時間：2022-06-10 19:15:31
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在軌道交通系統的運行中采用相應的交通信號系統，不但能夠在最大程度上保證列車的安全正常行駛，解決各個列車行駛時間上的沖突和矛盾，避免追尾事件發生，還能夠極大的提高列車的運行效率，增大軌道交通建設的經濟效益和社會效益。除此之外，軌道交通信號系統的使用還有利于實現列車運行自動化管理，對于提高城市交通管理現代化水平有著重要意義。而要使軌道交通信號系統發揮其應有的作用，就要確保其可靠性與安全性。以下本文筆者就結合自己對軌道交通信號系統的認識來探討其可安全性與可靠性問題。
一、軌道交通信號系統概述
軌道交通信號系統主要是由連鎖裝置與列車自動控制系統（ATC）組成。ATC系統又包括列車自動監控系統（ATS）、列車自動防護系統（ATP）及列車自動運行系統（ATO）。其中，ATS的主要作用是對列車的實際運行情況進行監督與控制，這樣可以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。ATP的作用主要是對行駛中的列車進行監控和安全防護，避免其出現連鎖設備或自身系統中出現問題故障而影響列車運行安全。ATO則主要是通過分析地面情況來對列車進行控制，這樣就可以避免列車在行駛中突然的加速或減速，提高列車運行的舒適性和節能性。這三個系統相互作用，相互影響，從列車、地面、控制中心三個方面對列車進行全方位的控制，確保列車的安全穩定運行。目前的軌道交通系統是各種先進科技的共同產物，其不但技術密集程度較高，而且成本低，效益高，是一種高速度、高效率、高安全性的可靠控制系統。
二、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，應該將以故障為導向的安全性能放在首要地位。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。以下主要對列車自動控制系統的各個子系統的安全性進行分析。
1、ATS系統
（1）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。
（2）控制中心ATS主機與車站ATS設備間采用雙通道（主、備）或環路方式構成系統（由通信專業提供），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。
（3）當系統中某些單元出現故障或運營過程中出現異常情況時，系統具備降級運行的功能，由調度員人工介入設置進路，對列車運行進行調整，如在車站可以完成自動進路調整或根據列車識別號進行自動信號控制。
（4）當列車運行偏離運行圖時，系統自動生成調整計劃或自動調整列車的停站時間、區間運行時間。當偏離誤差較大時，可由調度員人工介入，指定列車的停站時間和區間運行時間，或對系統實施運行圖進行調整。
（5）通過列車識別裝置（PTI）能自動完成全線監控區域內的列車跟蹤（服務號、目的地號、車體號、車次號）。隨著列車的運行，跟蹤顯示從一個軌道區段向下一個軌道區段移位、顯示。
2、ATP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，為了進一步的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。這樣才可以很好的保證系統的安全運行。
3、ATO系統
作為以地控車的控制系統，ATO系統應該能夠在列車超速運行時給予一定的警告，并利用系統中的車載設備采取一定制動措施。正常情況下ATO系統是自動運行，但是如果其因故障無法自動運行，應該要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。
三、軌道交通信號系統的可靠性分析
要充分發揮軌道交通信號系統的作用，不但要保證其安全性，還要保證其可靠性。因為只有確保系統的可靠，才能保證其高安全性。尤其是在實踐中，可靠性是評價軌道交通信號系統安全性的重要指標。在國際上目前已經提出了定量可靠性性分析指標，并規定列車超速防護的車上設備的平均無故障時間（MTBF）不低于104h，地面設備的平均無故障時間不低于105h。
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必須高于99.99%。
四、結語
總之，在現代城市軌道交通事業的發展中，加強列車運行的安全控制是非常重要的。這就需要合理的設計和運用軌道交通信號系統，從每個子系統的角度出發來確保其安全性與可靠性，為人們出行提供安全可靠的交通設施。
參考文獻
[1]何泳斌.城市軌道交通信號控制方式研究[J].交通世界，2004（09）.
【關鍵詞】現場總線城市軌道信號系統
一、引言
隨著計算機和通信技術大量應用于信號系統中，傳統的集中控制模式的信號系統逐漸被淘汰，采用現場總線技術的分散控制模式的信號系統逐步應用于城市軌道交通中。
二、現場總線技術的分類
目前城市軌道交通信號系統中使用的現場總線主要有以下幾種：PROFIBUS、CAN、LONWORKS等。其主要技術特點如下：（1）PROFIBUS現場總線。PROFIBUS是一種國際性的、開放式的、不依賴于生產商的現場總線標準。它誕生于1987年，由德國SIEMENS公司等組織開發，先后成為德國和歐洲的現場總線標準（EN50170），并于2000年成為IEC61158中的現場總線國際標準之一。（2）CAN現場總線。CAN是控制器局域網（Control Area Network）的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內部測量與執行部件之間的數據通信，其總線規范被ISO國際標準組織制定為國際標準。CAN總線在國內應用非常廣泛，在目前的軌道交通有大量應用實例。
三、現場總線技術在城市軌道交通信號系統中的應用
城市軌道交通信號系統主要由計算機聯鎖子系統、列車自動防護子系統、列車自動駕駛子系統和列車自動監控子系統組成。本文討論西門子計算機聯鎖子系統中現場總線的應用。
SICAS ECC基本配置：（1）操作與顯示控制系統：包括計算機單元操作控制臺、中央操作與顯示功能、服務與診斷（S&D）設備。（2）IC（聯鎖計算機）系統：包括用于聯鎖的信號和安全邏輯，多樣化的微機、冗余設計和到EIM-ECC的總線連接。（3）SICAS ECC（元件控制計算機）：帶有3取2計算機系統的故障-安全EIM-ECC，用于室外設備和軌道空閑檢測的接口連接）。
從SICAS系統硬件圖中可以看到整個SICAS系統用到了ATS總線和PROFIBUS總線。其中SICAS ECC與相鄰的SICAS ECC之間采用PROFIBUS總線進行通信、SICAS ECC與下一個SICAS之間采用PROFIBUS總線進行通信，SICAS IC與SICAS ECC采用PROFIBUS總線進行通信，而SICAS IC與相鄰的SICAS IC采用ATS總線通信，SICAS IC和控制中心也采用ATS總線進行通信。
SICAS系統進行了冗余設計，SICAS的冗余設計分為設備冗余和通道冗余。通道冗余指的是每一臺設備提供兩個通道，例如PROFIBUS A通道和PROFIBUSB通道，兩個通道信息同步，設備可以任意選擇一條傳輸通道進行信息的傳遞。
由于采用了PROFIBUS現場總線，計算機聯鎖系統的系統結構具有高度分散性，網絡采用冗余結構，而且從PROFIBU協議模型看，顯而易見不僅簡化了系統結構和設備，還提高了可靠性。重要的工作站，如SICAS ECC都享有信息通道冗余，可實時地選用PROFIBUS A、B網絡中任一通道完成數據傳輸，保證了信息的安全性和可靠性。
四、結論
城市軌道交通的快速發展，對信號系統提出了更高的要求，為了改進傳統信號系統的一些缺點，比如設備復雜，故障查找困難等，越來越多的城市軌道交通信號系統使用現場總線技術來簡化系統結構、提高系統可靠性、降低成本。現場總線技術的應用也使得城市軌道交通信號系統向著數字化、網絡化、智能化的方向發展。隨著我國城市軌道交通快速發展，會有越來越多的現場總線進入城市軌道交通領域。
參考文獻
[1]劉陽學，現場總線技術在城市軌道交通綜合監控中的應用，現代城市軌道交通，2006年5月，pp.11-13
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。
關鍵詞：信號系統 自動控制 聯鎖 培訓
Abstract: This paper discusses the function and equipment composition of training center, at the same time studys the feasibility of the application of training center construction plan on the basis of shared resource of signal system.
