摘　要：

摘　要：本文介紹了城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的構(gòu)成及在城市軌道交通中的作用，重點(diǎn)闡述了城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的功能。

關(guān)鍵詞：

關(guān)鍵詞：城市軌道交通　信號(hào)系統(tǒng)　功能

      城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是其自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，是保證列車和乘客安全，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行高效、指揮管理有序的自動(dòng)控制系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)的核心是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC系統(tǒng)），它由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)（CBI）、列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）子系統(tǒng)、列車自動(dòng)駕駛（ATO）子系統(tǒng)、列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）子系統(tǒng)構(gòu)成（見圖1）。四個(gè)子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間相互滲透，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制相結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的自動(dòng)控制系統(tǒng)。從而保證行車安全，提高運(yùn)行效率，縮短行車間隔，促進(jìn)管理現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸能力和服務(wù)質(zhì)量。

圖1

1　ATS子系統(tǒng)功能

　　ATS子系統(tǒng)由控制中心和車站設(shè)備組成，主要設(shè)備均采用雙機(jī)熱備方式，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)或手動(dòng)切換至備機(jī)，保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。ATS控制中心設(shè)備設(shè)于控制中心，車站ATS設(shè)備的設(shè)置于正線各車站。ATS系統(tǒng)主要功能包括：

1.1　列車自動(dòng)識(shí)別及自動(dòng)追蹤功能

　　ATS子系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)日計(jì)劃運(yùn)行時(shí)刻表確定的車次號(hào)以及列車與地面的雙向通信功能、根據(jù)列車在線運(yùn)行的位置、進(jìn)路狀態(tài)等信息實(shí)現(xiàn)全線的列車自動(dòng)追蹤運(yùn)行，并顯示車次及列車進(jìn)入、駛出管轄區(qū)的車次自動(dòng)移位。

1.2　列車運(yùn)行調(diào)整功能

　　ATS子系統(tǒng)根據(jù)列車偏離當(dāng)日計(jì)劃（實(shí)施）運(yùn)行時(shí)刻表的程度，提供兩種運(yùn)行調(diào)整方式。一是偏離時(shí)間在一定范圍內(nèi)時(shí)，ATS子系統(tǒng)可通過選擇ATC運(yùn)行等級(jí)調(diào)整列車在區(qū)間的運(yùn)行時(shí)分以及改變車站站停時(shí)間等措施自動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行時(shí)間，使全線列車按時(shí)刻表運(yùn)行。二是在特殊情況下或偏離時(shí)間較大時(shí)，則需要行車調(diào)度員的人工介入，通過人機(jī)對(duì)話方式進(jìn)行人工在線調(diào)整。

1.3　ATS子系統(tǒng)控制功能

　　ATS子系統(tǒng)與信號(hào)其它子系統(tǒng)結(jié)合，根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)刻表進(jìn)行進(jìn)路的中心自動(dòng)控制，必要時(shí)中心調(diào)度員可介入進(jìn)行人工控制。當(dāng)運(yùn)行需要時(shí)可通過中心調(diào)度員與車站值班員辦理授、受權(quán)手續(xù)后實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中車站控制。當(dāng)車站發(fā)現(xiàn)有危及行車安全的情況時(shí)，車站值班員可以采取措施，強(qiáng)行進(jìn)入車站人工控制�？刂浦行脑O(shè)備或通道故障以及運(yùn)行需要時(shí)可降級(jí)為車站自動(dòng)控制或車站人工控制。

　　車站ATS應(yīng)能根據(jù)接近列車的識(shí)別號(hào)及目的地號(hào)等信息或程序控制等方式進(jìn)行列車進(jìn)路的車站自動(dòng)控制。

　　通過車站聯(lián)鎖設(shè)備可以辦理列車自動(dòng)通過和自動(dòng)折返進(jìn)路。

　　若采用站間閉塞作為降級(jí)方式時(shí)，當(dāng)車載設(shè)備故障或無車載設(shè)備的列車駛?cè)�，ATS可以設(shè)定全部或部分區(qū)段降級(jí)為站間閉塞方式。

