軌道交通信號系統大全11篇

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關鍵詞：軌道交通，信號系統，故障―安全，冗余性

一、昆明地鐵1、2號線冗余分析

昆明城軌1、2號線是昆明軌道交通網絡中的一條重要的骨干線，也是昆明城市軌道交通全網絡中第一條CBTC運行的線路。考慮到在CBTC模式下的運營安全和系統的穩定性，該信號系統采用了多重冗余的設計結構來確保系統的穩定性從而也保障了運營的安全。基于此，本文針對昆明城軌1、2號線信號系統的冗余進行分析。

1、昆明1、2號線信號系統總體框架

昆明軌道交通1、2號線信號系統采用的是Urbalis結構，該結構使用了SDH（同步數字體系）冗余骨干網， 以確保各子系統之間能相互通信，以及保證車―地之間連續的雙向通信。

沿線分布的數據通信系統包括設備車站及中間車站的若干SDH冗余骨干節點（熱備冗余SDH多路復用器和雙以太網接入交換機）和沿軌道分布的許多無線接入點。

二、昆明地鐵1、2號線信號系統設備功能簡介及冗余分析

昆明1、2號線信號系統主要設備有：線路控制器LC、區域控制器ZC、聯鎖系統CBI、DCS數據傳輸系統、列車監控系統ATS、車載ATC系統、維護支持系統MSS（不冗余）、網絡管理系統NMS（不冗余）、計軸（不冗余）、信標與歐式編碼器（不冗余）、數據存儲單元DSU。

1、線路控制器LC

線路控制器LC的功能簡述

線路控制器LC采用3取2的冗余結構，其功能提供正線所有設備和進路的狀態，以及線路地圖的中央信息系統，主要功能包括臨時限速TSR、數據版本更新。

主要功能描述：

A.臨時限速

臨時限速是指線路上對于應用速度限制的要求。臨時限速區是由限速值、開始坐標和結束坐標構成的。

LC功能的目的是處理全線的臨時限速并發送至列車。臨時限速可以存儲在LC中，要求下載到車載控制器中，臨時限速可以由操作員通過ATS接口進行設置或刪除。

B.數據版本更新

線路數據永久性地裝載到每個車載控制器中，這些數據包括線路描述數據，線路限速，軟件版本等，該功能的主要目的是為每個車載CC和每個ZC提供子系統應用的不同有效數據。

總的來說，LC在工作時會實時定向的對ZC和CC的軟件及數據的版本進行檢測，若檢測結果并非最新版本的軟件和數據，則LC將向ZC和CC發送軟件和數據的最新有效版本。除此之外，與所有TSR有關的數據由LC向所有車載控制器（CC）發送一次。CC定期檢查TSR的有效性，并在必要時，向LC發送請求，獲取有效的TSR數據。軌旁LC能夠保證軌道不變量的描述，軟件以及TSR等為最新版本。

線路控制器LC的冗余簡析

線路控制器LC都采用熱備冗余， 由三個通道構成， 以便具有很高的可用性。如果一個通道發生故障，系統的運行將不會受到干擾。OCC將得到發生該故障的通知，維護和矯正操作將被執行，以便恢復至正常狀態。因此單個設備故障不會影響整條線路的正常運營。因為LC自身是完全冗余的，所以整條線路由一個位于控制中心的LC管理，在備用控制中心另外設置的一個LC用于備用。LC的軟件由任何線路中所有LC通用軟件以及一些LC管理相應線路的專用數據組成。

2、區域控制器ZC

區域控制器ZC的功能簡析

區域控制器ZC采用3取2的冗余結構配置，ZC管理每輛列車的位置并向每輛列車提供授權終點及相關變量。昆明1、2號線有三個ZC管理正線線路，ZC軟件由線路中所有ZC通用軟件及各ZC管理的區域內一些專用數據組成。ZC提供的授權終點數據是列車被授權在ATP全面保護下運行的極限點。

區域控制器的功能及工作原理：

區域控制器ZC的主要功能為監控列車的位置和間隔，并根據列車間的間隔和軌旁的設備狀態授權列車的運行終點。區域控制器（ZC）根據移動閉塞原理管理列車間隔，每個車載控制器CC將一直向它運行區域的ZC發送位置和速度報告，若為無通信列車、CC故障列車或非設備列車，ZC將使用二級列車檢測設備狀態，并認為整個閉塞區段被占用，無論列車在哪一種狀態只要在ATC的模式下，ZC均會為軌道上的每一輛列車分配一個AP（自動防護的安全范圍），從而防止其他列車或軌道車輛不能進入該列車的安全防護范圍。ZC了解到運行在其控制區域的每列列車的位置和速度后，將一直計算EOA（授權終點），并向每個CC發送前方能運行的自由距離即EOA信息。若ZC接收到該區域的緊急停車ESA的狀態時，它將發送給每輛列車的車載控制器CC控制列車在該區域不被授權移動，從而防護所有通信或非通信列車間可能發生的任何碰撞。

ZC根據接收的位置報告中列車位置信息的建立AP，位置報告每隔400 ms發送一次。主要信息為列車的最大和最小定位位置、速度、列車數量及其相應的時間標記和時效性。因此，在ZC中，每列列車的AP大小和位置每隔400 ms刷新一次。

ZC為區域內每輛列車建立一個AP，因此可以知道任何時刻每個自動防護在線路上的位置，如下圖所示。然后根據相鄰AP的位置，計算每列列車的授權限制，列車之間可以相互提供防護。

^域控制器ZC的冗余簡析

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中圖分類號：U284 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）05-0358-01

城市軌道交通信號系統在當今社會中發揮著重要作用，對軌道交通發展和科學研究至關重要。隨著信息技術高速發展的科技，火車對信號系統的需求越來越高，不僅在安全性，性能方面的效率，還需要信號系統具有較強的技術基礎，因此，城市軌道交通信號系統的關鍵技術進一步研究。

1 城市軌道交通信號系統的發展大概情況

自建成以來，中國城市軌道交通信號系統的快速發展。根據當時的國情，中國開始了他所有部件研發的旅程，也提供了更高水平的設備技術。起點根據當時的情況，技術更高，百家自主研發的中國第一個地鐵全套設備搭建的地鐵，并保證后期安全可靠的運行。從那時起，由于長期以來我國城市軌道交通建設的發展緩慢，這使得國內信號設備技術水平處于世界低水平，只能使用配套件或設備，城市軌道的信號系統過境開發塊，沒有保證全系列集成系統構建。在大約1990年前后，我國改革開放和經濟快速發展，城市人口快速增長，進入城市軌道交通快速發展的階段，在這種情況下，沒有適當的國內城市軌道交通信號系統可以選擇使用，其次是信號系統的涌入，在國外陸續采用了一些更先進的信號系統。中國城市軌道交通信號系統的自主開發與城市軌道交通的發展相比，長時間滯后期，長期以來，在我國國內，沒有供應商可以獨立完成信號系統，配備有國外可比的我國只依靠國外一套完整的系統，主要部分子系統還需要向國外介紹，國內供應只能提供一部分形式一套完整的設備和技術服務。使用信號系統后引進國外，在短時間內可以滿足城市軌道交通發展的需要，大大提高了運營效率，安全程度和通過能力有很大提高，可能研究國外對信號系統前沿技術的了解和發展趨勢。

2 城市軌道交通信號系統

2.1 城市軌道交通信號系統在生活中的作用

在城市軌道交通實際運行中具有很多特點，如舒適，無間斷，準時，基于城市軌道交通特點，軌道交通在城市軌道交通系統中具有信號系統可充分發揮信號功能設備，達到效果得到兩倍的結果與一半的努力。從世界先進的軌道交通運營，發現只有高水平的信號系統，才能實現交通提高列車運行的效率，并且安全性能高。

2.2 城市軌道交通信號系統特征

2.2.1 假設城市軌道交通的交通量較多，基于安全性的觀點，對于列車間距要求之間的最小值要求較高，然后對列車速度監控提出較高的要求，其主要目的是實現列車運行安全。

2.2.2 分析城市軌道交通速度，城市軌道交通運營與鐵路相比，實際速度對數值的差異很大，因此，在實際城市軌道交通信號系統中，不需要更快的數據傳輸信號系統，只有需要低傳輸速度系統才能實現信號傳輸功能；

2.2.3 因為在城市里，列車間隔的運行很小，在運行的規律性表達上更強。

3 城市軌道交通信號系統的關鍵技術分析

3.1 LTE技術

LTE是更適用的交通信號技術，這項技術在實際城市軌道交通信號系統中可以實現高傳輸速率，低延遲，并且在信號系統中支持各種功能，支持無線廣播業務，具有無線接入架構。隨著科技的不斷發展，LTE在城市軌道交通，城市軌道交通等領域的應用越來越廣泛。信號系統主要涉及問題是安全，無線信息系統實現穩定可靠，高信息系統的要求。通信信號系統的實時傳輸需求較高，在PIS系統中，無線通信和傳輸需求較低，但寬帶需求較大。在不同方向的技術要求上，因此，LTE PIS系統不能單一靈活應用于城市軌道交通信令系統。 2014年，在北京地鐵指揮中心的支持下，許多廠商的LTE信號在信號系統中的實際應用進行了現場測試，希望通過專業技能測試，促進城市軌道交通信號技術的發展。在現場測試中，代表廠商如華為，zte，putian，通過這些廠商對LTE實際測試，得出結論，提出LTE技術應用于信號系統測試結果：首先，從時延，傳輸延時測試結果為10-25ms，最長延時為106.5ms之一；第二，從信號方面來看，信號TDD分組丟失率已低于0.005%；開關延時約34-46ms，最長時間為135ms；平均吞吐量為15MHZ帶寬，11MB/s向上，向下19MB/s。在實際測量中，LTE可以完全滿足無線傳輸中信號系統的要求。在頻率信息選擇方面，部委了無線接入系統頻率使用，申請在城市軌道交通上使用支持和肯定，換句話說，城市軌道交通單位可以使用頻段，并得到正確使用光譜。民用手持設備，信號頻率的占位符不會影響頻譜的使用。與開放的WLAN頻段相比，專用頻率可以有效減少外部信息的干擾。LTE技術逐漸成為移動通信發展的關鍵技術，城市軌道交通信號系統發揮著重要作用。

