城市軌道交通信號系統(tǒng)

城市軌道交通信號系統(tǒng)目錄

一、概述

二、列車自動控制系統(tǒng)（ATC系統(tǒng)）分類

三、列車自動控制系統(tǒng)的基本功能

四、列車自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控運行模式

五、基于無線通信的列車自動控制系統(tǒng)（CBTC）

六、影響列車運行能力的因素

一、概述

城市軌道交通信號系統(tǒng)是整個軌道交通自動化控制系統(tǒng)中的重要組成部分，其作用：

1.保障列車運營安全；

2.提高運輸能力；

3.實現(xiàn)快速、有序、高密度行車調(diào)度指揮。

由于城市軌道交通運營安全、準(zhǔn)點率要求高，行車密度大，信號系統(tǒng)一般均采用列車自動控制系統(tǒng)（ATC），包括：

1.列車自監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）

2.列車自動防護(hù)系統(tǒng)（ATP）

3.列車自動運行系統(tǒng)（ATO）

二、列車自動控制系統(tǒng)（ATC）分類

1.按列車控制方式可分為：臺階式和曲線式，臺階式→曲線式；

2.按閉塞方式可分為：固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞和移動閉塞，固定閉塞→準(zhǔn)移動閉塞→移動閉塞。

3.按信息傳輸方式可分為：點式和連續(xù)式，點式→連續(xù)式。

按上述列車速度控制方式、閉塞方式、信息傳輸方式的不同搭配組合，可組成：

1.點式ATC系統(tǒng)（點狀的曲線式固定閉塞ATC系統(tǒng)）

2.固定閉塞ATC系統(tǒng)（連續(xù)的臺階式固定閉塞ATC系統(tǒng)）

3.準(zhǔn)移動閉塞ATC系統(tǒng)（連續(xù)的曲線式固定閉塞ATC系統(tǒng)）

4.移動閉塞ATC系統(tǒng)（連續(xù)的曲線式移動閉塞ATC系統(tǒng)）

1.點式ATC系統(tǒng)

通過安裝在兩鋼軌之間點式應(yīng)答器向運行中的列車車載設(shè)備傳送信息，軌道電路（或計軸）僅用于檢查列車的占用情況。

列車運行獲得的信息始終是不連續(xù)的，列車必須運行至應(yīng)答器上方才能獲得信息，實現(xiàn)變速，其行車效率較低。目前作為移動閉塞（CBTC）系統(tǒng)的降級（后備）模式使用。

圖1點式ATC系統(tǒng)2.固定閉塞ATC系統(tǒng)

系指基于軌道電路的自動閉塞方式，閉塞分區(qū)由牽引計算來確定，一旦劃定固定不變，列車以閉塞分區(qū)為最小行車間隔。

閉塞分區(qū)由模擬音頻軌道電路設(shè)備組成，通過鋼軌傳送地面對列車的單向信息。音頻軌道電路作用：

1）檢測列車位置；

2）向運行中的列車連續(xù)地傳送車載設(shè)備所需的控制信息。

由于傳輸信息量少，向列車傳送是代表某個限制速度的信息代碼，車載設(shè)備依據(jù)接收到的信息代表的控制列車運行速度，列車制動控制采用臺階（階梯）方式。

圖2固定閉塞ATC系統(tǒng)

從上圖可以看出，固定閉塞ATC系統(tǒng)必須要有一段完整的閉塞分區(qū)，用作列車運行的安全保護(hù)距離，列車運行間隔相對較大，一般列車運行設(shè)計最小追蹤間隔只能達(dá)到100秒。6.自動調(diào)整列車運行

能夠根據(jù)列車實際運行的偏離情況，自動生成調(diào)整計劃供調(diào)度員參考。當(dāng)偏離時間在一定范圍內(nèi)時，系統(tǒng)能對單列車或多列車進(jìn)行自動調(diào)整；而當(dāng)偏離時間超過規(guī)定的自動調(diào)整范圍后，以起始或終到站為基點，對所有列車自動按等間隔運行的原則生成調(diào)整計劃，經(jīng)調(diào)度員確認(rèn)后對全線列車進(jìn)行調(diào)整。

