1、信號信號技術技術交交流流2015-09-06 2015-09-06 于北城院于北城院 申大川申大川城市軌道交通技術的發展、作用及方向城市軌道交通信號自動化系統的梗概、構成與運用需求城市軌道交通信號系統的安全需求城市軌道交通信號系統的安全需求研討Contents目錄城軌系統信號技術的發展、作用及方向城軌系統信號技術的發展、作用及方向1、發展的過程與發展的基礎和方向、發展的過程與發展的基礎和方向1）發展的過程）發展的過程-設備構成模式：的發展機械設備、繼電設備、機電設備、設備構成模式：的發展機械設備、繼電設備、機電設備、電子設備電子設備-產品規模的發展：單一功能設備、多功能系統、綜合系統、產品規模

2、的發展：單一功能設備、多功能系統、綜合系統、復雜大系統復雜大系統-信息交換數量的發展：無信息、單一信息、多信息、信息交換數量的發展：無信息、單一信息、多信息、信息群以及信息傳輸方式信息群以及信息傳輸方式的改變的改變-運用與資源共享需求的改變：小運量與大運量，單運用與資源共享需求的改變：小運量與大運量，單 線運行與線運行與多線路聯合運行多線路聯合運行2）發展的基礎）發展的基礎-運用需求深度廣度的發展運用需求深度廣度的發展-信號專有技術的發展信號專有技術的發展-領域內技術的技術發展領域內技術的技術發展-通用技術的發展通用技術的發展-系統理論的發展系統理論的發展系統理論的發展系統理論的發展1、可靠性

3、理論及RAMS理論的發展2、系統理論的發展、系統理論的發展1）系統論、控制論、信息論）系統論、控制論、信息論2）耗散論、突變論、協同論）耗散論、突變論、協同論2-1 系統論、系統論、控制論和信息論是本世紀四十年代控制論和信息論是本世紀四十年代先后創立并獲得迅猛發展的三門系統理論的分支先后創立并獲得迅猛發展的三門系統理論的分支學科。學科。2-2耗散結構論、協同論、突變論耗散結構論、協同論、突變論是本世紀七十是本世紀七十年代以來陸續確立并獲得極快進展的三門系統理年代以來陸續確立并獲得極快進展的三門系統理論的分支學科。論的分支學科。信息論信息論 信息論是以概率論與數理統計的方法研究信息、信息論是以概

4、率論與數理統計的方法研究信息、信息熵、通信系統、數據傳輸、密碼學、數據壓信息熵、通信系統、數據傳輸、密碼學、數據壓縮等問題的應用數學學科。縮等問題的應用數學學科。 香農被稱為是香農被稱為是“信息論之父信息論之父”。人們通常將香農于。人們通常將香農于1948年年10月發表月發表的的（通信的數學理論）作為現代（通信的數學理論）作為現代信息論研究的開端。信息論研究的開端。 在信息論的指導下，信息的編碼安全促進了計算在信息論的指導下，信息的編碼安全促進了計算機等電子技術的在信號系統的應用。信息的編解、機等電子技術的在信號系統的應用。信息的編解、傳輸技術是傳輸技術是CBTC系統發展基礎。系統發展基礎。控

5、制論控制論 控制論是美國數學家維納，為適應科學技術國同門類互相滲透、融合的發展而建立的理論。用于研究系統的狀態、功能、行為及變動趨勢。控制系統的穩定可揭示不同控制系統的規律。控制系統一定具有動態性，其要點是信息反饋技術。 控制論對于信號控制指導意義在于ATO的控制，包括比例控制、變比例控制以及模糊控制技術等在定點停車控制中具有廣泛的應用。系統論系統論 系統論由美藉奧地利數學家貝塔朗菲首創。系統論明確了整體觀、動態觀和等級觀及有序性、目的性、動態性三大基本特性。 信號技術依靠系統論的指導使得信號技術，由單一功能的設備，演變成現代的、不同等級的信號系統。突變論突變論 法國數學家托姆(R. Thom

6、)在1969年提出。特點是研究非連續的變化現象。突變理論是一門數學理論， 其核心思想有助于理解系統變化和系統中斷。 如果系統處于休止狀態（無變化），或者處在某種定義的狀態范圍內。 如系統受到外力量作用，系統起初將試圖通過反作用來吸收外界壓力。 如可能，系統隨之恢復原先的理想狀態。 如果變化力量過于強大，而不可能被完全吸收，則突變發生，系統隨之進入另一種新的穩定狀態，或另一種狀態范圍。即系統在一定范圍內為可控狀態，反之為失控狀態，最終進入新的穩態。 突變論的啟示是，控制系統可控的范圍應寬裕，控制系統的調整參數要優化，但不宜為 最優。防止系統的失控。耗散（結構）論耗散（結構）論-該理論是普里戈金為

