊車將電纜盤通過排風口或軌排井吊至空地存放電纜，派人看守等待敷設。三是人工通過地鐵進出口進行電纜倒盤，同樣可以將電纜運至站臺層。這種方法需要大量的人力并且消耗的時間比較長，通常為了避免影響其他專業施工，選擇在晚上作業。

4 施工安全

4.1 人身安全

進入地鐵施工工地時，必須帶安全帽，穿熒光服。進行電器操作時，必須穿絕緣鞋，戴絕緣手套或其他絕緣配件。從事高空作業時，必須使用安全帶。在有粉塵的環境下施工，必須使用防塵面具。在其它有可能危及人身安全和身心健康的環境下，施工時也必需使用相應的安全防用品。高處墜落也是地鐵施工的常發事故。地鐵線路有各種電纜、管線的預留孔，如果未經防護便成為不折不扣的陷阱，因此在現場施工要多留心，以防高處墜落。軌行區是信號施工的主要場所，信號電纜敷設、軌旁設備安裝、道岔與信號機安裝等主要工序都是在軌行區。建設管理單位對此有嚴格的管理辦法，我們在施工中，除了執行必需的登記要點制度外，采取防護措施同樣必不可少。

4.2 用電安全

工地臨時用電，應根據批準的施工組織計劃申請供電，用電時應遵守供電部門的規定。電氣設備和電動施工機具外殼必須保護接地或保護接零。室內外使用的電動機具，照明設備，開關，插座不得受潮或雨淋，電烙鐵應放在支架上，用完后立即斷開電源，嚴禁將電烙鐵，電爐接通電源后離開。隧道內臨時使用電源時，電源線應使用符合規定的電源線，使用前應對電纜盤，電纜進行檢查，如有破損，不得使用。要認識到臨時施工用電安全的重要性，地鐵施工多在地下，環境潮濕，易發生觸電事故。施工用電要嚴格執行臨時用電技術規范，堅持一機、一閘、一漏、一箱制，從根本上杜絕觸電的可能。另外，電纜、電源屏及機柜的裝卸都是不容忽視的危險源，設備租用必須遵守租賃、檢驗制度、相關人員持證上崗制度。

4.3 高處作業安全

高處作業人員必需進行身體檢查，不能讓患有高血壓，心臟病等不適合高處作業者從事高空作業。凡屬高處作業，必須系好安全帶，安全帶應扎在不會滑出的主體結構上。高處作業點下方不得有人逗留，作業人員應戴安全帽，嚴禁上下拋擲工具，材料，嚴禁將工具，材料放在機柱頂或其它不易放穩的地方。