自動調(diào)整或人工調(diào)整列車運行需與ATO系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行，主要手段有：

1）調(diào)整列車區(qū)間走行時間；

2）調(diào)整列車停站時分，控制列車出發(fā)時刻；

3）在車站“扣車”與“放行”；

4）取消或增加列車。

7.列車運行監(jiān)視和報警

通過中央調(diào)度大廳顯示屏及調(diào)度臺工作站，能對車站及區(qū)間軌道區(qū)段、道岔、信號機和在線運行列車、車輛基地線路等進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)列車運行或信號設(shè)備發(fā)生異常時，控制中心計算機能自動將有關(guān)信息在調(diào)度員工作站上給出報警及故障源提示。8.故障情況下的降級處理

1）中心設(shè)備故障

（1）由車站ATS設(shè)備按自動進(jìn)路方式控制列車；

（2）聯(lián)鎖設(shè)備按自動追蹤進(jìn)路方式控制列車；

（3）由車站人工進(jìn)行進(jìn)路控制。

2）車站設(shè)備故障

（1）聯(lián)鎖設(shè)備按自動追蹤進(jìn)路方式控制列車；

（2）由車站人工進(jìn)行進(jìn)路控制。

9.終端備

通過設(shè)在車輛段（停車場）的終端設(shè)備，向車輛管理及行車人員提供必要信息，便于車輛管理人員編制車輛運用計劃和派班作業(yè)，信號樓行車人員為進(jìn)出段（停車場）列車設(shè)置進(jìn)路。

10.事件報告

能自動進(jìn)行運行統(tǒng)計，包括列車運行報告、計劃報告、偏移時刻表報告等，并根據(jù)需要進(jìn)行顯示和打印。

11.在操作工作站上，能對不同的操作人員賦予相應(yīng)的職責(zé)、權(quán)限，以確保對設(shè)備的正確控制。

12.車站ATS設(shè)備能實現(xiàn)對站臺列車發(fā)車表示器的控制。（二）ATP系統(tǒng)

ATP系統(tǒng)是保證列車運行的安全系統(tǒng)，提供列車追蹤間隔保護(hù)和超速防護(hù)，必須符合故障——安全原則。

1.列車運行間隔

能連續(xù)地對列車位置進(jìn)行檢測，并根據(jù)列車位置、線路條件、限制速度、列車進(jìn)路等信息確定列車運行的移動授權(quán)和最大安全運行速度，保證前行與后續(xù)追蹤列車之間的安全間隔。

2.超速防護(hù)

通過無絕緣軌道電路或無線設(shè)備等，能連續(xù)地對列車位置進(jìn)行檢測，并向列車連續(xù)地發(fā)送必要的速度、距離、線路條件等信息，確定列車運行的最大安全運行速度，實時監(jiān)督列車的運行速度，在列車超速時提供常用制動或緊急制動控制。

3.車門控制

只有列車停在站臺區(qū)域規(guī)定的停車范圍內(nèi)，才允許向列車發(fā)送開門命令；車門均已關(guān)閉后，才允許啟動列車。允許開左或右門需符合站臺的位置和列車的運行方向。4.列車移動

當(dāng)列車停車誤差超出ATP停車窗時（±500mm），允許列車前進(jìn)或后退，一般后退速度不得大于5km/h，最大后退距離不得大于5m。

5.緊急關(guān)閉按鈕

當(dāng)按下車站控制室或站臺上的緊急關(guān)閉按鈕，將切斷接近區(qū)段、離去區(qū)段和站臺區(qū)域速度命令，并須經(jīng)人工確認(rèn)后才能恢復(fù)；如有地面信號機，還應(yīng)切斷信號開放電路。

6.車載ATP設(shè)備駕駛模式

1）ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式

2）ATP限速下的人工駕駛模式

7.車載ATP設(shè)備具有的主要功能

1）列車超速防護(hù)及報警；

2）設(shè)備故障時實施緊急制動；

3）列車非正常移動的檢測并實施緊急制動；

4）監(jiān)督車門的開啟和關(guān)閉；

5）向車載ATO傳送列車實際速度和目標(biāo)速度等信息；

6）設(shè)備的自診斷、故障報警、記錄；列車運行的實際速度、最大允許速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離等信息存儲記錄；