7、首的布魯塞爾學派經過多年的努力，終于建立起一種新的關于非平衡系統自組織的理論耗散結構理論于1969年由普里戈金提出。建立的新的關于非平衡系統自組織的理論耗散結構理論。是在開放的遠離平衡條件下，在與外界交換物質和能量的過程中，通過能量耗散和內部非線性動力學機制的作用，經過突變而形成并持久穩定的宏觀有序結構。-理論對于信號控制的啟示，也多在列車控制與運行調整方面，對于如何建立一個自適應系統或系統重構具有理論上的指導意義。協同論協同論 協同論協同論的的是是20世紀世紀70年代以來在多學科研究基礎年代以來在多學科研究基礎上發展起來的一門新興學科，是系統科學的重要分上發展起來的一門新興學科，是系統科學的

8、重要分支理論。其創立者是聯邦德國斯圖加特大學教授、支理論。其創立者是聯邦德國斯圖加特大學教授、物理學家哈肯。物理學家哈肯。1971年他提出協同的概念。協同年他提出協同的概念。協同論主要研究遠離平衡態的開放系統在與外界有物質論主要研究遠離平衡態的開放系統在與外界有物質或能量交換的情況下，如何通過自己內部協同作用，或能量交換的情況下，如何通過自己內部協同作用，自發地出現時間、空間和功能上的有序結構。自發地出現時間、空間和功能上的有序結構。同時，同時，協同論是研究不同事物共同特征及其協同機理的新協同論是研究不同事物共同特征及其協同機理的新興學科，被廣泛應用的綜合性學科。它著重探討各興學科，被廣泛應用

9、的綜合性學科。它著重探討各種系統從無序變為有序時的相似性。研究的對象是種系統從無序變為有序時的相似性。研究的對象是多子系統的聯合作用，以產生宏觀尺度上結構和功多子系統的聯合作用，以產生宏觀尺度上結構和功能；又是由許多不同的學科進行合作，發現自組織能；又是由許多不同的學科進行合作，發現自組織系統的一般原理系統的一般原理。 綜合監控系統、信號系統的運營管理、列車運行控綜合監控系統、信號系統的運營管理、列車運行控制的綜合，都受到協同論的影響而開發的。制的綜合，都受到協同論的影響而開發的。信號信號自動化系統的梗概、構成與運用需求自動化系統的梗概、構成與運用需求1、當前正線信號系統的構成模式、當前正線信

10、號系統的構成模式基于車地子系統共建模式的基于車地子系統共建模式的ATC系統：系統：包括中心、包括中心、車站及車載的車站及車載的ATS子系統；軌旁及車載子系統；軌旁及車載ATP；軌旁；軌旁及車載及車載ATO。2、基于、基于ATS及以車載系統為主體的及以車載系統為主體的ATC系統系統3、基于、基于ATS及以地面系統為主體的及以地面系統為主體的ATC系統系統系統系統ATC構成模式比較簡表構成模式比較簡表ATO系統按照站間及車站設定的模式曲線實現車站的啟動控制、系統按照站間及車站設定的模式曲線實現車站的啟動控制、站間的速度調整控制、限速控制及進站的定點停車等控制。站間的速度調整控制、限速控制及進站的定

11、點停車等控制。ATO控制下的列車站間運行軌跡示意圖。控制下的列車站間運行軌跡示意圖。 ATO運行概念運行概念 P0P1SP2 V區域式控制示意圖區域式控制示意圖定點停車過程解析S0/B0B5B4B3B2B1V/Bi前圖說明1 1、B1B6B1B6曲線為減速度曲線曲線為減速度曲線 - - B0, B0,列車運行軌跡。列車運行軌跡。 - B1B5 - B1B5曲線通常為等間隔減速度，其差值約曲線通常為等間隔減速度，其差值約 =0.5km/h/s =0.5km/h/s2 2、通常、通常5 5條曲線以第三條曲線為控制追蹤的標準曲線。第三條曲線的條曲線以第三條曲線為控制追蹤的標準曲線。第三條曲線的B B

12、值值約約=0.70.8km/h/s=0.70.8km/h/s預見模糊控制方式預見模糊控制方式本方式是以熟練駕駛員的經驗為準則，以列車為控制對本方式是以熟練駕駛員的經驗為準則，以列車為控制對象的一種控制方式。在采用模糊控制理論后，由簡單地象的一種控制方式。在采用模糊控制理論后，由簡單地模仿司機的操作，變成理論化的預見模糊控制模仿司機的操作，變成理論化的預見模糊控制ATO。利。利用預見模糊控制概念將用預見模糊控制概念將ATO的控制過程，描述成司機的的控制過程，描述成司機的操作策略，并定義語言描述所涵蓋的性能指標意義；定操作策略，并定義語言描述所涵蓋的性能指標意義；定義預測操作結果，將描述的司機控制