Key words: Signal system; Automatic control; Interlocking; Training;
中圖分類號：U284.3文獻標識碼：A文章編號：
培訓對象主要有三種：行車調度人員的培訓、維護人員的培訓、司機駕駛人員的培訓。針對不同人員需相應配備培訓設備、培訓的重點也各不相同。培訓系統應能模擬ATC系統的設備運營情況，展示ATC系統設備的工作原理，演示ATC系統的工作原理，一般要求能實現與正線任一站場一致情況下的培訓模擬。
目前，鄭州、南昌、福州、徐州、石家莊等城市軌道交通興建，從線網規劃角度出發，資源共享已經越來越重要，而培訓中心也是一個資源共享的方向。但信號系統的核心設備均采用國外廠商設備，信號系統制式多且不同，具有各自的技術特點。
一、培訓中心設備組成
一套完整的培訓中心設備主要包括ATS、ATP/ATO子系統（包含車載設備、車-地通信設備）、聯鎖子系統等組成。
1、 ATS培訓設備
ATS培訓設備一般設置在控制中心，完成對調度員的培訓及全線信號系統運行的模擬。ATS培訓設備組成如圖1如下：
圖1 ATS培訓設備組成
培訓服務器與CI、ATP/ATO及車站的ATS系統不存在數據交換，此時各種培訓操作對在線的ATS子系統沒有任何影響。培訓工作站通過ATS服務器調用模擬器軟件，顯示的數據是模擬列車移動和軌旁設備的狀態變化而產生的模擬數據。控制的操作只影響模擬操作，對運營的線路沒有任何影響。在模擬模式下，中心ATS子系統功能由用于模擬的服務器實現，外部的車站ATS（包括CI和ATO）由軟件模擬器代替。模擬器可模擬軌旁信號設備，響應控制指令和模擬線路上運營的列車。所有過程和真實的列車在系統中運行沒有區別。也可以模擬設備故障以實現降級模式運營。
模擬軟件模擬列車在區間的運行時分及停站時分應與輸入的時刻表一致，并能按比例進行快進和慢放，快進可以加快培訓和模擬運行的速度。
2、 聯鎖系統培訓設備
在車輛段設置培訓中心，主要是聯鎖子系統的橫擬培訓。根據正線信號系統的方案配備相應的設備。室外一般設置演練線（試訓線），滿足信號設備的功能性需求。聯鎖子系統示意圖2如下：
圖2室內聯鎖培訓設備組成
室內設備：聯鎖主機及相應的接口柜、繼電接口組合柜、計軸主機柜、軌道電路機柜、ATS分機柜、聯鎖維護終端、電源設備等。
室外設備：轉轍設備、信號機、計軸、50HZ軌道電路、發車計時器、與之接口的室外Ap點、信標等。
利用CI系統作為培訓的平臺，CI系統采集了該虛擬站的所有通用信號設備及ATP/ATO狀態信息，能夠控制該范圍內的某一具體控制目標，具有正線CI的全部功能。
操作培訓
在聯鎖系統培訓平臺上，練習正常及緊急情況下的操作方法，模擬車輛運行，培訓學員在日常和緊急情況下如何操作系統、保證列車安全運營。
掌握正常情況下的操作方法：正常接發列車進路；取消進路、單獨操縱和單獨鎖閉、區段鎖閉和人工鎖閉、自動折返進路等。
故障情況下的操作方法：排列引導進路及對軌道區段、道岔、信號機等實施封鎖、引導進路解鎖、人工解鎖等
緊急情況下操作方法：啟用降級模式、站臺緊急關閉按鈕、辦理扣車作業等。
維護培訓
在CI系統培訓平臺上，模擬故障的產生、診斷、告警過程；對系統的軟件、硬件進行針對性培訓，使培訓學員獲得ATC系統知識及各種設備的維護知識和技術。
運營管理培訓
進行現場操作的培訓，并從技術角度對各子系統進行闡述，包括：正常情況下的不同運行模式的操作及管理；故障情況下的運行模式的操作及管理；系統模擬的操作及管理等。
3、 ATP/ATO系統培訓設備
ATP/ATO培訓設備主要包括:ATP/ATO機柜、ATP/ATO管理終端、車載信號設備（含車載信號顯示屏、編碼里程計、無線天線、信標天線）等。
圖3車載培訓設備組成
地面ATP/ATO設備由無線調制解調器、天線、應答器、信標等組成，能夠實現車－地雙向通信功能，向車載ATP/ATO設備提供中心ATS指令、提供運行前方的動態信息（車輛運行情況、道岔位置、信號機顯示等）；并將列車運行狀態數據、駕駛員的輸入信息等傳送至中心ATS；應答器、信標等向車載ATP/ATO設備提供靜態信息（絕對位置參考點、坡度、曲線半徑等），供車載ATP/ATO計算機使用。司機臺主要針對司機進行模擬駕駛的培訓。
二、培訓中心設備共享方案
城市軌道交通網的信號系統的資源共享，直接涉及的就是城市軌道交通信號系統的制式問題。目前，部分城市的兩三條線都是同期建設，開通時間在二年之間，如果采用制式相同的信號設備，可建議培訓中心合設或者分期建設方案。
先開通線路培訓設備先購置： ATS子系統（包括發車計時器）、聯鎖子系統（包括計軸、軌道電路、轉轍機、信號機）、電源屏等；ATP/ATO子系統、車載信號設備由后期線路配置。主要考慮以下幾點：
①分擔建設費用、均衡投資規模；
②ATS系統、聯鎖系統提供商家多為國內供貨商、現場服務配合及時、標準制定選擇相對較宜、人機操作界面統一易實現；
③ATP/ATO設備、車載信號設備的核心技術在于軟件，技術含量高，一般要求兩年的質保期，在此期間由供貨商負責維護，維修人員可以跟班熟悉，同時可以集中精力，學習掌握聯鎖、ATS設備相關知識和動手能力，同時，可利用試車線上的ATP/ATO地面設備進行演示、觀察培訓，經過一段時間的熟悉、掌握后，再開始ATP/ATO方面的專業培訓。
如果信號制式不一致時，培訓設備由先期工程一次建成（ATS、聯鎖、ATP＼ATO），后期的線路只采購不一致的設備。
三、試車線設備承擔培訓功能的可行性探討
在試車線上裝設的信號設備與正線一致，但試車線一般未單獨設置聯鎖設備、室外的信號基礎設備由車輛段聯鎖控制。在試車線非試車時段，試車線信號設備是否此時可承擔培訓功能，作為培訓設備使用，從而減少用于培訓的信號設備購置，現探討分析如下：
1）由于教學的需要，出于教授學員動手操作技能、查找故障技能、加深理解的目的，經常要進行拆/配線操作、拆/裝某些部件操作、轉轍機密貼調整操作、軌道電路電平調整操作等，培訓完成后，根據相關安全管理規章要求，必須對所動手操作過的設備進行嚴格的聯鎖試驗及照查確認，并嚴格記錄在案，方能重新投入使用。由于培訓工作的長期性，這種培訓完成后的聯鎖試驗及照查確認經常進行，稍有疏忽，檢查不到位，易留下安全隱患。
2)由于試車線上的聯鎖控制設備與車輛段的室內計算機聯鎖設備是一個整體，在非試車時段整個的計算機聯鎖子系統仍在正常工作，處于工作狀態的聯鎖設備是不允許進行任何手動操作的。
3）試車線上所安裝的與正線制式一致的ATP/ATO設備主要是用于試驗車載信號設備的功能是否正確，性能參數指標是否正常，并幫助對各項指標進行調整。其室內控制設備是放在試車線設備室內，由試車線控制室試車人員控制，試車控制設備可模擬發出地面各種ATP/ATO命令信息，并由軌旁設備轉換為無線信號覆蓋整個試車線范圍（包含軌旁點式信標設備所發出的無線信號），測試車載信號設備的無線接收功能及對應的信息處理、反應輸出功能；同時還接受車載信號設備發出的狀態信息和報警信息，以判定車載信號設備工作狀態是否正常。
在非試車時段，試車線ATP/ATO室內設備及點式信標、無線電臺及無線收發天線等軌旁設備承擔培訓功能、作為培訓設備使用原則可行，但存在以下問題：
①作為試車設備，為確保對每臺車載信號設備測試的精度和一致性要求，其技術參數（如場強指標、覆蓋范圍、網絡重疊范圍等）均經過專業人員嚴格調整并固定；作為培訓設備，為避免手動操作改變這些技術參數，從而影響到試車精度，建議試車線上的ATP/ATO室內設備和軌旁設備只承擔部分培訓職能（如：功能演示等），禁止對參數、性能指標有影響的手工實習操作。