7）具有人工或自動輪徑磨耗補償；8.聯(lián)鎖備

1）聯(lián)鎖設(shè)備是保證道岔、信號機、區(qū)段正確聯(lián)鎖關(guān)系的關(guān)鍵設(shè)備，必須滿足故障——安全原則。

2）在對正常進(jìn)路防護(hù)的同時，能根據(jù)安全要求自動建立列車進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段并予以防護(hù)，以及能防止側(cè)面列車沖撞。

3）能在操作工作站上對道岔實行單獨操作和單獨鎖閉，對列車開放引導(dǎo)進(jìn)路，還能對道岔、信號機、區(qū)段等信號控制元素實施封鎖，禁止通過該元素排列進(jìn)路。

4）能利用操作工作站對軌道和道岔區(qū)段設(shè)置臨時限速。

5）向ATP提供信號機狀態(tài)、列車進(jìn)路的設(shè)置情況、保護(hù)區(qū)段的建立、區(qū)段臨時限速以及區(qū)間運行方向等信息。

6）與車站ATS設(shè)備結(jié)合，能根據(jù)車站值班員和中央調(diào)度員的指令，實現(xiàn)車站和中央的兩級控制權(quán)的轉(zhuǎn)換。在特殊情況下，車站可進(jìn)行強行站控。根據(jù)運營需要，可實現(xiàn)自動或人工控制模式辦理進(jìn)路。

7）中央或車站可設(shè)置整個聯(lián)鎖區(qū)的所有或部分信號機處于自動控制模式狀態(tài)，并具有自動選擇折返進(jìn)路的功能（對多條折返線）。

（三）ATO系統(tǒng)

1.自動駕駛

在ATP的保護(hù)下，根據(jù)ATS的指令實現(xiàn)列車的自動駕駛，能夠自動完成對列車的啟動、牽引、勻速、惰行和制動的控制。

2.自動調(diào)整

可根據(jù)ATS的調(diào)整指令無級或有級改變區(qū)間走行時間。

3.自動折返

與ATP/ATS結(jié)合，實現(xiàn)折返站列車有人或無人駕駛自動折返。

4.停車誤差

ATO自動駕駛時的車站程序停車誤差不大于±300mm。

5.車門監(jiān)控

能根據(jù)停車站臺的位置及停車精度對車門進(jìn)行監(jiān)控，自動或人工開啟車門。車門的關(guān)閉通常經(jīng)人工操作。

四、列車自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控運行模式

（一）控制中心調(diào)度指揮模式

正常情況下列車的運行處于中央自動監(jiān)控狀態(tài)。列車在ATP的安全保護(hù)下自動駕駛和自動調(diào)整，調(diào)度員僅監(jiān)督列車運行及設(shè)備的狀況，當(dāng)運行秩序被打亂或特殊情況時，可人工介入。

1.ATS自動監(jiān)控模式

在每天開始運營前，調(diào)用相應(yīng)的基本運行圖或時刻表，經(jīng)確認(rèn)后，作為當(dāng)天的計劃運行圖或時刻表自動控制列車運行。

自動監(jiān)控模式情況下，中央計算機完成以下主要工作：

1）根據(jù)計劃運行圖或時刻表及列車位置自動生成進(jìn)路控制命令，傳送到車站聯(lián)鎖設(shè)備設(shè)置列車進(jìn)路。

2）自動完成正線區(qū)段內(nèi)列車標(biāo)識號（服務(wù)號、目的地號等）的跟蹤。

3）系統(tǒng)具有列車計劃與實跡運行的比較功能和計算機輔助自動調(diào)度功能，即在發(fā)生列車運行偏差時，自動產(chǎn)生調(diào)整后的修改運行圖，直接或經(jīng)調(diào)度員確認(rèn)后，作為下一時段的計劃運行圖自動控制調(diào)整列車運行。列車運行自動調(diào)整包括：