1.4　時(shí)刻表的編制與管理功能

　　通過運(yùn)行圖工作站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)編制系統(tǒng)運(yùn)行需要的各種時(shí)刻表，并可以進(jìn)行修改。編制后的時(shí)刻表在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的磁盤機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)的時(shí)刻表一旦被調(diào)度人員確認(rèn)并進(jìn)入在線系統(tǒng)，即可成為可實(shí)施的計(jì)劃運(yùn)行時(shí)刻表�？刂浦行南到y(tǒng)可提供多種時(shí)刻表（如平日，節(jié)、假日，特殊活動(dòng)日及適應(yīng)不同季節(jié)的時(shí)刻表）。通常編制時(shí)刻表需記入下列信息：車次、列車�？空九_(tái)、車站到/發(fā)時(shí)刻及通過、始發(fā)站、終到站等。

1.5　運(yùn)行圖繪制功能

　　ATS控制中心計(jì)算機(jī)根據(jù)編制的時(shí)刻表及列車的實(shí)際運(yùn)行情況，自動(dòng)產(chǎn)生計(jì)劃和實(shí)際運(yùn)行圖，可在控制中心的繪圖儀或打印機(jī)上按指定的時(shí)間間隔及不同的顏色輸出；運(yùn)行圖也可在有關(guān)工作站上顯示并再現(xiàn)。

1.6　列車運(yùn)行的監(jiān)視功能

　　控制中心ATS系統(tǒng)根據(jù)車站ATS設(shè)備采集的信息在中心大表示屏上動(dòng)態(tài)顯示全線線路、車站、折返線、道岔、信號(hào)機(jī)、進(jìn)路、以及在線列車運(yùn)行的實(shí)際位置及各種狀態(tài)；車輛段進(jìn)/出段列車信號(hào)機(jī)狀態(tài)。

　　在各調(diào)度臺(tái)上根據(jù)操作員或調(diào)度員的各種操作能給出所需的各種顯示，包括各車站及車輛段的詳細(xì)站場(chǎng)情況、所管轄范圍內(nèi)的各種設(shè)備狀況、詳細(xì)的報(bào)警信息、操作及控制指令的顯示、時(shí)刻表及列車調(diào)整的各種參數(shù)的顯示、各種統(tǒng)計(jì)報(bào)告及系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和提示、告警。

1.7　系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視功能

　　ATS控制中心系統(tǒng)對(duì)管轄范圍內(nèi)的信號(hào)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，系統(tǒng)內(nèi)的主要設(shè)備具有自檢測(cè)及故障監(jiān)視功能，一旦檢測(cè)到故障信息，即送至控制中心主計(jì)算機(jī)，并在相關(guān)調(diào)度工作站或維修工作站上給出報(bào)警。

　　ATS車站設(shè)備能夠采集各站的信號(hào)ATP、ATO及聯(lián)鎖設(shè)備的主要工作狀況，并能及時(shí)傳至控制中心和車輛段內(nèi)的信號(hào)維修中心。

　　控制中心ATS主要設(shè)備、車站ATS設(shè)備構(gòu)成均應(yīng)采用熱備方式。當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)工作異常時(shí)，可自動(dòng)或手動(dòng)切換至備機(jī)，保證系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

1.8　調(diào)度員培訓(xùn)和模擬演示

　　在培訓(xùn)/模擬工作站上，配備有各種系統(tǒng)編輯、裝配、連接和系統(tǒng)構(gòu)成工具，以及列車運(yùn)行的仿真軟件。培訓(xùn)/模擬工作站可以與中心調(diào)度員臺(tái)一樣，具有同樣的顯示內(nèi)容和相同的控制功能，并能實(shí)際仿真列車的在線運(yùn)行，但不參與實(shí)際的列車控制。

1.9　運(yùn)行統(tǒng)計(jì)和報(bào)表的生成處理功能

　　ATS子系統(tǒng)可以根據(jù)需要記錄中心調(diào)度員的每日輸入信息、中心設(shè)備工作狀況信息、車輛走行距離信息等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)產(chǎn)生與列車運(yùn)行有關(guān)的報(bào)表，主要包括：列車識(shí)別和列車追蹤報(bào)表、列車運(yùn)行的調(diào)整報(bào)表、進(jìn)路報(bào)表、異常情況和設(shè)備報(bào)警信息報(bào)表、列車運(yùn)行時(shí)刻表和偏離時(shí)刻表報(bào)表等，并將報(bào)表存入數(shù)據(jù)庫(kù)。存入數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和報(bào)表可以在有關(guān)工作站上顯示，或由打印機(jī)打印輸出。