②試車線上所發出的地面ATP/ATO信息是由試車線設備室內的ATP/ATO設備經由編排好的程序模擬發出的，沒有和真正的聯鎖設備發生關聯，對于培訓來說，內容是不完整的。
因此，將試車線上的聯鎖設備作為培訓設備使用，是不可行的。試車線上的ATP/ATO設備在非試車時段可用于培訓演示，要達到完整培訓目的，還需配備相應ATP/ATO設備。
四、結束語
隨著信號技術在不斷發展，信號制式從固定閉塞和準移動閉塞，走向移動閉塞的階段，制式難穩定。國內信號系統的開發和集成基礎薄弱，目前使用的標準大部分是信號國際公司的企業標準，不同供應商之間難以統一。不同的供應商，培訓設備也相應不同。由中國交通運輸協會城市軌道交通專業委員會簽發的《城市軌道交通信號系統ATS技術規范》（2009）在各城市已被廣泛采用，這對控制中心ATS系統綜合統一運營提供了基礎。統一運營管理，統一各線系統功能、操作規程、人機界面，完善相應的標準及規范，對建立綜合培訓基地及仿真平臺，實現全網的資源共享有著重要意義。
參考文獻：
【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
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關鍵詞：約束理論 TOC 關鍵鏈 緩沖 信號系統安裝進度管理
1.引言
隨著我國城市化進程的快速發展和以市場經濟為主導的商務活動的日益頻繁，城市交通矛盾逐漸嚴重，發展大容量、環保型、經濟型的城市軌道交通，已成為解決大城市交通矛盾的關鍵。城市軌道交通運輸的基本任務是安全、準時、高效率、高密度地運送旅客。城市軌道交通信號系統是保證列車運行安全，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，它城市軌道交通的指揮系統。目前，我國已經進入了一個城市軌道交通高速發展的時期，每年都有多個軌道交通項目投入運營。因為中國特色國情，當前國內軌道交通信號系統的工期均比較短，一般而言從簽訂合同到投入運營只有2～3年。信號系統的安裝施工則是系統從設計到實物轉化的關鍵環節。如何有效的對信號系統的安裝進度進行管理，已成為一個被不斷關注的重要課題。約束理論作為對傳統項目管理理論的一個創新，如何將其與信號系統安裝管理相結合將是本文探討的內容。
2.約束理論（Theory of Constraints，TOC）
約束理論（Theory of Constraints， TOC）是以色列物理學家、企業管理顧問艾利.高德拉特博士（Dr.Eliyahu M.Goldratt）在他開創的最優化生產技術理論（Optimized Production Technology，OPT）基礎上發展起來的管理理論，該理論提出了在制造業經營生產活動中定義和消除制約因素的一些規范化方法，以支持連續改進（Continuous Improvement）。
2.1 約束理論的主要思想
TOC首先是作為一種制造管理理念出現。1984年，高德拉特和杰夫？科克斯（Jeff Cox） 合著的管理小說《目標》（The Goal）正式出版，本書創造性的借助于小說的形式，說明如何用近乎常識的邏輯推演，解決復雜的管理問題，來解釋TOC理論。
TOC采用了一套簡單明了的邏輯推演，來解決所面臨的錯綜復雜的管理問題。它是一種實用理論，它所依據的是人所共知的常理常識和基本的邏輯推理。它遵循著問題越復雜，解決的方法就要愈簡單的思路。根據TOC理論，在任何一個客觀現實系統中，總是極少數的關鍵環節約束或制約著絕大多數的普通環節，因此，系統調控時就必須抓住這些關鍵環節來進行，而不能沒有重點全面鋪開。就像一條鎖鏈，雖然每一個鏈環都是承重時必不可少的，但當鎖鏈斷裂時，卻肯定是最脆弱的那一環，這一環就決定了整條鎖鏈的最大承重。
如果系統中不存在任何約束，那么系統的產出將是無限的，而現實當中不存在任何可以無限產出的系統，所以，一個或多個約束必然存在于任何系統之中。而任何的企業、組織、項目都可以被視為一個系統，因此，想要提高它們的產出，就必須盡可能去打破其自身所存在的各種約束。
TOC的核心思想可以歸納為以下兩點：（1）所有系統都存在約束。如果一個系統不存在約束，就可以無限提高有效產出，而這顯然是不實際的。因此，任何妨礙系統進一步提升有效產出的因素，就構成了一個約束；（2）約束的存在表明系統存在改進的機會。約束妨礙了系統的有效產出，但同時也指出了系統最需要改進的地方——約束。
為了持續、有效的改進系統，高德拉特博士提出了識別并消除瓶頸的五個核心步驟。
這五個步驟是：
第一步：找出系統的制約因素。
第二步：決定如何挖盡制約因素的潛能.
第三步：使系統中所有其他工作服從于第二步的決策。.
第四步：為制約因素松綁。
第五步：回到第一步，識別新的瓶頸，采取新的改進。
2.2 TOC在項目管理領域的解決方案——關鍵鏈（CCPM）
關鍵鏈項目管理（Critical Chain Project Management，CCPM）方法是約束理論在項目管理中的應用，關鍵鏈項目管理方法自提出以來，就引起了廣泛的反響，被認為是項目管理領域自關鍵路線法（CPM）和計劃評審技術（PERT）問世以來最重要的進展之一。
關鍵鏈法是一種根據有限的資源來調整項目進度計劃的進度網絡分析技術。首先，根據持續時間估算、給定的依賴關系和制約因素，繪制項目進度網絡圖；然后，計算關鍵路徑。在確定了關鍵路徑之后，再考慮資源的可用性，制定出資源約束型進度計劃——該進度計劃中的關鍵路徑常與原先的不同。資源約束型關鍵路徑就是關鍵鏈。
關鍵鏈在項目進度管理中有以下三類緩沖：
項目緩沖（Project Buffer，PB）：關鍵鏈末端的緩沖時間，用來保證整個項目按時完成。
輸入緩沖（Feeding Buffer， FB）：安置在非關鍵鏈與關鍵鏈的接口處的緩沖時間，用來保證非關鍵鏈按時完成，不會影響關鍵的進行。
資源緩沖（Resource Buffer， RB）：資源緩沖并不耗費時間，是為了防止關鍵鏈受資源短缺的影響而設置的，只要資源要在關鍵鏈上進行分配，并且該關鍵鏈上的前序任務由不同資源完成，就要放置資源緩沖，目的是保證資源在其需要時隨時可用，并保證資源在關鍵鏈任務提前開工的情況下可用。資源緩沖實質上是一種預警機制，通過及時合理的溝通，讓資源供應方及時了解項目的最新進展，此保證資源能夠及時到位。
一旦確定了“緩沖進度活動”，就可以按可能的最晚開始與最晚完成日期來安排計劃活動。這樣一來，關鍵鏈法就不再管理網絡路徑的總浮動時間，而是重點管理剩余的緩沖持續時間與剩余的任務鏈持續時間之間的匹配關系。
3.軌道交通信號系統安裝進度管理現存的主要問題
在目前國內的軌道交通信號系統安裝進度管理中，各地業主及施工單位均主要采用的項目進度計劃技術是關鍵路線法（Critical Path Method ，CPM）。雖然CPM自1956年問世以來，已成為現代項目管理中最重要的一種分析工具，但在具體的信號系統安裝管理中，采用CPM法，則存在許多無法解決的問題。
