时间：2022-06-10 19:15:31
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇轨道交通信号系统，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
在轨道交通系统的运行中采用相应的交通信号系统，不但能够在最大程度上保证列车的安全正常行驶，解决各个列车行驶时间上的冲突和矛盾，避免追尾事件发生，还能够极大的提高列车的运行效率，增大轨道交通建设的经济效益和社会效益。除此之外，轨道交通信号系统的使用还有利于实现列车运行自动化管理，对于提高城市交通管理现代化水平有着重要意义。而要使轨道交通信号系统发挥其应有的作用，就要确保其可靠性与安全性。以下本文笔者就结合自己对轨道交通信号系统的认识来探讨其可安全性与可靠性问题。
一、轨道交通信号系统概述
轨道交通信号系统主要是由连锁装置与列车自动控制系统（ATC）组成。ATC系统又包括列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护系统（ATP）及列车自动运行系统（ATO）。其中，ATS的主要作用是对列车的实际运行情况进行监督与控制，这样可以使行车调度工作者对整个线路的列车进行全面、系统、完整的管理。ATP的作用主要是对行驶中的列车进行监控和安全防护，避免其出现连锁设备或自身系统中出现问题故障而影响列车运行安全。ATO则主要是通过分析地面情况来对列车进行控制，这样就可以避免列车在行驶中突然的加速或减速，提高列车运行的舒适性和节能性。这三个系统相互作用，相互影响，从列车、地面、控制中心三个方面对列车进行全方位的控制，确保列车的安全稳定运行。目前的轨道交通系统是各种先进科技的共同产物，其不但技术密集程度较高，而且成本低，效益高，是一种高速度、高效率、高安全性的可靠控制系统。
二、轨道交通信号系统的安全性分析
对于轨道交通信号系统而言，安全性主要是指行车的安全和乘客的人身安全。在列车的行驶过程中，无论是因为设备出现故障，还是因为电路、软件出现问题，都可能会影响到列车的正常行驶，而由此造成的误动或错误操作，极有可能造成严重的安全事故。为此，在轨道交通信号系统的设计与应用中，应该将以故障为导向的安全性能放在首要地位。在此过程中，需要解决的问题主要包括轨道数据处理、数据采集与驱动以及数据传输等三个方面的故障-安全问题。可以采用当前先进的计算机技术，如容错技术、故障检测和诊断技术以及多重化技术等，均能够为提高轨道交通信号系统的安全性提供技术支持。以下主要对列车自动控制系统的各个子系统的安全性进行分析。
1、ATS系统
（1）在控制中心设立两套ATS系统，互为热备份，即其中的一个系统在线时，另一个系统也在不断更新其数据信息，当出现故障需要切换时，热备份系统在很短时间内完成对轨旁信息的扫描，从而保证系统获取最新的数据。
（2）控制中心ATS主机与车站ATS设备间采用双通道（主、备）或环路方式构成系统（由通信专业提供），以保证某点或某段通信信道发生故障时，系统仍能正常工作。
（3）当系统中某些单元出现故障或运营过程中出现异常情况时，系统具备降级运行的功能，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，如在车站可以完成自动进路调整或根据列车识别号进行自动信号控制。
（4）当列车运行偏离运行图时，系统自动生成调整计划或自动调整列车的停站时间、区间运行时间。当偏离误差较大时，可由调度员人工介入，指定列车的停站时间和区间运行时间，或对系统实施运行图进行调整。
（5）通过列车识别装置（PTI）能自动完成全线监控区域内的列车跟踪（服务号、目的地号、车体号、车次号）。随着列车的运行，跟踪显示从一个轨道区段向下一个轨道区段移位、显示。
2、ATP系统
由于ATP系统主要是对列车的设备和系统进行安全监控，因此其安全性设计应该将重点放在保证设备系统安全上。首先，ATP系统可以利用双层网络与全冗余的模式来进行设计，将系统中的所有设备都设置相应的冗余接口，并做好备份，以保证系统某个节点出现故障后系统也可以不受影响而正常运行。其次，编码软件也可以利用冗余技术，且编码中不可出现循环语句，这样是为了保证某个编码控制程序出现中断后可以继续对系统进行控制，且不会形成死循环的问题。第三，为了进一步的保证系统的安全性与可靠性，对于一些较为重要或者较为容易出现故障的设备，应该进行双重备份。同时，为了避免强信号对系统产生干扰，还要在电路中设计一定的防冲击电路和防干扰措施。这样才可以很好的保证系统的安全运行。
3、ATO系统
作为以地控车的控制系统，ATO系统应该能够在列车超速运行时给予一定的警告，并利用系统中的车载设备采取一定制动措施。正常情况下ATO系统是自动运行，但是如果其因故障无法自动运行，应该要能够尽快转入人工操作的程序中，以保证列车安全运行。同时，在系统的运行中需要大量的实时数据，因此数据传输应该首先循环传送。为了保证行驶中的列车和地面工作站点之间可以随时联系沟通，在列车出站之前，要对ATO系统进行检查，尤其是要对接口处进行仔细检查，以保证系统的安全工作。
三、轨道交通信号系统的可靠性分析
要充分发挥轨道交通信号系统的作用，不但要保证其安全性，还要保证其可靠性。因为只有确保系统的可靠，才能保证其高安全性。尤其是在实践中，可靠性是评价轨道交通信号系统安全性的重要指标。在国际上目前已经提出了定量可靠性性分析指标，并规定列车超速防护的车上设备的平均无故障时间（MTBF）不低于104h，地面设备的平均无故障时间不低于105h。
在城市轨道交通中由于ATP系统在正常驾驶模式下使用，是惟一能连续控制列车运行，并长期确保列车安全运行的驾驶模式。降级驾驶模式是ATP系统出现故障情况下，在限速条件以人工驾驶来降低列车运行风险所采用的一种驾驶模式。不过，该模式并不能避免所有风险，所以要求正常驾驶模式必须非常稳定可靠，以尽量减少采用降级驾驶模式。鉴于上述因素，在国外城市轨道交通工程中，提出ATP系统正常驾驶模式的可靠必须高于99.99%。
四、结语
总之，在现代城市轨道交通事业的发展中，加强列车运行的安全控制是非常重要的。这就需要合理的设计和运用轨道交通信号系统，从每个子系统的角度出发来确保其安全性与可靠性，为人们出行提供安全可靠的交通设施。
参考文献
[1]何泳斌.城市轨道交通信号控制方式研究[J].交通世界，2004（09）.
【关键词】现场总线城市轨道信号系统
一、引言
随着计算机和通信技术大量应用于信号系统中，传统的集中控制模式的信号系统逐渐被淘汰，采用现场总线技术的分散控制模式的信号系统逐步应用于城市轨道交通中。
二、现场总线技术的分类
目前城市轨道交通信号系统中使用的现场总线主要有以下几种：PROFIBUS、CAN、LONWORKS等。其主要技术特点如下：（1）PROFIBUS现场总线。PROFIBUS是一种国际性的、开放式的、不依赖于生产商的现场总线标准。它诞生于1987年，由德国SIEMENS公司等组织开发，先后成为德国和欧洲的现场总线标准（EN50170），并于2000年成为IEC61158中的现场总线国际标准之一。（2）CAN现场总线。CAN是控制器局域网（Control Area Network）的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，其总线规范被ISO国际标准组织制定为国际标准。CAN总线在国内应用非常广泛，在目前的轨道交通有大量应用实例。
三、现场总线技术在城市轨道交通信号系统中的应用
城市轨道交通信号系统主要由计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统和列车自动监控子系统组成。本文讨论西门子计算机联锁子系统中现场总线的应用。
SICAS ECC基本配置：（1）操作与显示控制系统：包括计算机单元操作控制台、中央操作与显示功能、服务与诊断（S&D）设备。（2）IC（联锁计算机）系统：包括用于联锁的信号和安全逻辑，多样化的微机、冗余设计和到EIM-ECC的总线连接。（3）SICAS ECC（元件控制计算机）：带有3取2计算机系统的故障-安全EIM-ECC，用于室外设备和轨道空闲检测的接口连接）。
从SICAS系统硬件图中可以看到整个SICAS系统用到了ATS总线和PROFIBUS总线。其中SICAS ECC与相邻的SICAS ECC之间采用PROFIBUS总线进行通信、SICAS ECC与下一个SICAS之间采用PROFIBUS总线进行通信，SICAS IC与SICAS ECC采用PROFIBUS总线进行通信，而SICAS IC与相邻的SICAS IC采用ATS总线通信，SICAS IC和控制中心也采用ATS总线进行通信。
SICAS系统进行了冗余设计，SICAS的冗余设计分为设备冗余和通道冗余。通道冗余指的是每一台设备提供两个通道，例如PROFIBUS A通道和PROFIBUSB通道，两个通道信息同步，设备可以任意选择一条传输通道进行信息的传递。
由于采用了PROFIBUS现场总线，计算机联锁系统的系统结构具有高度分散性，网络采用冗余结构，而且从PROFIBU协议模型看，显而易见不仅简化了系统结构和设备，还提高了可靠性。重要的工作站，如SICAS ECC都享有信息通道冗余，可实时地选用PROFIBUS A、B网络中任一通道完成数据传输，保证了信息的安全性和可靠性。
四、结论
城市轨道交通的快速发展，对信号系统提出了更高的要求，为了改进传统信号系统的一些缺点，比如设备复杂，故障查找困难等，越来越多的城市轨道交通信号系统使用现场总线技术来简化系统结构、提高系统可靠性、降低成本。现场总线技术的应用也使得城市轨道交通信号系统向着数字化、网络化、智能化的方向发展。随着我国城市轨道交通快速发展，会有越来越多的现场总线进入城市轨道交通领域。
参考文献
[1]刘阳学，现场总线技术在城市轨道交通综合监控中的应用，现代城市轨道交通，2006年5月，pp.11-13
关键词: 城市轨道交通; 控制; 信号
1城市轨道交通信号系统技术发展趋势