1.10　各種操作信息的記錄及回放功能

　　ATS子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)ATC系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)、報(bào)警信息和調(diào)度員的操作信息進(jìn)行記錄并輸出備份，并能夠根據(jù)運(yùn)營(yíng)需要，對(duì)系統(tǒng)所轄區(qū)域內(nèi)任何地點(diǎn)的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行過程回放。

1.11　車站發(fā)車計(jì)時(shí)器

　　通過ATS車站分機(jī)驅(qū)動(dòng)車站發(fā)車計(jì)時(shí)器，向司機(jī)提供車站發(fā)車時(shí)機(jī)早晚點(diǎn)提示。正常情況下，列車在站臺(tái)停車后，按系統(tǒng)給定站停時(shí)分倒計(jì)時(shí)，顯示距計(jì)劃時(shí)刻表的發(fā)車時(shí)間，為零時(shí)指示列車發(fā)車；正計(jì)時(shí)為發(fā)車晚點(diǎn)。特殊作業(yè)發(fā)車計(jì)時(shí)器應(yīng)有特殊標(biāo)志。

1.12實(shí)現(xiàn)ATS子系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的信息交換

　　與通信系統(tǒng)的的接口：與主時(shí)鐘接口，為ATS中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)間；與無線系統(tǒng)的接口，用于實(shí)現(xiàn)車次號(hào)與無線車載臺(tái)的對(duì)應(yīng)；與車站廣播系統(tǒng)的接口，用于實(shí)現(xiàn)列車接近車站的預(yù)告廣播；與旅客信息服務(wù)系統(tǒng)的接口，提供列車到達(dá)時(shí)間、終到站、列車通過預(yù)告等信息給旅客信息服務(wù)系統(tǒng)。

　　與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口，提供運(yùn)行時(shí)刻表信息、實(shí)時(shí)列車位置信息、列車識(shí)別號(hào)、信號(hào)設(shè)備狀態(tài)及故障信息、乘客向?qū)畔⒁约靶盘?hào)系統(tǒng)可提供的其它信息。

2　ATP子系統(tǒng)功能

　　ATP子系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全、提高運(yùn)輸效率的重要設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，該系統(tǒng)必須符合故障-安全的原則，并具有自檢和自診斷能力。ATP子系統(tǒng)主要功能包括：

（1）自動(dòng)檢測(cè)列車位置，列車位置檢測(cè)應(yīng)安全可靠。

（2）實(shí)現(xiàn)列車間隔控制、確保列車之間的安全距離。

（3）具有測(cè)速和超速防護(hù)功能。車載設(shè)備能根據(jù)速度-距離曲線連續(xù)地計(jì)算速度曲線，保證列車在ATP允許速度范圍內(nèi)運(yùn)行。如果超過ATP允許速度，則實(shí)施緊急制動(dòng)。

（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)車門和站臺(tái)屏蔽門（安全門）的監(jiān)控。車載設(shè)備監(jiān)督車門、屏蔽門（安全門）的開啟和關(guān)閉，為列車車門和站臺(tái)屏蔽門（安全門）的開、關(guān)提供安全保證。只有當(dāng)列車停在規(guī)定的停車范圍內(nèi)，ATP子系統(tǒng)才允許向列車和站臺(tái)相應(yīng)側(cè)的屏蔽門（安全門）發(fā)送開門命令，在車門和站臺(tái)屏蔽門（安全門）均已關(guān)閉后，才允許啟動(dòng)列車。對(duì)于反向運(yùn)行的列車，由司機(jī)負(fù)責(zé)開、關(guān)車門。運(yùn)行中的列車在車門因故開啟時(shí)，應(yīng)立即導(dǎo)致緊急制動(dòng)。信號(hào)系統(tǒng)提供站臺(tái)屏蔽門（安全門）的開、關(guān)門控制信號(hào)，站臺(tái)屏蔽門（安全門）系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)提供全部門關(guān)閉狀態(tài)信息和互鎖解除信息。站臺(tái)屏蔽門（安全門）因故失去狀態(tài)表示，應(yīng)對(duì)有關(guān)列車采取常用或緊急制動(dòng)以防止列車進(jìn)入站臺(tái)或在站臺(tái)內(nèi)移動(dòng)。站臺(tái)屏蔽門（安全門）在“故障開門”狀態(tài)，列車應(yīng)可以采用一種特定的方式進(jìn)、出站。正向運(yùn)行的列車停站后，當(dāng)列車未停在規(guī)定的停車范圍內(nèi)(暫定大于±0.5m)時(shí)，ATP將實(shí)施保護(hù)，不允許打開車門和站臺(tái)屏蔽門（安全門）。同時(shí)，允許列車以不大于5km/h（暫定）的速度前進(jìn)或后退以達(dá)到停車精度位置，最大移動(dòng)距離不大于5m（暫定）。

