有軌電車信號系統簡介

謝志華 楊俊強

（上海鐵路通信有限公司，上海 200071）

有軌電車信號系統簡介

謝志華 楊俊強

（上海鐵路通信有限公司，上海 200071）

介紹一種有軌電車信號系統，主要描述系統4個子系統的概要構成和主要功能。對了解具有較完整功能的有軌電車信號系統提供幫助。

有軌電車；信號系統；區段占用；道岔驅采；數據傳輸

1 概述

本文所述的有軌電車信號系統的一個重要特點是列車駕駛員可以設置進路。正線正常運行時采用列車自動進路控制的方式，司機遵照運營規則，人工駕駛列車安全通過道岔區段，同時車載信號設備能為有軌電車司機提供車輛接近平交道口、車輛接近道岔區段、車輛進入限速區段等相應告警提示。在最不利情況下可以實現現場控制，系統提供的轉轍機比傳統轉轍機更加方便的手動搬動道岔，司機可以通過手動搬動道岔來決定列車的運營方向，在這種情況下需要司機人工確認道岔的位置信息。

2 系統方案及系統構成

有軌電車信號系統主要包括4個子系統：車載信號子系統、軌旁信號子系統、運營調度管理子系統和數據傳輸子系統。

*車載信號子系統主要包括車載主機、車載人機接口（HMI）、GPS/BD定位系統、無線通信系統、定位標簽及車輛接口等，如圖1所示。

圖1 車載信號子系統框圖

*軌旁信號子系統主要包括軌旁控制箱設備、信號機、轉轍機、無線AP、信標讀卡器等設備，如圖2所示。

*運營調度管理子系統主要包括通信服務器、終端服務器、應用服務器、網絡服務器、數據庫服務器、打印機、交換機等，如圖3所示。

*數據傳輸子系統主要包括工業以太網環網、無線AP設備。系統的傳輸示意如圖4所示。

圖2 軌旁信號子系統框圖

圖3 中央控制系統構成

圖4 系統分層傳輸示意

3 車載信號子系統

3.1 車載主機

車載主機作為車載信號子系統的主體部分，主要完成車載信號子系統的邏輯運算、通信組織、接口控制等功能。主要功能及工作原理如下：

軌旁狀態顯示：HMI是車載控制子系統與司機的接口，用于顯示列車運行過程中的速度、距離、設備狀態、運營場景（包含軌旁信號機、道岔的狀態）、調度計劃等信息，同時接受司機的輸入信息，包括司控模式下進路或道岔選擇等信息的輸入。

司控模式：當列車接近道岔區段時，司機通過人機顯示屏選擇進路始終端請求進路，或選擇道岔號操作相應道岔，軌旁控制器根據車載命令操控道岔動作。當道岔轉換到位后，軌旁控制器向車載發送當前道岔的狀態，司機通過人機界面確認道岔狀態正確后，按壓確認按鈕，軌旁控制器接收到此確認信息后鎖閉道岔、開放信號。信號機開放后，司機根據信號機的狀態控制列車通過岔區。

速度、距離信息顯示：車載信號子系統正常情況下，可以通過車輛系統得到車輛運行的速度信息，并在車載人機屏上顯示該速度信息，同時顯示根據速度及列車定位功能提供的列車位置信息；如果需要信號系統也可以安裝自己的速度傳感器，自行計算列車的速度信息。

車輛接口控制：系統可以采集需要的I/O量信息，包括車輛的I/O接口信息及系統自身控制按鈕信息；同時可以通過I/O量的輸出對車輛進行控制。

3.2 車載人機接口

HMI整合車載/軌旁設備狀態（道岔位置及狀態、信號機位置及狀態、占用/出清狀態、固定場景狀態等）和列車運營狀態等信息，并對司機顯示及提醒，指導司機安全駕駛。HMI人機界面顯示如圖5所示。

圖5 人機界面圖

站場圖顯示區域：顯示站場圖、道岔和信號機狀態、以及道岔的鎖閉/解鎖狀態。司機可在此區域進行進路的辦理。

按鈕及指示區域：顯示車載設備的狀態信息、交叉路口的信息及提醒、公里標、線路號、站名信息。

列車服務信息區域：顯示車組號、目的地號和乘務組號。

3.3 定位系統

定位功能：列車在正常情況下根據GPS/BD定位模塊進行列車定位，該定位有一定的誤差，為了提高列車運行的安全性，檢測和管理列車在線路的位置，系統采用電子標簽來實現對列車絕對位置的定位。通過安裝在軌旁線路上的車載讀卡器接收安裝于列車司機駕駛室底部的電子標簽信息，確定列車的絕對位置。

4 軌旁信號子系統

軌旁信號子系統的核心控制部分是軌旁控制箱。

HMI主要劃分為以下幾個區域：

速度信息顯示區域：顯示列車當前車速及限速。

前后列車信息顯示區域：顯示并提醒司機前后列車的距離、速度和障礙物探測距離。軌旁控制箱由軌旁主控模塊、區段占用模塊、道岔驅采模塊、信號機采集模塊、路口優先接口模塊、網絡交換機和電源模塊組成。其主要功能及工作原理如下：

道岔操控和表示：軌旁信號子系統能夠接收來自控制中心和車載信號子系統發來的命令，根據當時工作模式、區段占用等條件進行綜合邏輯運算，按照運算結果控制道岔的定操、反操、鎖閉和解鎖，并將道岔定位、反位、故障等狀態實時反饋給控制中心和車載信號子系統。