信号系统是保障行车安全、提高运输能力的关键技术装备。城市轨道交通信号系统随着微电子技术、计算机技术、通信技术的发展而不断发展。信号系统中,地面与车载设备的安全信息传输方式,大致经历了模拟轨道电路、数字轨道电路和无线通信3个阶段。
1.1基于模拟轨道电路的ATC系统
轨道电路是将区间线路划分为若干固定的区段,进行列车占用检查和向车载ATC设备传送信息的载体。列车定位是以固定的轨道电路区段为单位,采用模拟轨道电路方式由地面向车载设备传送
图1模拟轨道电路列车运行速度控制示意图
10～20种信息,列车采用阶梯式速度控制,称之为固定闭塞。如图1所示。模拟轨道电路在我国应用的代表产品有:从英国西屋引进的FS-2500无绝缘轨道电路(北京地铁1号线、13号线) ;从美国GRS公司引进的无绝缘数字调幅轨道电路(上海地铁1号线) ;大连轻轨采用国产WG-21 A轨道电路。从系统整体角度来看, 基于模拟轨道电路的ATC系统中各子系统处于分立状态, 技术水平明显落后, 维修工作量大, 制约了列车运行速度和密度的进一步提高, 将逐步退出历史舞台。
1.2基于数字轨道电路的ATC系统
数字轨道电路采用数字编码方式, 地面向车载设备传送数十位数字编码信息, 列车可实现一次模式曲线式安全防护, 缩短了列车运行间隔, 提高了舒适度。数字轨道电路列车速度控制曲线如图2
采用数字轨道电路的ATC系统, 列车可实现一次模式曲线式安全防护, 因此称之为准移动闭
塞。数字轨道电路在我国应用的代表产品有美国USSI公司的AF-904无绝缘数字轨道电路(上海地铁2号线、津滨轻轨等) ; 德国西门子公司的FTGS无绝缘数字轨道电路(广州地铁1、2号线, 南京地铁1号线等) 。数字轨道电路的ATC系统采用微电子技术、计算机技术和数字通信技术, 延续了轨道电路故障2安全的特点, 目前在我国和世界范围内开通运用较多, 系统的可靠性和稳定性得到了充分的验证。但数字轨道电路存在以下缺点。
1. 必须具备很强的抗干扰能力。轨道电路中ATC信息电流一般在几十毫安至几百毫安, 而列
车牵引回流最大可达4000 A。
2. 受轨道电路特性限制, 只能实现地面向列车的单项信息传输, 信息量也只能到数十比特, 限制了ATC系统的性能。
3. 与牵引供电专业的设备安装相互影响。信号设备和牵引供电设备都需要安装在轨道上, 2个专业设备的安装必须相互协调, 否则会相互影响对方系统的性能。
4. 无法进行列车精确定位。只能按轨道电路区段对列车进行定位, 一般区段长度为30～300 m, 对缩短列车运行间隔有一定的限制。
1.3基于通信的列车运行控制系统( CBTC)
CBTC的特点是前、后列车都采用移动定位方式, 通过安全数据传输, 将前行列车的位置信息安全地传递给后续列车, 可实现一次模式曲线式安全防护, 并且其防护点能够随前车的移动而实时更新, 有利于进一步缩小行车间隔, 提高运输效率,称之为移动闭塞。CBTC系统列速度控制如图3所示。
图 3CBTC列车运行速度控制示意图
无线通信的传输方式很多, 但是目前国内主要采用的有4种方式。
1. 无线AP传输方式: 采用沿着轨道方向的无线定向天线, 传输距离可以达到200 ～400 m 。优点是安装简单, 施工方便, 成本低。缺点是无线场强分布不均匀。
2. 漏缆传输方式: 沿着同轴电缆的外部导体
周期性或非周期性配置开槽口, 电信号在该电缆中传输的同时, 能把电磁能量的一部分, 按要求从特殊开槽口以电磁波的形式放射到周围的外部空间,既具有传输线的性质, 又具有无线电发射天线的性质。优点是场强覆盖均匀、适应性强、电磁污染小等。缺点是成本较高。
3. 波导管传输方式: 波导管是一种双向数据传输的无线信号传输媒介, 具有传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强等特点。缺点是工艺复杂, 受环境湿度影响较大。
4. 感应环线方式: 通过轨道铺设交叉感应环线, 实现无线通信。
在我国已经开通使用的武汉轻轨和广州地铁3号线是采用加拿大阿尔卡特公司的Sel Trac MB 系统, 用感应环线实现车2地信息双向传输; 北京地铁10号线和奥运支线、广州地铁4号线用德国西门子公司的TrainguardMT, 用点式AP实现无线信息传输; 北京地铁2号线改造、机场线采用法国阿尔斯通公司的URBAL ISTM, 用波导管和点式AP实现无线信息传输。现在正在建设的项目(广州地铁5号线、广佛线, 上海地铁6、7、8、9号线,北京地铁4号线, 沈阳地铁1、2号线, 成都地铁1号线等) , 都选择了基于点式AP 无线通信的CBTC系统, 它已经成为我国城市轨道交通信号系统选型的主流制式。CBTC系统采用当前先进的计算机技术和信息传输技术, 不与牵引供电争轨道, 有利于牵引供电专业合理布置设备; 不需要在轨道上安装设备, 易形成疏散通道。采用CBTC技术, 具有多方面优势(提高效率、易于延伸线建设和改造升级) , 可以充分利用国内现有的信号产品和资源, 易于实现国产化。其中具有完全自主知识产权的计算机联锁设备和ATS子系统已经成功在现场开通使用。但目前CBTC系统的应用在国际上还处于初期阶段, 国外厂商都在结合工程实践不断完善, 开通投入商业运营的线路并不多, 开通过程中主要存在以下技术瓶颈, 需要在今后的研制和工程实施中加以解决。
1) CBTC系统的列车定位和移动授权依赖无线信息传输, 如果某列车或地面某点发生无线通信中断或故障, 就会失去对列车的定位, 将对运营造成较大的影响, 且故障处理将比原来的轨道电路系统复杂。世界上已进行了近30年的CBTC系统研制, 最大的技术瓶颈就是一旦发生通信故障时, 如何保障行车安全和减小对运营的影响面问题。为此绝大多数采用CBTC系统的工程都配置了后备信号系统, 以解决上述问题。
2) 除采用环线通信外, 目前CBTC系统采用的IEEE802.11系列的WLAN标准是一个开放的无线频段, 该频段不限制其他用户使用, 用户较多时容易造成相互干扰, 特别是在高架开放区段, 抗外部干扰问题尤为重要。
3) 列车从地面的一个AP切换到另一个AP时信息传输会有中断, 存在一定程度的丢包现象, 如何提高信息传输的可靠性也待研究。
2城市轨道交通线信号系统选型
2.1新建线路信号系统制式选择
根据上述城轨交通信号系统发展情况和各种制式的应用情况, 对于城市轨道交通线网新线建设,信号系统制式选择原则如下: ①不宜再采用基于模拟轨道电路的ATC系统; ②仍然可采用基于数字编码轨道电路的ATC系统; ③推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC) 。
2.2旧线改造信号系统模式
我国早期建设的运营线路(旧线) 一般采用轨道电路方式的ATC系统, 因此在信号系统改造时, 推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC)方案。改造期间, 无线通信的CBTC系统与既有的轨道电路互不影响, 减少了改造的技术难度和工程管理难度。
3国产化城轨交通信号系统进展情况
国内开发的城市轨道交通系统3种制式都有,基本上都采用CBTC基于无线的列车控制系统。主要开发进展情况如下。
1. 中国铁道科学研究院, 充分利用专业齐全的优势, 通过多年的研发, 完成了包括CBTC系统的所有子系统(ATS、联锁、ATP、ATO、DCS、应答器等) , 并进行了室内系统调试、现场试验和调试。铁科院的ATS子系统、计算机联锁子系统是国内成熟技术, 具有城市轨道交通业绩, 已经具备工程实施的条件。铁科院的CBTC系统对无线故障情况下的后备转换, 进行了深入的研究, 能够在保证行车安全的情况下, 尽量减少对正常运营的干扰, 达到了先进的水平。在安全性方面, 与研发同步进行第三方安全认证工作, 已签署安全认证合同并开展安全认证工作。
2. 2004年, 北京交通大学、北京地铁运营公司、北京和利时公司申请北京市科委“基于通信
的城轨CBTC系统研究”科研项目, 在北京地铁试车线进行了ATP、ATO 试验, 并在大连设立了10 km试验段, 包括地面线路和地下线路, 进行了2列列车的追踪试验。亦庄线计划2010 年底开通点式ATP, 2011年底CBTC全系统全功能开通。
关键词：信号系统 自动控制 联锁 培训
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;
中图分类号：U284.3文献标识码：A文章编号：
培训对象主要有三种：行车调度人员的培训、维护人员的培训、司机驾驶人员的培训。针对不同人员需相应配备培训设备、培训的重点也各不相同。培训系统应能模拟ATC系统的设备运营情况，展示ATC系统设备的工作原理，演示ATC系统的工作原理，一般要求能实现与正线任一站场一致情况下的培训模拟。
目前，郑州、南昌、福州、徐州、石家庄等城市轨道交通兴建，从线网规划角度出发，资源共享已经越来越重要，而培训中心也是一个资源共享的方向。但信号系统的核心设备均采用国外厂商设备，信号系统制式多且不同，具有各自的技术特点。
一、培训中心设备组成
一套完整的培训中心设备主要包括ATS、ATP/ATO子系统（包含车载设备、车-地通信设备）、联锁子系统等组成。
1、 ATS培训设备
ATS培训设备一般设置在控制中心，完成对调度员的培训及全线信号系统运行的模拟。ATS培训设备组成如图1如下：
图1 ATS培训设备组成
培训服务器与CI、ATP/ATO及车站的ATS系统不存在数据交换，此时各种培训操作对在线的ATS子系统没有任何影响。培训工作站通过ATS服务器调用模拟器软件，显示的数据是模拟列车移动和轨旁设备的状态变化而产生的模拟数据。控制的操作只影响模拟操作，对运营的线路没有任何影响。在模拟模式下，中心ATS子系统功能由用于模拟的服务器实现，外部的车站ATS（包括CI和ATO）由软件模拟器代替。模拟器可模拟轨旁信号设备，响应控制指令和模拟线路上运营的列车。所有过程和真实的列车在系统中运行没有区别。也可以模拟设备故障以实现降级模式运营。
模拟软件模拟列车在区间的运行时分及停站时分应与输入的时刻表一致，并能按比例进行快进和慢放，快进可以加快培训和模拟运行的速度。
