高速鐵路與城市軌道交通信號系統的比較

高曉成

摘 要：介紹了我國高速鐵路與城市軌道交通信號系統的發展與現狀，從基本設備、停車點防護、速度監測與控制、信號系統構成與布局、車門控制等方面，對高速鐵路與城市軌道交通信號系統的異同點進行了對比分析。

關鍵詞：高速鐵路;城市軌道交通;信號系統;對比分析

1 我國高速鐵路與城市軌道交通信號系統的發展與現狀

1.1 我國高速鐵路信號系統的發展與現狀

高速鐵路在不同時期、不同國家有不同定義。目前，從廣義上來講，我國把列車行駛速度最高能達到200km/h以上的鐵路系統稱為高速鐵路。高速鐵路的安全運營離不開信號系統的支持。我國通過學習借鑒歐洲列車控制系統ETCS技術標準，結合自身鐵路運輸實際特點，研發制定出符合我國國情的中國列車運行控制系統CTCS。CTCS系統分為CTCS-0、1、2、3、4級，共5個等級[1]，其中CTCS-0級和CTCS-1級適用于普通鐵路，既有線提速和新建列車運行時速達250km/h的鐵路采用CTCS-2級系統，列車運行時速達300km/h及以上的鐵路采用CTCS-3級系統，CTCS-4級系統是基于無線通信可實現虛擬閉塞和移動閉塞的列車運行控制系統，是高速鐵路未來的發展方向。

1.2 城市軌道交通信號系統的發展與現狀

城市軌道交通信號系統主要分為列車自動控制系統ATC和車輛段信號控制系統兩部分[2]。ATC系統又由三個子系統組成，分別為列車自動監控系統ATS、列車自動防護系統ATP和列車自動運行系統ATO。其中ATS系統主要實現列車行車間隔控制、運行圖管理和運行信息處理功能。ATP系統主要實現列車超速防護、聯鎖和閉塞功能。ATO系統實現列車自動運行功能，包括列車定位停車、自動折返和速度調整等。車輛段信號控制系統主要是通過設立一套獨立聯鎖設備，利用ATS車輛段分機與運行控制中心進行信息交換，來控制車輛段內道岔和信號機，實現車輛段內列車進路控制。目前，基于無線通信的列車控制系統CBTC，已逐漸開始應用于城市軌道交通信號系統中。

2 高速鐵路與城市軌道交通信號系統的相同點

2.1 基本設備

由于高速鐵路和城市軌道交通信號系統都是以普通鐵路信號系統為基礎演變發展而來的，所以兩者的基本設備很多是相同的，均包括轉轍機、計軸器、軌道電路、應答器和信號機等。但值得注意的是，這些設備在布局和應用上是有一定差異的。

2.2 停車點防護

城市軌道交通和高速鐵路的停車點防護主要都是針對危險點而設計。停車危險點是指列車通過該點后繼續行駛可能會發生危險，導致出現行車事故的點位。因此，通常需要在其前方設置一段防護距離，然后利用ATP系統建立列車緊急制動曲線，控制列車速度，確保列車不會越過該危險點。

2.3 行車速度監控

無論是高速鐵路還是城市軌道交通都會對列車進行速度監控，防止列車超速運行。列車超速防護可分為固定限速和臨時限速兩種。固定限速是指在某一區間內設置允許列車行駛的最大速度。臨時限速是指由于線路施工、維護等原因，臨時對通過該區段列車進行速度限制。無論是固定限速還是臨時限速，只要速度防護系統一旦監測到列車超速就會發出警報，并激活緊急制動系統。

2.4 行車距離監控

行車距離監控與行車速度監控相輔相成，目的是確保前后列車保持一定安全距離，防止出現行車事故。通過利用列車輪對上速度傳感器，得到列車即時速度，然后由ATP系統計算出列車速度曲線，再根據軌道電路、計軸器等設備對列車進行定位，根據前后列車距離適時調整列車運行速度，使兩車間距始終維持在安全距離內，避免出現行車事故。

3 高速鐵路與城市軌道交通信號系統的不同點

3.1 信號系統構成和設備布局

高速鐵路和城市軌道交通雖然都屬于軌道交通運輸方式，但其側重點各不相同。高速鐵路信號系統注重提高運輸能力和運行速度，而城市軌道交通則更側重對行車間隔和行車密度的控制。雖然兩者有很多相同的基本設備，但是由于整個系統設計時的側重點不同，因此在系統構成和布局上是不一樣的。主要差別有：（1）道岔控制。通常而言，高速鐵路道岔控制相比城市軌道交通上的要復雜。高速鐵路中道岔一般采用大號可動心軌型，在進行定、反位操作時，需要利用復合閉鎖技術，由多臺轉轍機牽引驅動，并且通過特殊電路控制，避免出現列車超速通過。城市軌道交通列車運行速度相對較低，通常在正線采用9號道岔，停車場和車輛段采用7號道岔，并且都由兩臺轉轍機牽引驅動。（2）信號機的布局。城市軌道交通信號機不同于鐵路色燈信號機，一般采用LED光源，并且設置位置也與鐵路相反，通常在線路右側。而高速鐵路中可不設通過信號機，列車憑車載信號行車。

3.2 聯鎖方式

城市軌道交通各線路通常都是相互獨立運行，正線上除了個別具有折返功能的車站外，其它車站都是不設道岔和地面信號機。高速鐵路中由于支線數量多，道岔多，因此聯鎖系統監控范圍和對象遠多于城市軌道交通。

3.3 中繼站

高速鐵路主要用于長距離運輸，車站與車站間的距離少則十幾公里，多則達到幾十甚至幾百公里。信號長距離傳輸時，受各種因素影響，可能出現信號衰減，不利于行車安全。因此，需要在距離間隔較長的兩車站間設立中繼站，加強信號傳輸。而城市軌道交通由于站間距都比較小，所以不需要設立中繼站。

3.4 行車間隔與行車速度

城市軌道交通行車間隔時間通常不超過10分鐘，在一些繁忙線路行車間隔只有幾分鐘，和高速鐵路的列車間隔相比，行車密度要高的多。因此，城市軌道交通信號系統對行車密度的要求較高。高速鐵路上列車運行時速至少在200km/h以上，遠超于城市軌道交通最高行駛速度80km/h的標準，所以高速鐵路信號系統對超速防護要求更嚴格。

3.5 車門控制

在車門控制上兩者也有明顯區別。與高速鐵路相比，城市軌道交通列車車門開關更頻繁，并且整輛列車內通常只有一名工作人員即列車司機，因此在車門控制上，城市軌道交通信號系統對安全性和可靠性的要求更高。

4 結語

我國近幾年不斷加大對高速鐵路和城市軌道交通的投入力度，在促進其快速發展的同時，對信號系統的安全性也提出了更高的要求，兩者可以相互借鑒，提高兼容性和通用性，以便降低成本，促進我國交通運輸系統獲得長足的進步，進而推動當今社會不斷向前發展。

參考文獻：

[1]賀云霞.高速鐵路信號系統發展現狀及發展趨勢分析[J].科技創新與應用，2016（29）：39-40.

[2]朱濟龍.城市軌道交通信號基礎[M].成都：西南交通大學出版社，2018.