13、策略轉變為可對目義預測操作結果，將描述的司機控制策略轉變為可對目標控制結果進行預見的模糊控制準則。預見型模糊控制標控制結果進行預見的模糊控制準則。預見型模糊控制的控制準則的控制準則Ri可以描述為：可以描述為：若X是Ai 和Bi，則U是Ui；其中：其中：x為系統現行狀態；為系統現行狀態；Ai、Bi：現行狀態的參數；：現行狀態的參數；U：控制動作的集合；控制動作的集合；Ui：某一具體動作；：某一具體動作；Ri：控制準則集：控制準則集合中的某一具體準則。圖合中的某一具體準則。圖2.6-86為列車停車過程的預見為列車停車過程的預見型模糊控制流程圖。型模糊控制流程圖。 圖圖2.6-86預見模糊控制流程圖

14、預見模糊控制流程圖模糊控制的簡易結論模糊控制的簡易結論1、如果、如果ATO給出某一制動力，列車可以在預給出某一制動力，列車可以在預定地點準確停車。則列車維持該制動力。否定地點準確停車。則列車維持該制動力。否 則，增加則，增加/減減 少制動力。少制動力。2、如果、如果ATO列車在接近停車點附近以某一制列車在接近停車點附近以某一制動力停車時的沖擊力超出預定指標。則給出動力停車時的沖擊力超出預定指標。則給出一弱的制動力使列車達到平穩停車。當然要一弱的制動力使列車達到平穩停車。當然要有足夠的調整余量。有足夠的調整余量。信號系統的作用信號系統的作用1、提升運營管理的效率提升運營管理的效率2、減輕調度員的

15、勞動強度（司機如何？）、減輕調度員的勞動強度（司機如何？）3、可減少司機、行調人員、可減少司機、行調人員4、增加行車的安全、增加行車的安全5、減少乘客出行的風險減少乘客出行的風險6、具有較好的經濟效益與社會效益具有較好的經濟效益與社會效益信號系統信號系統的的效益效益社會效益與經濟效益社會效益與經濟效益 社會效益是：社會效益是：“各種經濟活動及科學技術、各種經濟活動及科學技術、教育、文學、藝術等在社會上產生的非經濟教育、文學、藝術等在社會上產生的非經濟性效果和利益。性效果和利益。”非經濟性效果和利益，非經濟性效果和利益，可可體體現社會核心價值，為經濟社會發展提供思想現社會核心價值，為經濟社會發展

16、提供思想保證和精神動力，所帶來的非經濟性效果和保證和精神動力，所帶來的非經濟性效果和利益。利益。 社會效益是指其效果對社會、國家和社會效益是指其效果對社會、國家和廣大人民有益的效果。社會效益是一種長期廣大人民有益的效果。社會效益是一種長期起作用的利益，包括對社會的和協所起的作起作用的利益，包括對社會的和協所起的作用。用。 城軌交通原則上屬于非贏利、面向廣大中下層社會群體的城軌交通原則上屬于非贏利、面向廣大中下層社會群體的服務性行業。通過信息化與自動化系統將乘客出行難、出服務性行業。通過信息化與自動化系統將乘客出行難、出行過程艱辛變成快樂出行、安全出行、快捷出行，無異于行過程艱辛變成快樂出行、安

17、全出行、快捷出行，無異于創造了財富。創造了財富。 城軌交通的經濟效益體現在節省乘客時間、減少疲勞、城軌交通的經濟效益體現在節省乘客時間、減少疲勞、提高勞動生產率、減少交通事故等內容提高的經濟效益以提高勞動生產率、減少交通事故等內容提高的經濟效益以及替代地面交通產生的間接收益、城軌建成后促進沿路經及替代地面交通產生的間接收益、城軌建成后促進沿路經濟發展產生的收益等方面進行分析。對于機電系統而言，濟發展產生的收益等方面進行分析。對于機電系統而言，產生的經濟效益主要在于節省乘客在途時間、避免交通事產生的經濟效益主要在于節省乘客在途時間、避免交通事故或防止或減少、弱化災害所造成的損失，以及機電自動故或

18、防止或減少、弱化災害所造成的損失，以及機電自動化系統自水平的提升而減少工作人員的勞動強度、化系統自水平的提升而減少工作人員的勞動強度、防止人防止人員錯誤操作造成的災害（安全性）以及減少管理和操作人員錯誤操作造成的災害（安全性）以及減少管理和操作人員，提高效率等方面體現的經濟效益。而由于增加機電系員，提高效率等方面體現的經濟效益。而由于增加機電系統所造成管理、設備、培訓、維護及儀器儀表用房以及由統所造成管理、設備、培訓、維護及儀器儀表用房以及由于新增設備造成維修人員增加等造成經濟效益的抵消等也于新增設備造成維修人員增加等造成經濟效益的抵消等也是必須研究的內容。是必須研究的內容。機電自動化系統的效