2、 联锁系统培训设备
在车辆段设置培训中心，主要是联锁子系统的横拟培训。根据正线信号系统的方案配备相应的设备。室外一般设置演练线（试训线），满足信号设备的功能性需求。联锁子系统示意图2如下：
图2室内联锁培训设备组成
室内设备：联锁主机及相应的接口柜、继电接口组合柜、计轴主机柜、轨道电路机柜、ATS分机柜、联锁维护终端、电源设备等。
室外设备：转辙设备、信号机、计轴、50HZ轨道电路、发车计时器、与之接口的室外Ap点、信标等。
利用CI系统作为培训的平台，CI系统采集了该虚拟站的所有通用信号设备及ATP/ATO状态信息，能够控制该范围内的某一具体控制目标，具有正线CI的全部功能。
操作培训
在联锁系统培训平台上，练习正常及紧急情况下的操作方法，模拟车辆运行，培训学员在日常和紧急情况下如何操作系统、保证列车安全运营。
掌握正常情况下的操作方法：正常接发列车进路；取消进路、单独操纵和单独锁闭、区段锁闭和人工锁闭、自动折返进路等。
故障情况下的操作方法：排列引导进路及对轨道区段、道岔、信号机等实施封锁、引导进路解锁、人工解锁等
紧急情况下操作方法：启用降级模式、站台紧急关闭按钮、办理扣车作业等。
维护培训
在CI系统培训平台上，模拟故障的产生、诊断、告警过程；对系统的软件、硬件进行针对性培训，使培训学员获得ATC系统知识及各种设备的维护知识和技术。
运营管理培训
进行现场操作的培训，并从技术角度对各子系统进行阐述，包括：正常情况下的不同运行模式的操作及管理；故障情况下的运行模式的操作及管理；系统模拟的操作及管理等。
3、 ATP/ATO系统培训设备
ATP/ATO培训设备主要包括:ATP/ATO机柜、ATP/ATO管理终端、车载信号设备（含车载信号显示屏、编码里程计、无线天线、信标天线）等。
图3车载培训设备组成
地面ATP/ATO设备由无线调制解调器、天线、应答器、信标等组成，能够实现车－地双向通信功能，向车载ATP/ATO设备提供中心ATS指令、提供运行前方的动态信息（车辆运行情况、道岔位置、信号机显示等）；并将列车运行状态数据、驾驶员的输入信息等传送至中心ATS；应答器、信标等向车载ATP/ATO设备提供静态信息（绝对位置参考点、坡度、曲线半径等），供车载ATP/ATO计算机使用。司机台主要针对司机进行模拟驾驶的培训。
二、培训中心设备共享方案
城市轨道交通网的信号系统的资源共享，直接涉及的就是城市轨道交通信号系统的制式问题。目前，部分城市的两三条线都是同期建设，开通时间在二年之间，如果采用制式相同的信号设备，可建议培训中心合设或者分期建设方案。
先开通线路培训设备先购置： ATS子系统（包括发车计时器）、联锁子系统（包括计轴、轨道电路、转辙机、信号机）、电源屏等；ATP/ATO子系统、车载信号设备由后期线路配置。主要考虑以下几点：
①分担建设费用、均衡投资规模；
②ATS系统、联锁系统提供商家多为国内供货商、现场服务配合及时、标准制定选择相对较宜、人机操作界面统一易实现；
③ATP/ATO设备、车载信号设备的核心技术在于软件，技术含量高，一般要求两年的质保期，在此期间由供货商负责维护，维修人员可以跟班熟悉，同时可以集中精力，学习掌握联锁、ATS设备相关知识和动手能力，同时，可利用试车线上的ATP/ATO地面设备进行演示、观察培训，经过一段时间的熟悉、掌握后，再开始ATP/ATO方面的专业培训。
如果信号制式不一致时，培训设备由先期工程一次建成（ATS、联锁、ATP＼ATO），后期的线路只采购不一致的设备。
三、试车线设备承担培训功能的可行性探讨
在试车线上装设的信号设备与正线一致，但试车线一般未单独设置联锁设备、室外的信号基础设备由车辆段联锁控制。在试车线非试车时段，试车线信号设备是否此时可承担培训功能，作为培训设备使用，从而减少用于培训的信号设备购置，现探讨分析如下：
1）由于教学的需要，出于教授学员动手操作技能、查找故障技能、加深理解的目的，经常要进行拆/配线操作、拆/装某些部件操作、转辙机密贴调整操作、轨道电路电平调整操作等，培训完成后，根据相关安全管理规章要求，必须对所动手操作过的设备进行严格的联锁试验及照查确认，并严格记录在案，方能重新投入使用。由于培训工作的长期性，这种培训完成后的联锁试验及照查确认经常进行，稍有疏忽，检查不到位，易留下安全隐患。
2)由于试车线上的联锁控制设备与车辆段的室内计算机联锁设备是一个整体，在非试车时段整个的计算机联锁子系统仍在正常工作，处于工作状态的联锁设备是不允许进行任何手动操作的。
3）试车线上所安装的与正线制式一致的ATP/ATO设备主要是用于试验车载信号设备的功能是否正确，性能参数指标是否正常，并帮助对各项指标进行调整。其室内控制设备是放在试车线设备室内，由试车线控制室试车人员控制，试车控制设备可模拟发出地面各种ATP/ATO命令信息，并由轨旁设备转换为无线信号覆盖整个试车线范围（包含轨旁点式信标设备所发出的无线信号），测试车载信号设备的无线接收功能及对应的信息处理、反应输出功能；同时还接受车载信号设备发出的状态信息和报警信息，以判定车载信号设备工作状态是否正常。
在非试车时段，试车线ATP/ATO室内设备及点式信标、无线电台及无线收发天线等轨旁设备承担培训功能、作为培训设备使用原则可行，但存在以下问题：
①作为试车设备，为确保对每台车载信号设备测试的精度和一致性要求，其技术参数（如场强指标、覆盖范围、网络重叠范围等）均经过专业人员严格调整并固定；作为培训设备，为避免手动操作改变这些技术参数，从而影响到试车精度，建议试车线上的ATP/ATO室内设备和轨旁设备只承担部分培训职能（如：功能演示等），禁止对参数、性能指标有影响的手工实习操作。
②试车线上所发出的地面ATP/ATO信息是由试车线设备室内的ATP/ATO设备经由编排好的程序模拟发出的，没有和真正的联锁设备发生关联，对于培训来说，内容是不完整的。
因此，将试车线上的联锁设备作为培训设备使用，是不可行的。试车线上的ATP/ATO设备在非试车时段可用于培训演示，要达到完整培训目的，还需配备相应ATP/ATO设备。
四、结束语
随着信号技术在不断发展，信号制式从固定闭塞和准移动闭塞，走向移动闭塞的阶段，制式难稳定。国内信号系统的开发和集成基础薄弱，目前使用的标准大部分是信号国际公司的企业标准，不同供应商之间难以统一。不同的供应商，培训设备也相应不同。由中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会签发的《城市轨道交通信号系统ATS技术规范》（2009）在各城市已被广泛采用，这对控制中心ATS系统综合统一运营提供了基础。统一运营管理，统一各线系统功能、操作规程、人机界面，完善相应的标准及规范，对建立综合培训基地及仿真平台，实现全网的资源共享有着重要意义。
参考文献：
【关键词】轨道交通通信信号应用发展
一、引言
1、城市轨道交通发展概况。
伴随着世界经济的不断发展，城市人口的增加和规模的扩大，给公共交通造成了很大压力，也必然促使城市公共交通的积极发展，不仅数量上激增，而且在质量上也提出了更高要求。当前，以城市轨道交通为主、高速公路、等级公路为辅的立体交通网络日趋完善，已经形成了一个综合的交通体系，为城市经济繁荣和人们出行带来了很大便利。近年来，地铁和轻轨发展迅速，颇受一些发展中国家的重视，都在积极规划和建设，以缓解城市日趋严峻的交通拥堵问题。值得一提的是，高铁的发展给城市间的交通以及经济繁荣带来了巨大生命力，特别是磁悬浮轨道技术的应用，更是体现了当前轨道交通的前沿科技水平和发展趋势。例如，上海磁悬浮列车的运行，是我国最新城市轨道交通技术发展的缩影，产生了巨大影响力。
2、城市轨道交通信号系统的应用。
交通信号不仅是列车运行的通行证，更是安全运行的指挥棒。轨道交通要实现安全运行和提高通过能力两大要求，离不开轨道交通信号的发展和应用。20世纪中叶以来，微电子技术，信息技术和计算机网络技术等科学技术的发展，给轨道交通信号技术带来了了一场颠覆性革命，城市轨道交通信号系统（即ATC）应运而生，它为轨道交通安全运行和通过能力的提高发挥了巨大作用。不仅提高了运行效率，同时实现了列车运行的自动化。
二、城市轨道交通信号系统
1、城市轨道交通信号系统组成和作用。
轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道电路、道岔转辙装置等主题设备及其他有关附属设施构成的一个完整的体系。目前城市轨道交通的信号系统一般包括两大部分：联锁装置和列车自动控制系统ATC（Automatic Train Control）。ATC系统包括三个子系统：列车自动监控系统（简称ATS）、列车自动防护系统（简称ATP）、列车自动运行系统（简称ATO）。
ATC系统是一种依据地面传送的信息，自动控制列车运行状态的信号设备。可实时监控列车的轨道运行速度，并参照允许速度及时作出反应，通过对列车的制动控制，自动降低列车速度，确保列车高效、安全的运行。城市轨道交通信号系统是确保列车安全运行，实现行车综合指挥和列车运行智能化，提高运输能力和效率的重要系统设备。
2、城市轨道交通ATC系统的特点。
传统的轨道交通信号系统是通过设置在地面的色灯信号机来传递不同的行车信息和命令，这种信号模式是依赖司机对列车进行速度控制和调整，人为因素占主导地位，安全性差，已经不适应轨道交通的发展。而ATC系统是一种智能化系统，它将列车信号作为主体信号，把具体的速度或距离信息传递给列车指挥系统，列车按调度人员设置的工作程序和时刻表，实现自动运行、自动调整停站时分，以及运用控制程序实现列车在车站的停靠要求。ATC系统大大提高了轨道运营效率和安全系数，具有广阔的发展和应用前景。
3、城市轨道交通信号系统的功能理解。
（1）联锁是指为确保列车运行的安全，将轨道线路中的所有交通信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、互为控制的连带环扣关系，即“联锁”关系。它主要是控制列车的确定路线和进出改变路线。