（5） 對(duì)列車非正常移動(dòng)（溜車）的監(jiān)控。

（6）對(duì)緊急停車按鈕等狀態(tài)的監(jiān)控。

（7）根據(jù)聯(lián)鎖子系統(tǒng)提供的進(jìn)路、道岔、軌道及信號(hào)機(jī)的狀態(tài)，通過地面軌旁設(shè)備向車載ATP設(shè)備傳送列車安全運(yùn)行的控制信息。

（8）車載ATP設(shè)備和車輛監(jiān)控系統(tǒng)之間的接口應(yīng)保證安全和對(duì)列車連續(xù)有效的控制。車載ATP設(shè)備能在下列駕駛模式下對(duì)列車實(shí)施監(jiān)控：ATO自動(dòng)駕駛模式；列車有人或無人自動(dòng)折返模式；ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式；ATP限速下的人工駕駛模式。

（9）任何地對(duì)車連續(xù)通信中斷、信道的阻塞，列車的非預(yù)期移動(dòng)(包括在非限制人工駕駛模式以外的列車退行)，列車完整性電路斷路，列車超速、車載設(shè)備重要故障等將產(chǎn)生報(bào)警及安全性制動(dòng)（如緊急制動(dòng)）。

（10）具有人工或自動(dòng)輪徑磨耗補(bǔ)償功能，補(bǔ)償范圍為770～840mm。    

（11） 具有自檢和自診斷的能力。

（12） 實(shí)現(xiàn)與ATS、CBI、ATO子系統(tǒng)的接口及信息交換。

（13）通過司機(jī)人工或自動(dòng)實(shí)現(xiàn)列車駕駛模式轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與車輛的接口及信息交換。

（14） 列車運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、駕駛模式等信息的顯示及記錄。

（15）列車實(shí)際運(yùn)行速度、列車限速、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離等信息的顯示；列車超速、設(shè)備故障等的報(bào)警。

3　ATO子系統(tǒng)功能

　　ATO子系統(tǒng)是自動(dòng)控制列車運(yùn)行的設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，在ATP系統(tǒng)的安全防護(hù)下，根據(jù)ATS系統(tǒng)的指令實(shí)施列車的自動(dòng)運(yùn)行，此模式下的牽引和制動(dòng)還應(yīng)滿足旅客舒適度的要求。ATO子系統(tǒng)功能主要包括：

�。�1）ATO子系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛和無人自動(dòng)折返的功能。

�。�2）在ATP子系統(tǒng)安全保護(hù)下，完成列車的牽引、巡航、惰行和制動(dòng)的控制，以較高的速度實(shí)現(xiàn)在正線運(yùn)行、折返線運(yùn)行、出入段線運(yùn)行的自動(dòng)追蹤功能，確保列車達(dá)到設(shè)計(jì)追蹤運(yùn)行間隔和旅行速度。

�。�3）自動(dòng)折返時(shí)列車兩端的車載設(shè)備應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

�。�4）實(shí)現(xiàn)列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)分控制。按照設(shè)定的運(yùn)行曲線，根據(jù)ATS指令選擇最佳運(yùn)行工況，確保列車按運(yùn)行圖運(yùn)行，達(dá)到列車運(yùn)行的自動(dòng)調(diào)整和節(jié)能控制。

�。�5）車門、站臺(tái)屏蔽門（安全門）開、關(guān)的監(jiān)督控制，只有車門、站臺(tái)屏蔽門（安全門）均已關(guān)閉以后，才允許列車起動(dòng)。

�。�6）車站站臺(tái)定點(diǎn)停車控制。ATO模式下列車停車精度應(yīng)滿足±0.3m，根據(jù)停車站臺(tái)的位置、運(yùn)行方向及停車精度，在ATP的保護(hù)下自動(dòng)地對(duì)相應(yīng)站臺(tái)側(cè)的車門、站臺(tái)屏蔽門（安全門）進(jìn)行開關(guān)控制。當(dāng)列車停車精度誤差大于±0.5m時(shí)，在ATP保護(hù)下不允許開車門。

