王濤

摘要：城市軌道交通運(yùn)營中信號控制的目的是提高運(yùn)營效率和保障運(yùn)輸安全，進(jìn)行城市軌道交通信號的選型項(xiàng)目建設(shè)，當(dāng)前采用自動控制技術(shù)提升城市軌道交通信號控制水平，涉及列車運(yùn)行控制和指揮控制。文章對城市軌道交通信號控制方式進(jìn)行分析，就集中控制、分散控制等進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：城市軌道;軌道交通;交通信號

引言

城市發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)交通設(shè)施就是城市軌道交通。對于城市發(fā)展來說，做好城市軌道交通運(yùn)輸?shù)目刂坪瓦\(yùn)營，最重要的環(huán)節(jié)是對基礎(chǔ)設(shè)施加以管理內(nèi)控，例如交通信號的控制。

一、城市軌道交通信號控制概述

城市軌道交通在城市環(huán)境創(chuàng)建中發(fā)揮重要作用，對城市交通建設(shè)來說，做好信號系統(tǒng)的控制，能從根本上保障城市交通安全穩(wěn)定運(yùn)行，最大限度地保證信號系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必須采用高端的科研成果加以運(yùn)用。

當(dāng)前城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)揮的作用日益凸顯，符合現(xiàn)場情況的城市，交通信號系統(tǒng)控制方式的選擇，將助力城市軌道交通在社會發(fā)展中發(fā)揮更好的作用。伴隨著技術(shù)的發(fā)展，信號系統(tǒng)工作效率日益提升，在信號系統(tǒng)支撐下，城市軌道交通運(yùn)行安全保障水平日益提升，做好城市軌道交通信號系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)方案，從基礎(chǔ)運(yùn)營內(nèi)容進(jìn)行延展，有效保證信號系統(tǒng)完成信息輸出傳遞。做好后期維護(hù)，確保運(yùn)營過程中加強(qiáng)管理系統(tǒng)外部風(fēng)險的防控，還要進(jìn)行運(yùn)營方案中內(nèi)部矛盾的協(xié)調(diào)解決。

城市軌道交通信號控制過程中要將外部信號防護(hù)與內(nèi)部矛盾調(diào)控結(jié)合起來，有針對性地對特定問題加以處理，尤其是在后期運(yùn)營階段。在信號控制方式方面，除了做好風(fēng)險防控，采用的技術(shù)能夠?qū)π盘栂到y(tǒng)的局限性得到突破，促進(jìn)城市交通的安全長期發(fā)展。

二、城市軌道交通信號控制方式

目前城市軌道交通信號系統(tǒng)主要為基于無線傳輸通信的移動閉塞系統(tǒng)，主要包括ATS子系統(tǒng)、ATP子系統(tǒng)、CBI子系統(tǒng)、DCS子系統(tǒng)等。系統(tǒng)的控制涉及行車運(yùn)行和行車指揮，各類子系統(tǒng)中又包含了列車自動控制子系統(tǒng)和列車自動運(yùn)行子系統(tǒng)等，無論是集中控制還是分散控制都在信號系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。

（一）ATS子系統(tǒng)

ATS子系統(tǒng)是一套集現(xiàn)代化數(shù)據(jù)通信、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和信號技術(shù)為一體的、分布式的實(shí)時監(jiān)督、控制系統(tǒng)，ATS子系統(tǒng)通過與ATC系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，共同完成對地鐵運(yùn)營列車和信號設(shè)備的管理和控制。在運(yùn)行調(diào)整控制和運(yùn)行計劃中實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，ATS系統(tǒng)設(shè)備集中中心和車站的數(shù)據(jù)傳輸，信息采用電纜作為通道進(jìn)行信息傳輸，ATS系統(tǒng)的控制模式相對成熟，對數(shù)據(jù)更新要求高，因此計算機(jī)的負(fù)荷相對較大，故障發(fā)生后影響面較大。

集中監(jiān)視以及分布式控制方式，采用列車運(yùn)行管理計劃監(jiān)督的方式，實(shí)現(xiàn)對全線的控制，列車記錄和列車運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)對全線列車信號控制。這一方式運(yùn)營下計算機(jī)負(fù)荷小，中心和車站的數(shù)據(jù)傳輸不涉及列車運(yùn)行安全信息，設(shè)備和通信故障發(fā)生時也不會影響列車全線運(yùn)行。分布式控制方式采用計算機(jī)和車站之間的計算機(jī)同時運(yùn)行的模式，實(shí)現(xiàn)對全線列車的計劃監(jiān)督和管理。任何車輛的計算機(jī)系統(tǒng)都可以隨時在中心計算機(jī)出現(xiàn)故障時加以代替。這種類型的信號系統(tǒng)控制方法靈活性、可靠性強(qiáng)，但是存在的缺陷及設(shè)備相對較多，技術(shù)較為復(fù)雜，需要軟件功能強(qiáng)大。

（二）ATP子系統(tǒng)

ATP子系統(tǒng)控制方式分為速度信號控制和目標(biāo)距離信號控制等。系統(tǒng)控制方式選擇需要隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)行優(yōu)化。如目標(biāo)距離信號系統(tǒng)控制可以選擇集中控制向分散控制室方向轉(zhuǎn)變的模式。改變由于城市軌道交通信號采用單純的集中控制系統(tǒng)容易發(fā)生實(shí)時傳輸，數(shù)據(jù)量較大，信號傳輸質(zhì)量降低等問題，防止數(shù)據(jù)傳輸安全受到影響。在目標(biāo)距離信號系統(tǒng)控制模式下，計算機(jī)的負(fù)荷較小，采用系統(tǒng)獨(dú)立的傳播媒介和通信協(xié)議，在傳輸質(zhì)量上加以提升。針對有些數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈嗜菀子绊懴到y(tǒng)功能的問題，解決了車站與控制中心之間的傳輸線路經(jīng)常發(fā)生故障的難題，保障全線列車運(yùn)行。