采用CPM法編排的信號系統施工安裝項目計劃時，一般僅考慮活動間的優先關系約束，在編制項目計劃時對資源的考慮十分有限，各個活動所需的資源利用的均衡度較差。例如，當進行軌道計軸安裝時，就需要利用計軸廠家提供的專用計軸軌旁磁頭鉆孔機在鋼軌上進行鉆孔操作，但一個項目中一般最多只會配備2臺鉆孔機，這樣當利用根據各個活動前后順序而編制的CPM計劃進行項目管理時，經常會發生可以開始施工，但因為機器正在被其它作業組使用而造成項目活動時間延長的情況；或機器閑置，但安裝活動的前級條件無法滿足，而不能開工的情況。所以CPM的計劃結果與實際項目進度差別一般比較大，在軌道交通信號系統安裝管理中，主要利用其評價功能，在項目執行中，根據實際進度與CPM計劃進度的符合度來評價項目是否運作良好，其本身對項目管理實踐的規劃功能則很低。
在信號系統施工安裝項目工期估算中，由于項目實施環境中存在著的大量不確定性因素等原因，使工期估算通常很難獲得基礎的前置輸入信息，一般采用通過某一項目活動的工作量、資源需求情況、往期同類經驗等類比輸入來估算安裝項目中各個活動的工期。而目前在國內現有的考評環境下，業主及相關管理部門，對計劃與實際的完工保障率非常重視，通常會將其視為對項目管理人員的績效考評的重要指標，在此情況下，為了保證更高的完工保障率就存在各個工作環節工期安全余量預估過高的現象。
傳統工程網絡計劃編制時，所依據的工作時間無論采用何種計算方式，均基于假定項目執行人員是希望項目活動盡快完成，在工作中這些項目人員的行為是趨于努力方向。前文中針對項目不利因素所預估的項目工期安全余量雖然是不可或缺的，但在實際的項目活動中，針對每個單獨的任務，這些安全余量一但設立，就很少會不被使用。任務總是很少提前完成，且常有延誤產生。任務工期一旦確定，任務成果就基本只會在工期截止時間提交，很少有提前完工。這一現象非常常見，貌似奇怪，但如果轉換角度，脫離網絡計劃管理范疇，從行為科學角度對其進行分析，就會發現這里存在著行為學上的必然性。行為學中著名的“帕金森定律”（Parkinson’s Law）和“學生綜合癥”（Students’Syndrome）可以非常清楚的解答這一現象。
4.約束理論在軌道交通信號系統安裝進度管理中的運用
基于TOC管理方法的核心就是系統的優化圍繞系統的最薄弱環節一瓶頸或約束進行分析，它的中心思想是抓住問題的主要矛盾這一通用的管理哲學。
在信號系統施工安裝管理中，管理者應當根據約束因素理論，利用“聚焦五步驟”，對原有的施工計劃及流程進行約束分析，步驟思路如下：①尋找到當前信號施工安裝實施中的制約因素。確認其是施工所需資源有限還是人員數量及質量等而到導致總體安裝施工受其制約。②以系統總體的有效進度為判斷依據，利用運籌學、管理學等方法優化制約因素的工作效率，在現有條件下盡可能提高資源及人員的利用率。③根據制約因素的進度，調整其他相關項目活動中的進度，避免產生空等或制約環節已完工，而后續任務還未開始的現象。④增加制約因素的資源，可采用增加設備或調配人員等方案，使制約因素松綁。此時可以再分析判斷當前制約因素是否已經解開，信號系統施工工程進度是否已經加快。如果制約因素不在制約項目整體進度，則回到步驟1，否則轉到步驟2。
在具體信號系統安裝項目計劃制定時，則可以將各個分解后的項目活動的時間安全余量統一集中，以50%概率完工時間作為工序估計時間，同時根據安裝施工工序間關系約束和工序間的資源約束。在執行過程中，再通過設置項目緩沖、輸入緩沖和資源緩沖來降低項目風險，消除了工期延誤對后續施工活動造成的影響。項目管理者可以將注意力集中于緩沖的管理，對于正常進展的環節可以減少注意，有助于管理人員聚焦項目關鍵點。
5.小結
對于整體軌道交通信號系統項目而言，在軌道交通信號系統項目中，將安裝施工獨立出來觀察，可以發現其進度計劃環節相對系統中其它部分更易于識別，各個環節間前后依存關系也便于梳理，因此更便于使用約束理論和關鍵鏈方法進行分析。應用約束理論對軌道交通信號系統的安裝進度進行管理，可以為現有的軌道交通信號系統項目管理模式提出一個有效的補充。可以有效改善信號系統安裝中的一些常見問題，同時，也可以對將約束理論應用于整個軌道交通信號系統項目，做一個有益的鋪墊。
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【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
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【關鍵詞】地鐵信號系統自動控制技術
中圖分類號：U231文獻標識碼： A
一、地鐵信號自動控制的概述
目前，我國的地鐵信號系統已基本完成了由固定閉塞向移動閉塞的過渡，為了保障操作的安全性、靈活性、方便性以及列車在運行過程中的安全性，大部分的地鐵系統都會多多少少的采用技術先進的自動控制技術，而自動控制技術主要包括三個方面：列車自動駕駛系統（ATO）,列車自動監督系統（ATS），列車自動防護系統（ATP）。
就中國目前的實際情況而言，地鐵信號自動控制系統基本可以滿足當前客運量對于行車速度、行車安全、行車密度等多方面的要求，但是地鐵信號自動控制設備也存在很多的不足之處，主要體現在：設備量大、設備接口的關系錯綜復雜，安全性和可靠性仍有欠缺；但是隨著時間的推移，技術的發展，可以預見自動控制系統會發展成為更安全、更可靠、服務化更好、智能度更高的系統。
（一）常用的列車自動控制（ATC）系統
早期的地鐵信號系統大都是采用音頻軌道電路作為基礎的，但是音頻軌道的電路的在信息量、可靠性、抗干擾性等方面無法達到高密度行車的要求，因此被報文式數字軌道電路所取代。現在大部分的地鐵信號系統都是采用基于數字軌道電路的自動防護系統，地鐵信號自動控制（ATC）系統由列車自動駕駛（ATO）,列車自動監督（ATS），列車自動防護（ATP）三個子系統組成，最新發展的計算機聯鎖系統（CI）在設備、功能等方面都具有較強的獨立性，所以聯鎖部分通常被單獨列出來介紹，但是從本質上講，聯鎖還是屬于列車自動防護的一部分。
（二）列車自動控制系統（ATO）
列車自動駕駛是一種完整的閉環自動控制系統，即列車一方面檢測本列車的實際行車速度，另一方面連續獲取地面給予的最大允許車速，經過計算機的計算，并依據其他與行車有關的因素如機車牽引特性、區間坡道、彎道等，求得最佳的行車速度，控制列車加速或減速，甚至制動。在列車自動駕駛系統中，司機起監督作用，因此要求這種系統獲得最大允許車速的信道和求解最佳速度的機車計算機等，要有更高的可靠性和實用性。目前列車自動操縱已應用在地下鐵道和市郊或兩市之間直達的客運干線上。隨著微型計算機技術飛速發展，我國已經自主研發完成故障-安全型的列車自動操縱系統。ATO輔助ATP工作，接受來自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列車實際速度和列車走行距離。此外還從ATS子系統和地面標志線圈接受到列車運行等級等信息。根據以上信息，ATO通過牽引/制動線控制列車，使其維持在一個參考速度上運行，并在設有屏蔽門地站臺準確停車。
（三）列車自動監督系統（ATS）
列車自動監督主要是通過計算機來組織和控制行車的一套完整的行車指揮系統。ATS將現場的行車信息及時傳輸到行車指揮中心，中心將行車信息綜合后，適時無誤的向現場下達行車指令，以保證準確、快速、安全、可靠。ATS功能主要是自動進行列車運行圖管理，及時調整運行計劃，監控列車進路，自動顯示列車運行和設備狀態，完成電氣集中聯鎖和自動閉塞的要求，自動繪制列車實際運行圖，車站旅客導向，車輛檢修期的管理，列車的模擬仿真等。