�。�7）實(shí)現(xiàn)與ATS、ATP子系統(tǒng)的接口及信息交換，在ATS、ATP監(jiān)控范圍內(nèi)能連續(xù)地進(jìn)行車-地雙向通信，以便ATS子系統(tǒng)能對(duì)在線列車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4　CBI子系統(tǒng)功能

　　CBI子系統(tǒng)設(shè)備是保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)軌道區(qū)段、道岔、信號(hào)機(jī)之間正確聯(lián)鎖的基礎(chǔ)設(shè)備，必須滿足故障-安全原則。為確保正線區(qū)域內(nèi)行車、折返、出入段場(chǎng)及轉(zhuǎn)線等作業(yè)的安全，，寧波市軌道交通1號(hào)線全線均納入聯(lián)鎖范圍。CBI子系統(tǒng)主要功能包括：

（1）實(shí)現(xiàn)進(jìn)路上的道岔、信號(hào)機(jī)和軌道區(qū)段的聯(lián)鎖功能，保證聯(lián)鎖關(guān)系正確。

（2）根據(jù)運(yùn)行計(jì)劃及列車位置自動(dòng)設(shè)定、建立、鎖閉、解鎖列車進(jìn)路，具有自動(dòng)排列進(jìn)路功能，可自動(dòng)排列通過進(jìn)路及自動(dòng)折返進(jìn)路。

能對(duì)正常的進(jìn)路、延續(xù)進(jìn)路、超限區(qū)段進(jìn)行防護(hù)，并有側(cè)翼防護(hù)功能。

（3）在對(duì)正常進(jìn)路防護(hù)的同時(shí)，應(yīng)能建立列車進(jìn)路的ATP保護(hù)區(qū)段并予以防護(hù)。

（4）無論是控制中心集中式聯(lián)鎖還是車站分布式聯(lián)鎖，聯(lián)鎖設(shè)備均能對(duì)其控制范圍內(nèi)的信號(hào)設(shè)備實(shí)行單獨(dú)控制。既能對(duì)道岔實(shí)行單獨(dú)操作和單獨(dú)鎖閉，又能對(duì)道岔、信號(hào)機(jī)等信號(hào)設(shè)備實(shí)施封鎖。

（5）能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)間臨時(shí)限速的設(shè)置，區(qū)間列車運(yùn)行方向的改變等ATP命令的操作及狀態(tài)表示。

（6）當(dāng)車載ATP設(shè)備故障或無ATP車載設(shè)備列車時(shí)，正線聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)能辦理站間閉塞，站間閉塞僅可用于列車運(yùn)行的正方向，站間閉塞的范圍為本站的出站信號(hào)機(jī)至運(yùn)行前方車站的出站信號(hào)機(jī)。

（7）能向ATP/ATS子系統(tǒng)提供信號(hào)機(jī)狀態(tài)、列車進(jìn)路設(shè)置情況、保護(hù)區(qū)段的建立、軌道區(qū)段的臨時(shí)限速、信號(hào)設(shè)備的封鎖、站臺(tái)緊急停車、區(qū)間運(yùn)行方向以及其它相關(guān)條 件和信息。

（8） 能與ATS子系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)ATS和聯(lián)鎖的兩級(jí)控制。

（9）CBI子系統(tǒng)應(yīng)具有較完善的自診斷功能，能對(duì)包括聯(lián)鎖設(shè)備、列車占用檢測(cè)               設(shè)備（如計(jì)軸）、道岔、信號(hào)機(jī)以及電源設(shè)備等工作狀況實(shí)施監(jiān)督，并能根據(jù)用戶需要       在控制中心和維修中心實(shí)施遠(yuǎn)程故障診斷。

（10）能根據(jù)運(yùn)營(yíng)要求完成與聯(lián)絡(luò)線的特殊接口功能，完成必要的邏輯判斷以對(duì)其接口對(duì)象進(jìn)行正確的控制和監(jiān)督。接口方式根據(jù)選用的信號(hào)設(shè)備的具體情況及相關(guān)專業(yè)的具體接口要求，在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)相互協(xié)調(diào)。