19、益作用顯箸，計機電自動化系統的效益作用顯箸，計算效益的難度卻極高。算效益的難度卻極高。 經濟效益是社會共有的經濟范疇，經濟效益的大小決定于勞動時經濟效益是社會共有的經濟范疇，經濟效益的大小決定于勞動時間的節約程度。間的節約程度。凡是個別勞動時間小于社會必要勞動時間的，就凡是個別勞動時間小于社會必要勞動時間的，就是取得了較好的經濟效益。是取得了較好的經濟效益。節約勞動時間不僅仍然是重要經濟規節約勞動時間不僅仍然是重要經濟規律，而且是在更高程度上、在更廣闊的范圍內發生作用的經濟規律，而且是在更高程度上、在更廣闊的范圍內發生作用的經濟規律。律。根據根據“上海城市軌道交通體系社會經濟效益估算分析上海城

20、市軌道交通體系社會經濟效益估算分析”(簡稱簡稱“分分析析”)一文：以上海市已建成并投入運營總長一文：以上海市已建成并投入運營總長65的的1號線、號線、2號號線及線及3號線一期的三條線路為基礎，分析了客流直接吸引范圍半徑號線一期的三條線路為基礎，分析了客流直接吸引范圍半徑為為600800,相鄰車站客流直接吸引范圍已經接近重合相鄰車站客流直接吸引范圍已經接近重合,以各線以各線路為軸線的帶狀區域都處于城軌交通系統的客流直接吸引范圍內路為軸線的帶狀區域都處于城軌交通系統的客流直接吸引范圍內,大大改善了軌道沿線的地面交通擁擠狀況。大大改善了軌道沿線的地面交通擁擠狀況。 根據根據“分析分析”的計算，的計算

21、，2000年上海市軌道交通體系吸引地面客流實現的節約乘客出行時年上海市軌道交通體系吸引地面客流實現的節約乘客出行時間效益為間效益為6.221億元；億元； 2000年城軌交通減少乘客交通疲勞效益約年城軌交通減少乘客交通疲勞效益約為為2.68億元，由此可見城軌經濟效益的一斑億元，由此可見城軌經濟效益的一斑。信號系統輸送能力與效益信號系統輸送能力與效益 城軌交通的建設工程包括線路、建筑、軌道及車輛、各種機電系統。運營城軌交通的建設工程包括線路、建筑、軌道及車輛、各種機電系統。運營中對經濟效益經常起促進作用的，主要是車輛、機電設備和運營管理。換言中對經濟效益經常起促進作用的，主要是車輛、機電設備和運營

22、管理。換言之，之，前述的節約乘客出行時間的效益及減少乘客交通疲勞效益主要體現于車前述的節約乘客出行時間的效益及減少乘客交通疲勞效益主要體現于車輛、機電設備和運營管理的作用。輛、機電設備和運營管理的作用。城軌交通的通常為列車固定長編組（城軌交通的通常為列車固定長編組（48輛輛/列車），在列車長度確定后，列車），在列車長度確定后，其每列車的載客量基本確定。在機電系統中，通信、供電、乘客信息、環境其每列車的載客量基本確定。在機電系統中，通信、供電、乘客信息、環境控制、自動售檢票及防災系統等系統，乃至綜合監控系統，對于行車安全、控制、自動售檢票及防災系統等系統，乃至綜合監控系統，對于行車安全、應急處理

23、、改善乘客出行環境、改善有關人員的勞動強度、充分發揮機電系應急處理、改善乘客出行環境、改善有關人員的勞動強度、充分發揮機電系統的整體效能等具有重要作用，是不可或缺的系統。統的整體效能等具有重要作用，是不可或缺的系統。然對行車指揮與列車運然對行車指揮與列車運行效率的影響、對提高行車密度及旅行速度的最重要機電系統，應是信號系行效率的影響、對提高行車密度及旅行速度的最重要機電系統，應是信號系統。統。 城軌交通基本上是與其它交通獨立運行的系統，由于運行交路較為簡單，城軌交通基本上是與其它交通獨立運行的系統，由于運行交路較為簡單，最高行駛速度也僅為最高行駛速度也僅為100km/h上下與公交系統相差無多，

24、但列車運行環境優上下與公交系統相差無多，但列車運行環境優于公交系統。城軌交通采用的信號系統于公交系統。城軌交通采用的信號系統ATP，具有對安全防護的重大保障作，具有對安全防護的重大保障作用。但由于其產品價格具有不按性價比計算的特性，且安全問題屬綜合性問用。但由于其產品價格具有不按性價比計算的特性，且安全問題屬綜合性問題，已超出了本節說明的范疇，故不再研究城軌安全引發的經濟效益。題，已超出了本節說明的范疇，故不再研究城軌安全引發的經濟效益。 有有關減少疲勞等方面提高勞動生產率的收益，由于是涉及城軌交通各行各業的關減少疲勞等方面提高勞動生產率的收益，由于是涉及城軌交通各行各業的綜合性問題也不納入本

