城市軌道交通信號控制方式分析

張龍

摘 要：伴隨城市經濟發展水平的穩步提升，城市軌道交通領域所面臨的問題進一步加大。為了保證城市軌道交通能夠穩定運轉，就需要推動信號控制朝著自動化、系統化、結構化的方向發展。如何建立起完善的信號控制體系并將其應用于實際，已然成為軌道交通領域迫切需要解決的問題之一，直接關系到系統的成本投入和維護運行。本文就針對信號控制系統的發展情況展開分析，結合信號控制系統的具體作用給出相應的優化方案。

關鍵詞：城市交通;軌道交通;控制方式

對于城市軌道交通體系來說，信號控制是必不可少的一部分。目前城市交通主要以ATC系統為基本架構，其中包括指揮系統部分、控制系統部分以及綜合管理部分。

1 ATS子系統控制方式

1.1 集中控制型

集中控制系統主要用于列車在運行過程中的管理，其中涵蓋有車輛停靠和線路運行方案等管理內容，各部分控制功能均能通過集中控制實現。對于ATS模塊來說，不管是車輛的運行狀態還是車站監控資料都直接關系到運行的穩定性，通常借助光纜設備進行相關數據的交互。該類型系統整體功能上較為完善，集成度較高，無需額外的配套裝置，但在運行過程中會導致系統負荷過高，同時通信質量需求較高，常常會出現裝置運行異常。此外，由于集成度的原因，設備發生異常后，往往難以把控影響范圍，甚至會造成系統癱瘓。

1.2 集中監控的分散控制型

主控中心將監控重點集中在列車的運行工況方面，同時針對列車的規劃方案進行整體把控，對于車輛停靠以及運行動作均交由各個站點進行相應控制。由此來說，將控制進行分散，能夠顯著降低主控系統負荷，并且數據交互也不會影響車輛的穩定性。一旦車輛發生異常問題后，能夠快速啟動降級運行模式，將事故影響控制在合理范圍。

1.3 自治分散型

該類型系統的出現是以計算機技術為前提，逐步應用在日常管理之中。對于列車正常的工作狀態來說，主控中心可以對其進行綜合管理和全面監測，把控好車輛停靠和啟動狀態。但隨著計算機技術的不斷前行，功能進一步完善，能夠有效監控車輛工況，就需要對計算機設備進行綜合管理，協調配合。一旦中央計算機設備發生異常，系統就可以快速跳轉到備用計算機來完成控制操作，繼續監測列車的整體情況。采用該系統最大優勢就在于靈活可靠，但需要配備的子模塊較多，提高操作的復雜程度。

1.4 ATS子系統的控制方式選擇

伴隨信息化水平的提升，實時監控系統也從原有的集中模式朝著分散管理發展，建立起不同的控制體系。從城市交通控制系統來看，采用集中管控的弊端就在于數據信息體量龐大，計算機設備負荷長期處于高位，且需要高質量的通信模塊。此外，數據交互的安全也難以保證。目前主流的交互模式是以電纜線路為基礎，搭建起專用的數據交互通路，整體上傳輸性能較差，難以滿足系統需求。最為關鍵的一點在于，如果內部OCC模塊出現異常，就會導致列車整體故障。

當前，不管是集中控制還是分散控制都有了質的突破，OCC模塊和站點之間的數據交互轉變成數字通信，其傳輸效率可以達到每秒2 Mbps。由此來看，技術水平的提升，帶動了ATS系統功能的完善，也進一步增強了監控能力。因為ATS系統搭建需要在子站點中配備大量的計算機裝置，提高了運行成本。因此實際選擇控制模式時，要綜合分析，把控好成本投入。

2 ATP子系統列控方式

2.1 分級速度信號控制系統

列車實際運行時，大多采用分級速度管理模式，速度參數會被劃分成不同等級的階梯曲線。其中地面裝置能夠為列車運行提供下一運行路段的參數信息，對其進行分析后通過相關設備調控運行速度，保證列車在下一路段進出口位置的速度滿足要求，同時控制好各個車輛之間的距離。將不同路段進行閉塞分區，能夠根據車輛的運行情況進行整體管控，提升系統的安全性。