（四）列車自動防護系統（ATP）
ATP是整個ATC系統的基礎。ATO和ATS子系統都依托于ATP子系統的工作。列車自動防護系統（ATP）亦稱列車超速防護系統，其功能為列車超過規定速度時即自動制動，當車載設備接收地面限速信息，經信息處理后與實際速度比較，當列車實際速度超過限速后，由制動裝置控制列車制動系統制動。ATP自動檢測列車實際運行位置，自動確定列車最大安全運行速度，連續不間斷地實行速度監督，實現超速防護，自動監測列車運行間隔，以保證實現規定地行車間隔。
二、地鐵信號系統存在的問題
當前，地鐵建設工程是國家投資的重要項目，對促進社會現代化交通運行起到了關鍵性的作用。信號系統是地鐵工程建設不可缺少的內容，關系著列車信號的及時傳輸與列車的自動控制，為列車駕駛人員的操作及調度人員的調控提供實時信息，是城市軌道交通運營的重中之重，但受到技術條件的限制，我國地鐵信號系統依舊存在著諸多潛在的問題需要我們去繼續研究與改進。
1、時效性。信號傳遞不及時會影響了列車運行控制的時效性，導致前后車輛協調運行脫離預期的軌跡。造成這種現象的原因主要是因為地鐵信號系統使用的設備不夠先進，降低了地鐵信號傳輸的速度，從而影響了信號系統按時傳輸的性能。
2、準確性。城市軌道交通具有“高速性”特點，若地鐵控制系統傳輸的信號不準確，對后期列車行駛調控危害極大。地鐵信號系統“誤報、錯報”等問題，可能直接導致地鐵交通事故。
3、穩定性。穩定性是針對信號傳輸流程的可靠性而言，也是衡量信號系統傳輸性能的一項指標。影響地鐵信號系統穩定性的主要因素是“電磁干擾”，這種電磁現象會造成信號中斷、減弱等不良問題。
三、地鐵信號系統自動控制技術未來發展方向
當前，地鐵信號系統的自動控制發展方向主要體現在三個方面：一是通信網絡技術在地鐵信號中的應用，形成了以通信為基礎的AATC系統；AATC系統將軌道分割成不同的控制區,每個控制區由車站設備房內的車站計算機控制,在AATC控制區由分布的電臺構成無線通信網,各控制區彼此交替,以免出現盲區。利用時分多址(TDMA)方法將0.5s分割成256幀,最多可同時控制20輛列車。多數情況下,站間可以被無線電可靠地覆蓋,而且有冗余,不需要在站間安裝電臺。這種冗余是一種自愈式的結構,當其中一個電臺故障時,系統可以重新組織,并自動報告故障電臺位置或編號,不會影響通信和對列車的控制。通常一個電臺的信息會有兩個甚至三個電臺接收,擴展頻譜技術最初是為軍事應用而設計的,具備在惡劣電磁環境下可靠傳輸的能力。二是隨著通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多樣化，目前普遍采用的站間ATO方式將向全程無人ATO方式發展；目前普遍采用站間ATO方式,即正常情況下列車出站時的啟動由駕駛員完成,運行過程則是全自動的。全程無人ATO方式則是列車上沒有任何駕駛員或工作人員的全自動方式,站停、發車、運行、折返、入庫等過程由操作控制中心直接管理。目前的ATO方式,在通信的速率、通信安全性、可靠性等方面能得到保證的話,很容易升級為全程無人ATO方式。全程無人ATO方式具備非常高的靈活性,對突然增長的能力需求和不可預見的事件具備敏捷的反應能力,而且不需要增加系統操作人員的工作壓力,自然也就提高了運輸效率和經濟利益。讓更多的人力資源直接用于為旅客提供服務,這才是乘客最迫切需要的。三是利用先進的網絡技術與計算機技術，單一的ATS系統將向集成化的綜合地鐵控制系統方向發展。由于通信技術的發展,ATC系統中ATS子系統的功能也越來越強。ATS子系統正在向集成化方向發展,它已不僅僅是傳統意義上的“列車自動監督”,地鐵工程中地鐵信號系統的其它子系統如電話系統、無線通信系統、公共廣播系統、閉路電視系統、環控系統、電力監控系統、自動售檢票系統、火災報警系統及保安系統等的監督和控制功能,可與乘客信息系統、列車自動監督系統等功能集成在一個系統中,這樣既保證了地鐵系統運行的完整性、協調性,又減少了設備量和工作人員的數量,使系統更先進、更高效。
四、結束語
隨著社會經濟與城市建設的發展，城市人口也呈快速增長態勢，市民的生活節奏加劇，同時對地鐵的運輸能力的要求也越來越高。目前，也是地鐵信號系統自動控制技術一個不斷發展的時期，希望通過對地鐵信號系統自動控制技術的做一個簡單的探討，促進地鐵信號系統的發展。
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【關鍵詞】 信號系統 屏蔽門 故障處理
【Abstract】 With the rapid development of urban rail transit，the requirement of the interface relationship between The urban rail transit signal system and the Platform screen door （PSD）becomes more strict and standard，The requirement of the exchange and transmission of the information and the Fault emergency handling between the Signal system and The Platform screen door enhances unceasingly，The purpose of this paper is to analyze the working principle， interface function and fault handling ，between the guangzhou metro line 4 and 5 subway signal system and the Platform screen door，Ensure the safety of passengers boarding and evacuate the passengers' safe evacuation，make further efforts to ensure the safe operation and passenger efficient travel；
【Key words】 The signal system； The Platform screen door； Fault handling
當前我國中大城市存在道路擁擠、車輛堵塞、交通秩序混亂的現象，已經成為城市發展的“瓶頸”問題。隨著城市規模和經濟建設飛速的發展，城市化進程逐步加快，城市人口急劇增加，人員出行和物資交流頻繁，城市交通供需矛盾日益緊張，城市軌道交通行業因其舒適、快捷和便利等特點，已經成為許多城市軌道交通的首要選擇。
城市軌道交通作為城市快速發展的一個重要標志，其安全性作為首要關注點，保證行車安全和乘客安全至關重要，地鐵信號系統與屏蔽門系統就是其中一個安全方面，列車在站臺位置處將行車區域與站臺乘客候車區域進行分隔，保證著乘客的上下車及進站及出站的安全運行，因此需要實時保持信號系統與站臺屏蔽門間的信息傳遞及狀態監控，實現信號系統與屏蔽門間的聯鎖邏輯，將屏蔽門與信號系統聯鎖接口有效結合，為行車安全奠定重要的基石。
1 信號系統與屏蔽門系統信息傳輸