25、文的內容。綜合性問題也不納入本文的內容。僅僅以地鐵信號系統為例，簡要說明系統能以地鐵信號系統為例，簡要說明系統能力與效益的關系。力與效益的關系。 信號技術的發展經歷了道岔及信號機的人工控信號技術的發展經歷了道岔及信號機的人工控制，道岔及信號機通過車站聯鎖設備的集中控制，道岔及信號機通過車站聯鎖設備的集中控制；人工辦理的站間閉塞及列車位置自動檢查制；人工辦理的站間閉塞及列車位置自動檢查的自動閉塞；控制中心以調度員集中操作道岔的自動閉塞；控制中心以調度員集中操作道岔及信號機的調度集中遙控到列車自動監控系統及信號機的調度集中遙控到列車自動監控系統的自動控制；從單一的設備到組成完整的列車的自動控制；從

26、單一的設備到組成完整的列車自動控制系統。上述技術的發展在促進了列車自動控制系統。上述技術的發展在促進了列車安全運行的同時，也提高了行車效率，提高了安全運行的同時，也提高了行車效率，提高了旅行速度。旅行速度。信號系統對具體線路行車能力的影信號系統對具體線路行車能力的影響，應根據技術統計響，應根據技術統計、列車運行模擬確定列車運行模擬確定。本。本次次借鑒已有的研究成果予以說明，并通過借鑒已有的研究成果予以說明，并通過下下表表表達不同信號系統的技術水平對行車能力的影表達不同信號系統的技術水平對行車能力的影響。表中所列數據的前提是列車采用我國標準響。表中所列數據的前提是列車采用我國標準的的B型車、每列

27、車六輛編組，列車運行速度不型車、每列車六輛編組，列車運行速度不大于大于80公里公里/小時。小時。以下主要結合我國中部某市城軌交通的一條線路研究報告中的數據，并參以下主要結合我國中部某市城軌交通的一條線路研究報告中的數據，并參考有關資料，估算信號系統對行車能力的作用。我國城軌交通規定的運營考有關資料，估算信號系統對行車能力的作用。我國城軌交通規定的運營階段按初期、近期和遠期劃分，其客流統計也與此相對應。故此，階段按初期、近期和遠期劃分，其客流統計也與此相對應。故此，以線路以線路開通運營后的第開通運營后的第10年的客流為依據，以站間閉塞可能達到的年的客流為依據，以站間閉塞可能達到的6分鐘行車間隔分

28、鐘行車間隔及近期要求的行車間隔進行計算。計算按下述原則確定：及近期要求的行車間隔進行計算。計算按下述原則確定：1、城軌交通每日的運營時間：按、城軌交通每日的運營時間：按18小時計。小時計。2、列車旅行速度為、列車旅行速度為3540公里公里/小時，按小時，按35公里公里/小時計；公交汽車的旅行速度為小時計；公交汽車的旅行速度為1520公里，按公里，按17.5公里公里/小時計。即城軌交通的旅行速度為公交系統的小時計。即城軌交通的旅行速度為公交系統的2倍。倍。3、日客運量，近期：、日客運量，近期：31.6萬人次；近期萬人次；近期60萬人次；遠期萬人次；遠期80萬人次。年客運量取近萬人次。年客運量取近

29、期數值期數值21900萬人次計。萬人次計。4、平均乘距（公里），按近期的、平均乘距（公里），按近期的8.23計。計。5、單位乘客平均節約時間，根據平均乘距及城軌與公交速差確定：約、單位乘客平均節約時間，根據平均乘距及城軌與公交速差確定：約0.45小時。小時。6、休閑時間價值為工作時間價值的、休閑時間價值為工作時間價值的25%75%。取。取50%計。計。7、工作客流系統取、工作客流系統取0.5計。計。8、月人均國民收入按月人均國民收入按4000元計，人均小時國民收入按元計，人均小時國民收入按,23.81元元/計計。9、每列車標準載客為、每列車標準載客為1460人，按運能運能儲備人，按運能運能儲備

30、24%計，近期每計，近期每列車實載約列車實載約1246人。即每小時，因行車能力的提升，可多輸送人。即每小時，因行車能力的提升，可多輸送12列車列車/單向小時的乘客。約單向小時的乘客。約14956人。實際上近期每天開行人。實際上近期每天開行182列，按站間閉塞每天開行列，按站間閉塞每天開行130列，即每天因信號制式的改變可多列，即每天因信號制式的改變可多輸送輸送52列列*1246人次，為人次，為64792人。年增運為人。年增運為2365.2萬人，并取萬人，并取工作客流系數為工作客流系數為0.5。10、每年可因乘客出行節約時間的效益為、每年可因乘客出行節約時間的效益為6054萬元（年增客運萬元（年