3.2 CBTC技術

基于CBTC城市軌道交通信號系統建設的溝通，與傳統建筑信號系統相比，具有以下優點：

3.2.1在軌道電路信號系統的當代，是獨立存在的；

3.2.2數據傳輸的兩個方向，可實現車輛；

3.2.3氣密可移動列車運行時間間隔控制模型，可提高線路通過率；

3.2.4軌道兩側設施少，容易對系統設備進行調試和維修；

3.2.5自動化程度高，可實現自動駕駛；

3.2.6系統設備之間可以相互系。列車地面通信的CBTC系統，其特殊的數據傳輸模式，也有其一般的數據傳輸模式，在CBTC系統研發的早期，選擇專用的軌道和地面數據傳輸模式，城市軌道交通的需求信令系統設施實現標準化，一般數據通信系統為了快速進入CBTC系統，傳輸方式一般有以下幾種：除了電纜環交叉感應和漏電纜外，選擇交叉感應電纜環路ACTS作為軌道和地面數據傳輸中介，通過電磁感應在車間實現信息的直接交換。采用泄漏電纜，泄漏波導，無線電臺ACTS作為傳輸介質和地面數據傳輸系統的軌道，采用通用無線擴頻通信技術，因此根據車輛數據傳輸介質的CBTC系統分為以下幾類：首先，基于CBTC系統的交叉感應電纜回路；第二，基于無線擴頻通信技術的CBTC系統，即CBTC-RF。第三，基于交叉感應環路電纜傳輸車輛信息CBTC-IL系統，傳輸性能好，抗干擾能力強。

結束語

在當前的城市交通網絡中，隨著交通流量的增加，城市軌道交通也面臨著越來越大的壓力。與其他運輸方式不同，軌道交通運行良好，需要許多系統的支持。其中，信號設備至關重要，負責指導軌道交通的運營。因此，有必要建立和完善城市軌道交通信號的維護和支持系統，更好地監控和維護信號設備系統的運行狀態，從而保證城市軌道交通的安全，穩定高效的運行。

參考文獻

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中圖分類號： {TN913.22} 文獻標識碼： A 文章編號：

信號系統是軌道交通的中樞系統，指揮著列車安全、正點、有序的運行。信號系統一個重要特點就是與之接口的專業非常多，不僅與建筑、軌道、供電等專業互相配合，提交各種設計資料，預留安裝接口條件，還與車輛、綜合監控等諸多機電系統實現安全可靠的接口，以滿足控制、監視等功能需求。不同的專業與廠商，其信息如何交互，成為接口設計過程中的一個關鍵。本文通過對安薩爾多公司CBTC信號系統與相關機電系統電氣接口的技術分析，以便加深對接口重要性的認識，為實現信號系統與相關機電系統安全、可靠的接口提供幫助。

1系統概述

安薩爾多公司的CBTC信號系統架構主要分為：ATO子系統、ATS子系統、ATP子系統、聯鎖子系統、數據通信子系統，如圖1所示。

圖1CBTC信號系統框圖

2正線聯鎖系統

2.1系統組成

正線聯鎖系統采用雙機熱備，差異與自檢的故障-安全的MicroLok II聯鎖控制器。MicroLok II安全處理器是一個專為鐵路安全應用而設計的基于微處理器的邏輯控制器，其基本功能是根據一個標準的執行程序和一個專為安全功能而設計的應用程序，來處理輸入量并生成相應輸出，達到控制安全聯鎖的功能。

2.2與相關系統的接口

MicroLok II采用分布式聯鎖控制方式，通過將線路劃分為若干個聯鎖區，每個聯鎖區包括有岔站和無岔站，由位于設備集中站的MicroLok II聯鎖控制器進行控制。

2.2.1 聯鎖系統間的連接

設備集中站與非設備集中站之間利用電纜進行連接，各個設備集中站的MicroLok II聯鎖控制器通過兩張獨立的以太網的方式實施冗余連接。

2.2.2 與屏蔽門間的接口

正線聯鎖系統與屏蔽門系統通過繼電方式實現接口，接口分界面在各站的站臺屏蔽門設備室屏蔽門PSC的接口端子盤上。

當列車停車誤差滿足精度的要求，即±0.5m以內時，信號系統將向屏蔽門系統發送持續穩定的開門命令，后者將根據信號系統發送的開門命令控制相應的門單元打開。在停站結束后，信號系統發出關門命令，車門和屏蔽門按信號系統指令進行動作，屏蔽門所有門都關好后，向信號系統發送持續穩定的“所有門關閉且鎖緊”信號，信號系統收到此信號后，才允許列車進入站臺或從站臺發車。當列車的停車誤差超過±0.5m時，信號系統將實施保護功能，不允許打開車門和屏蔽門。

當屏蔽門系統自身故障不能向信號系統發送屏蔽門狀態信息時，站臺工作人員可在站臺端部的屏蔽門控制盤上通過人工向信號系統發送“互鎖解除”信息。信號系統此時將不再檢查屏蔽門的狀態，直接允許列車進入站臺或從站臺發車。

2.2.3 與車輛段聯鎖間的接口

正線聯鎖系統與車輛段聯鎖通過繼電方式實現接口。接口電路用于與聯鎖設備相互傳遞安全信息，它的所有輸入和輸出都采用雙斷方式。正線聯鎖和車輛段聯鎖相互傳遞的每個信息都由兩個單獨的接點所完成，該單獨的接點由一個安全繼電器控制，這兩個接點將使一個聯鎖的復示繼電器吸起。出入段轉換軌被納入正線控制范圍，按照雙線雙向運行的方式設計。為了滿足與正線一致的追蹤間隔、進出段能力要求，出入段線裝設與正線相同的ATP/ATO設備，以完成列車的篩選、CBTC運行模式。

2.2.4 與其他線聯絡線聯鎖系統間的接口

聯絡線之間通過繼電方式實現接口，聯鎖關系按照照查原理設計，所有的輸入和輸出繼電器電路采用雙斷方式，保證聯絡線上列車進路的安全。在聯絡線上分別設置接車信號機，本線控制通往本線的接車信號機。

3 列車自動監控ATS系統

3.1 系統組成

3.1.1中央ATS系統

中央ATS子系統由主機服務器、通信服務器、接口服務器、調度工作站、磁盤陣列等設備構成。ATS子系統通過DCS網絡與其他CBTC子系統交換數據和命令。中央ATS基于32位英特爾構架，強大、可靠的Linux系統平臺，符合POSIX接口標準。LAN網絡由冗余的100/1000BaseTX以太網交換機組成。每臺服務器都接入到兩張獨立的數據通信網絡（DCS），并訪問其他所有服務器的數據。

3.1.2車站ATS系統

一套ATS主機服務器、通信服務器和接口服務器位于某一設備集中站，作為后備站。當中央ATS服務器不可用時，這些服務器為中央ATS提供第三級備份服務，用于緊急狀態下的應急控制。

ATS車站工作站位于設備集中站。該工作站提供列車運行的本地顯示，在取得授權后，實現對本聯鎖區域的控制。設備集中站的ATS工作站與聯鎖系統的本地控制工作站合用，通過接入交換機接入DCS網絡，并通過串口直接接入到聯鎖設備。

3.2與相關系統間的接口

3.2.1與綜合監控系統的接口

ATS系統與綜合監控系統間采用2路冗余的網口連接，它們之間的數據傳輸是雙向的。ATS系統向綜合監控系統發送信號設備狀態（信號機狀態、區段占用情況等）、列車運行信息（車次號、車體號等）、站臺信息等，以上信息通過綜合監控系統提供給廣播系統和乘客信息系統，用來在站臺向乘客提供列車預告等服務。除此之外，ATS系統還向綜合監控系統發送區間阻塞信息。若列車在隧道內某一區段占用時間超過一個非計劃停留時間的上限，ATS將發送該列車的阻塞信息給綜合監控，以啟動相應隧道通風設備。

綜合監控系統向ATS系統發送牽引供電信息，以使ATS系統顯示相應牽引供電的狀態，為行車組織提供參考信息。當無數據發送時，必須每秒互發一條心跳信息，以便系統確認通訊鏈路連接狀態。

接口界面在通信專業設備機房的通信配線架上。

3.2.2與大屏幕系統的接口

ATS系統和大屏幕系統通過2路冗余的網絡接口方式進行連接，通信協議采用TCP/IP、X11R6。ATS系統顯示工作站的操作平臺是Linux系統，通過運行X Server軟件可在大屏幕系統中的多屏處理器上產生一個X顯示窗口，該窗口可仿真顯示LINUX系統桌面或應用程序。ATS系統的應用程序使用LINUX 系統X-WINDOW協議中的顯示重定向功能將畫面顯示到X窗口中。該顯示方式可充分利用大屏幕高分辨率的特點，并可在屏幕上任意位置顯示圖像。

接口界面在大屏幕顯示控制器的網絡接口處。

3.2.3與時鐘系統的接口

控制中心主時鐘系統與ATS系統采用2路RS422串行鏈路連接，2路信息分別接入ATS系統的兩臺主機服務器。該鏈路為單向驅動，無需應答，傳輸速率為9600bps。主時鐘系統側采用RJ45接口，ATS系統側采用RS422接口。

通過主時鐘系統傳輸時間信息，使ATS系統能夠利用該信息同步信號系統內各子系統的時間。當主時鐘信號發生故障時，信號系統內部則通過ATS主機服務器的時鐘來實現同步。

接口界面在通信專業設備機房的通信配線架上。

3.2.4 與無線系統的接口

在控制中心，ATS系統通過2路RS422接口鏈路為無線調度系統提供列車的各種信息：如列車位置信息、車組號、車次號、車站ID，鏈路速率為9600bps。ATS系統向無線調度系統發送的信息在兩個串行鏈路之間每隔2秒進行一次信息交互。信息首先通過鏈路A發送，兩秒后再通過鏈路B發送，下兩秒再通過鏈路A發送，依次類推。無線調度系統收到ATS系統發送的列車信息數據包之后，需要向ATS系統回復確認信息。

接口界面在通信專業設備機房的通信配線架上。

3.2.5與車輛段聯鎖系統的接口

ATS系統和車輛段計算機聯鎖系統采用4路RS422串行鏈路接口，通信方式為異步雙工，采用屏蔽電纜連接，通訊速率為19200kbps，校驗方式為CRC校驗，采用接收應答和超時重傳機制保證通訊的可靠性。

通過與車輛段聯鎖系統的接口，可以完成車輛段站場實時信息顯示、命令執行結果等向ATS系統的傳遞，以便正線行車調度員了解車輛段車場的情況。

接口界面在計算機聯鎖系統主機側。

4列車自動防護ATP和列車自動駕駛ATO系統

4.1系統組成

ATP/ATO系統由軌旁設備和車載設備共同組成。

ATP子系統車載設備主要由車載控制器（CC）、速度傳感器、加速度計、應答讀取器天線、司機操作顯示屏（TOD）、移動電臺（MR）和天線組成。ATO子系統與ATP子系統共用車載硬件設備。ATO子系統的軟件安裝在與車載ATP子系統共用的車載計算機中，但使用獨立的CPU。CC通過速度傳感器、加速度計和應答讀取器采集到的數據來實時計算列車的位置，通過DCS網絡將該信息發給區域控制器（ZC），然后根據ZC計算出的移動授權點結合車載線路地圖，計算列車的ATP防護曲線，并根據該曲線進行列車的速度監督和超速防護。

