北京泰雷兹交通自动化控制系统有限公司 100125
摘要：地铁是现代城市交通中的重要交通工具，也是缓解城市交通压力的重要方式。近年来我国的地铁事业发展十分迅速，为城市公共交通的运输能力提升做出了巨大的贡献。地铁信号技术将直接关系到地铁运行的安全性，因此也是当前研究的重要课题。本文主要对地铁信号系统自动控制功能进行了分析，希望为我国的地铁信号技术发展和地铁安全提供有益的建议。
前言
近年来，我国城市轨道交通获得长足发展，线路长度、机车客运数量指标大幅增长，我国已成为世界最大的城市轨道交通建设市场，使得地铁信号系统的发展在现阶段也是十分可观的。传统的封闭式信号模式在当前已经逐渐的发展成为了移动闭塞模式，但由于我国的信号系统要求比较高，因此在自动控制功能上也提出了更高的要求。下面将对地铁信号系统自动控制功能进行详细的讨论。
一．地铁信号系统自动控制技术
地铁信号系统中融合了自动控制技术不仅能促使地铁运行的安全性得到提升，同时也兼顾了灵活性和便捷性等优质特点。为了能促使自动控制技术在地铁信号系统中发挥出最大的作用，要求地铁信号系统中一定要兼顾以下几点功能:
1.列车自动驾驶系统
这项系统的应用主要是为了实现列车的动态调整，同时能实现列车的定点停车，在每站之间能进行自动运行。
2.列车自动监督系统
该系统的功能应用主要为能自动生成列车时刻表，并对全线运行的列车进行动态监督，保证列车能在规定的时间内达到每站，实现正点运行。
3.列车自动防护系统
该系统主要实现的是列车的定位和追踪，并且促使列车停靠位置能得到保障。以上的所有列车自动驾驶系统、监督系统以及防护系统构成了地铁信号的自动控制系统。当前阶段由于科学技术和计算机网络技术的快速发展已经在地铁系统中引入了全面的计算机联锁装置，给系统的整体性和有效性提供了极大的便利和保障，更促使信号的抗干扰能力得到了提升。
二．地铁信号系统自动控制基本功能
1.列车自动监控子系统（ATS）的功能
ATS 子系统负责对列车运行的情况进行自动监控，有以下基本功能：
（1）列车识别功能
ATS 人机界面的轨道显示列车识别号信息，包括列车车次号及列车运行方向，中央 ATS可以自动生成列车识别号，由专业人士进行修改，或由列车向ATS 发送此类信息。
（2）列车追踪功能
ATS 子系统根据列车位置、操作员请求及列车调整请求来完成列车的创建、删除及移动操作。
（3）自动排路功能
ATS 列车调整子系统提供自动列车进路，利用列车时刻表中的列车目的地号来自动排列列车进路，列车根据目的地号自动沿着线路运行，根据目的地号信息自动开放进路、停站以及在停靠站开/关车门。（
（4）列车自动调整功能
正常运营模式下，时刻表调整能够自动控制列车运行，将列车与时刻表（由运营管理者编制）之间的偏差降至最低。
（5）列车运营时刻表管理功能
行车管理人员通过时刻表编辑软件离线编制多个列车运营时刻表，同时ATS 提供在时刻表中增加车次、延长列车营运时间等在线调整功能。
2.列车自动防护子系统（ATP）的功能
ATP 子系统控制列车在安全条件下行驶，主要包括以下基本功能：
（1）列车定位功能
通过列车提供的速度、距离以及线路等方面信息，确定列车安全位置及非安全位置，ATP 系统利用安全位置对列车进行安全防护。
（2）列车追踪功能
该功能提供数据以保持安全的列车间隔，ATP子系统根据列车位置报告、道岔位置构建追踪占用地图，通过非安全位置和位置及其不确定性计算安全的列车两端位置。
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（3）列车移动授权功能
在车载控制器运行良好的情况下，利用ATP 限制固定数据和ATP 可变限制数据计算 ATP 运行曲线，此时系统将移动授权限定在前方列车尾部后面的安全间隔外方停车点。
（4）速度监督校正功能
车载控制器对速度传感器和加速计输入的速度数据一致性进行监控，记录检测到的速度或速度传感器非常规变化信息。
（5）停车位置保证功能
停车保证通过比较移动授权和当前列车位置和速度进行判断，系统接收到进路取消请求后，将延迟一段时间用以保证列车制动停车需要。