（1）通過運行等級控制，對單個或多個列車的區(qū)間走行時分進(jìn)行調(diào)整。

（2）對車站的列車出發(fā)及停站時分進(jìn)行控制。2.調(diào)度員人工介入模式

調(diào)度員可在中央人工發(fā)出有關(guān)命令，對全線的列車運行進(jìn)行人工干預(yù)。

1）調(diào)度員人工調(diào)整列車運行

列車的實際運行與實施的計劃運行圖之間發(fā)生嚴(yán)重偏差，控制中心調(diào)度員可在行調(diào)工作站上給出有關(guān)命令，對列車運行進(jìn)行人工調(diào)整。調(diào)度員人工介入的列車運行調(diào)整包括：

（1）通過運行等級控制，對單個或多個列車的區(qū)間走行時分進(jìn)行調(diào)整。

（2）對列車在車站的出發(fā)及停站時分進(jìn)行控制。

（3）對計劃運行圖進(jìn)行在線修改，包括“時間平移”，增加或取消列車、改變列車的始發(fā)點及始發(fā)時間、調(diào)整列車的出入段（場）時間等。

2）人工進(jìn)路控制

行車調(diào)度人員根據(jù)需要，可在ATS行車調(diào)度工作站上對車站計算機聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)送進(jìn)路控制命令，設(shè)置列車進(jìn)路。

3）人工設(shè)定列車的標(biāo)識號

在車輛段（停車場）轉(zhuǎn)換軌、車站股道及折返線上，列車向中央ATS發(fā)送識別號，當(dāng)識別號與中央ATS計算機中的識別號不一致時，產(chǎn)生報警信息，行調(diào)人員通過行調(diào)工作站可對該列車的識別號進(jìn)行重新設(shè)定、修正、刪除等作業(yè)。

（二）列車出入段/場的調(diào)度模式

車輛段（停車場）車輛調(diào)度員室根據(jù)收到的當(dāng)日計劃運行圖，可編制車輛運用和行車計劃，進(jìn)行派班作業(yè)。車輛段（停車場）信號值班員根據(jù)車輛運行計劃及列車計劃運行圖設(shè)置相應(yīng)的進(jìn)路，指揮列車出入段（停車場）及庫內(nèi)停車作業(yè)。

列車在車輛段（停車場）外側(cè)轉(zhuǎn)換軌處“登記”進(jìn)入ATC監(jiān)控區(qū)。對于出段（場）列車，司機在停車庫內(nèi)上車后首先輸入車組號和司機號，駛?cè)搿稗D(zhuǎn)換軌”停下時，通過車—地通信自動將車組號和司機號傳送到中央，中央賦予相應(yīng)的服務(wù)號，此列車便可進(jìn)入ATC監(jiān)控區(qū)。列車也可在折返線、存車線按上述方式登記進(jìn)入ATC監(jiān)控區(qū)。

（三）車站現(xiàn)地控制模式

除聯(lián)鎖設(shè)備集中站以外，其他車站不直接參與運營控制。

車站聯(lián)鎖設(shè)備與ATS系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)車站和中央兩級控制權(quán)的轉(zhuǎn)換。在中央ATS系統(tǒng)故障或經(jīng)車站值班員申請，中央行調(diào)人員同意后，車站ATS、聯(lián)鎖系統(tǒng)可改由車站現(xiàn)地控制。

在需要的情況下車站值班員可強行取得控制權(quán)操縱聯(lián)鎖設(shè)備，此時列車在區(qū)間的運行時分和停站時分可依據(jù)預(yù)先儲存的運營時刻表進(jìn)行。

1.車站自動控制模式

1）ATS正常情況下的自動控制模式

在該控制模式下，值班員可在車站的操作工作站上將部分或所有信號機置于自動狀態(tài)，車站聯(lián)鎖和ATS設(shè)備可根據(jù)運行圖自動排列進(jìn)路，而其他聯(lián)鎖操作則由值班員人工操作。