（2）ATC系统各部分的功能理解。①列车自动防护（ATP）子系统。ATP子系统可分级或连续对列车运行的速度状态进行防护，主要是针对列车运行进行防护，实行监控与安全有关的设备或系统，实现列车间隔保护、超速防护等功能，其主要工作原理是及时的将一些地面信息（如来自联锁设备和操作层面上的信息、地形信息、前方目标点的距离和允许速度等）传至车上，进行分析判断，从而得出此时所允许的安全速度，依此来监督和管理列车的速度状态。当列车实际速度大于安全速度时，ATP子系统就会通过全制动或紧急制动控制列车速度，使列车停在显示红灯信号机或停车指定位置。这种系统通过仪表指示方式向司机显示列车应有速度、目的地距离和目的速度等数字式信息，司机只要按列车的这些速度信息操作列车运行，就能保证列车的安全。这样可以有效缩短列车间隔，提高轨道线路的运行效率和行车的安全可靠性。②列车自动监控（ATS）子系统。ATS系统依靠ATP系统的支持完成对列车运行的自动监控。ATS子系统在电脑辅助下做出对列车基本运行图的编制及管理，并具有较强的人工介入能力。它主要实现对列车在轨运行的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行的状态进行管理。行车调度人员可以以此把控列车的运行情况，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时，及时提出调整建议或者自动修整运行图，作出处理反应，通过ATO系统的显示终端，向无线通信、广播、旅客向导系统提供必要的信息（例如：列车到达、出发时间，运行方向，中途停靠站名等）。③列车自动运行（ATO）子系统。ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，它可以对列车进行自动驾驶，并实现行车安全和行车要求，可以避免不必要的、过于剧烈的加速和减速，使列车出于最优化运行状态，节约电能。ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动和制动的控制。使用ATO子系统后，列车能根据停车站点的位置及停车精度，自动地对车门进行开关控制，因此明显提高了旅客的舒适度、列车准点率，提升了列车运行档次。
三个子系统是个有机的整体，通过信息共享网络构成一个安全指挥系统，实现地面控制与列车控制的有效结合，提高了运行效率。
三、通信信号系统的发展趋势
（1）系统的应用实现IP化。随着科技进步，轨道交通信号系统将逐步地实现IP化。多信息传输和共享平台以及虚拟专用局域网业务（MPLS/ VPLS）等技术的成熟应用，使得IP服务质量将逐步得到保障，这将有力促进轨道交通运营的信号系统实现IP化，IP化可以使轨道交通运营的管理更加便捷，效率更高，进一步降低交通运行的成本。（2）通信、信号系统一体化。就目前而言，城市轨道交通的信号和通信系统还是相对独立的。这种局面不利于轨道交通的发展。近年来，轨道交通列车自动控制系统（ATC），需要经过多次数据处理和信息交换，才能实现安全防护功能，这种情况需要通信技术和信号技术的融合统一。实践证明，网络通信技术和信息技术的迅速发展为信号系统的进一步发展提供了有利条件。我们有理由相信，发展中的通信信号系统将逐步走向一体化，最大限度地实现信息共享和信息传输，发挥城市轨道交通通信信号系统的最大作用，体现系统一体化优势。
四、结语
根据发达国家城市轨道交通的发展现状，以及通信信号技术的发展趋势，通信信号系统将会进一步完善，集成化更高，会更有效地促进城市轨道交通的发展，这也是顺应时展的必然要求。我相信，我国的轨道交通建设以及通信信息技术会取得长足的发展，定会为城市繁荣和经济发展贡献更大力量。
参考文献
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关键词：约束理论 TOC 关键链 缓冲 信号系统安装进度管理
1.引言
随着我国城市化进程的快速发展和以市场经济为主导的商务活动的日益频繁，城市交通矛盾逐渐严重，发展大容量、环保型、经济型的城市轨道交通，已成为解决大城市交通矛盾的关键。城市轨道交通运输的基本任务是安全、准时、高效率、高密度地运送旅客。城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备，它城市轨道交通的指挥系统。目前，我国已经进入了一个城市轨道交通高速发展的时期，每年都有多个轨道交通项目投入运营。因为中国特色国情，当前国内轨道交通信号系统的工期均比较短，一般而言从签订合同到投入运营只有2～3年。信号系统的安装施工则是系统从设计到实物转化的关键环节。如何有效的对信号系统的安装进度进行管理，已成为一个被不断关注的重要课题。约束理论作为对传统项目管理理论的一个创新，如何将其与信号系统安装管理相结合将是本文探讨的内容。
2.约束理论（Theory of Constraints，TOC）
约束理论（Theory of Constraints， TOC）是以色列物理学家、企业管理顾问艾利.高德拉特博士（Dr.Eliyahu M.Goldratt）在他开创的最优化生产技术理论（Optimized Production Technology，OPT）基础上发展起来的管理理论，该理论提出了在制造业经营生产活动中定义和消除制约因素的一些规范化方法，以支持连续改进（Continuous Improvement）。
2.1 约束理论的主要思想
TOC首先是作为一种制造管理理念出现。1984年，高德拉特和杰夫？科克斯（Jeff Cox） 合著的管理小说《目标》（The Goal）正式出版，本书创造性的借助于小说的形式，说明如何用近乎常识的逻辑推演，解决复杂的管理问题，来解释TOC理论。
TOC采用了一套简单明了的逻辑推演，来解决所面临的错综复杂的管理问题。它是一种实用理论，它所依据的是人所共知的常理常识和基本的逻辑推理。它遵循着问题越复杂，解决的方法就要愈简单的思路。根据TOC理论，在任何一个客观现实系统中，总是极少数的关键环节约束或制约着绝大多数的普通环节，因此，系统调控时就必须抓住这些关键环节来进行，而不能没有重点全面铺开。就像一条锁链，虽然每一个链环都是承重时必不可少的，但当锁链断裂时，却肯定是最脆弱的那一环，这一环就决定了整条锁链的最大承重。
如果系统中不存在任何约束，那么系统的产出将是无限的，而现实当中不存在任何可以无限产出的系统，所以，一个或多个约束必然存在于任何系统之中。而任何的企业、组织、项目都可以被视为一个系统，因此，想要提高它们的产出，就必须尽可能去打破其自身所存在的各种约束。
TOC的核心思想可以归纳为以下两点：（1）所有系统都存在约束。如果一个系统不存在约束，就可以无限提高有效产出，而这显然是不实际的。因此，任何妨碍系统进一步提升有效产出的因素，就构成了一个约束；（2）约束的存在表明系统存在改进的机会。约束妨碍了系统的有效产出，但同时也指出了系统最需要改进的地方——约束。
为了持续、有效的改进系统，高德拉特博士提出了识别并消除瓶颈的五个核心步骤。
这五个步骤是：
第一步：找出系统的制约因素。
第二步：决定如何挖尽制约因素的潜能.
第三步：使系统中所有其他工作服从于第二步的决策。.
第四步：为制约因素松绑。
第五步：回到第一步，识别新的瓶颈，采取新的改进。
2.2 TOC在项目管理领域的解决方案——关键链（CCPM）
关键链项目管理（Critical Chain Project Management，CCPM）方法是约束理论在项目管理中的应用，关键链项目管理方法自提出以来，就引起了广泛的反响，被认为是项目管理领域自关键路线法（CPM）和计划评审技术（PERT）问世以来最重要的进展之一。
关键链法是一种根据有限的资源来调整项目进度计划的进度网络分析技术。首先，根据持续时间估算、给定的依赖关系和制约因素，绘制项目进度网络图；然后，计算关键路径。在确定了关键路径之后，再考虑资源的可用性，制定出资源约束型进度计划——该进度计划中的关键路径常与原先的不同。资源约束型关键路径就是关键链。
关键链在项目进度管理中有以下三类缓冲：
项目缓冲（Project Buffer，PB）：关键链末端的缓冲时间，用来保证整个项目按时完成。
输入缓冲（Feeding Buffer， FB）：安置在非关键链与关键链的接口处的缓冲时间，用来保证非关键链按时完成，不会影响关键的进行。
资源缓冲（Resource Buffer， RB）：资源缓冲并不耗费时间，是为了防止关键链受资源短缺的影响而设置的，只要资源要在关键链上进行分配，并且该关键链上的前序任务由不同资源完成，就要放置资源缓冲，目的是保证资源在其需要时随时可用，并保证资源在关键链任务提前开工的情况下可用。资源缓冲实质上是一种预警机制，通过及时合理的沟通，让资源供应方及时了解项目的最新进展，此保证资源能够及时到位。
一旦确定了“缓冲进度活动”，就可以按可能的最晚开始与最晚完成日期来安排计划活动。这样一来，关键链法就不再管理网络路径的总浮动时间，而是重点管理剩余的缓冲持续时间与剩余的任务链持续时间之间的匹配关系。
3.轨道交通信号系统安装进度管理现存的主要问题
在目前国内的轨道交通信号系统安装进度管理中，各地业主及施工单位均主要采用的项目进度计划技术是关键路线法（Critical Path Method ，CPM）。虽然CPM自1956年问世以来，已成为现代项目管理中最重要的一种分析工具，但在具体的信号系统安装管理中，采用CPM法，则存在许多无法解决的问题。
采用CPM法编排的信号系统施工安装项目计划时，一般仅考虑活动间的优先关系约束，在编制项目计划时对资源的考虑十分有限，各个活动所需的资源利用的均衡度较差。例如，当进行轨道计轴安装时，就需要利用计轴厂家提供的专用计轴轨旁磁头钻孔机在钢轨上进行钻孔操作，但一个项目中一般最多只会配备2台钻孔机，这样当利用根据各个活动前后顺序而编制的CPM计划进行项目管理时，经常会发生可以开始施工，但因为机器正在被其它作业组使用而造成项目活动时间延长的情况；或机器闲置，但安装活动的前级条件无法满足，而不能开工的情况。所以CPM的计划结果与实际项目进度差别一般比较大，在轨道交通信号系统安装管理中，主要利用其评价功能，在项目执行中，根据实际进度与CPM计划进度的符合度来评价项目是否运作良好，其本身对项目管理实践的规划功能则很低。
