地鐵信號系統(tǒng)自動控制功能的研究

魏健

（南昌軌道交通集團有限公司運營分公司）

摘 要： 信號系統(tǒng)是保障地鐵運行安全及提高運行效率的重要設備，列車超速防護功能是信號系統(tǒng)一個非常關鍵的功能。地鐵信號系統(tǒng)自動控制已經成為了當前地鐵發(fā)展中極為重要的一個研究方面，本文就重點針對地鐵信號系統(tǒng)的自動控制功能進行了簡要的分析和介紹。

關鍵詞： 地鐵信號系統(tǒng)；自動控制功能；研究

1.背景

近年來，隨著城市化進程的加快，城市規(guī)模擴大，城市交通也面臨更大的壓力。地鐵的建設有利于解決現代城市交通擁擠，它以運營密度大、行車間隔時間短、安全可靠等優(yōu)點著稱。在地鐵信號系統(tǒng)中，自動控制功能發(fā)揮著越來越重要的作用，保證行車安全高效。

眾所周知 ，在當前很多城市的發(fā)展過程中，地鐵都已經成為了必不可少的一個關鍵交通工具，人們對于地鐵的依賴性也正在不斷加深 ，而對于地鐵進行深入的研究也就成為 了當前乃至今后極為重要的研究領域，尤其是對于地鐵信號系統(tǒng)的研究更是提升地鐵服務質量的一個關鍵研究點所在，就當前的研究現狀來看，地鐵信號系統(tǒng)自動控制功能的實現是極為重要的一個方面，也是保障地鐵更好、更快、更便捷控制管理的一個重要手段 。

2.概述

就當前我國地鐵信號系統(tǒng)的構建來說，無線通信技術的應用已經成為了極為普遍的一種基本技術手段，對于這種基于無線通信技術的地鐵信號系統(tǒng)構建來說，其在自動控制方面也具備了一定的研究基礎，并且在實際的應用過程中也發(fā)揮了較為突出的價值和作用，具體來說，當前我國地鐵信號系統(tǒng)自動控制的應用主要就是指CBTC系統(tǒng)的使用，而詳細進行分析可以發(fā)現，這種CBTC系統(tǒng)的使用主要集中在列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）、列車自動防護子系統(tǒng)（ATP以及列車自動駕駛子系統(tǒng)（AT0）等三個方面，在這三個方面的應用也充分的體現出了自動控制功能的實現 ，對于地鐵的運行具備著較強 的自動控制效果 。

3.功能

3.1 列車自動駕駛子系統(tǒng)的功能

列車自動駕駛子系統(tǒng)控制列車自動運行。它在列車自動防護子系統(tǒng)的保護下，根據列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)送的指令實現列車運行的自動駕駛、自動調整速度和控制車門，主要包括以下基本功能：（1）節(jié)能舒適調節(jié)功能。列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)根據高峰和非高峰運營時段的列車運營情況，通過列車自動駕駛子系統(tǒng)實施不同的節(jié)能運行方案，在不降低服務質量的前提下，采用適宜的速度曲線控制列車運行和保證乘客的舒適度；（2）自動運行功能。列車自動駕駛子系統(tǒng)控制列車按運行圖規(guī)定的區(qū)間走行時分行車，自動完成列車啟動、加速、巡航、惰行、減速和停車的合理控制；（3）在線列車監(jiān)控功能。列車自動駕駛子系統(tǒng)車載控制器將列車運行的有關信息傳遞至列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)，實現列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)對在線列車實時監(jiān)控。

3.2 列車自動防護子系統(tǒng)的功能

列車自動防護子系統(tǒng)控制列車在安全條件下行駛，主要包括以下基本功能：（1）列車移動授權功能。在車載控制器運行良好的情況下，利用列車自動防護子系統(tǒng)限制固定數據和列車自動防護子系統(tǒng)可變限制數據計算列車自動防護子系統(tǒng)運行曲線，此時系統(tǒng)將移動授權限定在前方列車尾部后面的安全間隔外方停車點；（2）列車定位功能。通過列車提供的速度、距離以及線路等方面信息，確定列車安全位置及非安全位置，列車自動防護子系統(tǒng)利用安全位置對列車進行安全防護。（3）溜車防護功能。車在站臺區(qū)域停車時，車載控制器須確保列車處于靜止狀態(tài)，如果系統(tǒng)檢測到列車在沒有命令的情況下有了物理位置的移動，車載控制器將實施緊急制動；（4）列車追蹤功能。該功能提供數據以保持安全的列車間隔，列車自動防護子系統(tǒng)根據列車位置報告、道岔位置構建追蹤占用地圖，通過非安全位置和位置及其不確定性計算安全的列車兩端位置。