（6）溜车防护功能
车在站台区域停车时，车载控制器须确保列车处于静止状态。如果系统检测到列车在没有命令的情况下有了物理位置的移动，车载控制器将实施紧急制动。
3.列车自动驾驶子系统（ATO）的功能
ATO 子系统控制列车自动运行。它在 ATP 系统的保护下，根据ATS发送的指令实现列车运行的自动驾驶、自动调整速度和控制车门，主要包括以下基本功能：
（1）自动运行功能
ATO 子系统控制列车按运行图规定的区间走行时分行车，自动完成列车启动、加速、巡航、惰行、减速和停车的合理控制。
（2）列车精确停车控制功能
在 ATP 防护下，通过车地通信设备和轨旁设备实现自动列车精确停车控制。
（3）在线列车监控功能
ATO 车载控制器将列车运行的有关信息传递至 ATS 子系统，实现 ATS 子系统对在线列车实时监控。
（4）节能舒适调节功能
ATS 子系统根据高峰和非高峰运营时段的列车运营情况，通过 ATO系统实施不同的节能运行方案，在不降低服务质量的前提下，采用适宜的速度曲线控制列车运行和保证乘客的舒适度。
三．CBTC 系统自动控制功能在地铁运营模式上的体现
1.列车自动驾驶模式
在 ATO 和 ATS 控制下以及 ATP 防护下，列车进行自动驾驶。同时在线列车的启动、加速、巡航、惰行、制动、精确停车均由 ATO 子系统自动控制。而在进入 ATO 驾驶模式后，系统设备正常且没有人为干预，此驾驶模式将维持不变。ATO 子系统开关车门和安全门（部分城市仍采用司机控制开关门模式）。当列车准备发车时，列车司机按发车按钮启动列车的自动驾驶。
2.ATP 列车人工驾驶模式
在列车司机显示器显示的ATP速度限制下，列车司机控制列车速度，ATP 子系统实现列车自动防护的全部功能，站台停车以及车门及安全门的开关均由车载控制器允许的门操作模式实施控制。
3.限制人工驾驶模式
限制人工驾驶模式是降级的驾驶模式，列车运行具有最高限速。在这种模式下，列车司机按照轨旁信号显示运行且不能超过 25km/h 限速。该模式在车辆段和转换轨内是正常驾驶模式。列车运行的安全由联锁设备、ATP车载控制器、调度人员、司机共同保证。此外，站台停车精度以及车门及安全门的开\关均由人工控制。
4.点式列车驾驶模式
列车在 ATP 监督下安全的运行，此时 ATP 信息来自信号机处动态信标，系统提供包括列车超速防护功能、间隔防护功能、闯红灯防护功能和车站站台区域停车窗保护功能等。司机根据地面信号显示，利用 TOD显示的速度限制来驾驶列车。在车载控制器允许的情况下，站台停车精度以及车门及安全门的开关由司机人工控制。
5.非限制人工列车驾驶模式
非限制人工列车驾驶模式下将切断车载控制器输出，司机根据调度命令和地面信号的显示驾驶列车。列车运行的安全由联锁设备、调度人员、司机共同保证，站台停车精度、车门及安全门的开关均由人工控制，从其他运营模式切换到NRM 模式时要求列车停车进行，否则列车电路会施加紧急制动。
结束语：
随着近年来科学技术和信息技术的快速发展，地铁信号系统的自动控制系统也将得到更好的发展和提升。在未来的发展中首先自动控制功能会向高度的集成化和综合性方向发展，实现轨道交通的进一步管理和监控。其次会向全面无人化驾驶方向发展，通过信号方式直接的控制列车运行轨迹，减少人员压力，提升社会的经济效益。此外还会进一步的向线路交互方向发展，为地铁的灵活运行和调度提供基础性的保障。现阶段在地铁信号系统的自动控制功能上仍然存在着一定的欠缺，对此还需要进一步的进行深入研究，争取为我国的轨道交通事业发展做出更大的贡献。
参考文献：
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［3］丁玉波．关于地铁信号系统安全的具体分析［J］．民营科技，2012( 02):81－88．
论文作者:伍金奎
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/7
标签：列车论文; 功能论文; 系统论文; 地铁论文; 子系统论文; 信号论文; 自动控制论文; 《防护工程》2017年第28期论文;