31、增客運量與減少的在途時間、人均小時國民收入及相關系統之積）。量與減少的在途時間、人均小時國民收入及相關系統之積）。11、本建設工程有關造價：信號系統造價約為、本建設工程有關造價：信號系統造價約為25306.32萬元；萬元；通信為通信為28755.51萬元；綜合監控萬元；綜合監控6633.28萬元；環境監控及防災萬元；環境監控及防災報警為報警為9317.40萬元；自動售檢票系統為萬元；自動售檢票系統為9786.72萬元，即有關萬元，即有關機電系統造價為：機電系統造價為：信號系統信號系統25306.32萬元萬元+上列機電系統上列機電系統54492.91=79799.23萬元。萬元。結論結論1、信號

32、造價為、信號造價為28755.51萬元，以第萬元，以第10年節約時間的效益年節約時間的效益6054萬萬元為均值，則約元為均值，則約13.2年可贖回相關機電系統的初期投入。對信號年可贖回相關機電系統的初期投入。對信號系統而言，符合系統而言，符合612年贖回相關機電系統的初期的費用投入。年贖回相關機電系統的初期的費用投入。2、機電系統的工作壽命周期通常為、機電系統的工作壽命周期通常為1520年。如取年。如取17.5年，則年，則上述投資，在未計算其它效益收益，也未計算其它節省人力、減上述投資，在未計算其它效益收益，也未計算其它節省人力、減輕勞動強度、安全效益等的條件下，只考慮信號系統一項的條件輕勞動

33、強度、安全效益等的條件下，只考慮信號系統一項的條件下（當然也未考慮運營成本），即可初步說明采用新技術具有一下（當然也未考慮運營成本），即可初步說明采用新技術具有一定的經濟效益。定的經濟效益。關于聯通聯運、互換性關于聯通聯運、互換性UGTMS的構成目標考慮般應用將在互通互換、互聯互通、兼容性和適配性進行優化的的構成目標考慮般應用將在互通互換、互聯互通、兼容性和適配性進行優化的方式確定。方式確定。-互聯互通，互聯互通， 給定自動化等級的互聯互通，車載和軌旁設備應考慮以下目標，并適當給定自動化等級的互聯互通，車載和軌旁設備應考慮以下目標，并適當考慮線路等級：考慮線路等級：-供應商供應商X提供的提供的

34、UGTMS系統系統的的列車與供應商列車與供應商Y提供的提供的UGTMS軌旁設備互聯互通；軌旁設備互聯互通；（不同廠商的軌旁產品（不同廠商的軌旁產品Y廠商的車載產品系統）廠商的車載產品系統）-供應商供應商X提供的提供的UGTMS列車可以與供應商列車可以與供應商Y提供的裝備提供的裝備UGTMS系統的列車（提供編系統的列車（提供編組的車輛）進行編組。（不同廠商的車載設備可組成編組列車）組的車輛）進行編組。（不同廠商的車載設備可組成編組列車）-在兩個相鄰軌道區域，供應商在兩個相鄰軌道區域，供應商X提供的提供的UGTMS軌旁設備和供應商軌旁設備和供應商Y或者或者Z提供的提供的UGTMS軌旁設備可以與軌旁

35、設備可以與X，Y或者或者Z提供的通用提供的通用OCC接口。（接口。（XY不同廠商的地面設備不同廠商的地面設備或與或與Z廠商的廠商的OCC結合）結合）-供應商供應商X、Y或或Z提供的提供的UGTMS列車可通過列車可通過X/Y ，Y/Z 和和 X/Z管轄鐵軌邊界，而沒有任管轄鐵軌邊界，而沒有任何運營或者技術干擾。（何運營或者技術干擾。（XYZ三者的邊界友好）三者的邊界友好）不同GOA等級的互聯互通特性. GTMS不能消極影響非不能消極影響非UGTMS裝備列車的運行。為保證未裝備裝備列車的運行。為保證未裝備UGTMS列車列車安全移動，有必要在安全移動，有必要在UGTMS系統之外增加系統。如果需要混合

36、運營，系統之外增加系統。如果需要混合運營，UGTMS將與該附加系統進行接口。將與該附加系統進行接口。互通互換，互通互換允許由一個供應商提供的部件可以有另外一個供應商提供互通互換，互通互換允許由一個供應商提供的部件可以有另外一個供應商提供但是相同的但是相同的FFFIS和和FIS規范設計的部件替代。（指產品部件的互換）規范設計的部件替代。（指產品部件的互換）兼容性，兼容性是指在兼容性，兼容性是指在UGTMS系統和既有基礎設施、列車和設備間沒有未預料系統和既有基礎設施、列車和設備間沒有未預料到的交互。這一特征向到的交互。這一特征向UGTMS系統過度顯然是需要的。（基礎設施相同，系統系統過度顯然是需要