三、城軌交通信號ATC控制方式

集中建設(shè)分散控制的系統(tǒng)以及結(jié)合自治分散控制，傳輸速率可以大幅度提升，利用骨干網(wǎng)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車站與控制中心之間的傳輸。按照ATC系統(tǒng)的控制方法，城市勻譴交通的信號傳輸設(shè)備具有強(qiáng)大的通信能力。

ATC系統(tǒng)具有強(qiáng)大的控制功能，可以實(shí)現(xiàn)列車自動控制及自動駕駛功能。通過車載無線傳輸設(shè)備與軌旁ATC設(shè)備、有線網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)，識別前方列車的運(yùn)行狀態(tài)、前方進(jìn)路信息，從而實(shí)現(xiàn)列車的自動控制。從控制方式而言，可以分為固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞、移動閉塞三種方式。通過ATC系統(tǒng)可使線路上閉塞分區(qū)、車輛性能、信號設(shè)備等性能充分發(fā)揮相應(yīng)優(yōu)勢。ATC系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)為目標(biāo)距離和目標(biāo)速度，采用分級速度控制的分級速度信號系統(tǒng)，對列車的閉塞分區(qū)進(jìn)口速度進(jìn)行控制，倍速分區(qū)的數(shù)量和速度等級由車輛性能、信號設(shè)備性能等決定。分解速度控制的信號系統(tǒng)，采用無絕緣軌道電路目標(biāo)距離信號系統(tǒng)的控制方式是一次模式速度曲線，向地面ATC設(shè)備發(fā)送允許列車運(yùn)行權(quán)限的命令是車載設(shè)備控制列車不超過列車所獲得的運(yùn)行權(quán)限，目標(biāo)距離需要提前進(jìn)行計算。列車之前的運(yùn)營間隔被控制，基于軌道電路的目標(biāo)距離，在設(shè)計追蹤間隔上有信號設(shè)備性能確定。

基于通信信號固定劃分的閉塞分區(qū)，追蹤列車的安全運(yùn)行間隔，由線路情況和列車的運(yùn)行情況確定，ATC系統(tǒng)的閉塞方式基于勻譴電路的分析速度控制方式進(jìn)行構(gòu)建，又分為固定閉塞信號系統(tǒng)和準(zhǔn)移動、移動閉塞信號系統(tǒng)。

固定閉塞信號系統(tǒng)建立在通信閉塞分區(qū)內(nèi)，信號系統(tǒng)控制運(yùn)行內(nèi)部有固定劃分的閉塞分區(qū)和軌道電路，介于移動閉塞和固定閉塞之間，從信號傳輸方式和系統(tǒng)能力上看，基于軌道電路的目標(biāo)控制，在追蹤列車的安全運(yùn)行間隔上，確定線路，準(zhǔn)移動閉塞信號系統(tǒng)，占用列車的傳輸速度等級命令，采用多信息音頻進(jìn)行階梯式分級速度控制曲線的劃分，采用移動閉塞信號系統(tǒng)，提高軌道交通的通過能力，運(yùn)用一次模式速度曲線，對列車之間的安全間隔和行駛速度予以控制。后續(xù)列車可以在線路區(qū)間內(nèi)以最大允許速度進(jìn)行列車的尾部位置確認(rèn)。基于通信的移動閉塞信號系統(tǒng)，采用交叉改進(jìn)電纜環(huán)線和無線擴(kuò)頻通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號設(shè)備可靠運(yùn)營，對列車全線信息進(jìn)行數(shù)字式傳輸。準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)的模式速度和距離曲線運(yùn)行方式縮短了列車追蹤運(yùn)行間隔，追蹤列車收到和制定的速度。閉塞分區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了變化周期的轉(zhuǎn)換。停車時間、車輛參數(shù)大小與信號控制系統(tǒng)特性密切相關(guān)，傳輸信息量的最大和最小分別與ATO系統(tǒng)和軌道電路分界點(diǎn)的位置有關(guān)，采用一次模式速度曲線的控制方法，縮短列車追蹤的間隔，利用先進(jìn)的通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車地雙向通信，列車的信息傳輸速度快，定位精準(zhǔn)度高。

結(jié)語

保障城市交通有序運(yùn)行需要加強(qiáng)現(xiàn)代城市軌道交通信號的控制。城市的交通信號控制方式和人們的出行安全是密切相關(guān)的，當(dāng)前城市，交通的信號控制、設(shè)備運(yùn)行控制的發(fā)展趨勢是采用準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)和移動閉塞系統(tǒng)等結(jié)合，不考慮單純選擇一種系統(tǒng)運(yùn)行控制，而且在現(xiàn)代城市軌道交通建設(shè)中，列車運(yùn)行和行車指揮均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的綜合化管控，使得列車運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠全面保證乘客安全，在實(shí)現(xiàn)列車快速高密度運(yùn)行方面發(fā)揮重要作用，全面滿足現(xiàn)代化城市交通的需求。今后的研究重點(diǎn)是城市軌道交通信號控制技術(shù)，引領(lǐng)城市軌道交通事業(yè)不斷地向前發(fā)展。

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