2）ATS故障情況下的自動控制模式

在中央ATS故障情況下，利用車站一級的ATS設(shè)備儲存的當(dāng)日計劃運行圖及接收到的列車目的地號，自動排列進(jìn)路。2.車站人工控制模式

1）聯(lián)鎖設(shè)備的人工控制

車站值班員在車站的操作工作站上選用人工進(jìn)路模式，通過鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備排列進(jìn)路，并可對聯(lián)鎖控制范圍內(nèi)的信號機、道岔和區(qū)段作特殊的設(shè)置或操縱。

在人工控制的模式下，車站值班員可將常用的正向進(jìn)路設(shè)定為自動追蹤狀態(tài)，當(dāng)列車進(jìn)入防護(hù)該進(jìn)路的信號機所定義的接近區(qū)段時，將會自動排出一條固定的列車進(jìn)路。

2）現(xiàn)地控制盤（LCP）的操縱

在車站值班員認(rèn)為必要的情況下，可通過按壓現(xiàn)地控制盤上的有關(guān)按鈕，對停于車站股道上的列車實施“扣車”/“放行”操作。

3）緊急關(guān)閉按鈕的操縱

車站控制室和每側(cè)站臺均設(shè)有緊急關(guān)閉按鈕，一旦車站股道上發(fā)生突發(fā)事件，按壓此按鈕后將對進(jìn)出站列車實施緊急制動。故障排除后，車站值班員可操作現(xiàn)地控制盤上恢復(fù)按鈕恢復(fù)。

4）對信號元素的封鎖及軌道區(qū)段臨時限速的設(shè)置

在車站操作工作站上，值班員可對信號機、道岔、區(qū)段等信號控制元素實施封鎖，以阻止列車通過該元素。

車站值班員可在操作工作站上對要求的限速區(qū)段，設(shè)置單一的或多種不同的臨時低速區(qū)。

（四）列車運行模式

列車運行模式有列車駕駛和列車折返兩種模式。

1.列車駕駛模式

列車駕駛模式有列車自動駕駛（ATO）、ATP監(jiān)督下的人工駕駛、限制人工駕駛和非限制人工駕駛四種模式；通常采用自動駕駛（ATO）模式，需要時可改為ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式，這兩種模式均為正常的運營模式。

1）列車自動駕駛（ATO）模式

車載ATO根據(jù)接收到的ATP/ATO數(shù)據(jù)信息，自動的控制列車加速、勻速、惰行、制動，控制列車在安全停車點前和規(guī)定的站臺停車區(qū)域停車；人工或自動控制車門的開啟，車門的關(guān)閉通常由司機根據(jù)發(fā)車時間及旅客上下車情況人工完成。

2）ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式

列車在ATP保護(hù)下的司機人工駕駛，司機室的顯示面板上給出列車的實際速度、限制速度、目標(biāo)速度以及目標(biāo)距離等信息。當(dāng)列車速度接近ATP限制速度時，系統(tǒng)給報警信號提請駕駛員注意。當(dāng)速度達(dá)到“制動觸發(fā)曲線”，ATP將對列車實施制動。

3）限制人工駕駛模式

司機根據(jù)地面信號顯示駕駛列車通常以不超過20km/h限制速度運行，一旦列車運行速度超過ATP限制速度則產(chǎn)生制動。

4）非限制人工駕駛模式

非限制人工駕駛模式為切除ATP模式，不受ATP保護(hù)的模式，駕駛員必須使用特殊的鑰匙開關(guān)才能進(jìn)入核模式。2.列車折返模式

列車折返模式有無人駕駛自動折返、ATO模式折返和ATP模式折返三種。

1）無人駕駛自動折返

在ATO駕駛模式下，司機在站臺端部按壓自動折返按鈕，列車可在無人駕駛的情況下從到達(dá)站臺自動駛進(jìn)和駛出折返線，最后進(jìn)入發(fā)車股道。在整個折返過程中無需司機在車上對列車進(jìn)行監(jiān)視和操作。

2）ATO模式折返

當(dāng)列車進(jìn)入折返線停車時，駕駛員需人工轉(zhuǎn)換列車運行方向。其站后折返過程包括：

（1）旅客下車完畢后，司機關(guān)好車門，啟動列車以ATO自動駕駛方式進(jìn)入折返線并停車；

（2）司機關(guān)閉本駕駛端信號設(shè)備，啟動反向駕駛端信號設(shè)備；

（3）反向端駕駛員啟動列車，列車按ATO自動駕駛方式進(jìn)入發(fā)車股道并停車。

3）ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式折返

ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式折返整個過程與ATO模式折返基本一樣，所不同的是列車進(jìn)入折返線和從折返線出來至站臺區(qū)停車需司機人工駕駛。五、基于無線通信的列車自動控制系統(tǒng)（CBTC）