ATP子系統軌旁設備由數據存儲單元和基于3取2冗余結構的軌旁分布式區域控制器組成。每個ZC通過DCS網絡和CC接口。ZC通過運用CBTC移動閉塞理念，基于已知的障礙點和列車位置，確定預定義區域內所有列車的移動權限，確保列車的安全運行。數據存儲單元給CC提供軌道數據描述，同時也采集ZC和CC的維護信息。數據存儲單元也提供允許從ATS系統到ZC和CC通信的接口，實現由行車調度員設置區域臨時限速、跳停、扣車及禁止駕駛模式等功能。

4.2與車輛的接口

信號系統向車輛方提供所有車載設備的外形尺寸、數量、安裝及配線工藝要求、相應的資料和圖紙等。車輛方根據信號系統提出的信號設備安裝要求，設計并提供車載設備的安裝空間和條件并負責安裝。按照信號系統的要求敷設電纜，進行屏蔽處理，提供電磁兼容保護等。接口分界面通常位于CC機柜接線端子插座處。

CC通過與車輛的接口，實現對車輛運行狀態的監督與控制，CC的主要功能結構圖如圖2所示：

圖2CC功能結構圖

對于CC來說，車輛提供的輸入信號有兩種：一種是安全輸入信號，如司機室激活、方向手柄位置、運行模式開關、列車完整性等，這種信號符合故障安全導向邏輯；另一種是非安全輸入信號，如門模式開關、常用制動實施等。CC給車輛提供的輸出信號也有兩種，一種是安全輸出信號，如車門使能、牽引使能，保證當CC故障時，所有的安全輸出均進入受限狀態；另一種是非安全輸出信號，如開車門、關車門。

5結論

城市軌道交通信號系統與相關專業接口多，接口技術，交互信息復雜且涉及到行車安全，如何保證各接口的正確性與可靠性成為地鐵信號系統設計的難點。其接口的實現貫穿于整個系統的招投標、合同簽訂、設計聯絡、安裝調試、運營維護等所有實施階段，充分熟悉并理解信號系統與其他相關專業的接口關系，對各個階段工作的順利開展有著重要的意義。

參考文獻

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中圖分類號：F 文獻標識碼： A 文章編號：

伴隨著社會經濟的發展，我國不斷加快了的城市化建設的步伐，城市的交通模式也發生了巨大的改變，軌道交通模式被越來越多的城市所應用。因此，信號系統的設計在其中占據的作用就顯得尤為重要了，不同發展程度的城市軌道都具有其自身的特點，所以城市軌道交通信號系統的相應配置方案設計也要根據具體情況來進行設計。一個完善的交通信號控制系統在減少事故的發生率的同時，還可以給城市軌道的建設帶來巨大的經濟效益，客觀的為城市的發展創造了條件。因此，我們需要完善和改進我國城市軌道交通通信系統設計方案進而確保城市軌道交通的運轉暢通。

城市軌道交通信號系統構成設計方案。

在城市運輸體系當中城市軌道交通具有一定先進技術程度的自動化水平。交通信號控制系統構成的設計方案必須與整個交通運輸體系相配套。

《城市快速軌道交通工程項目建設標準-試行本》中指出，交通信號系統可以劃分出三個層次：第一層次在行車密度較低、運輸量較小的線路時，可給信號系統裝置配置自動閉塞、聯鎖設備、自動停車和機車信號系統；第二層次在行車密度較高、運輸量較大的線路時，可給信號系統裝置配置列車自動防護(ATP)系統和列車自動監控(ATS)系統；第三層次在行車密度高、運輸量大的線路時，配置列車自動運行(ATO) 系統、列車自動防護系統和列車自動監控系統。

所有的設計配置當中第一層次的設計方案是水平最低的設計方案，因此，其配置方案在應用方面具有一定的局限性，這就要求在軌道上運行的每趟列車彼此間的行駛間隔上不能小于三分鐘，行駛間隔也就是我們常說的行車的密度。第二層次的配置系統要比第一層次的配置系統在性能上有所提高，在列車的安全運行的控制方面有了很大的提升，控制系統自身就可以完成對整個列車的安全運行控制。但是由于這種配置在我國現階段生產效率相對較低，這就加大了運營成本。第三層次的配置是所有設計配置中技術含量最高的設計配置，這項配置主要應用于小于兩分鐘行車間隔的線路中，信號系統可以對列車安全控制方面進行直接操作，控制中心通過第三層次的設計配置可以對列車運行時的每站之間的停靠、折返進行直接操作，這項配置深入結合了現代化的技術手段并加以應用。

城市軌道交通信號系統主要技術方案。

行車間隔的技術設計。

為了適應城市交通乘客行車密度高、運輸量大的特點，城市軌道交通工程一般采用縮短行車間隔的辦法。這種方法有利于提高服務質量減少旅客的候車時間，還可以節省工程投資降低列車的編組輛數。但信號ATP 系統技術確嚴重限制了這項操作的實際應用， 如“車-地”通信的有效速率、軌道區段的長度、列車進路的時間恢復和列車進路的建立等等因素，實際應用中我們不可能無限制縮短正常的行車間隔。最小行車間隔對工程造價和信號的ATP系統方案有著極大地影響。信號ATP系統方案設計的主要參考控制參數即合理的行車間隔。在實際的工程運用中，應結合工程實施方案、線路遠、近期運輸量以及ATS 調控能力等綜合因素，確定一個合理的節省工程投資、滿足運營要求的行車間隔設計。

ATP信息傳輸方式。

保障列車運行安全的關鍵設備就是ATP系統，它由車載設備和軌旁設備兩部分組成，通過接受地面 ATP 設備傳來的運行信息列車實現對時間間隔的控制。ATP設備主要有兩種劃分方式，第一依據“車-地”ATP信息傳輸方式可分為點式發碼和連續式發碼方式；第二種依照對列車控制方式可分為階梯式控制方式和模式曲線方式。我國現行的城市軌道交通特點是行車密度高、運輸量大、軌道交通駕駛條件較差，因此采用連續發碼方式的ATP 系統是最為合適的。但隨著點式ATP 技術的不斷發展，在城市軌道交通設計應用，特別是城市輕軌交通設計中最為合理的就是采用點式ATP 設備。在點式 ATP 系統設計中，目前最具有代表性就是西門子公司的 ZUB120技術，其主要的技術指標如下:

·傳輸制式 移頻鍵控(FSK),串行

·傳輸速率 50k·-1

·傳輸間距 130～210mm

·電碼可靠性 循環碼多次判斷,海明距為 4

·電碼長度 可編程有用比特 96 位

·機車設備平均故障間隔時間 2×104h

·地面應答器平均故障間隔時間 9×105h

我國城市軌道交通信號系統的發展。

作為現代城市交通的“主動脈”，城市軌道交通儼然已經成為現代城市公共交通系統大環境下的重要組成部分。目前，我國的城市軌道交通建設發展已經進入了快速發展的新時期，多個城市獲得了國家已經批復了多個城市著力開展建設城市軌道交通，按當前年建設 100 ～ 120 km 線路的發展效率來看，我國城市軌道交通的線路建設在2020年將達到6 100 km。城市軌道交通信號系統是實現行車指揮、保證列車運行安全、提高運輸效率、實現列車運行現代化的關鍵系統設備，因此，城市軌道交通信號系統的設計發展就顯得尤為重要。

城市軌道交通順利開通、安全穩定運營將會為城市帶來巨大的經濟效益和社會效益，交通信號系統設計方案的確定對城市軌道交通系統能否正常運行有著重要影響。總而言之，城市軌道交通信號系統的設計方案是多種多樣的，應結合各個城市、各條線路具體實際情況和特點，進行多元化分析，選擇一個適合的城市軌道交通信號設計方案。當前我國運營的系統設備都是國外的設備，為了降低運營成本、開展自主產業，發展國產化的軌道交通信號系統已成為迫在眉睫的任務。

參考文獻：

[1]卡斯柯信號有限公司.路由器和通道調試手冊[S].2007.

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基于通信的列車控制(簡為CBTC)技術，利用先進的通信、計算機技術，突破了固定閉塞的局限，實現了移動閉塞，技術和成本上較傳統的信號系統有明顯的優勢。該技術無需在軌道上進行固定長度、固定位置的閉塞分區，而是把每一列車加上前后的一定安全距離作為一個移動的分區，列車制動的起點和終點都是動態的。列車的安全間距是按后續列車在當前速度下所需的制動距離加上安全余量計算得出的。列車的最小運行間隔在90s以內，個別條件下可實現小于60s的間隔時間。和傳統的固定閉塞、準移動閉塞技術相比，移動閉塞技術實現了車載設備與軌旁設備不間斷的信息雙向傳輸，使列車定位更精確、控制更靈活，可以安全有效地縮短列車間隔，提高列車運行的安全性與可靠性，降低列車的運營和維護成本[1，2]。我國于2004年投入運營的武漢輕軌是國內第一條采用CBTC方案的城市軌道交通線路。然而對于仍在運營的軌道交通系統，如何在不影響服務的條件下應用先進的信號系統，是運營商在考慮對信號系統進行升級時必須面對的問題。本文結合一個工程實例說明CBTC技術在信號系統升級中的應用。

1 信號系統升級需求

歐洲的許多軌道系統設備超過了30年的歷史，潛在的軌道交通信號系統升級業務巨大。在亞洲也存在著類似的情況。信號系統升級的需求來自以下幾個方面。

·技術過時:20世紀70年代建造的軌道系統都使用了當時的先進技術，如香港MTR使用當時先進的基于軌道的模擬列車自動防護(ATP)和數字化的列車自動運行(ATO)系統。而現在這樣的信號系統已過時，組成系統的構件或子系統部件已很難獲得，甚至無法找到合適的替代品用以更換。同樣，維護這些過時系統所需的人力成本也相當高。缺少可替換元件及相應的維修人員，使維護時間延長，導致系統可靠性下降。

·性能:在亞洲，許多城市軌道交通系統的建設滯后于交通需求的增長，使得投入運營的線路馬上達到了其設計通行能力甚至超負荷運行。上海軌道交通1號線北延伸段就是一例，為了緩解運能緊張，不得不采用地面公交分散客流。提高運能最直接的手段就是縮短發車間隔，而這又受到信號系統本身能力的限制。

·標準:一個城市軌道交通網絡中存在多條線路運營，如采用了不同供應商的系統，則不同信號系統使用的標準可能不同，這不利于軌道網絡的互聯互通[3]。而采用CBTC，其控制系統間的接口均通過數據通信系統實現，采用開放式的國際標準，有利于實現不同線路的互聯互通。

2 升級中應考慮的問題

在確定了信號系統升級需求后，對升級項目進行規劃是非常必要的。有三種可以考慮的方案:

·使用兼容新舊兩個ATP系統的軌旁設備，使車輛始終在信號控制系統中運行;

·使用兼容新舊兩個ATP系統的車載設備，使升級工程在局部展開;

·停止服務或使系統運行于沒有ATP的特殊環境下，更換所有ATP設備。

選擇以上任一方案時，應考慮以下問題。

(1)列車應照常運行

世界上只有少數的城市軌道系統能保證在列車運行時進行維護工作。紐約的軌道交通系統是一例，它在部分區段有4條并行的線路，保證了列車運行和維護工作完全隔離。其它許多軌道系統沒有這樣的條件，也不可能在進行信號系統升級時將整個系統關閉，通常每晚只有3～4h可以進行系統升級工作，且同時必須兼顧正常維護工作的進行。這使得系統升級必須分階段實施，并制定周密的計劃保證系統運行的可靠性和安全性。

(2)可用空間

信號系統升級過程中必然有一個階段是新舊兩個系統共同存在的，這就要求軌旁、列車及控制系統中有足夠的空間。這個問題往往在制定計劃時被忽略。如果需要在列車上同時安裝兩套設備，這個問題就更加突出了。

(3)設備的兼容性

如果新的設備或ATP系統能從已有系統中獲得信息并發送給新的信號系統，這將使升級中的風險大大降低。現有的聯鎖系統和ATP系統可工作到所有ATP都更換完成時，而這要求新系統對已有系統的兼容能力。為此，新系統的模塊化(包括硬件、軟件、數據等方面)是有效手段。

3 應用實例

于1968年開始運行的倫敦維多利亞線使用的系統，雖然經過一些小的改造，但基本保留了建設初期使用的信號系統:電壓聯鎖和單機，基于軌道代碼的ATP和基于軌道電路的ATO系統、控制機和控制中心。其升級目標為:計算機控制聯鎖，高性能車輛控制系統(包括先進的基于無線通信的ATP及ATO)，先進的控制中心。

由于列車內可用空間和站臺空間的限制，決定在新列車上使用新的ATP和ATO，并改造軌旁系統使其能兼容兩套信號系統直到所有舊的列車被替換。升級工程包括:過渡性設備的安裝，車輛測試，信號系統更新，控制中心升級等。

1) 過渡性設備的安裝

新列車的安裝、調試和運行需要在非運營時間進行，包括如下工作:在設備方面安裝聯鎖機和ATP系統的接口設備，安裝ATP處理器以及無線電通信設備;在軌旁安裝漏泄電纜無線電通信設備，安裝絕對定位參照信標。上述工作可采用不同的次序進行。在實際工程中，首先從維多利亞線的北端一段線路開始;一旦這一段線路的安裝、調試和試運行完成，就可以進行下一段線路的升級工程。

2) 車輛測試

車輛測試同樣要分階段進行，這包括在不斷擴大的范圍內進行的測試:在試車場進行;非運營時間單車測試;非運營時間多車測試;運營時間單車測試;運營時間多車測試。經過這些系統的測試，才能確保新舊車輛、新舊信號系統安全可靠地聯合運行。

3) 信號系統更新

由于在聯鎖機和ATP系統安裝了接口設備，故可將現有的聯鎖機更新。新的聯鎖機設備是數據驅動的，這使得更新過程中涉及到的只是輸入輸出數據的改變和相應的測試。當舊的列車都被更換掉后，將舊的聯鎖機、代碼選擇電路和ATP、ATO系統停止工作。其他設備的更新如軌道電路、報文頭等也同時展開。

4) 控制中心升級

控制中心的安裝可與信號系統的安裝相互獨立。本地計算機(LocalSiteComputers)和接口設備以及無線電通信設備一起安裝，并通過接口設備與已有信號系統交互。在經過必要的出廠測試后，控制中心可以在受控模式下運行，此時控制輸出被屏蔽。一旦系統運行穩定后，控制中心開始對設備進行控制，這時新舊系統運行在一個可相互切換的狀態。一旦相關的控制設備更換完成，新的信號系統完全控制聯鎖系統，這時舊控制中心可以被拆除了。

從以上的應用實例中可以歸納出如下信號系統升級中的幾個關鍵技術。

·覆蓋方式:在進行新舊系統的更新時，必然會以一定的方式用新設備將舊設備覆蓋，但又要保證過渡時期設備運行的平穩性。CBTC實現靈活高精度的列車控制，提高了系統的集成度，簡化了系統的結構，本身能為互聯互通提供技術基礎，可以疊加在已有信號系統上，便于已有系統的改造。使用無線通信技術很大程度上提高了這種方法的可行性。只要符合頻率和通信協議的要求，任何一個廠商的無線電系統都可以被采用，這增加了系統的靈活性。

·模塊化:在升級項目中不可避免地將工作分階段進行，因此信號及車輛控制設備的模塊化相當關鍵。通過使用接口設備使新設備運行時對已有設備的干擾最小，這樣也減少了測試所需的時間。

·系統安全保障:從技術特點來講，CBTC提供的是基于軟件和信息安全的控制，使得系統調度安全控制向自動化、智能化、信息化的方向發展。系統安全在設備設計、生產、安裝、測試和運行的每個階段都必須予以統一考慮。在工程的每個階段，都需要用戶及監管部門的授權以降低風險，這也是工程順利進行的必要保障。

希望通過本文的介紹，加深對信號系統升級中涉及的控制技術、工程技術等問題的認識，推動CBTC技術及相關信號系統國產化的進程。

參考文獻

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中圖分類號：P135 文獻標識碼：A

1、概述

伴隨著國內經濟快速發展以及城市化進程的加速，公共交通系統以軌道交通信號系統為重點，逐步發展成國內許多特大城市的首選，城市軌道交通信號系統是一種先進裝備用來保障行車安全，從而大大提升了交通運輸能力。城市軌道交通信號系統之所以能夠穩定發展是基于微電子、計算機以及通信技術的快速發展。在城市軌道交通信號系統中，有三種安全傳輸方式，關于地面與車載設備，包括模擬軌道電路、無線通信、數字軌道電路。

目前，國內主要采用的無線通信的傳輸方式有以下幾種：第一種是無線AP傳輸，其優點是安裝簡單，施工方便，成本較低，其缺點是無線場強分布不均勻，采用沿著軌道方向的無線定向天線，傳輸距離可以達到200——400m。第二種是漏線電纜傳輸，其優點是場強覆蓋均勻，適應性強，并且電磁污染小，但是去成本較高。第三種是感應環線方式，其優點是實現列車定位，車-地雙向傳輸，其缺點是給線路的日常養護帶來不便。

2、國內城市軌道交通信號系統的現狀

因為我國的城市軌道交通還處于雛形階段，軌道交通系統設備不足，用于實現城市軌道運營宗旨、體現運輸特點、確保行車安全、實現大運量高密度運輸的信號系統國內還不能自主生產。由于條件所限，某些規章制度難以落實，非定型產品又多，給日后的運營和維修帶來了困難和麻煩。我國首次把“發展城市軌道交通”列入國民經濟第十個五年計劃發展綱要，并作為拉動國民經濟、特別是大城市經濟持續發展的重大戰略。目前城市軌道交通信號系統技術已經發展到以先進的列車自動控制系統為代表的信號系統。ATP子系統主要功能包括：自動檢測列車的位置；確定列車運行的最大安全速度；連續速度監督，實現超速防護及車門控制；控制列車運行間隔，滿足規定的通過能力；保證車站設備的正確聯鎖。

ATP/ATO 除了少數采用國產設備外，絕對大多數采用引進設備。我國的城市軌道交通信號大體有以下應用模式：除部分基礎設備外，整套引進國外信號系統 ；采用國產的 ATS 和計算機聯鎖，和國外的 ATP/ATO 配套 ；國內企業提供完整的信號系統。

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。目前運營的CBTC系統都是國外設備,從實際運營的情況看,存在著維護費用高的問題,因此發展國產化的CBTC設備成為當前緊迫的任務。

3、國內城市軌道交通信號系統的發展趨勢

首先，參與技術服務，國內硬件加工，逐步吸收熟悉國外技術，其次，通過技術引進，掌握系統功能單元間接口協議和技術標準，最后要積極跟蹤并參與CBTC的研究。

城市軌道交通信號系統的國產化，不僅能降低建設成本（國產的CBTC比引進國外的系統造價低20%），而且能降低運營成本，更加重要的是促進我國城市軌道交通技術水平的大幅提升，有利于人才培養，并且參與國際競爭。

城市軌道交通的信號系統，已從早期的固定閉塞發展到了準移動閉塞，正在向移動閉塞方向發展。傳統的信號系統即以地面信號顯示為依據，司機按行車規則操縱列車運行。現代信號系統有六個基本目標：以安全的方式控制列車有條件地前進；使本列車與前行車或股道盡頭保持安全距離；防止出現列車沖突進路；使列車能夠按要求的時間間隔運行；使列車能夠按時刻表速度運行，以便最大程度地避免危及安全的各種干擾；保證關鍵點閉鎖在正確位置。

ATP的主要作用是根據故障－安全原則，執行列車間安全間距的監控、列車的超速防護、安全開關門的監督和進路的安全監控等功能，確保列車和乘客的安全；ATO主要執行站間自動運行、列車在車站的定點停車、在終點的自動折返等功能；ATS的主要作用是監督列車狀態、產生列車時刻表、自動調整列車運行時刻和保證列車按時刻表正點運行、生成運行報告和統計報告、向旅客向導系統提供信息等。

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，已不僅僅是傳統意義上的“列車自動監督”，ATS子系統正在向集成化方向發展；維修管理更加重要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。

4、結束語

城市軌道交通信號系統是一種高科技含量、行車過程全自動化和安全性能極高的設備。并且對其可使用標準的設計理念和管理模式，有它自主的研發團隊，生產供貨一體化，加速了城市軌道交通的發展，最重要的是有效改善了信號系統制式的冗雜，以最新的角度和立意在城市發展中取得了軌道交通信號標準體系的成功發展，在人才培養方面，做到了全面栽培、重點選拔，使得我國的城市軌道交通信號系統得以完善。我國在此方面的技術還有待于提高，爭取在未來的日子里拜托依賴國外先進技術的局面，創造一個中國品牌而屹立在世界之巔，這樣的跨時代的發展具有非常深遠的戰略意義。

參考文獻：

[1]杜平.城市軌道交通信號系統的發展[J].鐵道通信信號.2010.（5）

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在城市軌道交通中，由于地鐵設計規范未對信號機顯示作出統一規范，致使各城市軌道交通的信號機顯示略有不同，信號機點燈電路也存在差異。由于信號機的點燈狀態直接影響行車安全，因此研究信號機顯示方案及信號機點燈電路問題具有重要意義。

