地鐵信號系統(tǒng)自動控制功能的研究

1、    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(shè)備，列車超速防護功能是信號系統(tǒng)一個非常關(guān)鍵的功能。地鐵信號系統(tǒng)自動控制已經(jīng)成為了當(dāng)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(guān)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(shè)有利于解決現(xiàn)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

2、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(dāng)前很多城市的發(fā)展過程中，地鐵都已經(jīng)成為了必不可少的一個關(guān)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(dāng)前乃至今后極為重要的研究領(lǐng)域，尤其是對于地鐵信號系統(tǒng)的研究更是提升地鐵服務(wù)質(zhì)量的一個關(guān)鍵研究點所在，就當(dāng)前的研究現(xiàn)狀來看，地鐵信號系統(tǒng)自動控制功能的實現(xiàn)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(dāng)前我國地鐵信號系統(tǒng)的構(gòu)建來說，無線通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了極為普遍的一種基本技術(shù)手段，對于這種基于無線通信技術(shù)的地鐵信號系統(tǒng)構(gòu)建來說，其在自動控制方

3、面也具備了一定的研究基礎(chǔ)，并且在實際的應(yīng)用過程中也發(fā)揮了較為突出的價值和作用，具體來說，當(dāng)前我國地鐵信號系統(tǒng)自動控制的應(yīng)用主要就是指cbtc系統(tǒng)的使用，而詳細(xì)進行分析可以發(fā)現(xiàn)，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(yīng)用也充分的體現(xiàn)出了自動控制功能的實現(xiàn) ，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(jù)列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)送的指令實現(xiàn)列車運行的自動駕駛、自動調(diào)整速度和控制車門，主要

4、包括以下基本功能：（1）節(jié)能舒適調(diào)節(jié)功能。列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)根據(jù)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(wù)質(zhì)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(guān)信息傳遞至列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)，實現(xiàn)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

5、）列車移動授權(quán)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(shù)據(jù)和列車自動防護子系統(tǒng)可變限制數(shù)據(jù)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(quán)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?fàn)顟B(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(shù)據(jù)以保持安全的列車間隔，列車自動防護子系統(tǒng)根據(jù)列車位置報告

6、、道岔位置構(gòu)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(fù)責(zé)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(diào)整功能。正常運營模式下，時刻表調(diào)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

7、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(diào)整功能。4.地鐵信號系統(tǒng)安全性的預(yù)防原則地鐵作為當(dāng)今大多數(shù)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(dāng)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(yù)防措施，要根據(jù)地鐵信號系統(tǒng)的運行形式制定相應(yīng)的預(yù)防原則。（1）要對地鐵信號系統(tǒng)的安全性進行有效的風(fēng)險評估，要對信號系統(tǒng)中設(shè)備的安裝、調(diào)試、驗收等環(huán)節(jié)進行全面的評估，將風(fēng)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(shè)計

8、中做好相應(yīng)的保障工作，同時在施工、運營、維護等都要做好相應(yīng)的監(jiān)督工作，一方面要提高地鐵環(huán)境下使用設(shè)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(xiàn)問題要及時解決，必要的時候要更換設(shè)備或改進系統(tǒng)；（2）要清楚的認(rèn)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(shè)計中要做全面做好安全性設(shè)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(shè)備與軌旁設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息得以傳輸，使軌旁車地

9、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(jù)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(jù)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(yīng)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(xiàn)在以下3個方面：（1）當(dāng)前各城市地鐵線路間均有聯(lián)絡(luò)線預(yù)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(xiàn)各線路間的互聯(lián)互通，為更靈活的運營調(diào)度提供方便；（2）隨著通信技術(shù)的發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(xiàn)軌道交通網(wǎng)絡(luò)綜合監(jiān)控；（3）目前國內(nèi)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cb