基于無線通信的連續(xù)式列車自動控制方式屬于移動閉塞原理的列控系統(tǒng)，其采用了先進(jìn)的通信和計算機技術(shù)，可連續(xù)控制、監(jiān)測列車運行，代表了目前信號系統(tǒng)的最高技術(shù)水平和技術(shù)發(fā)展方向，近幾年來已在國內(nèi)外城市軌道交通中大量應(yīng)用。其主要技術(shù)特點：

1.實現(xiàn)車-地間連續(xù)、雙向、高速、大容量的數(shù)據(jù)通信及實時跟隨的速度控制。

2.具有較高的列車定位分辨率，通過準(zhǔn)確定位，實時更新列車的移動授權(quán)，列車最小追蹤運行間隔根據(jù)在線追蹤列車的運行位置動態(tài)確定，能提供更大的線路通過能力。

3.不另增加地面設(shè)備實現(xiàn)線路雙向列車運行，有利于線路故障或特殊需要時的反向列車運行控制。

4.軌旁設(shè)備大幅度減少，建設(shè)周期可相應(yīng)縮短，日常維修工作量減少，系統(tǒng)全生命周期內(nèi)運營成本降低。

5.列車運行控制更加精細(xì)、平穩(wěn)性更好，易實現(xiàn)節(jié)能控制，提高了乘車的舒適性。

6.擺脫了傳統(tǒng)的依靠鋼軌傳輸信息的方式，可免受牽引回流的干擾。

7.無線傳播采用重疊覆蓋技術(shù)，任意單點無線設(shè)備的故障不影響系統(tǒng)的正常工作。無線局域網(wǎng)產(chǎn)品符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，便于備品、備件采購以及降低系統(tǒng)成本。

圖7CBTC系統(tǒng)架構(gòu)示意圖（一）車-地?zé)o線通信傳輸媒介

目前城市軌道交通CBTC車-無線通信的傳輸媒介主要有無線天線、裂縫波導(dǎo)和漏泄電纜三種，根據(jù)現(xiàn)場條件（如城市景觀、高架/地面區(qū)段和隧道結(jié)構(gòu)等）可單獨使用也可三者結(jié)合使用。

1.無線天線方式

1）空間波傳播特性：空氣自然傳播，衰耗相對較大。

2）選用頻點及布置：一般選用2.4GHz頻段；隧道內(nèi)約200米左右設(shè)置一套AP（接入點）及無線天線，高架及地

面線約400米設(shè)置一套無線AP及天線。

3）安裝及維護(hù)：軌旁設(shè)備安裝比較簡單，維護(hù)工作量較小。

4）工程投資：價格相對便宜。

圖8無線天線方式示意圖2.裂縫波導(dǎo)方式

1）空間波傳播特性：波導(dǎo)傳輸衰耗小，衰耗均勻，無反射波、鄰頻干擾等。

2）選用頻點及布置：一般選用2.4GHz頻段，波導(dǎo)管沿線貫通敷設(shè)，安裝于線路一側(cè)或隧道頂部，最大傳輸距離可達(dá)到1600m，沿線線無線場強覆蓋均勻。

3）安裝及維護(hù)：軌旁波導(dǎo)與車載天線之間的距離和位置有嚴(yán)格要求，安裝精度要求相對較高；波導(dǎo)管具有鏈路可靠、維護(hù)工作量小。

4）工程投資：波導(dǎo)價格較貴。

圖9裂縫波導(dǎo)方式示意圖3.漏泄電纜方式

1）空間波傳播特性：漏纜方式傳輸衰耗較小，傳輸衰耗均勻。

2）選用頻點及布置：可選用200MHz～2.4GHz的任意頻段，漏泄電纜沿線貫通敷設(shè)，安裝于隧道側(cè)壁或頂部，最大傳輸距離達(dá)到600m，場強覆蓋效果均勻。