在信号系统施工安装项目工期估算中，由于项目实施环境中存在着的大量不确定性因素等原因，使工期估算通常很难获得基础的前置输入信息，一般采用通过某一项目活动的工作量、资源需求情况、往期同类经验等类比输入来估算安装项目中各个活动的工期。而目前在国内现有的考评环境下，业主及相关管理部门，对计划与实际的完工保障率非常重视，通常会将其视为对项目管理人员的绩效考评的重要指标，在此情况下，为了保证更高的完工保障率就存在各个工作环节工期安全余量预估过高的现象。
传统工程网络计划编制时，所依据的工作时间无论采用何种计算方式，均基于假定项目执行人员是希望项目活动尽快完成，在工作中这些项目人员的行为是趋于努力方向。前文中针对项目不利因素所预估的项目工期安全余量虽然是不可或缺的，但在实际的项目活动中，针对每个单独的任务，这些安全余量一但设立，就很少会不被使用。任务总是很少提前完成，且常有延误产生。任务工期一旦确定，任务成果就基本只会在工期截止时间提交，很少有提前完工。这一现象非常常见，貌似奇怪，但如果转换角度，脱离网络计划管理范畴，从行为科学角度对其进行分析，就会发现这里存在着行为学上的必然性。行为学中著名的“帕金森定律”（Parkinson’s Law）和“学生综合症”（Students’Syndrome）可以非常清楚的解答这一现象。
4.约束理论在轨道交通信号系统安装进度管理中的运用
基于TOC管理方法的核心就是系统的优化围绕系统的最薄弱环节一瓶颈或约束进行分析，它的中心思想是抓住问题的主要矛盾这一通用的管理哲学。
在信号系统施工安装管理中，管理者应当根据约束因素理论，利用“聚焦五步骤”，对原有的施工计划及流程进行约束分析，步骤思路如下：①寻找到当前信号施工安装实施中的制约因素。确认其是施工所需资源有限还是人员数量及质量等而到导致总体安装施工受其制约。②以系统总体的有效进度为判断依据，利用运筹学、管理学等方法优化制约因素的工作效率，在现有条件下尽可能提高资源及人员的利用率。③根据制约因素的进度，调整其他相关项目活动中的进度，避免产生空等或制约环节已完工，而后续任务还未开始的现象。④增加制约因素的资源，可采用增加设备或调配人员等方案，使制约因素松绑。此时可以再分析判断当前制约因素是否已经解开，信号系统施工工程进度是否已经加快。如果制约因素不在制约项目整体进度，则回到步骤1，否则转到步骤2。
在具体信号系统安装项目计划制定时，则可以将各个分解后的项目活动的时间安全余量统一集中，以50%概率完工时间作为工序估计时间，同时根据安装施工工序间关系约束和工序间的资源约束。在执行过程中，再通过设置项目缓冲、输入缓冲和资源缓冲来降低项目风险，消除了工期延误对后续施工活动造成的影响。项目管理者可以将注意力集中于缓冲的管理，对于正常进展的环节可以减少注意，有助于管理人员聚焦项目关键点。
5.小结
对于整体轨道交通信号系统项目而言，在轨道交通信号系统项目中，将安装施工独立出来观察，可以发现其进度计划环节相对系统中其它部分更易于识别，各个环节间前后依存关系也便于梳理，因此更便于使用约束理论和关键链方法进行分析。应用约束理论对轨道交通信号系统的安装进度进行管理，可以为现有的轨道交通信号系统项目管理模式提出一个有效的补充。可以有效改善信号系统安装中的一些常见问题，同时，也可以对将约束理论应用于整个轨道交通信号系统项目，做一个有益的铺垫。
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【关键词】轨道交通；信号故障；安全
中图分类号： C913 文献标识码： A
一、前言
轨道交通属于大容量的交通运输工具，它的安全性与信号系统紧密相关。随着计算机技术的快速应用，对轨道交通信号的安全性提出了更高的要求，本文将进行分析。
二、信号系统安全技术发展
安全始终是信号系统发展的主旋律,信号系统的安全技术是以防止人身伤亡、环境破坏和财产损失为目的的,从信号系统安全技术的发展趋势,可以发现,科学技术的提高和人们安全意识观念的变化对信号系统的重要影响。
安全技术是人们在汲取血的教训基础上发展进步的,实际上,安全技术首先是从铁路信号开始的,而且是以铁道历史和当时科学技术水平为背景不断发展进步。在1825年，世界上就已经出现了第一条铁路。当时在夜间是用车站窗口的蜡烛烛光指挥行车的,约定以烛光点亮为停车信号,以烛光熄灭作为允许运行信号。由于烛光常被风吹灭而发生多次冒进停车地点的行车事故,从那时起人们就开始研究安全对策了。
19世纪铁路刚刚出现后,人们用人工手势来解决安全问题。例如,双手上举表示/停车，单手举起表示/注意等等,显然,该方法只适于列车少且速度慢的铁路初期阶段。1841年戈雷格里(Gregory)发明了易于被司机辨认的臂板信号机,铁路信号由人工式控制转为机械式控制。这种信号机白天利用臂板的位置、形状来显示信号,夜间用灯光的颜色和数目来表示。它模仿人们举手发出信号的动作,并约定以举起臂板作为停车信号,但是由于牵引臂板动作的导线常发生折断事故,在应该发出停车信号时不能发出停车信号,使列车冒进而造成伤亡事故,于是人们开始意识到应使设备在发生故障的情况下,造成的后果应导向安全方面,也称安全侧。改进后的臂板信号机能够在系统发生故障是借助重力自动恢复到发出停车信号的位置。从此,故障导向安全成为铁路信号领域必须贯彻的原则,铁路信号安全技术以故障-安全为核心逐步发展起来。1912年出现色灯信号机,1920年开始采用探照式三显示色灯信号机。色灯信号机采用不同的灯光颜色及其组合来表达信息含义。
1869年美国人WilliamRobinson发明了轨道电路,可谓是铁路信号史上的革命性事件。以轨道电路为基础,研制了自动闭塞设备,提高了列车在区间运行的安全性和效率。轨道电路一直沿用至今。早期的轨道电路都是直流的,主要用于检测列车的存在,不能用来传输车地信息。后来先后发明了工频、音频轨道电路,使利用钢轨的交变电磁场传输车地信息成为可能。早期轨道电路的逻辑和执行单元由故障-安全继电器构成,它在系统故障时借助重力导向安全侧以实现故障-安全。但是随着I/O数量的增加,继电器系统的缺点也慢慢显现出来,如配线麻烦、逻辑难以更改等等。为了克服继电器的缺点,开发了其他系统,例如,固态系统(SolidStateSys-tem)。1985年英国开发出了SSI(SolidStateInterlocking)系统,它采用三取二冗余结构来保证系统的安全性。
三、城市轨道交通线信号系统选型
1、新建线路信号系统制式选择
对于城市轨道交通线网新线建设,信号系统制式选择原则如下:不宜再采用基于模拟轨道电路的ATC系统;仍然可采用基于数字编码轨道电路的ATC系统;推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC)。
2、旧线改造信号系统模式
我国早期建设的运营线路(旧线)一般采用轨道电路方式的ATC系统,因此在信号系统改造时,推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC)方案。改造期间,无线通信的CBTC系统与既有的轨道电路互不影响,减少了改造的技术难度和工程管理难度。
四、安全技术的可信性故障
由于轨道交通列车控制系统要求在正常运行和故障情况下都能保证列车的安全性,即系统必须满足“故障一安全”。在低速、低密度时代的传统铁路信号,这种安全技术总是将“系统故障时让列车停止运行”为首要方针。禁止列车运行的命令信息为安全侧,允许列车运行的命令信息为危险侧。根据安全信息定义每类安全设备的安全侧,对控制道岔的命令信息来说,一种状态准许道岔转换,另一种状态禁止道岔转换,因此后者应作为安全侧;对于轨道电路,用它反映进路上有车还是空闲,轨道电路有车占用状态禁止信号机开放,禁止列车驶入,而轨道电路空闲是允许信号开放允许列车运行,所以应把轨道电路的有车占用状态作为安全侧。
在高速铁路和现代轨道交通领域,列车控制系统由中心、车站、轨旁和车载等多系统构成，系统间通过并发、协同、分布控制列车安全运行。这种单一的“故障一安全”措施并不一定能够带来系统的安全性,如在高速运行中的列车,紧急刹车会带来危害。所以在现代信号控制系统,“故障一安全”的措施也是多层面的、多场景的多级控制模式,即要求能够实现多系统协同联锁完成列车的安全控制。这就要求在不同的危害场景下,系统应该采用不同故障一安全的措施,其总体技术方案是:针对每类安全关键设备,依据危害场景,制定平滑的故障一安全降级措施。面向列车运营场景,确定系统整体、局部的安全侧,并制定安全侧的系统协同联锁动作。“故障一安全”的处理过程共有三级模式:正常运行、故障一运行和故障停止。
图1面向故障安全的可信技术体系
当出现系统部件失效、首先通过容错机制,平滑转化系统正常运行的状态;当系统的正常服务得不到满足时,需要降级服务,保障列车的安全运行;如,在轨道交通的CBTC控制模式下,一般都采用多级后备模式来保障当存在局部故障时,能够通过模式降级保障列车继续运行。在高速铁路的CTCS3级列控系统,采用CTCSZ级作为后备模式保障高速列车的安全运行。如果能够预测故障系统或部件产生危险侧的输出,需要对故障部件进行监测,并对故障系统进行隔离;如果出现系统故障无法满足系统的运行,则需要最终停止服务。所以说,列车的终止运行是最终的安全侧,但并不是所有的故障处理模式都要求转到列车终止运行服务。而是一个以安全性为基础的平滑的过渡过程,以最大限度的提供安全、舒适、便利的运营服务,满足广大乘客的需求。
五、城市轨道交通信号设备国产化的优势
1、技术储备
铁道部科学研究院通号所具有50年的技术储备、360多项科技成果、优越的试验条件(有可进行通信信号综合试验的环行试验线。目前正在进行秦沈客运专线的200km/h速度的通信信号综合试验,对于城轨交通的通信信号综合试验也可在环行线上进行)。
2、技术优势
硬件配置:国际一流水平。软件开发:功能齐全、人机界面友好、符合国情。能够提供高安全性、高可靠性、系统配置灵活和功能可扩展的信号系统设备。
3、技术服务