信號與屏蔽門聯動系統主要通過車載子系統（車載ATP、車載ATO）、軌旁子系統（軌旁ATP、聯鎖系統）、屏蔽門子系統（機電屏蔽門控制室、站臺屏蔽門）組成。通過三大子系統間的通信邏輯關系，實現信息的傳遞，保證站臺屏蔽門的開關及列車的正常進出站，如上圖1所示為三大子系統間的信息傳輸。
屏蔽門系統通過采集信號側繼電器的接點動作屏蔽門開關門，在信號系統驅動命令未改變之前繼續保持同一操作，保證乘客的上下車及列車的正常進出站。
車載系統通過接受來自于軌旁ATP系統發送的屏蔽門狀態信息判斷站臺屏蔽門狀態，如果屏蔽門狀態從“關閉并鎖閉”狀態意外地變為“打開”狀態，車載系統會發出相關安全操作命令禁止列車正常進站或者出站（列車會產生緊制）。
軌旁聯鎖系統不間斷的監控站臺屏蔽門狀態，并在列車進出站時將關門并鎖閉的狀態信息發送車載ATP，確保列車的正常進出站；當因設備故障不能發送關門并鎖閉的狀態信息時，通過互鎖解除操作解除列車進出站對關門并鎖閉信息的監控，減少故障對行車運營的影響。
2 信號系統與屏蔽門系統電氣接口（圖2）
2.1 屏蔽門“關門并鎖閉”狀態采集
R1、R2為信號側關門并鎖閉繼電器，當屏蔽門關門且鎖閉的情況下， 信號側R1、R2繼電器吸起，繼電器線圈得電，前接點導通，聯鎖系統通過板塊采集繼電器狀態，此時屏蔽門無故障，列車進出站時軌旁ATP系統會將屏蔽門“關門并鎖閉”信息發送至車載ATP系統，車載ATP系統在確認屏蔽門狀態良好的前提下正常進出站。
2.2 屏蔽門故障后互鎖解除功能
R7、R8為信號側互鎖解除繼電器，當屏蔽門發生故障時，聯鎖系統無法采集到屏蔽門關門且鎖閉的狀態信息，車載ATP系統檢查屏蔽門不滿足正常進出站的條件，進站前會產生緊制，出站時進路無法開放。此時需在站臺端墻門處PSL盤上操作互鎖解除，此時互鎖解除繼電器R7、R8吸起，線圈得電，前接點導通，聯鎖系統通過板塊采集互鎖解除繼電器狀態，確保列車正常進出站；
互鎖解除操作旨在通過這一特殊操作（PSL盤上操作互鎖解除按鈕）解除屏蔽門與信號系統間聯鎖關系，執行該操作后列車進出站，車載系統可甩開對“關門并鎖閉”信息的檢查確認。
2.3 開關門操作
R3（R9）、R4（R10）為信號側開門繼電器，屏蔽門側不間斷輸入110V的動作電源，當列車進站停穩后，車載ATP系統會發送請求開門的信息給軌旁ATP，軌旁 ATP系統經判斷滿足開門條件后會將開門命令發送至聯鎖系統，聯鎖系統通過ECC單元將開門命令通過板塊發出，此時R3、R4繼電器吸起，繼電器線圈得電，前接點導通，屏蔽門打開，開門動作一直保持到聯鎖系統關門命令的發出；
R5、R6為信號側關門繼電器，屏蔽門側不間斷輸入110V的動作電源，當乘客上下車停站時間結束后，車載ATP系統會發送請求關門的信息給軌旁ATP，軌旁 ATP系統經判斷滿足關門條件后會將關門命令發送至聯鎖系統，聯鎖系統通過ECC單元將關門命令通過板塊發出，此時R5、R6繼電器吸起，線圈得電，前接點導通，屏蔽門關閉，關門動作一直保持到聯鎖系統開門命令的發出。
3 信號系統與屏蔽門動作時序
3.1 開/關門動作時刻
結合屏蔽門系統的反應時間，一個正常的開門和關門周期中會發生以下事件：
t1：關門繼電器發出關門命令，開門繼電器提出開門命令1/開門命令2；
t2：“關閉且鎖閉”接點斷開，表示門未關閉未鎖閉，開始開門；
t3：門打開；
t4：關門繼電器提出關門命令，開門繼電器關閉開門命令1/開門命令2；
t5：開始關門；
t6：門關閉。“關閉且鎖閉”接點閉合，關閉且鎖閉和關門繼電器吸起，表示門已關閉并鎖閉。（如圖3所示）
3.2 PSD開/關門動作時序
（1）t1時刻，關門繼電器失磁落下，開門繼電器勵磁吸起。t1-t2這段時間為開門命令到開門動作時刻的延遲時間，延遲時間小于300ms；
（2）t2-t3這段時間為門打開過程時間；
（3）t4時刻，列車停站時間已到，關門繼電器失磁落下，開門繼電器勵磁吸起。t4-t5這段時間為開門命令到開門動作時刻的延遲時間，延遲時間小于300ms；
（4）當仍舊處于開門過程中時收到關門命令：PSD將在關門命令后500ms 內停止開門并開始關門；
（5）當仍舊處于關門過程中時收到開門命令：PSD系統將在開門命令后500ms 內停止關門并開始開門；
（6）“關閉且鎖閉”以及“超馳開關”接點的反應時間：即接點落下/彈起時間
以上為開/關門動作時刻以及動作時序，在規定的時刻完成需要的命令，保證乘客上下車以及列車停站的動作的順利高效的完成。
4 結語
信號系統與屏蔽門系統間采用接口電路進行信息的傳輸交換，實現開關門操作及列車的正常進出站，確保行車的高效性和安全可靠性。
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摘 要： 地鐵信號技術，是保證列車高效、安全運行的核心部件。信號技術的發展，經歷了一系列的演變，現在已經越來越趨于成熟。隨著信號技術的不斷升級和發展，各種信號技術在設計理念及功能方面都有了差異。文中主要對地鐵信號技術的特點及發展趨勢進行介紹。
關鍵詞： 地鐵信號技術；特點；趨勢
1.引言
地鐵信號技術的發展趨勢主要提現在三個方面：（1）通信網絡技術在地鐵信號中的應用，形成了以通信為基礎的ATC系統；（2）隨著通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多樣化，目前普遍采用的站間ATO方式將向全程無人ATO方式發展；（3）利用先進的網絡技術與計算機技術，單一的ATS系統將向集成化的綜合地鐵控制系統方向發展。
2.概述
在城市軌道交通系統中，信號系統是一個集行車指揮和列車運行控制為一體的非常重要的機電系統，它直接關系到城市軌道交通系統的運營安全、運營效率以及服務質量。它保證乘客和列車的安全，實現列車快速、高密度、有序運行的功能。
地鐵信號技術是由傳統列車的自動停車技術發展而來的，是通過列車上的自動控制系統，接受地面軌道傳送的允許列車行車速度的信息，之后利用計算機進行控制，從而實現列車的自動控制。地鐵信號技術把地面軌道傳送的，允許列車行車速度的信息同列車的時實前進速度對比，當列車的行駛速度超過限定車速時，自動控制系統就會依據計算機分析出最佳的降速方案，在該系統的實際應用中，信號的傳遞方式、及信號的運用是決定列車控制的關鍵環節。近年通過對地鐵信號的研究，地鐵信號系統得到了很大改善，為地鐵的安全行駛提供了有力的保障。
3.發展現狀
相較于其他的發達國家，我國的地鐵信號技術的應用與發展起步晚，在初期階段以引入國外信號系統為主，以此來彌補我國地鐵信號技術方面的空白。與此同時，我國也借此加入到了地鐵信號技術的研究中，當前我國的地鐵信號技術已經取得了較大的進步。在引進國外先進技術的基礎上，我國對當前所使用的地鐵信號系統進行了較好的完善與更新。此外，就當前的城市地鐵信號技術存在的缺陷進行了較好完善。目前，我國已將城市的軌道交通發展列入了國民經濟大發展綱要之中，并將其作為城市經濟不斷持續發展的重要方針戰略。當前，我國地鐵信號系統主要是應用于自動控制、自動保護、自動運行等系統；要逐漸使用列車自動控制技術，并逐步實行數字軌旁信號技術，利用該技術來提高地鐵運行的安全性與穩定性。
4.地鐵信號技術發展的特點
（1）強調自動化 應用全自動化的先進系統，以消除人為因素的不利影響，縮短追蹤間隔，提高通過能力，使系統運行準時、可靠，通過自動駕駛，以提高旅客乘車舒適度，提高停車精度，從而實現站臺們控制，以改善乘車環境，確保旅客安全等。
