探討城市軌道交通信號系統的設計方案

姚遠 王振

摘 要：城市快速軌道交通現代化也是社會發展的必然結果，它的最為直接的標志我們可以進行把握，應該是信號系統的實際水平。而設計者的責任也就凸顯出來了，其設計的優秀系統方案能利于行車的安全，有效提升道路的整體運輸能力。以下針對城市軌道交通信號系統的設計方案進行探討。

關鍵詞：軌道交通;信號系統;設計

城市軌道交通的信號系統是整個城市交通運營中最為重要的任務。如其主要任務是控制列車運行，同時也能對列車的實際運行進行相應的指揮等。可以說，它影響著整個城軌交通的實際運營情況，能影響到它的安全，能關乎它的效益，這是一個至關重要的關鍵點。

一、系統構成方案

城市軌道交通從本質上來說就是個運輸體系，而這個體系具有技術先進的特點，同時還具備一定的自動化水平。信號控制系統的構成要依據整個交通運輸情況。

《城市快速軌道交通工程項目建設標準—試行本》對信號系統劃分為三個層次：第一層次，主要是設備在運量不大的線路，抑或是在行車密度不高的線路上;第二層次，同第一層次恰好相對，其設備在運量相對較大的線路上，在行車密度較高的線路上，一般都可配置列車自動監控，也就是ATS系統，也可配置列車自動防護系統;第三層次，同第二層次較為相似，其設備在運量相對較大線路上等，很多時候都可配置列車自動監控系統或是配置列車自動防護系統，也可配置ATO系統。

在上述內容中，從水平等級來看，第一層次系統配置屬最低水平等級。一般其適用線路較為固定，一般只適于行車間隔不小于3 min 的線路。換句話說，如果行車密度相對來說還是較高的。可以依據實際情況，對線路實施的整個系統進行相應的改造或是完善，但是這樣就的話其實也是合適的。因為在改造的過程中就必須投入自己，而這樣的造成了一定的浪費，進而也會出現一些爛尾工程等;另一方面，機車信號信息量有限。其自動停車裝置也不能容納更多的信息。這也造成了列車運行過程的安全性較不穩定，保障程度不高。更多時候依賴于司機的駕駛，依靠其經驗實現。其國產化率水平和工程造價水平也都是呈現兩極分化，一個最高，一個最低。此外，還有第二層次的信號系統配置，更為適于行車間隔在2min以上。而其行車安全主要是通過列車自動防護系統提供保障;第三層次的系統配置，它的現代化技術水平相對較高。主要適于行車間隔小于2min的線路運用，由列車自動防護系統來保證行車安全。

二、主要技術方案

1.設計行車間隔。如今的城市軌道交通的乘客運量相對都較大，其行車密度也很高，這樣相應的城市軌道交通工程就應該抓住這一特點，采取有效的辦法，如多采取縮短行車間隔方法，進而減少旅客候車時間，相應地也能提高其服務質量。同時，還能減少列車編組輛數，進而最大限度的節省工程投資。然而受到信號ATP系統技術等諸多因素的影響，其正常的行車間隔的縮短也是有限度和范圍的。

我們可以參照發達國家城市軌道交通的運營的成功經驗，利用信號ATP系統。可以說，客流量如果在某個特殊時段內，增加到了預測高峰值的130%時，這樣ATP系統還是可以滿足運營采取的臨時措施。如，臨時增加運營列車等措施。表1以某一條線路運營方案為例予以說明。

而在對這兩種方案進行分析后，我們知道，這兩種方案都能滿足其運量的要求。但是，方案A和方案B的單向運輸能力與高峰小時單向最大斷面客流量比分別為1.00和1.08，也就是說這個數值還是存在差異的。整體上，從信號系統設計角度分析出方案B應該是更為優化的，也是更為科學的，相對來說方案A還存在一定的缺陷和不足。

當然，在實際的工程運用中應結合線路近、遠期運量，同時也要考慮到工程實施方案，結合ATS調控能力等，這些綜合因素都需要注意。在此基礎上，才能設計行車間隔，才能保證其能滿足運營要求，同時還能最大化節省工程投資。

2.ATP信息傳輸方式。一般來說，我們更為關注的是列車運行安全。而提供為其提供最為有效的保障的應該有很多環節或是關鍵設備。而ATP系統相對來說又是其最為關鍵、也是最為重要的設備。一般都是由軌旁設備，當然也必須包括車載設備等，由他們共同組成了ATP系統。在列車的運行中，其信息的接收途徑相對單一，一般都主要通過地面ATP設備來實現。

而連續式的ATP設備主要是接收地面信息，基本都是利用軌道電路，也有的是利用連續敷設的電纜來實現的。其特點也比較明顯，信息傳遞實時性相對高，同時其技術也相對復雜，進而造成了其造價也相對昂貴一些。點式ATP設備主要是通過地面應答器，也有的是通過點式環線等，實現列車的地面信息接收。但是，其具備實時性相對較差的特點，相對來說其技術較為簡單，當然造價也相對低廉一些。

我國的現有地鐵交通情況還不夠理想，也可以說其實際情況還存在較大的不足。其特殊性也較為明顯，在個別時期的運量非常之大，其行車密度也相對較高。還有就是在地鐵隧道內的駕駛條件還不容樂觀，這些實際問題很是明顯。而這些特點也都是需要我們關注的。而依據這些特點就可采用連續發碼方式的ATP系統，這也最為有效的，也是最為適宜的。

如今，點式ATP技術不斷發展，其具體應用也越來越多，越來越合理。如在城市軌道交通工程中就能有效采用點式ATP設備。目前，較有代表性的西門子公司ZUB120點式ATP系統的主要技術指標如下：

·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

點式系統控制實時較差的缺點不容忽視，其還缺乏緊急停車功能等。而這些問題都應該想法解決，一般通過接近連續式發碼方式就能進行一定程度上的彌補。如，上海莘閔輕軌交通線是我國第一條城市輕軌線路，在這一系統中就按點式ATP系統來實現其特有設計。而，最新的點式ATP系統打破了90s行車間隔限制，更為重要的是這一系統實現了自動駕駛的目標，具備獨特的功能。

三、結語

總之，系統構成以及技術方案相繼確定，那么信號系統也就隨之構成，或是說基本上就定型了。然而這還不是一個良好的系統，在設計的過程中還需要注重很多的細節問題。因為這些細枝末節會影響到這個系統，正所謂牽一發而動全身。此外，在設計過程中，更應該關注城市軌道交通信號系統的特殊技術指標。這是其設計情況的最為直接的體現。

參考文獻：

[1]宋景奇 城市軌道交通信號系統安裝與調試技術 《石家莊鐵路職業技術學院學報》-2008年第3期.