3）安裝及維修：沿線敷設(shè)漏纜，維修工作量較小。

4）工程投資：漏纜價格較貴，工程投資較大。

圖10漏泄電纜方式示意圖（二）基于無線通信的列車自動控制系統(tǒng)的降級控制系統(tǒng)

1.設(shè)置降級控制系統(tǒng)的主要原因

1）建設(shè)工期安排偏緊，CBTC系統(tǒng)無法一次開通投運，需分功能開通投入試運營；

2）運營階段，CBTC車-地?zé)o線通信設(shè)備或軌旁ATP設(shè)備故障，將導(dǎo)致CBTC-ATP功能的喪失，需維持一定密度的列車安全運營。

3）保障未裝備車載信號設(shè)備的工程車上線作業(yè)的進(jìn)路安全保護(hù)。

2.降級控制系統(tǒng)列車位置檢測方式

檢查軌道占用/空閑設(shè)備主要有：無絕緣軌道電路和計軸軌道電路兩種方式。

1）無絕緣軌道電路

室內(nèi)外設(shè)備較多，區(qū)段長度受限，設(shè)備工作穩(wěn)定性受道床參數(shù)、軌道牽引回流及軌面清潔度影響，需經(jīng)常調(diào)整、維護(hù)工作量相對較大。

2）計軸軌道電路

室內(nèi)外設(shè)備相對簡單，不受區(qū)段長度限制，維護(hù)工作量小。

故移動閉塞系統(tǒng)均選擇計軸設(shè)備作降級控制系統(tǒng)軌道占用/空閑檢查設(shè)備。

3.降級控制系統(tǒng)的運行模式

降級控制系統(tǒng)運行模式按固定閉塞方式進(jìn)行間隔控制，列車運行以地面信號顯示為行車憑證，可采用信號機至信號機的進(jìn)路行車控制方式。

1）點式ATP/ATO運行方式

適用于地面設(shè)備故障、車載設(shè)備完好情況下的行車控制。通過在線路上特定地點設(shè)置的點式設(shè)備（應(yīng)答器）向車載ATP/ATO設(shè)備發(fā)送基于地面信號顯示的運行權(quán)限信息，結(jié)合列車自身存儲的線路數(shù)據(jù)信息控制列車按照ATP/ATO方式行車。

2）僅基于聯(lián)鎖級的運行方式

適用于地面設(shè)備故障或車載設(shè)備故障情況下，或未裝備ATP車載設(shè)備列車運行的行車控制。司機在無ATP的安全防護(hù)下采用人工駕駛模式。

圖11點式ATP/ATO信息傳輸示意圖（三）正線信號機顯示方式

CBTC系統(tǒng)的列車控制等級分為：連續(xù)列車控制等級（CTC級）、點式列車控制等級（ITC級）及聯(lián)鎖列車控制等級（ILC級）三種。其中CTC為系統(tǒng)常用列車控制等級，ITC和ILC為降級列車控制等級。CTC等級下車載信號為主體信號，降級等級下以地面信號為主體信號。

地面信號機常態(tài)顯示可采取滅燈和亮燈兩種方式。

1.亮燈方式

一旦開放信號故障，按照故障導(dǎo)向——安全原則，將按照禁止信號處理。但在CTC等級下列車應(yīng)按照車載信號指示行車，地面信號不具體參與指示列車運行，而地面信號的故障卻造成了列車降級運行，即非主體信號故障影響了主體信號。

2.滅燈方式

正常情況下，滅燈方式不影響CTC等級下的列車運行，但一旦地面設(shè)備故障或車載設(shè)備故障，需轉(zhuǎn)為ITC或ILC等級降級運行時，列車運行需以地面信號為主體信號。由于滅燈方式平時信號機狀況得不到有效的檢查，此時若信號機出現(xiàn)故障無法開放信號，將對降級運行帶來一定的影響。