（2）強調系統化 由于ATC系統是為了實現優化列車運行控制，各子系統之間必然存在分工與協作問題，顯然協作的好壞直接影響到系統的性能，隨著計算機、控制、通信與信息技術的發展，為ATC系統化建設準備了物質條件，各發達國家的ATC系統各子系統間都有高容量的信息交換接口，在計算機的管理下，有條不紊地控制，管理著整個交通系統中的列車運行。
（3）更加依賴地車信息傳輸 由于信息是控制的基礎，無論ATP還是ATO及ATS控制，都需要地車甚至車地通信，兩個代表性信息傳輸方式分別是數字編碼無絕緣軌道電路方式和軌間交叉電纜傳輸方式，目前數字編碼無絕緣軌道電路方式在應用數量上占據了明顯優勢，而軌間交叉電纜傳輸方式只在特別強調運輸密度的場合下才應用，由于無線具有設置靈活，雙向傳輸，信息量大，易于維護，成本低等特點，發達國家開始開發基本無線通信技術的ATC系統，但目前基于無線通信方式的地鐵信號系統還沒有開通的先例。
（4）維修管理更加重要 除了設備本身需要進行可靠性控制外，由于地鐵交通空間狹窄，運輸密度高，設備故障對系統的影響非常大，為了提高系統的可靠性，減少維護費用，信號系統的監控管理以及維修管理信息系統都非常重要，如發達國家地鐵ATC系統大都具有有線維護計算機，綜合測試試驗車，維護管理信息系統，設備維修基地等。
5.地鐵信號技術發展趨勢
近年來，隨著我國城市地鐵工程項目的建設進程逐漸加快，地鐵信號技術也隨之得到了快速發展。未來我國的地鐵信號技術的發展趨勢將以移動閉塞系統、以及控制系統為主要發展趨勢。這主要體現在三個方面，即：
（1）利用當代計算機技術，結合W絡技術，促使單一的列車自動監控系統逐漸向集成化方向發展，逐步形成綜合城市地鐵交通系統。這不只是傳統意義上的列車自動監控，地鐵工程中的無線通信系統、公共廣播系統、火災報警系統等信號子系統能夠完好的實現監督與控制功能，并且能夠與乘客信息系統等功能集成在一個系統當中，這樣不僅可以保證地鐵安全的運行，而且能夠減少工作人員，促使地鐵信號系統更加的先進、高效。
（2）隨著技術的不斷進步，通信安全得到了很大提高，通信手段也變得多樣化，當前我國普遍使用站間列車自動運行方式，即在正常的情況下，列車出站時由駕駛員來啟動，運行過程則是全自動的。隨著技術的不斷發展進步，未來將會向全程無人的列車自動運行方式方向發展，即列車上沒有駕駛員，采用全自動系統控制來實現發車、行駛、站停、返回等過程。就當前的技術水平來講，只要保證通信速率及通信安全，實現全程無人的列車自動運行并不難。
（3）通信網絡技術在城市地鐵信號技術中的應用，進而形成以通信為基礎的列車自動控制系統。軌旁信號是把區間線路劃分成多個固定區段，以此來作為列車占用檢測，以及向列車自動控制設備傳輸信息的載體。列車定位主要是通過固定的軌道電路區段為基本單位，采取模擬軌道電路的方式，從地面軌道向列車自動控制設備傳輸多種信息，進而列車利用階梯式的方法來控制列車行駛速度，這就是通常所說的固定閉塞。由于模擬軌道電路的列車自動控制系統中，各個子系統都處于分離的狀態，技術水平落后，并給維修工作帶來了困難，制約了列車的行駛速度。
6.結語
城市建設的發展、城市人口的急劇膨脹，對地鐵運輸能力的要求越來越高。用戶的需求，科技的進步，促進了地鐵信號技術的發展。基于通信的ATC系統，全程無人ATO系統，集成的地鐵控制系統是地鐵信號系統發展的方向，并隨著通信、網絡、計算機技術的進步而不斷發展。
參考文獻
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摘 要：本文主要分析了既有信號燈和工程車運行安全控制系統，然后對信號上車對既有信號系統造成的影響進行了簡單的總結。
關鍵詞：城市軌道交通；工程車運行安全控制系統；信號上車；信號機；實施可行性
作為一種自動控制系統，城市軌道信號系統的主要目的就是為了有效的保障乘客和列車的行駛安全，一般分為工程車和運營列車兩種類型。根據我國目前的軌道交通行業來看，一般只有在運營列車上才安裝了車載信號系統設備，這樣才能夠實現指揮管理有序、運行高效。對于工程車來說，由于運行的時間是非運營時段，因此一般都沒有車載設備，只是根據地面信號燈來運行，存在著一定的運行安全隱患 。
一、既有信號系統
對于城市軌道交通信號系統來說，最關鍵的就是ATC，即列車自動控制系統，其中主要包括CI（聯鎖子系統）、ATS（列車自動監控子系統）、ATP（列車自動防護子系統）、ATO（列車自動駕駛子系統）等子系統，具有自動監控功能、聯鎖控制功能、自動運行功能、自動防護功能等[1]。
列車自動駕駛子系統主要是用于控制列車自動運行的關鍵設備，在列車自動防護子系統的安全防護下，然后列車自動監控子系統就會發出列車運行的指令，進而實現列車運行。
列車自動防護子系統的主要作用就是保證列車安全、平穩的運行，其軌旁控制設備就是軌道旁的列車自動防護子系統或列車自動駕駛子系統計算機設備，其主要作用是在列車運行的過程中實時的計算其移動授權；通過聯鎖接口，列車位置和軌旁設備狀態就能夠實現數據交互；通過與列車自動監控子系統接口，這樣列車的運行信息也就能夠實現交互；通過無線系統，就能夠與列車車載設備之間實現通信。車載列車自動防護子系統或列車自動駕駛子系統計算機設備，是列車處理信息的關鍵設備，通過接收軌旁無線設備以及地面應答器報文所發出的列車移動授權指令，接收列車自動監控子系統發出的列車運行調整指令，然后對列車的速度曲線進行計算，并對列車速度進行防護[2]。
聯鎖子系統主要是對現場的信號設備狀態進行采集，然后結合操作員的操作指令來完成聯鎖運算，控制管轄車站進路以及信號機、軌道空閑檢測、道岔等室外的設備。根據信號機控制，聯鎖子系統會按照信號機類型的不同，來實行差異化的信號機控制電路，信號機點燈控制主要是通過安全繼電器來實現的，信號機狀態是由采集繼電器節點來獲取的，其控制安全可靠。
二、工程車運行安全控制系統概述
通過在信號設備室設置采集裝置，這樣就能夠實時采集信號機狀態，然后把相關的信息通過無線網絡將其上報到服務器；服務器對所接收的信號機狀態進行解析，然后與安全控制系統的列車當前位置和運行方向相結合，最終向車載安全控制系統提供全部的信息，這就實現了信號上車。車載安全控制系統可以通過列車運行的信號機實時狀態，來實現對列車運行的有效控制[3]。
（一）采集信號機狀態原理
采集信號機狀態的裝置主要包括天線、無線傳輸主機、采集主機以及設備柜。其實現方案如下圖所示：
（二）服務器信息處理原理
對于所接收到的信號機狀態信息，服務器是通過與信號機類型以及編號進行對應之后實現解析。其原則是根據對應的編號和類型來查找相應的信號機狀態。然后再結合安全控制系統實時的列車運行方向以及當前的實際位置，向工程車車載安全控制系統上報所有信息。一般信號機的數據如果呈現出非連續性，服務器都將其認定為紅燈條件，這樣顯著的增強了列車運行的安全性。
（三）車載安全控制系統
在一般情況下，工程車的安全防護運行控制是由信號機狀態信息和車載安全控制系統來共同實現的，地面信號信息狀態呈現出非連續性，都是處理為心信號關閉狀態。在信號關閉狀態下，需要對工程車進行人工解鎖，運行監測數據和司機操作都會由車載安全控制系統完整的記錄下來[4]。
三、信號上車對既有信號系統的影響