1信號機顯示方案

車輛段內的信號機常態點燈，正線信號機主要分為常態點燈和常態滅燈兩種形式，本文將信號機顯示方案與運營模式結合，對現存信號顯示方案作如下分析：

1.1常態CBTC運營模式與信號機滅燈

正常情況下，列車在CBTC模式下運行時，正線信號機為滅燈狀態，列車憑車載信號行車；而當非CBTC列車接近信號機且滿足開放聯鎖條件時，信號機自動點亮允許燈光；當軌旁ZC故障，聯鎖將故障區域內的所有信號機轉為點燈模式［1］。1）常態滅燈方案優點：一是可解決司機正常駕駛的干擾問題；二是滿足綠色環保的設計理念。2）常態滅燈方案缺點：一是司機長期在滅燈狀態下駕駛CBTC列車，容易產生思維定勢；在駕駛非CBTC列車時，存在冒進信號的可能。二是信號機點燈故障無法被及時發現。

1.2常態CBTC運營模式與信號機點燈

1）常態CBTC模式，后備和CBTC均點燈。計算機聯鎖根據ZC區域控制器傳送的信息（列車是“CBTC模式”還是“后備模式”），來判斷信號機點燈方式。后備模式時，聯鎖需檢查進路內的區段空閑條件，以確定是否開放信號機，而CBTC模式下，憑車載信號行車，被列車移動授權覆蓋的信號機亮相對應的允許燈光。（1）優點：一是可實時監測信號機狀態；二是正常情況下可實現車地信號顯示意義的統一。（2）缺點：一是后備模式下與CBTC模式下受紅燈或其他燈位故障影響不同，前者將紅燈故障視為禁止行車信號，后者以車載為主體信號，即使地面紅燈，也不影響列車運行。二是系統設計較復雜，在后備模式時，聯鎖是依據計軸信息和其他聯鎖邏輯，判斷是否驅動信號機；在CBTC模式時，聯鎖通過與軌旁ATP設備的實時交互、自身邏輯判斷來驅動信號機點燈，計算機聯鎖驅采軟件相對復雜。三是不符合節能環保的設計理念。2）常態CBTC模式，隨移動授權滅燈。CBTC模式下，信號機常態點燈，當列車接近信號機時，隨著移動授權覆蓋，使范圍內的信號機滅燈，列車憑車載信號行車，列車越過信號機后，信號機自動再次點亮紅燈；后備模式下的列車或非CBTC列車視地面信號的顯示運行。（1）優點：一是正常情況下，可以解決車地信號顯示不一致問題；二是可實時監測信號機狀態；三是相對于一直亮燈的顯示方案，節能環保。（2）缺點：系統設計較為復雜。3）常態CBTC模式，信號點藍燈。信號機在原有基礎上增加一個藍燈位，信號機常態點藍燈，表示列車運行在CBTC模式下，憑車載信號行車，當藍燈故障時，信號機改點紅燈，燈絲監測裝置對故障藍燈進行報警提示；后備模式下，藍燈為禁止信號，聯鎖設備根據計軸區段占用信息，實時動態控制列車運行前方和后方各兩架信號機，點亮相應燈光，此時藍燈滅燈狀態。（1）優點：一是正常情況下，解決車--地信號顯示不一致問題；二是可實時監測信號機狀態。（2）缺點：一是相對滅燈方案，不符合節能環保設計理念；二是相對于三燈位的信號機而言，增加了信號機構和室外電纜費用。4）常態CBTC模式，信號點紅色M燈。信號機在原有基礎上增加一個燈位（自上而下的燈光配列通常為M紅、黃、綠、紅），M紅燈位的底色為白，字母為紅，常態CBTC模式下，M紅燈亮燈，表示信號機所防護進路為鎖閉狀態，CBTC列車憑車載信號運行，非CBTC列車需視M紅燈為禁止信號；后備模式下，M紅燈滅燈，聯鎖控制信號機點亮相應燈光；自動進路中的計軸區段故障也會將入口信號機轉換為M紅燈［2］。（1）優點：一是正常情況下，可解決車地信號顯示不一致問題；二是可實時監測信號機狀態。（2）缺點：一是遠距離時，存在司機將M紅燈誤認為紅燈的可能；二是不符合節能環保設計理念；三是相對于三燈位而言，增加了信號機構和室外電纜費用；

1.3常態為后備運營模式

1）常態為后備模式，CBTC滅燈。在常態后備模式下，信號機點紅燈；當滿足信號開放的聯鎖條件時，信號機開放允許信號（綠、黃、紅黃）。當列車運行在CBTC模式下，室外信號機滅燈，當列車運行接近信號機時，信號機保持滅燈。2）在常態后備模式下，信號機點紅燈；當滿足信號開放的聯鎖條件時，信號機開放允許信號；在CBTC模式下，信號機常態點亮紅燈，當CBTC列車接近信號機且滿足開放條件時，信號機點亮藍燈。

2信號機點燈電路邏輯分析

2.1正線信號機點燈電路邏輯分析及設計

為了區分正線不同的運營模式，在傳統點燈電路中增加DDJ（點燈繼電器），ZC區域控制器將運營模式信息發送給聯鎖，聯鎖控制DDJ的狀態，當DDJ落下（DDJ=0）時，表示信號機應該處于后備模式。當DDJ吸起（DDJ=1）時，表示信號機應該處于CBTC模式。為簡潔敘述，下文中“↑”表示繼電器、控制器等電器元件吸起；“↓”表示繼電器、控制器等電器元件落下。1）常態CBTC，點燈電路分析及設計。圖2為典型的正線信號機點燈電路。（1）常態CBTC運營模式下，DDJ↑，信號機點藍燈。（2）后備模式下，DDJ↓，聯鎖根據計軸狀態，控制信號機點亮相應燈光。（3）燈亮條件。對于常態CBTC模式、信號機滅燈的情況（后備模式信號機正常點燈），可將圖2的信號機點燈電路作如下變動：去掉藍燈機構、燈絲繼電器及電纜；而對于常態CBTC模式，后備和CBTC均點燈的情況，可將圖2的信號機點燈電路作如下變動：去掉藍燈機構、燈絲繼電器及電纜；同時去掉電路中的DDJ，在DDJ繼電器插座后面，用導線分別封連第1至第3組的后接點和中接點。2）常態后備模式，點燈電路分析及設計。（1）對于常態后備模式，CBTC滅燈情況下（后備模式信號機點燈，CBTC模式信號機滅燈），信號機點燈電路可在圖2的基礎上做如下改動：去掉藍燈機構、燈絲繼電器及電纜；將DDJ的前接點換成后接點，串接在繼電電路中。（2）對于常態后備模式，CBTC亮藍燈情況（后備模式下，信號機亮紅燈；CBTC模式下，信號機常態紅燈，列車接近信號機后，信號機亮藍燈）的點燈電路如圖3所示。

2.2段內調車信號機點燈電路邏輯分析

車輛段內以調車信號機居多，DXJ常態落下，信號機亮禁止燈光（藍或紅），當以調車信號機為始端排列進路時，聯鎖系統檢查相關聯鎖條件，如聯鎖條件（進區段空閑、道岔位置正確且鎖閉、敵對進路未建立等）滿足后，DXJ被驅動吸起，信號機開放白色允許燈光。

3信號機點燈電路故障分析處理

3.1控制臺藍閃（紅閃）報警

段內調車信號機點燈及驅采電路如圖4所示。結合圖4分析，平時藍燈的主絲工作，當主絲熔斷后，燈絲轉換繼電器兩端失去電壓，其接點落下，溝通副燈絲點燈回路，如果副燈絲也發生斷絲故障，則變壓器二次側回路斷開，一次側失去電流，導致DJ落下，聯鎖無法采集到DJ的前接點狀態，則控制臺上的信號機會出現“藍閃”現象，代表燈絲雙斷。如果采用了主燈絲報警裝置，則可及時發現斷絲故障，就不會出現“藍閃”的現象，故障原因通常為：燈絲繼電器故障、采集電路開路、室內開路、室外開路等，但在運維過程中，需快速精準判斷故障點。（1）首先根據圖紙，到分線架測量（A、BAH）電壓值，如測得電壓值為210V左右且藍燈正常點亮，則需要進一步判斷（DJ被擊穿或DJ采集電路開路）故障原因，通過對DJ的測試可判斷其是否被擊穿，如未被擊穿，則可采用“借電源法”查找采集電路，如圖4所示，萬用表黑表筆可在其他組合側面端子借用IOF電源，紅表筆沿采集電路逐點測量，電壓值從有到無，則代表出現斷點，例如，紅表筆測試到DJ的12接點時有正常電壓值，當移動到DJ的11接點時，電壓消失，則說明11-12接點接觸不良；雖測到210v電壓，但藍燈不能點亮，說明室外點燈電路開路，由于室外點燈變壓器和燈絲轉換繼電器被集成為一個點燈單元，室外結構簡單，按照電路逐點查找故障即可。（2）如測得電壓小于10v，需甩掉分線架至室外的電纜后，重新測量電壓，電壓仍小于10v，則說明室內點燈電路開路，采用“借電源法”按圖查找故障；若電壓測得為210v，說明室外開路故障，需按圖逐點查找點燈電路。

3.2控制臺斷絲報警

如果控制臺出現斷絲報警，以該信號機為始端排列進路，白色燈位開放后，如故障消除，則可判斷藍色燈位故障。故障具體排查步驟、方法簡介如下：（1）拔出燈泡，檢查燈泡（主燈絲是否斷絲），如是則更換燈泡。（2）若燈泡工作正常，則檢查燈絲轉換按鈕是否損壞，如已損壞，則更換信號機燈座。（3）若燈座正常，應檢查燈絲變壓器及相關配線、絕緣是否異常，發現問題及時處理。

3.3允許信號（白燈）無法開放

當出現允許信號無法開放及開放信號故障時，應測試分線架電壓，根據所測得電壓值進一步判斷故障處所及原因。具體步驟與方法如下：（1）當所測電壓值小于10v時，查看DXJ狀態，若吸起后稍后落下，則室內DXJ31至分線架有開路現象，可采用“借電源法”并根據點燈電路逐點查找；繼續查看DXJ狀態，若未吸起，則DXJ驅動電路有開路，查看維修機記錄，根據驅動電路查找。（2）當所測電壓值為210v時，可針對可能出現的下面故障現象分別進行處理：①故障現象：室外信號機滅燈幾秒后繼續點藍燈，控制臺信號機顯示白燈點亮后變為“藍閃”狀態，持續幾秒鐘后點藍燈。故障原因分析：導致此故障的主要原因一是由于DXJ吸起，聯鎖可同時采集到DXJ和DJ的前接點，控制臺上的白燈點亮；二是由于白色燈位室外開路，當超過DJ的緩放時間后，DJ因無電流通過而落下，此時聯鎖無法采集到DJ的前接點，故該信號機標志在控制臺上出現“藍閃”現象；三是聯鎖無法采集到DJ后，也停止對DXJ的驅動，DXJ落下后，藍燈點亮，此時DJ再次吸起，聯鎖采集到DJ前接點后，使該信號機標志在控制臺上出現穩定藍燈。根據現象可判斷室外部分有開路，按照電路逐點查找故障即可。②故障現象：室外信號機白燈點亮幾秒后跳轉藍燈，控制臺信號機顯示持續“藍閃”。故障原因分析：導致此故障的主要原因是開放允許信號的瞬間DJ被擊穿，聯鎖無法采集到DJ的前接點，控制臺信號機顯示持續藍閃，聯鎖停止對DXJ的驅動，DXJ落下，信號機點藍燈，此種情況需更換DJ。