因此，亮燈和滅燈方式均存在一些問題，滅燈方式對CTC等級影響小，亮燈方式對ITC或ILC等級影響小。（四）無線通信抗干擾措施

鑒于當(dāng)前終端用戶對通信需求的不斷增長，尤其3G的廣泛應(yīng)用，城市無線網(wǎng)絡(luò)、便攜式Wi-Fi設(shè)備也均采用2.4GHz頻段。使無線CBTC系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生惡化，造成同頻干擾。已發(fā)生多起地鐵列車因無線信號干擾緊急停車，如2012年11月上旬，深圳地鐵發(fā)生多起列車逼停事故，經(jīng)調(diào)查是由于信號系統(tǒng)車-地?zé)o線通信受到乘客所使用的便攜式3G無線路由器干擾所致。CBTC系統(tǒng)無線干擾問題已經(jīng)成為必須解決的問題。

1.系統(tǒng)內(nèi)的抗干擾措施

軌道交通項目內(nèi)同頻干擾主要考慮信號系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)的干擾，信號系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)各自采用不同的頻段（2.4G或5.8G），或兩者在2.4G頻段下采用不同的信道，相互干擾可有效避免。

圖12國內(nèi)定義信道劃分圖

如上圖所示，信道1、6和11是完全隔離的，信號可采用1、11信道，PIS采用6信道。2.開放空間的抗干擾措施

無線干擾通常包括帶內(nèi)干擾和帶外干擾（即“同頻干擾”和“諧波干擾”）。帶內(nèi)干擾是影響無線系統(tǒng)工作的主要因素。

1）干擾源分析

帶內(nèi)干擾源主要是Wi-Fi，Wi-Fi干擾源主要有：

（1）線路周邊小區(qū)家用Wi-Fi設(shè)備；

（2）線路周邊寫字樓內(nèi)的Wi-Fi設(shè)備；

（3）線路周邊建立的“數(shù)字城市”Wi-Fi設(shè)備；

2）系統(tǒng)主要抗干擾措施

抗干擾主要從編碼調(diào)制、提高信噪比和冗余備份等多方面考慮。

（1）采用編碼調(diào)制技術(shù)來提高信噪比。有跳頻技術(shù)、擴頻技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)。

（2）采用雙信道冗余措施。CBTC通常采用兩套完全獨立的無線接入系統(tǒng)，占用兩個獨立的無線信道傳輸信息，降低兩個獨立信道同時受到干擾的概率。

（3）優(yōu)化WLAN的訪問控制技術(shù)。對每一個車載無線單元網(wǎng)卡均設(shè)置唯一的物理地址（MAC）標(biāo)識，通過MAC地址過濾將無線局域網(wǎng)設(shè)定為無線給定用戶使用。

（4）采用合理的重傳機制。通過硬件和軟件雙重重傳機制，進(jìn)一步降低丟包率，提高關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

（5）采用高增益、方向角合適的定向天線。根據(jù)線路情況采用相應(yīng)角度的定向天線，使來自軌道方向的有用信號增強，來自干擾方向的信號減弱。

（6）控制發(fā)射頻率。根據(jù)線路背景噪聲的大小調(diào)整AP的發(fā)射功率，以補償損耗和干擾造成的噪聲增加。

（7）適當(dāng)增加車-地通信容許中斷的時間。在安全性、效率及可用性方面綜合衡量，選擇合適的時間值（現(xiàn)在一般在6～9秒），可有效減少由于通信中斷造成的列車緊急制動。3.同站臺換乘站頻率干擾的防范措施

對于同站臺換乘的車站，由于物理空間的相對開敞，使得同站臺換乘信號頻率存在一定的干擾，可以采取以下措施防范：

1）在信號系統(tǒng)無線通信的頻點選擇上進(jìn)行區(qū)分，即本線和相鄰線使用不同頻點的信號制式設(shè)備，如本線采用2.4GHz，另一條線采用5.8GHz。

2）若兩線無線采用同頻段時，可采取以下措施防范：

（1）選擇不同極化方向天線

兩條線路分別采用不同天線極化方式（指天線輻射時形成的電場強度方向），如本線采用垂直極化，另一條線采用水平極化。當(dāng)發(fā)送波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，接收到的信號將會變小。

（2）選擇不