將工程車運行控制系統增設在既有的線路之上，其主要功能實現就是需要將信號機狀態信息上傳給工程車，然后工程車對其實現運行控制，從實施角度來看，其影響主要體現在信息收集和傳輸這兩個方面。在工程車運行控制系統中，多是采用4G完成信息傳輸，這樣在使用的過程中只需要考慮是否對頻率使用造成干擾。而在采集信號機狀態的時候，則會影響既有的信號系統[5]。其中最簡單的信號上車方式就是，采集信號機狀態信息可以利用軌旁的動態應答器來完成，但是對于既有信號系統和實際工程狀態都需要加強對安全因素的考慮，因此開放的動態應答器難以滿足這一要求。
（一）信號上車實現
1、實現方案一
電路輸出是通過聯鎖機驅動實現的，將電流互感器加裝在信號機點燈輸出的室外電纜源端，這樣就能夠對室外的信號機點燈狀態進行實施監測。信號機驅動電流通過開啟式電流互感器來獲取，然后通過有線的方式將自定義的電流比傳輸到互感器的采集處理模塊中。而且集中站能夠對多組的信號機實現管理，這樣就能夠同時實現對多組信號狀態信息的采集。
2、實現方案二
電路輸出是通過采集信號繼電器驅動實現的，可以利用ZXJ、YXJ、LXJ以及DDJ信號^電器閉合空余接點，來采集實際繼電器的工作狀態，這樣就能夠實現分析、判斷和應用室外信號機點燈邏輯電路。其點燈邏輯如下表所示：
（二）信號上車對既有信號系統影響
1、對施工工藝的影響
在施工之前需要對現場的實際情況進行詳細的調查，將安裝電流互感器的實際位置確定下來，比如安裝在防雷分線柜位置的時候，需要對既有的防雷原件和配線不造成影響；在施工過程中的時候，需要加強控制施工工藝；在施工完成之后，還需要對信號電路是否正常進行有效驗證[6]。
2、對安全認證的影響
對于城市軌道交通來說，是需要進行第三方認證的，這樣才能夠確保其可維護性、可用性、可靠性安全性。因此在現場應用條件改變之后，就需要再次進行安全認證，確保其有效性。
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關鍵詞: 基于通信的列車控制;城市軌道交通;信號系統
隨著近年來電子與通信學科的迅猛發展,城市軌道交通信號通信技術出現了革命性的變化,過去以軌道電路為代表的單向通信方式,已經被雙向通信技術所取代,現階段我國新建的地鐵項目中,采用基于無線通信的列車控制系統(CBTC)技術的項目越來越多,CBTC技術提高了車地通信效率,但是由于技術標準較新,而且信號系統是關系到列車安全的重要系統,為此,本文對現階段的城市軌道交通無信通信技術進行了比較。
城市軌道交通通信系統主要承擔著CBTC信號系統,PIS(乘客信息系統)以及車載監控系統的傳輸任務。從傳輸的數據量上看,CBTC約為數百Kbps,PIS為下行10Mbps級,而車載監控業務為上行Mbps級。從移動速度上看,速度較快的地鐵,最高時速在80Km左右,現階段的無線通信技術已經能夠達到上述要求。目前城市軌道交通通信技術中可以實現的技術主要有WiMAX、WLAN,GSM-R三種技術等,下面比較下這幾種通信技術。
1 簡介
1.1 WiMAX
WiMAX又稱為IEEE 802.16無線城域網,全名為微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),該標準是工作于2~66GHz無線頻帶的空中接口規范。它所規定的無線系統覆蓋范圍可高達50km。802.16標準系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g7個標準。最初,802.16標準的目標只局限在固定無線接入的范圍內,因此在城軌通信等快速移動領域無法使用該技術,但是隨著802.16e的提出,WiMAX技術有了很大的突破,已經涉足到移動領域,隨著標準的成熟和網絡的演進,該項技術逐步可以實現120km/h的移動速率。從而目前來看,WiMAX設備由于專利主要在一家公司,形成壟斷,設備價格非常昂貴。從該產品成熟度的角度出發,其技術標準還不成熟,不適合作為城市軌道交通通信技術。
1.2 WLAN
WLAN(無線局域網WirelessLAN),目前WLAN所包含的協議標準有:IEEE802.11b協議、IEEE802.11a協議、IEEE802.11g協議、IEEE802.11E協議、IEEE802.11i協議、IEEE802.11n協議、無線應用協議(WAP)。WLAN技術傳輸速度較快,802.11n協議的設備已經可以實現百兆級別,同時其支持的移動速度較快,能夠實現80KM/H以上的行車速度,由于應用廣泛,設備價格普遍較為便宜,非常適合長距離大規模鋪設,因此,此項技術在城軌通號領域得到了廣泛應用。但是在已經建成的地鐵項目中,仍存在著諸多問題。目前WLAN主要工作在2.4G頻段附近,為ISM頻段,不需授權即可使用。地鐵在穿越人口密集的繁華區段時,微波爐,醫療設備,乘客的手持wifi設備等容易產生電磁干擾。西安地鐵2號線在CBTC聯調初期最大的問題就是個別站附近的電磁干擾非常嚴重,干擾的存在會使系統的整體性能有非常明顯的下降,在有些時候甚至會失去工作的能力。因此,現階段該技術的最大問題是如何降低干擾因素對車地通信產生的影響。
1.3 GSM-R
GSM-R(GSM Railway)系統是專門為鐵路通信設計的綜合專用數字移動通信系統,是基于GSMPhase2+的規范協議的高級語音呼叫功能的基礎上,加入了基于位置尋址和功能尋址等功能,適用于鐵路通信特別是鐵路專用調度通信的需要。主要提供無線列調、編組調車通信、區段養護維修作業通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能,可為列車自動控制與檢測信息提供數據傳輸通道,并可提供列車自動尋址和旅客服務。GSM-R能夠支持的最高移動速度可達500KM/H,由于技術成熟,其安全性較好。如引入EDGE技術數據通信速率最高可至115Kbit/s,目前由于數據傳輸速度較低,無法實現PIS和列車監控等大容量數據業務。
2 市場現狀對比
在目前的城市軌道交通信號設備中,基本趨向于使用WLAN技術作為主要通信方式,在北京、上海、廣州、西安等城市的地鐵項目中都是使用WLAN進行CBTC和PIS系統的設計和調試,其主要的出發點是其技術的成熟性和可靠性。WiMAX作為一種和WLAN相近的技術,兩者的原理和核心技術基本一種。而且頻道基本相近,但WLAN的2.4G頻段屬于ISM的非管制頻段。針對WLAN和WiMAX主要擔心的是安全問題和干擾問題。WLAN通過對IEEE802.11i的支持,WiMAX通過對IEEE802.16e的支持,很大程度上改善了安全的問題。在抗干擾能力方面,兩者頻譜的管理是不一致的,一個屬于管制頻點,另外一個屬于非管制頻點,干擾源略有不同。而GSM-R系統,其系統經過國鐵的建設實踐,已經非常成熟,但只能夠滿足于無線列車調度,車-地數據通信等低速數據業務的應用。
3 技術指標對比
WLAN,WiMAX,GSM-R的主要技術參數分別從以下幾個方面對比:工作頻段分別為2.4G/5.8G,2.5G/3.5G,800M/900M;WLAN的802.11n協議最大帶寬100Mbps,WiMAX的802.16e最大帶寬70Mbps,GSM-R為115Kbps;WLAN和WiMAX為全業務,GSM-R則只能提供列車控制;接入距離上分別為500米,15千米,10千米;應用情況上看,只有WLAN在多地市地鐵項目均有使用,而WiMAX和GSM-R尚未使用,但是GSM-R在中國和歐洲的大鐵項目有使用;安全性和抗干擾能力上GSM-R較高,WLAN和WiMAX較為一般;只有WLAN的2.4G頻段不需要申請;系統造價WLAN較低,WiMAX和GSM-R較高。
4 工程方式對比