4結語

常態點燈和滅燈方案在國內軌道交通信號系統中均有采用。兩種方案各有優點和不足，如何采用合適的信號顯示方案，需針對不同的工程項目，根據業主要求，同時綜合運營需求，以確定最終方案。

參考文獻：

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城市軌道交通是對運用電力的大量公共交通的總稱。隨著國民經濟的不斷發展，人民生活水平不斷提高，城市軌道交通作為一個基礎產業，它的發展程度已逐漸成為一個城市是否進入現代化進程的衡量標準。

1 我國交通信號系統存在的不足之處

1.1 城市軌道交通信號系統造價過高

我國的城市軌道信號系統相對于大部分發達國家來說起步較晚，因此我國的許多廠家還無法供應自身所需的信號系統，我國的交通信號系統建造需要不斷地引進國外先進成熟的軌道交通信號系統。

因為我國建造城市軌道交通信號系統還需向國外引進先進的技術和設備，因此交通信號建造的成本較高。而且一般在進行信號系統招標的時候，通常都是直接在國外的供應商之間進行，導致國內的供應廠家無法參與到招標中，因此造成信號系統的造價高居不下。

1.2 無法實現互連互通

在國外進行信號系統招標時，通常都是采用對線路的單獨招標，這樣的情況就會導致在同一片區域卻有不同的線路，而不同的線路也會采用不一樣的信號系統。信號系統無法統一，控制系統也無法統一，致使車載設備相互之間不兼容，這樣就會導致各個線路無法實現互聯互通。由于線路無法統一，導致在后期的維修和養護工作中難度較大，工作效率也比較低下。

1.3 無法促進民族產業的發展

因為我國的軌道交通信號系統起步較晚，專業技術無法達標，因此，在軌道的建設中還需要引進國外相對先進的機器設備和信號系統，這樣會限制我國國內民族產業的進步與發展，導致民族產業始終與國際先進水平時間存在不小的差距，從而無法增強我國民族產業的綜合競爭力。我國的城市軌道交通信號系統的基礎較為薄弱，這個領域相對來說也較為封閉，國內的許多廠家也無法尋找到介入這個領域的突破口，因此城市軌道交通信號系統的發展非常緩慢。

2 城市軌道交通信號系統的發展戰略

2.1 選擇適合的信號系統

我國在進行城市軌道建設時，最注重的便是其安全性能，這是建設軌道最基本的原則。因此在建設軌道時，要綜合考慮各方面的因素，不能只注重表面，要深層次的挖掘建設軌道的需求。目前，在許多的城市，都存著著一些腐敗的信號系統選用方式，在選用時很少考慮資金的因素，總想一次性解決所有的問題，在選用的時候采取互相攀比的情況，這樣不僅造成了資金的浪費，還無法選擇合適的信號系統，為之后的信號建設帶來一些安全隱患。

在一些相對不太發達的二三線城市，在建設軌道信號系統時，難免存在功能過剩的情況，這樣會造成資金投入過高，后期的維修成也相對較高的情況。目前的信號系統有兩種：一是基于軌道電路的ATC。二是基于無線通信的ATC（CBTC）。在進行信號系統的選用時，要根據城市需要的具體要求來選擇適合自身的信號系統。

2.2 促進城市軌道交通系統逐漸國產化

目前在我國，車輛相比信號系統來說國產化程度相對較高，已經有許多國產車輛逐漸進入了國際市場，在許多城市的信號交通中被廣泛應用。我國在二十世紀八十年代之前，信號系統建設的一些規章制度并不完善，非定型的產品偏多，因此造成了后期運營和維修相對困難。二十世紀八十年代之后，我國經濟飛速發展，改革開放政策逐漸深入，城市人口增多，對城市軌道信號系統的需要變得明顯，但是此時我國并沒有可用的軌道信號系統，因此，我國開始逐漸引進國外先進的信號系統，比如西門子公司、阿爾斯通公司等的信號系統。

我國自主研發信號系統的進程非常緩慢，一度長期滯后，在這個時期，我國國內沒有廠商能夠獨立自主的提供一套完整的具有競爭力的信號系統，只能引進國外先進的信號系統來建設我國的城市軌道交通信號系統。引進的信號系統雖然很大程度上滿足了我國軌道交通發展的需要，但是這樣并不利于信號系統國有化的發展。因此在我國，國有企業應當不斷創新，借鑒國外先進成熟的交通信號系統，逐將實現我國城市軌道交通信號系統的國有化。

2.3 推動交通信號系統建立標準體系

因為受到產業環境的限制，我國城市軌道交通信號系統始終缺乏一個標準，這對信號系統的建設和施工，以及后期的運營維修都帶來了許多的困難，同時也極易造成我國信號系統優化管理的提升。我國的鐵路行業就有完整的標準體系，比如《鐵路信號維修規則》等，這些規章制度的出臺很大程度上約束了鐵路建設和維修中的各項工作，使得鐵路的建設有章可依，各項工作井井有條。

城市軌道交通信號系統的建設也應該參照鐵路建設的規章制度，建立一套完整的規范，將所有軌道建設中會出現的問題和措施都進行一個專業標準的規范，將各地軌道建設的基礎和經驗進行總結，不斷更新和完善規章制度，并提出一些科學的指導性意見，這樣就可以不斷優化我國軌道建設，促進交通信號系統建立標準的形成。

2.4 不斷培養軌道交通信號系統人才

在進行軌道交通信號系統的建立中，需要不斷地有高素質人才的加入，有了專業的人才，軌道建設才能更好更快的發展。軌道交通信號系統方面的人才主要有研發、設計、施工等方面，每一各環節都必不可少，因此進行軌道建設的人才都是綜合素質較高和專業技能素質較強的人才。這樣專業素質較高的人才需要國家的栽培，目前我國在軌道交通建設方面的人才還是相對匱乏的，設計施工人員和技術管理人員等的專業水平還達不到標準，因此，想要提高城市軌道交通信號系統的建設水平，就需要專業素質過硬的人才，國家首先就要加大培養力度，不斷提高工作人員的專業技能水平，還要不斷提高工作人員的綜合素質和思想道德水平。

2.5 促進信號和通信的一體化進程

隨著鐵路的不斷發展，信號系統和通信技術已經不斷地進行融合、發展。隨著技術的不斷改進，信號和通信也逐漸掙脫了傳統各自獨立的束縛，逐漸走向一體化發展，這已經成為世界范圍內普遍存在的現象和趨勢。

目前，信號和通信逐漸一體化的主要標志就是CBTC。但是在一些城市，軌道信號系統依舊沒有將通信資源進行合理充分的利用，導致通信資源的嚴重浪費。因此，在軌道建設過程中，要不斷的加強信號和通信之間的相互融合和相互促進發展，不斷優化軌道建設技術，節省大量資金的投入，科學有效的進行資源的配置和使用。

3 結語

城市軌道交通信號系統的建設是一個技術含量相對較高的工程，對于專業技能較強的人才具有很強的依賴性，因此在不斷完善我國城市軌道建設的過程中，還要注重相關人才的培養。并且在建設中，需要不斷的借鑒國外先進的信號系統和建設理念，盡快將軌道建設進行國有化，提高我國建設的技術水平，建立具有中國特色的軌道信號系統，改變我國城市軌道交通信號系統發展嚴重滯后的現狀，修正軌道建設中的不足之處，結合實際情況，進一步推動我國城市軌道交通信號系統建設的標準化。

參考文獻：

[1]張鐵增，林瑜筠.對于城市軌道交通信號系統發展的思考[J].鐵路通信信號工程技術，2013（02）.

[2]郝瑞庭.城市軌道交通信號系統設計項目風險管理研究[D].西南交通大學，2013.

篇（9）

城市軌道交通的信號系統擔當著控制和指揮列車運行的任務，是影響整個城軌交通系統運營安全和效益的關鍵點。信號系統的水平也成為城市快速軌道交通現代化的重要標志。設計出一個優秀的系統方案不僅有利于保證行車安全，提高運輸能力，實現迅速、及時、準確的行車調度指揮和運輸管理現代化，提高服務質量，而且還有利于合理使用工程投資，降低工程造價。

1 　系統構成方案

城市軌道交通是一個技術先進，具備相當程度自動化水平的運輸體系。其中信號控制系統的構成必須與整個交通運輸相適應。

在《城市快速軌道交通工程項目建設標準—試行本》中，把信號系統劃分了三個層次:第一層次設備在運量較小、行車密度較低的線路上，可配置聯鎖設備、自動閉塞、機車信號和自動停車系統;第二層次設備在運量較大、行車密度較高的線路上，可配置列車自動監控(ATS) 系統和列車自動防護(ATP) 系統; 第三層次設備在運量大、行車密度高的線路上，配置列車自動監控系統、列車自動防護系統和列車自動運行(ATO) 系統。

上述第一層次系統配置屬最低水平等級，只適于行車間隔大于3 min 的線路運用。也就是說，在行車密度較高時， 這種線路將面臨整個系統的改造，造成大量的廢棄工程;另一方面，由于機車信號和自動停車裝置所能容納的信息量少，列車運行的安全性很大程度上只能依賴于司機的駕駛;然而其國產化率水平是最高的，工程造價是最低的。應該說，該層次的設備適宜在近期運量小、行車密度低， 而且遠期運量無明顯變化的工程，如在中等城市或是郊區軌道交通系統中運用。

第二層次的信號系統配置，適于行車間隔在2 min 以上的線路運用，行車安全可以完全由列車自動防護系統來保證。雖然其國產化率水平降低，工程造價增高，但是該層次設備技術先進，便于向第三層次擴展，不存在明顯的廢棄工程，符合工程按近遠期分步實施、合理預留的原則，所以系統的綜合經濟指標是合理的。這種系統能適應大多數城市軌道交通的運用需要，是大運量的城市輕軌交通的首選方案。