根据铁道部安排,通号所成立了计算机联锁系统一级维修中心、调度集中和调度监督系统一级维修中心,承担系统设备的维修指导、咨询、培训和部分维修(如板级维修)服务等任务,开展系统和设备的模拟调试、远程诊断等。并供应备品备件、硬件维修指导、系统功能扩展、软件维护及升级等。对软件终身保修,提供长期技术服务。
六、结束语
轨道交通信号要遵守安全确认故障的安全原则，通过对信号安全技术的研究，结合我国的实际情况，才能促进我国轨道交通信号系统的进步和发展。
参考文献
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【关键词】地铁信号系统自动控制技术
中图分类号：U231文献标识码： A
一、地铁信号自动控制的概述
目前，我国的地铁信号系统已基本完成了由固定闭塞向移动闭塞的过渡，为了保障操作的安全性、灵活性、方便性以及列车在运行过程中的安全性，大部分的地铁系统都会多多少少的采用技术先进的自动控制技术，而自动控制技术主要包括三个方面：列车自动驾驶系统（ATO）,列车自动监督系统（ATS），列车自动防护系统（ATP）。
就中国目前的实际情况而言，地铁信号自动控制系统基本可以满足当前客运量对于行车速度、行车安全、行车密度等多方面的要求，但是地铁信号自动控制设备也存在很多的不足之处，主要体现在：设备量大、设备接口的关系错综复杂，安全性和可靠性仍有欠缺；但是随着时间的推移，技术的发展，可以预见自动控制系统会发展成为更安全、更可靠、服务化更好、智能度更高的系统。
（一）常用的列车自动控制（ATC）系统
早期的地铁信号系统大都是采用音频轨道电路作为基础的，但是音频轨道的电路的在信息量、可靠性、抗干扰性等方面无法达到高密度行车的要求，因此被报文式数字轨道电路所取代。现在大部分的地铁信号系统都是采用基于数字轨道电路的自动防护系统，地铁信号自动控制（ATC）系统由列车自动驾驶（ATO）,列车自动监督（ATS），列车自动防护（ATP）三个子系统组成，最新发展的计算机联锁系统（CI）在设备、功能等方面都具有较强的独立性，所以联锁部分通常被单独列出来介绍，但是从本质上讲，联锁还是属于列车自动防护的一部分。
（二）列车自动控制系统（ATO）
列车自动驾驶是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算机的计算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用，因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳速度的机车计算机等，要有更高的可靠性和实用性。目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上。随着微型计算机技术飞速发展，我国已经自主研发完成故障-安全型的列车自动操纵系统。ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。此外还从ATS子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级等信息。根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行，并在设有屏蔽门地站台准确停车。
（三）列车自动监督系统（ATS）
列车自动监督主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。ATS将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。ATS功能主要是自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修期的管理，列车的模拟仿真等。
（四）列车自动防护系统（ATP）
ATP是整个ATC系统的基础。ATO和ATS子系统都依托于ATP子系统的工作。列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。ATP自动检测列车实际运行位置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。
二、地铁信号系统存在的问题
当前，地铁建设工程是国家投资的重要项目，对促进社会现代化交通运行起到了关键性的作用。信号系统是地铁工程建设不可缺少的内容，关系着列车信号的及时传输与列车的自动控制，为列车驾驶人员的操作及调度人员的调控提供实时信息，是城市轨道交通运营的重中之重，但受到技术条件的限制，我国地铁信号系统依旧存在着诸多潜在的问题需要我们去继续研究与改进。
1、时效性。信号传递不及时会影响了列车运行控制的时效性，导致前后车辆协调运行脱离预期的轨迹。造成这种现象的原因主要是因为地铁信号系统使用的设备不够先进，降低了地铁信号传输的速度，从而影响了信号系统按时传输的性能。
2、准确性。城市轨道交通具有“高速性”特点，若地铁控制系统传输的信号不准确，对后期列车行驶调控危害极大。地铁信号系统“误报、错报”等问题，可能直接导致地铁交通事故。
3、稳定性。稳定性是针对信号传输流程的可靠性而言，也是衡量信号系统传输性能的一项指标。影响地铁信号系统稳定性的主要因素是“电磁干扰”，这种电磁现象会造成信号中断、减弱等不良问题。
三、地铁信号系统自动控制技术未来发展方向
当前，地铁信号系统的自动控制发展方向主要体现在三个方面：一是通信网络技术在地铁信号中的应用，形成了以通信为基础的AATC系统；AATC系统将轨道分割成不同的控制区,每个控制区由车站设备房内的车站计算机控制,在AATC控制区由分布的电台构成无线通信网,各控制区彼此交替,以免出现盲区。利用时分多址(TDMA)方法将0.5s分割成256帧,最多可同时控制20辆列车。多数情况下,站间可以被无线电可靠地覆盖,而且有冗余,不需要在站间安装电台。这种冗余是一种自愈式的结构,当其中一个电台故障时,系统可以重新组织,并自动报告故障电台位置或编号,不会影响通信和对列车的控制。通常一个电台的信息会有两个甚至三个电台接收,扩展频谱技术最初是为军事应用而设计的,具备在恶劣电磁环境下可靠传输的能力。二是随着通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多样化，目前普遍采用的站间ATO方式将向全程无人ATO方式发展；目前普遍采用站间ATO方式,即正常情况下列车出站时的启动由驾驶员完成,运行过程则是全自动的。全程无人ATO方式则是列车上没有任何驾驶员或工作人员的全自动方式,站停、发车、运行、折返、入库等过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证的话,很容易升级为全程无人ATO方式。全程无人ATO方式具备非常高的灵活性,对突然增长的能力需求和不可预见的事件具备敏捷的反应能力,而且不需要增加系统操作人员的工作压力,自然也就提高了运输效率和经济利益。让更多的人力资源直接用于为旅客提供服务,这才是乘客最迫切需要的。三是利用先进的网络技术与计算机技术，单一的ATS系统将向集成化的综合地铁控制系统方向发展。由于通信技术的发展,ATC系统中ATS子系统的功能也越来越强。ATS子系统正在向集成化方向发展,它已不仅仅是传统意义上的“列车自动监督”,地铁工程中地铁信号系统的其它子系统如电话系统、无线通信系统、公共广播系统、闭路电视系统、环控系统、电力监控系统、自动售检票系统、火灾报警系统及保安系统等的监督和控制功能,可与乘客信息系统、列车自动监督系统等功能集成在一个系统中,这样既保证了地铁系统运行的完整性、协调性,又减少了设备量和工作人员的数量,使系统更先进、更高效。
四、结束语
随着社会经济与城市建设的发展，城市人口也呈快速增长态势，市民的生活节奏加剧，同时对地铁的运输能力的要求也越来越高。目前，也是地铁信号系统自动控制技术一个不断发展的时期，希望通过对地铁信号系统自动控制技术的做一个简单的探讨，促进地铁信号系统的发展。
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【关键词】 信号系统 屏蔽门 故障处理
【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
当前我国中大城市存在道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象，已经成为城市发展的“瓶颈”问题。随着城市规模和经济建设飞速的发展，城市化进程逐步加快，城市人口急剧增加，人员出行和物资交流频繁，城市交通供需矛盾日益紧张，城市轨道交通行业因其舒适、快捷和便利等特点，已经成为许多城市轨道交通的首要选择。
城市轨道交通作为城市快速发展的一个重要标志，其安全性作为首要关注点，保证行车安全和乘客安全至关重要，地铁信号系统与屏蔽门系统就是其中一个安全方面，列车在站台位置处将行车区域与站台乘客候车区域进行分隔，保证着乘客的上下车及进站及出站的安全运行，因此需要实时保持信号系统与站台屏蔽门间的信息传递及状态监控，实现信号系统与屏蔽门间的联锁逻辑，将屏蔽门与信号系统联锁接口有效结合，为行车安全奠定重要的基石。
1 信号系统与屏蔽门系统信息传输
信号与屏蔽门联动系统主要通过车载子系统（车载ATP、车载ATO）、轨旁子系统（轨旁ATP、联锁系统）、屏蔽门子系统（机电屏蔽门控制室、站台屏蔽门）组成。通过三大子系统间的通信逻辑关系，实现信息的传递，保证站台屏蔽门的开关及列车的正常进出站，如上图1所示为三大子系统间的信息传输。
屏蔽门系统通过采集信号侧继电器的接点动作屏蔽门开关门，在信号系统驱动命令未改变之前继续保持同一操作，保证乘客的上下车及列车的正常进出站。
车载系统通过接受来自于轨旁ATP系统发送的屏蔽门状态信息判断站台屏蔽门状态，如果屏蔽门状态从“关闭并锁闭”状态意外地变为“打开”状态，车载系统会发出相关安全操作命令禁止列车正常进站或者出站（列车会产生紧制）。
轨旁联锁系统不间断的监控站台屏蔽门状态，并在列车进出站时将关门并锁闭的状态信息发送车载ATP，确保列车的正常进出站；当因设备故障不能发送关门并锁闭的状态信息时，通过互锁解除操作解除列车进出站对关门并锁闭信息的监控，减少故障对行车运营的影响。