區段占用/出清檢測：軌旁信號子系統根據安裝在道岔區段出入口的若干讀卡器和天線組合所掃描到的列車信息，進行邏輯運算，得到區段占用/出清的情況，并將此狀態實時反饋給控制中心和車載信號子系統。

信號機開放/關閉：軌旁信號子系統根據道岔區段占用情況和車載信號子系統的確認/取消命令等進行邏輯判斷，開放或關閉信號機。

信號機燈絲檢測：軌旁信號子系統檢測信號機燈絲工作情況，并在必要時將告警信息發給運營調度管理子系統。

通信轉發：軌旁信號子系統能將車載信號子系統與運營調度管理子系統的通信內容相互轉發給對方。

路口優先：軌旁信號子系統能將接近路口的區段占用情況發送給路口紅綠燈控制系統，以實現路口優先的運行策略。

事件記錄：軌旁信號子系統能將運營時涉及到軌旁發生的所有操作及狀態變更情況記錄日志，方便維護和復現運營情況。

故障告警：軌旁信號子系統能夠發現內部各模塊的工作失效情況，并將相應告警信息發給控制中心。

5 運營調度管理子系統

運營調度管理子系統的主要功能及工作原理如下。

運營模式：有軌電車信號系統主要有以下3種運營模式：

*中央自動控制模式：當列車運行到接近道岔區段或折返區段時，系統根據當前列車的目的地號自動辦理進路，經該列車司機確認后進路開放。

*中央人工控制模式：中央調度員可隨時人工辦理進路，經司機確認后進路開放。

*司機控制模式：在中央自動或中央人工控制模式下，由司機確認進路開放或取消進路。司機可隨時辦理、確認及取消（在道岔區段無車占用時，停車后才可取消）列車前方接近道岔區段的進路。

車次號和目的地號的自動分配：中央控制系統根據系統當前使用的時刻表，在列車出庫時自動賦予列車車次號和目的地號。當列車回庫后，系統自動刪除該列車的車次號和目的地號。在列車運行期間，中央可以隨時手動更改或刪除列車車次號和目的地號。

列車定位：中央控制系統對列車的定位可以通過GPS/BD接口獲取所有列車的GPS/BD定位信息，并在站場圖上實時更新顯示，實現系統對列車的在線實時定位。在道岔區段，軌旁控制器根據道岔區段的列車檢測裝置獲取道岔區段的占用/出清信息，并將該信息發送給中央，中央根據此信息實現列車的追蹤。

進路模式：有軌電車信號系統有2種進路模式，即自動進路和人工進路。

*自動進路：在中央自動控制模式下，當列車運行到接近道岔區段或折返區段時，系統根據當前列車的目的地號自動辦理進路。

*人工進路：中央調度員可以在自動模式下直接人工辦理進路，當請求命令發出后，自動顯示當前模式為人工模式。當列車出清該進路后，自動升級為自動模式。

時刻表/運行圖：中央控制系統根據當前使用的時刻表數據和列車的實際運行情況，自動生成計劃和實際運行圖。系統可按指定的時間間隔和不同顏色等實際需求在中央控制系統的打印機上輸出，運行圖也可在相關工作站上顯示并再現。

故障報警：中央控制系統對全線的信號設備進行監視，系統內的主要設備具有自檢測及故障監視功能，一旦檢測到故障信息，即送至中央控制系統的應用服務器，并在相關工作站上分等級地顯示故障報警的畫面和故障源提示等信息。在工作站上能對全線線路、車站、停車場、折返線、道岔和信號機、在線列車的實際位置和列車運行狀態等進行監視。當列車運行或設備故障時，在工作站上自動顯示故障信息和報警。軌旁控制系統能夠采集各個道岔和信號機的工作狀況，并及時傳至中央控制系統。

身份識別和記錄管理功能：中央控制系統具有操作員身份識別和記錄管理功能。在任何一臺工作站上輸入按職權分類的操作人員口令，方可登錄或退出系統，有效防止非法登錄操作。中央控制系統根據需要記錄調度員的每日輸入信息、設備工作狀況信息、列車運行記錄信息等數據，存入數據庫并輸出備份，以便后期進行查看和回放。

6 數據傳輸子系統

車載信號系統通過數據傳輸網絡系統與軌旁控制器和運營調度指揮系統進行安全和非安全通信。安全通信信息包括司機確認信息等。非安全通信信息包括：列車時刻表、車次號、進路請求、時鐘、列車設備狀態等信息。

軌旁數據通信系統覆蓋運營調度管理控制中心、正線車站以及停車場，以網絡交換機相連，中心局域網與中心骨干網絡交換機相連，車站和停車場的信號設備直接與網絡交換機相連。無線網絡為信號系統提供安全可靠的實時車地信息傳輸。同時，預留車載票務、PIS等系統的通信接口。

車-地之間傳輸的信息包括：列車的位置和速度信息、軌旁設備狀態信息，調度時刻表信息及前后車距離和速度等信息。車-地無線傳輸子系統，僅在有道岔或其他需要通信的地方，提供通用的通信信道。

The paper introduces a signal system for railroad cars, focusing on the composition and main functions of the four subsystems of the signal system, in order to provide reference for understanding the overall functions of the signal system for the railroad cars.

railroad car; signal system; section occupied; drive and acquisition of points; data transmission

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.016

2014-11-20）