3.3 列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)的功能

列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)負責對列車運行的情況進行自動監(jiān)控，有以下基本功能：（1）列車自動調整功能。正常運營模式下，時刻表調整能夠自動控制列車運行，將列車與時刻表（由運營管理者編制）之間的偏差降至最低；（2）列車識別功能。列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)人機界面的軌道顯示列車識別號信息，包括列車車次號及列車運行方向，中央列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)可以自動生成列車識別號，由專業(yè)人士進行修改，或由列車向列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)送此類信息；（3）列車運營時刻表管理功能。行車管理人員通過時刻表編輯軟件離線編制多個列車運營時刻表，同時列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)提供在時刻表中增加車次、延長列車營運時間等在線調整功能。

4.地鐵信號系統(tǒng)安全性的預防原則

地鐵作為當今大多數發(fā)達城市的主要交通工具，其交通速度性、便捷性等都是城市公交所無法比擬的，地鐵系統(tǒng)的運行主要通過信號系統(tǒng)進行全面的控制。然后，在當今地鐵信號系統(tǒng)中，對安全性卻存在很多的影響因素，對此，必須加強對地鐵信號系統(tǒng)安全性實施預防措施，要根據地鐵信號系統(tǒng)的運行形式制定相應的預防原則。（1）要對地鐵信號系統(tǒng)的安全性進行有效的風險評估，要對信號系統(tǒng)中設備的安裝、調試、驗收等環(huán)節(jié)進行全面的評估，將風險因素排除，進一步提高地鐵信號系統(tǒng)運行的可靠性。地鐵信號系統(tǒng)的安全性不僅要在設計中做好相應的保障工作，同時在施工、運營、維護等都要做好相應的監(jiān)督工作，一方面要提高地鐵環(huán)境下使用設備的壽命，另一方面要全面保證地鐵信號系統(tǒng)運行的安全性，一旦發(fā)現問題要及時解決，必要的時候要更換設備或改進系統(tǒng)；（2）要清楚的認識到地鐵信號系統(tǒng)的運行核心在哪，安全性貴為地鐵信號系統(tǒng)運行的核心，在系統(tǒng)設計中要做全面做好安全性設計，尤其是在研發(fā)的過程中，要充分考慮到實際環(huán)境對地鐵信號系統(tǒng)的安全性。

5.自動信號的觸發(fā)

自動信號是列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)的一部分，對列車運行情況進行自動辦理，并使信號機自動化，提高地鐵運營的自動化程度，在地鐵信號系統(tǒng)中，車地通信使車載設備與軌旁設備之間的數據信息得以傳輸，使軌旁車地通信和車載車地通信的通信過程保持信息不變。列車到達觸發(fā)區(qū)段，列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)會自動識別，并根據目的地生成觸發(fā)命令，如果車載地面信號系統(tǒng)之間存在車地通信系統(tǒng)，則通過車地通信，列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)可以從列車發(fā)至地面的信息中得知列車目的地，否則列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)則利用列車運行圖獲得列車目的地。

根據列車運行狀況，自動信號自動觸發(fā)進路，這對于提高自動化程度來說是有效的。但如果列車不在處于列車自動防護子系統(tǒng)的防護之下，則由于進路自動辦理所帶來的安全性事故可能性增大。由此看來，列車在實際運營中，若沒有列車自動防護子系統(tǒng)進行防護，則應停止對自動信號的使用，讓工作人員辦理進路以確保乘客生命安全。

6.地鐵信號系統(tǒng)自動控制功能的發(fā)展趨勢

地鐵信號系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢體現在以下3個方面：（1）當前各城市地鐵線路間均有聯(lián)絡線預留，為線路間的互聯(lián)互通提供了基本的物理條件，在車型、軌道線路等條件允許下，各系統(tǒng)承包商開放系統(tǒng)接口的情況下，通過升級車載控制器，CBTC列車將實現各線路間的互聯(lián)互通，為更靈活的運營調度提供方便；（2）隨著通信技術的發(fā)展和計算機網絡技術的進步，單一線路的列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)將向集成化程度更高的城市綜合軌道交通控制發(fā)展，實現軌道交通網絡綜合監(jiān)控；（3）目前國內浦片采用的列車自動駕駛子系統(tǒng)在列車出站時仍需要司機發(fā)出命令，在CBTC系統(tǒng)運營日漸趨于穩(wěn)定后，通過系統(tǒng)升級等方式實現全程無人列車自動駕駛子系統(tǒng)功能，信號系統(tǒng)自動控制列車行駛，降低運營單位生產壓力的同時提高社會經濟效益。

參考文獻

[1]城市化軌道交通信號控制方式研究.何泳斌.交通世界.2014.

[2]城市軌道交通信號與通信系統(tǒng).吳汶麒.中國鐵道出版社.1998.