2 信号系统与屏蔽门系统电气接口（图2）
2.1 屏蔽门“关门并锁闭”状态采集
R1、R2为信号侧关门并锁闭继电器，当屏蔽门关门且锁闭的情况下， 信号侧R1、R2继电器吸起，继电器线圈得电，前接点导通，联锁系统通过板块采集继电器状态，此时屏蔽门无故障，列车进出站时轨旁ATP系统会将屏蔽门“关门并锁闭”信息发送至车载ATP系统，车载ATP系统在确认屏蔽门状态良好的前提下正常进出站。
2.2 屏蔽门故障后互锁解除功能
R7、R8为信号侧互锁解除继电器，当屏蔽门发生故障时，联锁系统无法采集到屏蔽门关门且锁闭的状态信息，车载ATP系统检查屏蔽门不满足正常进出站的条件，进站前会产生紧制，出站时进路无法开放。此时需在站台端墙门处PSL盘上操作互锁解除，此时互锁解除继电器R7、R8吸起，线圈得电，前接点导通，联锁系统通过板块采集互锁解除继电器状态，确保列车正常进出站；
互锁解除操作旨在通过这一特殊操作（PSL盘上操作互锁解除按钮）解除屏蔽门与信号系统间联锁关系，执行该操作后列车进出站，车载系统可甩开对“关门并锁闭”信息的检查确认。
2.3 开关门操作
R3（R9）、R4（R10）为信号侧开门继电器，屏蔽门侧不间断输入110V的动作电源，当列车进站停稳后，车载ATP系统会发送请求开门的信息给轨旁ATP，轨旁 ATP系统经判断满足开门条件后会将开门命令发送至联锁系统，联锁系统通过ECC单元将开门命令通过板块发出，此时R3、R4继电器吸起，继电器线圈得电，前接点导通，屏蔽门打开，开门动作一直保持到联锁系统关门命令的发出；
R5、R6为信号侧关门继电器，屏蔽门侧不间断输入110V的动作电源，当乘客上下车停站时间结束后，车载ATP系统会发送请求关门的信息给轨旁ATP，轨旁 ATP系统经判断满足关门条件后会将关门命令发送至联锁系统，联锁系统通过ECC单元将关门命令通过板块发出，此时R5、R6继电器吸起，线圈得电，前接点导通，屏蔽门关闭，关门动作一直保持到联锁系统开门命令的发出。
3 信号系统与屏蔽门动作时序
3.1 开/关门动作时刻
结合屏蔽门系统的反应时间，一个正常的开门和关门周期中会发生以下事件：
t1：关门继电器发出关门命令，开门继电器提出开门命令1/开门命令2；
t2：“关闭且锁闭”接点断开，表示门未关闭未锁闭，开始开门；
t3：门打开；
t4：关门继电器提出关门命令，开门继电器关闭开门命令1/开门命令2；
t5：开始关门；
t6：门关闭。“关闭且锁闭”接点闭合，关闭且锁闭和关门继电器吸起，表示门已关闭并锁闭。（如图3所示）
3.2 PSD开/关门动作时序
（1）t1时刻，关门继电器失磁落下，开门继电器励磁吸起。t1-t2这段时间为开门命令到开门动作时刻的延迟时间，延迟时间小于300ms；
（2）t2-t3这段时间为门打开过程时间；
（3）t4时刻，列车停站时间已到，关门继电器失磁落下，开门继电器励磁吸起。t4-t5这段时间为开门命令到开门动作时刻的延迟时间，延迟时间小于300ms；
（4）当仍旧处于开门过程中时收到关门命令：PSD将在关门命令后500ms 内停止开门并开始关门；
（5）当仍旧处于关门过程中时收到开门命令：PSD系统将在开门命令后500ms 内停止关门并开始开门；
（6）“关闭且锁闭”以及“超驰开关”接点的反应时间：即接点落下/弹起时间
以上为开/关门动作时刻以及动作时序，在规定的时刻完成需要的命令，保证乘客上下车以及列车停站的动作的顺利高效的完成。
4 结语
信号系统与屏蔽门系统间采用接口电路进行信息的传输交换，实现开关门操作及列车的正常进出站，确保行车的高效性和安全可靠性。
参考文献：
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摘 要： 地铁信号技术，是保证列车高效、安全运行的核心部件。信号技术的发展，经历了一系列的演变，现在已经越来越趋于成熟。随着信号技术的不断升级和发展，各种信号技术在设计理念及功能方面都有了差异。文中主要对地铁信号技术的特点及发展趋势进行介绍。
关键词： 地铁信号技术；特点；趋势
1.引言
地铁信号技术的发展趋势主要提现在三个方面：（1）通信网络技术在地铁信号中的应用，形成了以通信为基础的ATC系统；（2）随着通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多样化，目前普遍采用的站间ATO方式将向全程无人ATO方式发展；（3）利用先进的网络技术与计算机技术，单一的ATS系统将向集成化的综合地铁控制系统方向发展。
2.概述
在城市轨道交通系统中，信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制为一体的非常重要的机电系统，它直接关系到城市轨道交通系统的运营安全、运营效率以及服务质量。它保证乘客和列车的安全，实现列车快速、高密度、有序运行的功能。
地铁信号技术是由传统列车的自动停车技术发展而来的，是通过列车上的自动控制系统，接受地面轨道传送的允许列车行车速度的信息，之后利用计算机进行控制，从而实现列车的自动控制。地铁信号技术把地面轨道传送的，允许列车行车速度的信息同列车的时实前进速度对比，当列车的行驶速度超过限定车速时，自动控制系统就会依据计算机分析出最佳的降速方案，在该系统的实际应用中，信号的传递方式、及信号的运用是决定列车控制的关键环节。近年通过对地铁信号的研究，地铁信号系统得到了很大改善，为地铁的安全行驶提供了有力的保障。
3.发展现状
相较于其他的发达国家，我国的地铁信号技术的应用与发展起步晚，在初期阶段以引入国外信号系统为主，以此来弥补我国地铁信号技术方面的空白。与此同时，我国也借此加入到了地铁信号技术的研究中，当前我国的地铁信号技术已经取得了较大的进步。在引进国外先进技术的基础上，我国对当前所使用的地铁信号系统进行了较好的完善与更新。此外，就当前的城市地铁信号技术存在的缺陷进行了较好完善。目前，我国已将城市的轨道交通发展列入了国民经济大发展纲要之中，并将其作为城市经济不断持续发展的重要方针战略。当前，我国地铁信号系统主要是应用于自动控制、自动保护、自动运行等系统；要逐渐使用列车自动控制技术，并逐步实行数字轨旁信号技术，利用该技术来提高地铁运行的安全性与稳定性。
4.地铁信号技术发展的特点
（1）强调自动化 应用全自动化的先进系统，以消除人为因素的不利影响，缩短追踪间隔，提高通过能力，使系统运行准时、可靠，通过自动驾驶，以提高旅客乘车舒适度，提高停车精度，从而实现站台们控制，以改善乘车环境，确保旅客安全等。
（2）强调系统化 由于ATC系统是为了实现优化列车运行控制，各子系统之间必然存在分工与协作问题，显然协作的好坏直接影响到系统的性能，随着计算机、控制、通信与信息技术的发展，为ATC系统化建设准备了物质条件，各发达国家的ATC系统各子系统间都有高容量的信息交换接口，在计算机的管理下，有条不紊地控制，管理着整个交通系统中的列车运行。
（3）更加依赖地车信息传输 由于信息是控制的基础，无论ATP还是ATO及ATS控制，都需要地车甚至车地通信，两个代表性信息传输方式分别是数字编码无绝缘轨道电路方式和轨间交叉电缆传输方式，目前数字编码无绝缘轨道电路方式在应用数量上占据了明显优势，而轨间交叉电缆传输方式只在特别强调运输密度的场合下才应用，由于无线具有设置灵活，双向传输，信息量大，易于维护，成本低等特点，发达国家开始开发基本无线通信技术的ATC系统，但目前基于无线通信方式的地铁信号系统还没有开通的先例。
（4）维修管理更加重要 除了设备本身需要进行可靠性控制外，由于地铁交通空间狭窄，运输密度高，设备故障对系统的影响非常大，为了提高系统的可靠性，减少维护费用，信号系统的监控管理以及维修管理信息系统都非常重要，如发达国家地铁ATC系统大都具有有线维护计算机，综合测试试验车，维护管理信息系统，设备维修基地等。
5.地铁信号技术发展趋势
近年来，随着我国城市地铁工程项目的建设进程逐渐加快，地铁信号技术也随之得到了快速发展。未来我国的地铁信号技术的发展趋势将以移动闭塞系统、以及控制系统为主要发展趋势。这主要体现在三个方面，即：
（1）利用当代计算机技术，结合W络技术，促使单一的列车自动监控系统逐渐向集成化方向发展，逐步形成综合城市地铁交通系统。这不只是传统意义上的列车自动监控，地铁工程中的无线通信系统、公共广播系统、火灾报警系统等信号子系统能够完好的实现监督与控制功能，并且能够与乘客信息系统等功能集成在一个系统当中，这样不仅可以保证地铁安全的运行，而且能够减少工作人员，促使地铁信号系统更加的先进、高效。
（2）随着技术的不断进步，通信安全得到了很大提高，通信手段也变得多样化，当前我国普遍使用站间列车自动运行方式，即在正常的情况下，列车出站时由驾驶员来启动，运行过程则是全自动的。随着技术的不断发展进步，未来将会向全程无人的列车自动运行方式方向发展，即列车上没有驾驶员，采用全自动系统控制来实现发车、行驶、站停、返回等过程。就当前的技术水平来讲，只要保证通信速率及通信安全，实现全程无人的列车自动运行并不难。
（3）通信网络技术在城市地铁信号技术中的应用，进而形成以通信为基础的列车自动控制系统。轨旁信号是把区间线路划分成多个固定区段，以此来作为列车占用检测，以及向列车自动控制设备传输信息的载体。列车定位主要是通过固定的轨道电路区段为基本单位，采取模拟轨道电路的方式，从地面轨道向列车自动控制设备传输多种信息，进而列车利用阶梯式的方法来控制列车行驶速度，这就是通常所说的固定闭塞。由于模拟轨道电路的列车自动控制系统中，各个子系统都处于分离的状态，技术水平落后，并给维修工作带来了困难，制约了列车的行驶速度。
6.结语
城市建设的发展、城市人口的急剧膨胀，对地铁运输能力的要求越来越高。用户的需求，科技的进步，促进了地铁信号技术的发展。基于通信的ATC系统，全程无人ATO系统，集成的地铁控制系统是地铁信号系统发展的方向，并随着通信、网络、计算机技术的进步而不断发展。
参考文献
[1]当代中国铁路信号.魏京燕.中国铁道出版社.1997.
