關于城市軌道交通信號控制系統的探討

摘 要：在城市軌道交通系統中，信號系統是保障運輸安全與提高運營效益的重要設備，有必要對其進行有效控制。文章從城市軌道列車控制的ATC系統及城市軌道交通色燈信號控制系統兩個方面著手，對信號控制系統進行了分析。

關鍵詞：城市軌道；交通信號；控制系統；ATC系統；色燈

1 引言

軌道列車在運行過程中會發生各種各樣的狀況，軌道列車的運行現代化、行車指揮、運行安全都需要借助于城市軌道交通信號系統。該信號系統是城市軌道的重要組成部分，通過信號的分析與傳送，保證了軌道列車的正常運行。在目前的技術條件下，城市軌道交通信號系統已經實現了自動化控制。軌道列車控制技術經濟指標在系統中發揮著重要作用，為了進一步促進該指標的合理性，ATC系統被廣泛地應用。ATC共分為三種類型：固定閉塞方式的ATC系統、準移動閉塞式的ATC系統、移動閉塞式的ATC系統。

2 城市軌道列車控制的ATC系統

2.1 固定閉塞方式的ATC系統

顧名思義，固定閉塞式的ATC系統，是采用固定的方式來確定閉塞分區長度。在這一過程中，必須綜合考量線路的情況、軌道列車的特性及速度。該系統按照閉塞分區來傳輸信息，傳輸的信息量相對較少，一般情況下，軌道列車的速度監控是通過閉塞分區出口檢查方式。通俗點說，就是當軌道列車的出口速度超出該區段出口速度時，將會自動實行對軌道列車的減速。在這一情況下，必須有一段合適的安全距離。該段安全距離就是通過一個閉塞分區來實現的。

2.2 準移動閉塞方式的ATC系統

通常情況下，準移動閉塞式的ATC系統采用的是數字式音頻無絕緣軌道電路，以此作為傳輸媒介和軌道列車占用檢測。與固定閉塞方式的ATC系統相比，傳輸的信息量更多。在實際運作中，編碼單元利用信息傳輸系統向軌道列車提供最高限速、目標距離、路線狀態等信息。軌道列車收到該類信息后，對各類數據進行加工分析，并得出軌道列車運行的速度/距離曲線，使軌道列車安全運行。本處所說的信息傳輸系統主要包括電纜環線、查詢應答器、裂縫波導管、軌道電路等設備。

2.3 基于移動閉塞方式的ATC系統

基于移動閉塞方式的ATC系統主要是依靠漏纜、交叉感應電纜、擴頻電臺、裂縫波導管等方式傳輸數據。該種信息的傳輸是軌道列車到地面、地面到軌道列車的雙向的數據傳輸。通過這種傳輸，每一軌道列車的位置信息和其他相關信息都會馬上傳輸到地面設備上。這樣一來，可以得出軌道列車的運行限制速度，并根據實際情況的變化，隨時調整這一速度。限制速度得出來以后，通過地面設備將信息再次傳輸給軌道列車。軌道列車據此得出軌道列車運行的速度/距離曲線，從而保證軌道列車在既定曲線下安全運行。目前，采用通信技術的移動閉塞系統在實踐中已有應用，也積累了一定的經驗，處于不斷發展完善過程之中。車地之間信息的傳輸，極大地豐富了城市軌道交通信號系統的內容，是技術上的重大進步，并有很大的發展前景。

3 城市軌道交通色燈信號控制系統

3.1 作業模式

色燈信號控制系統作業模式區分為如下各種模式，依其模式執行優先順序可分別進行如下分析。一是開機模式。系統開機完成系統初始程序后立即進入開機模式，交通燈態將維持三秒鐘的全紅燈態。如系統連線狀態正常時則立即與控制中心進行連線交談工作，開始要求中心傳送系統執行參數。二是全紅模式。開機模式完成后，若控制面板全紅開關被撥至“全紅”位置時，則系統進入全紅模式，軌道燈態立即轉換為全紅燈態直到全紅開關往下撥或系統重開機方告結束。三是閃光模式。控制面板上的“閃光”開關上撥至“閃光”位置時，則系統進入閃光模式，軌道燈態立即轉換為閃光燈態，黃燈及紅燈每秒交替閃爍一次四是手動模式。控制面板上的“手動”開關上撥至“手動”位置時，系統即進入手動模式，燈態立即停留于正在執行中的燈態。要使燈態變換，必須押按“手動控鈕”，手動按鈕每按一次，則燈態順序轉換一個。五是鎖定模式。控制器可經由軌道觸控輸入或中心連線控制，要求執行鎖定模式作業。鎖定作業分類為：鐵路連鎖、子機連鎖、中心鎖定、特勤鎖定。六是自動模式。“手動/閃光/自動”開關均下撥至“自動”位置時，系統作業即可進入自動模式，執行正常的燈態循環功能。

3.2 系統備份

色燈信號控制系統正常運作狀態下，可與中心建立連線并能夠達成中心連線控制服務，控制器若處于異常運作狀態運轉時，則將提供多層式備份服務。各層次備份說明如下：一是中心連線失效，也即控制器立即進入獨立運轉模式并執行每日指定執行時制的運作；二是斷電半秒內，控制器應不受斷電的干擾繼續正常運作；三是中央處理單元故障，也即由色燈驅動單元肩負起信號運作備份服務，提供故障前指定執行的基本時制；四是驅動單元故障，也即應用基本時制來對信號運作備份服務；五是基本時制異常，也即色燈控制單元經查核基本時制或現行時制不存在或不正確時，立即執行預設的電路時制。

3.3 連線服務

色燈控制器與控制中心連線方式可配合有線或無線通訊方式，并加裝通訊單元，遵循城市軌道交通控制通訊協定，從而達成色燈信號監控連線需求。具體來看，控制系統應提供如下功能服務。一是控制信息（Request）。經由控制中心傳送控制指令至控制器上，主要信息內容包含：系統對時，也即由控制中心傳送系統作業日期及時間信息，要求色燈控制器完成系統對時作業；時制計劃，也即由控制中心傳送軌道指定執行的靜態或動態控制所需的時制計劃信息，做為控制器執行參數的依據；特勤命令，也即由控制中心傳送色燈指定執行的特勤命令，控制器接收此命令必須立即轉換至特勤模式；車道調撥控制，也即控制器可按照控制中心指示，執行調撥車道功能。二是回報信息。色燈控制器依據回報信息內容的特性，又區分為要求性回報（Response）與周期性或立即性回報信息（Report）。

4 結束語

城市軌道交通信號系統的實施應用，需要用到力學、光學、聲學、材料學等多方面知識，知識面廣，對技術的要求高。近幾年隨著技術的不斷發展，各種新技術不斷被應用到這一系統中，促進了系統的不斷完善。信號系統實時控制著軌道列車的運行速度等要素，是城市軌道交通系統的重要組成部分，發揮著重要作用。

參考文獻

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