37、的。（基礎設施相同，系統可替代系統）可替代系統）適配性，是指系統運行盡可能允許進行線路延長和適配性，是指系統運行盡可能允許進行線路延長和/或通過能力提高和或通過能力提高和/或車輛改或車輛改造。（指系統擴展功能提升車輛改造）造。（指系統擴展功能提升車輛改造） 系統環境和界限，系統環境和界限，UGTMS是一個綜合的列車命令、控制和管理的系統，能夠是一個綜合的列車命令、控制和管理的系統，能夠提供條款提供條款6中描述的功能。系統環境如圖中描述的功能。系統環境如圖4所示。所示。UGTMS應能與（圖中）標識的應能與（圖中）標識的所有子系統接口，如果子系統被提供。所有子系統接口，如果子系統被提供。互聯互通的

38、要點互聯互通的要點 各系統的內在結構、組成可以不同，但接各系統的內在結構、組成可以不同，但接口規范應開放。口規范應開放。 輸入、輸出條件應的一致性。（車載設備輸入、輸出條件應的一致性。（車載設備建議：機箱及插板尺寸一致、輸入輸出配建議：機箱及插板尺寸一致、輸入輸出配線規格位置一致、控車輸出條件一致、充線規格位置一致、控車輸出條件一致、充分利用車載的既有設備）。分利用車載的既有設備）。 系統的操作原則與顯示原則應相同。系統的操作原則與顯示原則應相同。 系統運用能力、配置，滿足聯通聯運線路系統運用能力、配置，滿足聯通聯運線路的需求。的需求。與互聯互通的相關概念與互聯互通的相關概念-運營概念運營概念

39、與需求與需求 城市軌道交通的運營組織城市軌道交通的運營組織公共交通的運營組織一般由以下任務構成，通過列車和基公共交通的運營組織一般由以下任務構成，通過列車和基礎設施（軌道及其組成部分）的利用實現：礎設施（軌道及其組成部分）的利用實現：運營計劃制訂（包括時刻表、列車和人力資源使用的運營運營計劃制訂（包括時刻表、列車和人力資源使用的運營計劃）、這不在本標準范圍內。計劃）、這不在本標準范圍內。運營管理和監督（控制中心運營管理和監督（控制中心OCC）。執行列車運營（分散執行列車運營（分散控制和防護等級，軌旁和車上）控制和防護等級，軌旁和車上）。系統中所有設施和設備的維護，特別是基礎設施、列車、系統中所

40、有設施和設備的維護，特別是基礎設施、列車、UGTMS設備。維護設備。維護不在不在本標準范圍。本標準范圍。（？應在系統之中）（？應在系統之中）基本運營原則基本運營原則UGTMS可以用于多類型的城市軌道交通系統。針對特定應用的專用可以用于多類型的城市軌道交通系統。針對特定應用的專用UGTMS運營需求取決于線路所需的自動化運營需求取決于線路所需的自動化等級。然而，以下原則適用于所有等級。然而，以下原則適用于所有UGTMS應用應用：-UGTMS將會具有對將會具有對UGTMS界限的準確理解，包括維護和車輛段軌道。界限的準確理解，包括維護和車輛段軌道。-UGTMS具有在具有在UGTMS車載設備進入車載設備

41、進入UGTMS區域前檢驗車載設備的能力。檢驗必須充分執行以保證區域前檢驗車載設備的能力。檢驗必須充分執行以保證UGTMS車車載設備能執行適當的操作，包括所有載設備能執行適當的操作，包括所有UGTMS軌旁設備附屬物。軌旁設備附屬物。-在正常情況下，當進入或離開在正常情況下，當進入或離開UGTMS區域，列車不是必須停車，除非出于其他安全或運營的原因。區域，列車不是必須停車，除非出于其他安全或運營的原因。-UGTMS裝備列車可以包括載客列車、非載客列車和維修車，不同功能需求適用于不同列車類型。例如，非載客裝備列車可以包括載客列車、非載客列車和維修車，不同功能需求適用于不同列車類型。例如，非載客列車和

42、維修列車一般不需要在正線運營車站停車。列車和維修列車一般不需要在正線運營車站停車。-UGTMS裝備列車能夠在不同駕駛模式下運營。駕駛模式取決于自動化等級和裝備列車能夠在不同駕駛模式下運營。駕駛模式取決于自動化等級和UGTMS車載車載/軌旁設備的工作軌旁設備的工作需求需求。-UGTMS會為所有運行在會為所有運行在UGTMS區域中區域中UGTMS裝備裝備的的列車提供一條安全進路，安全列車間隔和安全行駛速度列車提供一條安全進路，安全列車間隔和安全行駛速度的保證。根據自動化等級，列車可以由司機手動駕駛，也可由的保證。根據自動化等級，列車可以由司機手動駕駛，也可由UGTMS自動駕駛。當（列車）自動運營時