摘 要：本文主要分析了既有信号灯和工程车运行安全控制系统，然后对信号上车对既有信号系统造成的影响进行了简单的总结。
关键词：城市轨道交通；工程车运行安全控制系统；信号上车；信号机；实施可行性
作为一种自动控制系统，城市轨道信号系统的主要目的就是为了有效的保障乘客和列车的行驶安全，一般分为工程车和运营列车两种类型。根据我国目前的轨道交通行业来看，一般只有在运营列车上才安装了车载信号系统设备，这样才能够实现指挥管理有序、运行高效。对于工程车来说，由于运行的时间是非运营时段，因此一般都没有车载设备，只是根据地面信号灯来运行，存在着一定的运行安全隐患 。
一、既有信号系统
对于城市轨道交通信号系统来说，最关键的就是ATC，即列车自动控制系统，其中主要包括CI（联锁子系统）、ATS（列车自动监控子系统）、ATP（列车自动防护子系统）、ATO（列车自动驾驶子系统）等子系统，具有自动监控功能、联锁控制功能、自动运行功能、自动防护功能等[1]。
列车自动驾驶子系统主要是用于控制列车自动运行的关键设备，在列车自动防护子系统的安全防护下，然后列车自动监控子系统就会发出列车运行的指令，进而实现列车运行。
列车自动防护子系统的主要作用就是保证列车安全、平稳的运行，其轨旁控制设备就是轨道旁的列车自动防护子系统或列车自动驾驶子系统计算机设备，其主要作用是在列车运行的过程中实时的计算其移动授权；通过联锁接口，列车位置和轨旁设备状态就能够实现数据交互；通过与列车自动监控子系统接口，这样列车的运行信息也就能够实现交互；通过无线系统，就能够与列车车载设备之间实现通信。车载列车自动防护子系统或列车自动驾驶子系统计算机设备，是列车处理信息的关键设备，通过接收轨旁无线设备以及地面应答器报文所发出的列车移动授权指令，接收列车自动监控子系统发出的列车运行调整指令，然后对列车的速度曲线进行计算，并对列车速度进行防护[2]。
联锁子系统主要是对现场的信号设备状态进行采集，然后结合操作员的操作指令来完成联锁运算，控制管辖车站进路以及信号机、轨道空闲检测、道岔等室外的设备。根据信号机控制，联锁子系统会按照信号机类型的不同，来实行差异化的信号机控制电路，信号机点灯控制主要是通过安全继电器来实现的，信号机状态是由采集继电器节点来获取的，其控制安全可靠。
二、工程车运行安全控制系统概述
通过在信号设备室设置采集装置，这样就能够实时采集信号机状态，然后把相关的信息通过无线网络将其上报到服务器；服务器对所接收的信号机状态进行解析，然后与安全控制系统的列车当前位置和运行方向相结合，最终向车载安全控制系统提供全部的信息，这就实现了信号上车。车载安全控制系统可以通过列车运行的信号机实时状态，来实现对列车运行的有效控制[3]。
（一）采集信号机状态原理
采集信号机状态的装置主要包括天线、无线传输主机、采集主机以及设备柜。其实现方案如下图所示：
（二）服务器信息处理原理
对于所接收到的信号机状态信息，服务器是通过与信号机类型以及编号进行对应之后实现解析。其原则是根据对应的编号和类型来查找相应的信号机状态。然后再结合安全控制系统实时的列车运行方向以及当前的实际位置，向工程车车载安全控制系统上报所有信息。一般信号机的数据如果呈现出非连续性，服务器都将其认定为红灯条件，这样显著的增强了列车运行的安全性。
（三）车载安全控制系统
在一般情况下，工程车的安全防护运行控制是由信号机状态信息和车载安全控制系统来共同实现的，地面信号信息状态呈现出非连续性，都是处理为心信号关闭状态。在信号关闭状态下，需要对工程车进行人工解锁，运行监测数据和司机操作都会由车载安全控制系统完整的记录下来[4]。
三、信号上车对既有信号系统的影响
将工程车运行控制系统增设在既有的线路之上，其主要功能实现就是需要将信号机状态信息上传给工程车，然后工程车对其实现运行控制，从实施角度来看，其影响主要体现在信息收集和传输这两个方面。在工程车运行控制系统中，多是采用4G完成信息传输，这样在使用的过程中只需要考虑是否对频率使用造成干扰。而在采集信号机状态的时候，则会影响既有的信号系统[5]。其中最简单的信号上车方式就是，采集信号机状态信息可以利用轨旁的动态应答器来完成，但是对于既有信号系统和实际工程状态都需要加强对安全因素的考虑，因此开放的动态应答器难以满足这一要求。
（一）信号上车实现
1、实现方案一
电路输出是通过联锁机驱动实现的，将电流互感器加装在信号机点灯输出的室外电缆源端，这样就能够对室外的信号机点灯状态进行实施监测。信号机驱动电流通过开启式电流互感器来获取，然后通过有线的方式将自定义的电流比传输到互感器的采集处理模块中。而且集中站能够对多组的信号机实现管理，这样就能够同时实现对多组信号状态信息的采集。
2、实现方案二
电路输出是通过采集信号继电器驱动实现的，可以利用ZXJ、YXJ、LXJ以及DDJ信号^电器闭合空余接点，来采集实际继电器的工作状态，这样就能够实现分析、判断和应用室外信号机点灯逻辑电路。其点灯逻辑如下表所示：
（二）信号上车对既有信号系统影响
1、对施工工艺的影响
在施工之前需要对现场的实际情况进行详细的调查，将安装电流互感器的实际位置确定下来，比如安装在防雷分线柜位置的时候，需要对既有的防雷原件和配线不造成影响；在施工过程中的时候，需要加强控制施工工艺；在施工完成之后，还需要对信号电路是否正常进行有效验证[6]。
2、对安全认证的影响
对于城市轨道交通来说，是需要进行第三方认证的，这样才能够确保其可维护性、可用性、可靠性安全性。因此在现场应用条件改变之后，就需要再次进行安全认证，确保其有效性。
参考文献
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关键词: 基于通信的列车控制;城市轨道交通;信号系统
随着近年来电子与通信学科的迅猛发展,城市轨道交通信号通信技术出现了革命性的变化,过去以轨道电路为代表的单向通信方式,已经被双向通信技术所取代,现阶段我国新建的地铁项目中,采用基于无线通信的列车控制系统(CBTC)技术的项目越来越多,CBTC技术提高了车地通信效率,但是由于技术标准较新,而且信号系统是关系到列车安全的重要系统,为此,本文对现阶段的城市轨道交通无信通信技术进行了比较。
城市轨道交通通信系统主要承担着CBTC信号系统,PIS(乘客信息系统)以及车载监控系统的传输任务。从传输的数据量上看,CBTC约为数百Kbps,PIS为下行10Mbps级,而车载监控业务为上行Mbps级。从移动速度上看,速度较快的地铁,最高时速在80Km左右,现阶段的无线通信技术已经能够达到上述要求。目前城市轨道交通通信技术中可以实现的技术主要有WiMAX、WLAN,GSM-R三种技术等,下面比较下这几种通信技术。
1 简介
1.1 WiMAX
WiMAX又称为IEEE 802.16无线城域网,全名为微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),该标准是工作于2~66GHz无线频带的空中接口规范。它所规定的无线系统覆盖范围可高达50km。802.16标准系列到目前为止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g7个标准。最初,802.16标准的目标只局限在固定无线接入的范围内,因此在城轨通信等快速移动领域无法使用该技术,但是随着802.16e的提出,WiMAX技术有了很大的突破,已经涉足到移动领域,随着标准的成熟和网络的演进,该项技术逐步可以实现120km/h的移动速率。从而目前来看,WiMAX设备由于专利主要在一家公司,形成垄断,设备价格非常昂贵。从该产品成熟度的角度出发,其技术标准还不成熟,不适合作为城市轨道交通通信技术。
1.2 WLAN
WLAN(无线局域网WirelessLAN),目前WLAN所包含的协议标准有:IEEE802.11b协议、IEEE802.11a协议、IEEE802.11g协议、IEEE802.11E协议、IEEE802.11i协议、IEEE802.11n协议、无线应用协议(WAP)。WLAN技术传输速度较快,802.11n协议的设备已经可以实现百兆级别,同时其支持的移动速度较快,能够实现80KM/H以上的行车速度,由于应用广泛,设备价格普遍较为便宜,非常适合长距离大规模铺设,因此,此项技术在城轨通号领域得到了广泛应用。但是在已经建成的地铁项目中,仍存在着诸多问题。目前WLAN主要工作在2.4G频段附近,为ISM频段,不需授权即可使用。地铁在穿越人口密集的繁华区段时,微波炉,医疗设备,乘客的手持wifi设备等容易产生电磁干扰。西安地铁2号线在CBTC联调初期最大的问题就是个别站附近的电磁干扰非常严重,干扰的存在会使系统的整体性能有非常明显的下降,在有些时候甚至会失去工作的能力。因此,现阶段该技术的最大问题是如何降低干扰因素对车地通信产生的影响。
1.3 GSM-R
GSM-R(GSM Railway)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统,是基于GSMPhase2+的规范协议的高级语音呼叫功能的基础上,加入了基于位置寻址和功能寻址等功能,适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能,可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道,并可提供列车自动寻址和旅客服务。GSM-R能够支持的最高移动速度可达500KM/H,由于技术成熟,其安全性较好。如引入EDGE技术数据通信速率最高可至115Kbit/s,目前由于数据传输速度较低,无法实现PIS和列车监控等大容量数据业务。
2 市场现状对比
在目前的城市轨道交通信号设备中,基本趋向于使用WLAN技术作为主要通信方式,在北京、上海、广州、西安等城市的地铁项目中都是使用WLAN进行CBTC和PIS系统的设计和调试,其主要的出发点是其技术的成熟性和可靠性。WiMAX作为一种和WLAN相近的技术,两者的原理和核心技术基本一种。而且频道基本相近,但WLAN的2.4G频段属于ISM的非管制频段。针对WLAN和WiMAX主要担心的是安全问题和干扰问题。WLAN通过对IEEE802.11i的支持,WiMAX通过对IEEE802.16e的支持,很大程度上改善了安全的问题。在抗干扰能力方面,两者频谱的管理是不一致的,一个属于管制频点,另外一个属于非管制频点,干扰源略有不同。而GSM-R系统,其系统经过国铁的建设实践,已经非常成熟,但只能够满足于无线列车调度,车-地数据通信等低速数据业务的应用。
3 技术指标对比
WLAN,WiMAX,GSM-R的主要技术参数分别从以下几个方面对比:工作频段分别为2.4G/5.8G,2.5G/3.5G,800M/900M;WLAN的802.11n协议最大带宽100Mbps,WiMAX的802.16e最大带宽70Mbps,GSM-R为115Kbps;WLAN和WiMAX为全业务,GSM-R则只能提供列车控制;接入距离上分别为500米,15千米,10千米;应用情况上看,只有WLAN在多地市地铁项目均有使用,而WiMAX和GSM-R尚未使用,但是GSM-R在中国和欧洲的大铁项目有使用;安全性和抗干扰能力上GSM-R较高,WLAN和WiMAX较为一般;只有WLAN的2.4G频段不需要申请;系统造价WLAN较低,WiMAX和GSM-R较高。
4 工程方式对比