第三層次的系統配置具備很高的現代化技術水平，適于行車間隔小于2 min 的線路運用，不僅行車安全可以完全由列車自動防護系統來保證，而且列車自動運行系統還可以完成站間自動運行、定位停車，接收控制中心運行指令，實現列車運行自動調整，使整套信號系統能夠滿足列車高速、高密度運行的需要。這種系統的國產化率水平低，工程造價高，是其在工程運用中不利的一面，但系統高水平的自動化程度無疑將給日后的運營、管理帶來巨大的經濟和社會效益;另外，由于安裝屏蔽門對列車精確定位停車功能和大運量對列車高折返能力等等方面的具體需求，這種線路的運行都要由列車自動運行(ATO) 系統來保證。所以只要條件許可，在城市軌道交通中，特別是高運量的地鐵工程中，該系統方案非常值得推薦。

2 　主要技術方案

2. 1 　設計行車間隔

城市軌道交通工程為適應乘客運量大、行車密度高的特點，往往采取縮短行車間隔的辦法。這樣一方面有利于減少旅客候車時間以提高服務質量; 另一方面可以減少列車編組輛數，節省工程投資。但是由于信號ATP 系統技術的限制，如軌道區段的長度、“ 車-地”通信的有效速率、列車進路的建立和恢復時間等等因素，正常的行車間隔不可能無限制縮短。換言之，最小行車間隔極大地影響著信號的ATP 系統方案和工程造價。確定合理的行車間隔時分成為信號ATP 系統方案設計的控制參數。

根據一些發達國家城市軌道交通的運營經驗， 信號ATP 系統可按滿足高峰運營流量130 % 的能力標準進行設計。也就是說，如果線路的客流量在某個特殊時段增加到預測高峰值的130 % 時，ATP 系統仍有能力滿足運營采取的臨時措施，如臨時增加運營列車等。表1 以某一條線路運營方案為例予以說明。

兩種方案均可滿足運量要求，但它們的運能余量，即單向運輸能力與高峰小時單向最大斷面客流量比是不同的。其中方案A 為1. 00 ， 方案B 為1. 08 。那么，如果按方案A 實施，在高峰時間內的線路運營將處于全飽和狀態， 按上述標準設計相應的ATP 系統應采用184 s 的設計行車間隔;如果按方案B 實施，在高峰時間內的線路運營尚有8 % 的調節余量，相應的ATP 系統只需采用245 s 的設計行車間隔。顯而易見，從信號系統的設計角度來看，方案B 優于方案A 。

應該指出的是，ATS 系統所具備的行車間隔調控能力與上述的ATP 的設計行車間隔能力是有區別的。ATS 對列車運行的調控主要是當列車運行秩序有紊亂時，通過控制列車停站時分而使列車運行秩序盡快恢復的一種措施。當然，這種調控能力的實現也是要體現在ATP 行車間隔能力上的。

在實際的工程運用中，應結合線路近、遠期運量，以及工程實施方案、ATS 調控能力等綜合因素， 確定一個合理的滿足運營要求、節省工程投資的設計行車間隔。

2. 2 　ATP 信息傳輸方式

ATP 系統是確保列車運行安全的關鍵設備，它由軌旁設備和車載設備組成， 列車通過地面ATP 設備接收運行信息，實現列車的間隔控制。ATP 設備主要有兩種劃分方式，一是按“車-地”ATP 信息傳輸方式分為連續式和點式發碼方式;另一種是按對列車控制方式分為模式曲線方式和階梯式控制方式。其中按前一種劃分的兩種ATP 設備工程造價差異大，是選擇ATP 系統方案的主要比較點。

轉貼于

連續式的ATP 設備一般可利用軌道電路或連續敷設的電纜向車載接收設備連續不斷地傳遞地面信息。其特點是信息傳遞實時性高、技術復雜、造價昂貴。點式ATP 設備利用地面應答器或點式環線把地面信息傳至列車。這種方式實時性較差， 但技術簡單、造價低廉。

控制實時性較差高行車間隔大于90 s 可小于90 s 自動駕駛功能尚無產品有列車檢測功能需另設軌道電路有系統擴展對行車干擾較小對行車干擾大安裝調試周期較短周期長工程造價較低高維修成本低高生產廠家少多

在我國現有的地鐵交通中，由于運量大、行車密度高、地鐵隧道內駕駛條件較差等特點，均采用連續發碼方式的ATP 系統是適宜的。

隨著點式ATP 技術的發展，在城市軌道交通工程，特別是城市輕軌工程中采用點式ATP 設備顯得越來越合理。在點式ATP 系統中，以目前較有代表性的西門子公司ZUB120 為例，其主要的技術指標如下:

·傳輸制式　移頻鍵控(FSK) ，串行

·傳輸速率　50k·-1

·傳輸間距　130～210 mm

·電碼可靠性　循環碼多次判斷，海明距為4

·電碼長度　可編程有用比特96 位

·機車設備平均故障間隔時間　2 ×104 h

·地面應答器平均故障間隔時間　9 ×105 h

對于點式系統控制實時較差、缺乏緊急停車功能等缺點，則可以通過接近連續式發碼方式進行彌補。上海莘閔輕軌交通線作為我國第一條城市輕軌線路就已按點式ATP 系統進行設計。另據西門子公司介紹，目前該公司新研制的點式ATP 系統不僅打破了90 s 行車間隔的限制，也具備了自動駕駛功能。

3 　小結

在實際的工程運用中，結合工程具體情況就不難設計出優秀的系統方案。例如:在天津市區至濱海新區輕軌工程招標中，我方依據輕軌客運量近、遠期分別為18. 4 萬人次/ 日、28. 4 萬人次/ 日，列車運行近、遠期3 min 的追蹤間隔，以及列車4 列、6 列的不同編組，首先確定的投標方案中設計行車間隔為135 s ， 采用點式ATP 和國產ATS ， 預留ATO 方案;而結合本線列車運行速度高達100 km/h ， 列車制動距離長的特點，從保證行車安全、節省工程造價的角度出發，我方又推薦了采用模擬無絕緣軌道電路加連續式環線的ATP 方案。兩種方案的技術論證受到了評判專家組的一致好評。

總之，在系統構成和主要的技術方案確定以后，信號系統雖已基本定型，但要真正全面地設計出一個良好的系統，還有許多細節需要考慮。例如:為發揮投資效益，根據城市軌道交通工程近、遠期不同的建設規模和標準，信號系統的配置應考慮按不同階段的運量要求分步實施、合理預留，并使之容易進行技術改造和升級;信號系統設計方案中應充分考慮到國家對機電設備國產化率的要求，除某些必須引進的設備外，盡量選用國產設備或與引進國外技術國內組裝相結合的方式。

篇（10）

CBTC系統需要高度依賴列車、軌旁以及控制中心之間的高速雙向通信傳輸，因此，必須擁有一套可靠性、穩定性高的車地無線傳輸系統。組建一個無線通信系統必須充分考慮無線電波的傳播問題。下面將針對車地無線傳輸系統的實現方式展開探討。

1 漏纜

由于城市軌道交通的特點使得它必須是線性無線覆蓋，并且要在列車行駛的線路上均勻覆蓋。對于使用漏纜或漏泄波導管作為傳輸介質的網絡有先天性的優勢，因為它們的特性使它們非常容易在復雜的傳輸環境中與鋼軌形成一個平行的無線覆蓋網絡。

漏纜一般由內導體、絕緣介質和開有周期性槽孔的外導體三部分組成。電磁波從發射端通過同軸電纜傳至另一端。電磁波在漏纜中傳輸的同時通過槽孔向外界輻射電磁波；而外界的電磁場則通過漏纜上的槽孔感應到漏纜內部并傳送到接收端。漏纜的頻段覆蓋在450 MHz～2 GHz以上，能夠適應現有的各種無線通信體制。與傳統的天線系統相比，漏纜天線系統具有以下優點。

（1）適用頻率寬，場強覆蓋均勻穩定。

（2）漏纜衰減等傳輸參數更加均勻穩定，對安裝環境適應能力強。

2 漏泄波導管

目前，北京地鐵2號線就是利用此種方式來實現CBTC功能。波導管是一種用于傳導高頻電磁波的元件，是一種空心、內壁十分光潔的金屬導管或內敷金屬的管子，在其表面每隔一段距離刻有一條細微的裂縫，使無線電波從此裂縫中向外傳送超高頻電磁波。波導管物理特性和衰減性能很好，最大傳輸距離可達1 600 M，能夠呈現良好的方向性分布，可在隧道及彎曲通道中傳輸。通過它脈沖信號可以以極小的損耗被傳送到目的地。波導管具有以下優點。

（1）無線場強覆蓋均勻，抗干擾能力較強，衰耗小。

（2）傳輸速率大、傳輸距離長，可以減少列車在各AP之間進行漫游和切換。

3 無線電臺

目前，西安地鐵1、2號線、北京地鐵10號線均使用此種方式來實現CBTC功能。國內大多數地鐵都采用此類信號系統，工程投資少，列車運行間隔短，軌道交通運輸能力高，滿足了大客流和運能的需求。它是根據IEEE802.11無線局域網的標準建立起的一套寬帶通信系統。由軌旁、車載、骨干三部分網絡組成。無線傳播是目前使用最廣泛的一種傳播方式。它以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統有線局域網的功能，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。它利用電磁波在空氣中從車載天線到軌旁天線雙向傳遞行車數據。這種空間自由傳播的方式能夠節省大量的軌旁設備，在軌道交通狹窄的隧道安裝上具有特殊的優勢。相對于有線網絡，具有安裝簡單、靈活性強、終端設備可移動和可擴展等優點，已成為幾乎所有行業網絡便攜式、固定式終端設備的接入標桿性應用。無線電臺具有以下優點。

（1）設備安裝位置限制較少，受其他因素影響小。

（2）AP數據傳播速率較高，可實現網絡冗余覆蓋。

（3）安裝、維護容易，成本較低。

4 交叉感應環線

由交叉感應環線構成的雙向通信系統主要用于車地設備之間的無線雙向通信。系統內包括環形電纜、車載設備及軌旁設備。環形電纜需要沿著鋼軌的中心對稱進行敷設，每隔一段進行一次交叉。車地間傳輸的數據通過直接數字頻率合成技術轉換為信號，在經過功率放大器的放大后輸送至環線上，與車載設備進行車地無線通信。交叉感應環線具有以下優點。

（1）使用經驗成熟，施工工藝成熟，環線使用壽命較長。

（2）環線設備及施工投資較少。

5 結語

眾所周知，電波在隧道中的傳播特性和自由空間不同。當隧道直線距離短、彎道多時，直射波傳播將受到環境因素的影響。另外，由于隧道內有吸收衰減和多徑效應，使傳播衰減大大增加。因此，空間自由傳播的方式在工程實施時必須提前進行勘察，設備布置的不確定性較大。在開放空間的區段（如高架橋，車輛段區域），因存在其他的民用WLAN，傳輸更加容易受到污染。該文僅從現有車地無線傳輸方式中進行比對，列舉了目前各信號系統供應商及投入使用的信號系統無線傳輸系統各自的優點，下面將這幾種方式的缺點統一列出。