2.2 目標距離信號控制系統

如果列車速度控制系統采用目標距離信號，在運行過程中會根據車輛速度進行調整。地面裝置能夠實時獲取車輛的運行數據，采集當前路段信息，通過車載裝置進行分析處理，將車輛速度控制在標準距離范圍內，并給定一次模式下的速度參數。不僅如此，系統還能夠調用地面裝置改變列車權限，即使不進行提前制動操作，也能夠保證運行安全，確保各車輛間距離處在安全范圍。

3 信號系統閉塞方式

根據列車的通信模式來說，ATC系統可以劃分成基于軌道的通信模式和基于TBS的通信模式。其中前者是將固定軌道作為閉塞分區基礎，該閉塞信號中包括有分級信號和目標信號兩大類。因為軌道車輛的目標距離均是以數據交互為基礎，應當充分考量閉塞分區情況，所以也將該類型控制模式稱為準移動閉塞系統。相應的，如果車輛安全距離是以列車具體工況為標準，那么該類型控制模式即為移動閉塞系統。

3.1 固定閉塞的信號系統

建立起固定閉塞控制系統，車輛所獲取的數據信息只需要根據列車所處閉塞區間的速度參數即可完成，將其劃定成不同等級，嚴格執行各個等級標準，通過階梯式控制來調整具體的運行速度。

該類型信號系統是將信息音頻作為數據核心，由此來獲取對應狀態，通常軌道為無絕緣體結構，所以速度可以維持在標準區間。此外，站點中還增設ATP和ATO裝置，更好的提升數據交互性能。比如說：閉塞控制系統實際應用在北京地鐵線路中，通過分級調控和速度管理能顯著提高地鐵的運行效率。

3.2 準移動閉塞的信號系統

部分列車中配備有準移動閉塞系統，通過和目標點的運行距離來獲得相應數據以及狀態權限，該模式下的列車速度控制普遍以一次調整為主。

一般來說，準移動閉塞系統分為兩種模式：其一是通過信息數據完成交互的控制模式，其二是將數字信息為核心的交互模式。前者主要借助不同信息音頻以及無絕緣線路來獲取列車工況，同時可以有效調控車輛的速度等級，對于差異化裝置建立起對應的交互體系，配備高效的ATO和ATP服務。后者則借助數字信息完成交互控制，將ATP和ATO采集信號傳送給車輛，并由車載裝置進行分析，根據實際距離來下達安全管控方式，確保列車始終處于安全狀態。

3.3 移動閉塞的信號系統

移動閉塞控制系統的應用前提應當是確保車輛處于穩定狀態之下，借助高效的控制技術完成實時調控，優化定位的準確度，進而建立車輛的雙向信息交互體系，提高實際運行階段中有效指令的傳輸效率，保證軌道交通性能滿足預期要求，且逐步縮短車輛之間的距離。

對于移動閉塞控制系統來說，其主要模式仍為一次速度調控。將其應用于實際列車中，車輛之間的安全距離可以結合具體狀態進行測定，以行駛速度和制動性能規劃相應的閉塞模式，通過高精度參數來確認車輛位置。隨著列車定位結果精度的增加，就可以結合車輛行進過程中所處的安全區間來標定行駛路線，同時確保制動距離處在安全范圍之中。當車輛停止運行時，可以越過閉塞區域入口位置，以此來縮減車輛之間的距離。

3.4 閉塞制式信號系統選擇

對于固定閉塞系統中的通信部分來說，應當構建起分級管控體系，但此模式限制較大，難以適應當前的運輸環境，同時無法滿足用戶的舒適需求。閉塞制式信號利用一次模式來構建行進曲線，通過高效的雙向信息交互系統，能夠進一步提升傳輸效率，為列車運行提供可靠的系統保障。

4 結束語

步入到現代化信息時代，軌道交通領域也發生著重大變革，交通信號會對列車運行產生直接影響，同時自動化控制趨勢也成為主流，以此來為列車構建出可靠的運行環境，切實提高運行效率，推動軌道交通進一步發展。

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