（1）漏纜缺點：在地面和高架段施工安裝時工藝復雜、美觀效果差、漏纜采購價格較高。

（2）波導管缺點：工程施工難度較高，需全線安裝，安裝精度要求較高。設備造價較高，后期養護投入較大。

篇（11）

1 城市軌道交通信號系統的特點

集成項目的實施是一個復雜的系統工程，隨著科學技術和建設事業的發展，項目的規模越來越大，技術性，系統性越來越強，項目的復雜程度也在與日俱增，集成項目管理的專業化，科學化，市場化管理的需求也越來越迫切。

軌道交通建設是近年來城市基礎設施發展的重點，城市軌道交通在城市住宅區、交通運輸中心和工作地點之間提供了一個快捷便利的連接。城市軌道交通信號集成項目，雖然其份額在整個軌道交通系統中并不很高，但是由于信號項目是直接關系到系統安全性的保證，其重要的作用也就毋庸置疑了。而信號集成項目本身也具有著專業多，系統性強，接口多的特點。

城市軌道的信號系統沿襲鐵路的制式，但由于其自身的特點，與鐵路的信號系統有一定的區別。

（1）具有完善的列車速度監控功能。城市軌道交通所承擔的客運量巨大，對行車間隔的要求遠高于鐵路，最小行車間隔達90秒，甚至更小，因此對列車運行速度監控的要求極高。

（2）速度傳輸速率較低。城市軌道交通的列車運行速度遠低于鐵路干線的列車運行速度，最高運行速度通常為80km/h，所以信號系統可以采用速率較低的數據傳輸系統。但是，隨著城市軌道交通信號自動化技術的不斷發展，對信息需求越來越多，信號系統也逐步采用速率較高且獨立的數據傳輸系統。

（3）聯鎖關系較簡單但技術要求高。城市軌道交通的大多數車站沒有配線，不設道岔，甚至也不設地面信號機，僅在少數有岔聯鎖站及車輛段才設置道岔和地面信號機，故聯鎖設備的監控對象遠少于鐵路車站的監控對象，聯鎖關系遠沒有鐵路復雜。除折返站外全部作業僅為旅客乘降，非常簡單。通常一個控制中心即可實現全線的聯鎖功能。

城市軌道交通信號自動控制最大的特點是把聯鎖關系和ATP編/發碼功能結合在一起，且包含一些特殊的功能，如自動折返、自動進路、緊急關閉、扣車等，增加了技術難度。

（4）自動化水平高

由于城市軌道交通的線路長度短，站間距離短，列車種類較少，行車規律性很高，因此它的信號系統中通常包括自動排列進路和運行自動調整的功能，自動化程度高，人工介入極少。

2 行業現狀和存在的問題

軌道交通信號系統的告訴發展，開始于20世紀70年代，伴隨著基于數字軌道電路的準移動閉塞的ATC的興起和成長，國外知名的數家公司引領了這一波技術創新，由于這個新技術的發展使得軌道交通的通過能力大大提高，運行的安全性和可控性也得到了改善，因此得到廣泛的應用。從20世紀80年代開始，隨著計算機，通信技術的進一步發展，由泰雷茲集團首創的Seltrac CBTC（基于通信的列車控制系統）技術為先導，開創了基于移動閉塞的全自動的ATC信號控制系統。

先進的信號控制系統在上個世紀幾乎為國外大型企業所壟斷。進入21世紀，隨著國內軌道交通的蓬勃發展，國內的多家企業與國際知名信號巨頭通過技術轉讓，聯合體，或者合資公司的方式，在信號系統的各個子分專業中進行了多方面的合作。經過多年的合作和磨合，已經成成了中國國內軌道交通信號行業的一種特殊的情況，就是相關進入壁壘高，接口復雜，關系人多的特點。

由于軌道交通信號集成項目的技術性專業，關系人復雜，作為業主或者集成商，在進行項目集成管理中，往往會遇到眾多復雜的問題。而信號系統又是系統安全的關鍵所在，因此，信號系統項目管理的成敗，也決定著這個軌道交通系統能否按時，保質，保量的開通運營。

3 塊化組織理論及運營中存在的問題

3.1模塊化組織

模塊化組織的概念最早由赫爾伯特 西蒙（H.Simon，1962）提出，一直到了20世紀80年代，隨著市場發展加劇了產品復雜性的增強，模塊化組織的優勢開始顯現出來，其應用范圍不斷拓寬，達到了廣泛的關注。根據日本學者的研究，在網絡產業和汽車工業，模塊化組織得到了普遍的重視。同時構件的模塊化在重型設備，手表，自行車，甚至法律和信息服務中也有著一定的應用。進一步的研究發現，在服務業組織，特別是金融服務業，模塊化組織發展更為迅速。總而言之，在過去30年中，模塊化正作為一種新的組織模式和產業結構的新本質，日益受到人們的青睞。

3.2模塊化結構的類型

青木昌彥認為，模塊是指半自律的子系統，按照一定的規則與其他同樣的子系統相互聯系而構成的更加復雜的系統或過程。而把一種復雜的工程，按照一定規則分解成下層組織，叫做模塊化。模塊化是處理復雜系統的有效途徑。

青木認為，模塊化系統中系統要處理的信息分為兩種，一種叫做“系統信息”，另一種叫做“個別信息”。前者為整個系統所共知，并包含了所有模塊所必須遵守的共同設計規則，后者為各個模塊自有的信息，可以保密。青木將處理系統信息的單位稱為“舵手”。“舵手”的任務就是接受外來市場信息及各模塊反饋的信息并創造新的系統信息。根據系統處理的途徑，青木將模塊化分成三種基本的類別.

3.2.1 IBM 型

在這一模式中，“舵手”在設計，生產各模塊之前，事先處理系統信息并確定模塊之間的聯系規則。各個模塊在標準信息界面約束條件下獨立展開各自的活動，沒有信息反饋給“舵手”。系統環境改變后，只有“舵手”有權根據需要改變系統信息，各模塊在此過程中不具備影響力。

3.2.2 豐田型

和IBM型一樣，“舵手”在設計，生產模塊之前，事先處理系統信息并確定各個模塊之間的聯系規則，各模塊在這些標準信息界面約束下獨立開展各自的活動。但是同IBM型不同的是，即“舵手”和模塊之間頻繁交換不斷變化的系統信息，各個模塊對舵手決定規則也有一定

的影響力。因此聯系規則也在不斷地根據需要調整。

3.2.3 硅谷型

硅谷型的特點是多個模塊主體同時反復地活動，存在多個“舵手”。由于各個模塊從一開始已經根據已確定的有限的系統信息，獨立處理各自信息，因而各模塊發出的系統信息不一定相同。這些信息由“舵手”從他所處的系統環境角度加以解釋后，再反饋到這個系統。各個子系統對這些反饋過來的異化信息進行比較，篩選。通過這些活動，模塊之間的聯系規則不斷被篩選，從而進化發展。“舵手”通過事后對整體規則的整合，找到最合適的模塊組合，形成生產系統。這個類型顯著地特點就是異化和篩選整合的過程。

3.3如何利用模塊化組織優化項目管理

3.3.1 模塊化組織有助于企業滿足市場需求和定制

在20世紀初期，由亨利福特提倡的大規模生產方式，可以獲得生產上的規模經濟，而且可互換的零件又能讓其獲得相關產品上的范圍經濟，這使得產品的生產成本大大降低。這兩者結合的大規模生產模式使得美國經濟大力發展，進而成為世界制造業的霸主。

大規模生產模式必須建立在三個基礎之上，開發和制造的產品是標準的；統一的大市場；穩定的需求。

然而，從20世紀70年代以來，市場需求的快速變化使得市場消費進入了個性化消費的階段，導致了統一市場的細分。同時多樣化需求的存在，使得產品的生命周期縮短，開發周期縮短，加劇了市場的不穩定性。

結合城市軌道交通信號系統，由于各個城市的雖然都是使用類似的信號控制系統，到那時其運營需求與運營環境都不一樣，每個業主都有各自的考量和需要，其多樣化的需求是很明顯的。大規模的生產范式沒有辦法滿足到客戶的要求，這使得各個廠商必須使用模塊化的管理來定制項目的需要，結合不同的需求劃分不同的模塊，靈活快速的相應實現多樣化和定制化。

3.3.2 模塊化組織有助于業主進行接口控制和管理

從城市軌道交通信號系統業主角度，由于專業多，接口復雜，使用模塊化的管理有助于業主快速定位接口責任和安全權限，從而達到對接口安全的控制。

在接口管理上，管理方可以使用豐田模型來管理不同專業之間的接口分界以及安全責任，通過反饋和溝通，明確接口文件，并落實各方的義務。

在明確了接口界限和責任之后，可以使用IBM型模塊管理來管理系統級的安全等級，制定系統級總體安全等級要求，而再下管理各模塊組織本身以及接口的安全能力。

以下以信號系統與屏蔽門之間的兩個專業的接口管理舉例，首先由雙方定義各自的工作范圍和分界。信號系統供應商的工作范圍：

（1）提供信號系統至屏蔽門系統間的連接電纜及其安裝連接附件；

（2）負責實施信號系統至屏蔽門系統間的連接電纜的敷設與連接；

（3）負責實施信號系統至屏蔽門系統間的連接電纜連接正確性測試；

（4）負責實施本接口的功能測試及聯合調試；

（5）負責信號系統側所用繼電器線圈電源；

（6）負責站臺端部屏蔽門狀態指示燈與信號發車計時器等的物理整合，為屏蔽門狀態指示燈提供安裝空間。

3.3.3 屏蔽門系統供應商的工作范圍，負責屏蔽門系統內部與本接口有關的接口電路的實施、連接及模擬測試

（1）配合信號系統接口的安裝與施工；

（2）配合信號系統供貨商的連接測試；

（3）配合信號系統供貨商的接口功能測試及聯合調試；

（4）負責屏蔽門系統側所用繼電器線圈電源；

（5）負責提供站臺端部屏蔽門狀態指示燈及其安裝與調試。

（6）信號系統與屏蔽門系統的接口分界點位于屏蔽門系統控制柜的輸出端子。

在確定了分界范圍之后，由管理方同信號供貨商以及屏蔽門供貨商確認接口文件和接口管理組織，落實具體接口工作計劃。

同時管理方針對接口提出總體的SIL4安全一致性原則由各方無條件滿足。

3 結語

模塊化作為一種有助于提升項目管理能力的新的組織模式，被廣泛應用到了各個產業。城市軌道交通信號集成項目也可以既借鑒這種組織模式，將專業化強，繁雜的各個子系統，通過模塊化組織管理，達到理順各方關系，提升工作效率，并在保證安全的前提下，加快我國城市軌道交通產業的發展。