43、，一些自動駕駛。當（列車）自動運營時，一些功能（如車門操作）仍可由操作人員負責。功能（如車門操作）仍可由操作人員負責。-在在UGTMS區域中，未安裝區域中，未安裝UGTMS車載設備的列車，或未使用車載設備的列車，或未使用UGTMS車載設備車載設備的的列車，其運營受到獨立的后列車，其運營受到獨立的后備軌旁信號系統或運營操作規程（或者兩者結合）的保護，這由運營管理者決定。備軌旁信號系統或運營操作規程（或者兩者結合）的保護，這由運營管理者決定。-指令指令通過通過OCC人機接口或本地人機接口發布。人機接口或本地人機接口發布。-通常，通常，系統依照運行圖系統依照運行圖行車行車，也可基于間隔規律性運營。，

44、也可基于間隔規律性運營。上述內容與國內的需求基本一上述內容與國內的需求基本一致。致。 系統的基本運用需求系統的基本運用需求UGTMS（Urban Guided Transport Management and Command/Control Systems,）系統定義為城市軌道交通管理和控制系統。其運用范圍廣，從人）系統定義為城市軌道交通管理和控制系統。其運用范圍廣，從人工駕駛到全自動駕駛。可在一條線路或部分區段或多條線路或多個區段裝備工駕駛到全自動駕駛。可在一條線路或部分區段或多條線路或多個區段裝備UGTMS。UGTMS需求包括下述概念：需求包括下述概念：控制和監督列車移動控制和監督列車移動

45、列車移動的安全列車移動的安全乘客和工作人員的安全乘客和工作人員的安全影響線路通過能力、列車通過數和平均列車速度影響線路通過能力、列車通過數和平均列車速度影響系統可用性的因素影響系統可用性的因素影響系統安全的因素影響系統安全的因素確保安全進路的原則確保安全進路的原則 操作進路的目的是使操作進路的目的是使線線網中的列車駛往不同的目的地。網中的列車駛往不同的目的地。（強（強調線網行車）調線網行車） 基于線路上列車運營服務的需求，進路規則，和所有UGTMS用戶指導的服務策略，UGTMS允許為列車人工或為列車人工或自動設置任意始發站和終點站的進路自動設置任意始發站和終點站的進路。在特定軌道配置的適用下，

46、自動設置進路支持道岔區域列車匯聚和分散，列車折返，列車進入或離開車庫和其他停車區域。自動進路設置還自動進路設置還能夠允許在運營受到干擾或停止運營的時候重排進路。能夠允許在運營受到干擾或停止運營的時候重排進路。 在所有自動化等級下UGTMS應為所有UGTMS列車提供安全提供安全進路的保證進路的保證。 為了阻止列車沖撞和出軌，列車的移動授權必須設置進路，并鎖閉。隨著列車的移動或根據人工指令進路可以被解鎖。 確保一條安全進路是UGTMS的功能或者一個外部功能。若是外部功能，將提供適當的接口（如連絡線的入出）。確保列車安全間隔的原則確保列車安全間隔的原則 線路所需的設計和運營行車間隔應由交通部門確定。

47、設計間線路所需的設計和運營行車間隔應由交通部門確定。設計間隔包含隔包含UGTMS之外的許多其他因素（比如線路布置、坡度、之外的許多其他因素（比如線路布置、坡度、線路速度限制、列車加速和制動率、停站時間、終點站線路線路速度限制、列車加速和制動率、停站時間、終點站線路配置方式以及司機反映時間等）配置方式以及司機反映時間等）。這些因素必須由運輸管理這些因素必須由運輸管理部門明確部門明確。影響行車間隔的。影響行車間隔的UGTMS因素包括列車定位和測速因素包括列車定位和測速精度、列車移動授權終點的精細度、列車位置匯報和移動授精度、列車移動授權終點的精細度、列車位置匯報和移動授權更新的頻率、數據通信時延、

48、以及權更新的頻率、數據通信時延、以及UGTMS軌旁和車載設備軌旁和車載設備的響應時間。的響應時間。（也包括控制模式）（也包括控制模式） UGTMS基于前行列車瞬間停車原則（基于前行列車瞬間停車原則（“撞硬墻撞硬墻”）為所有）為所有GOA等級提供列車安全間隔防護，列車安全間隔通過固定閉等級提供列車安全間隔防護，列車安全間隔通過固定閉塞或移動閉塞原則實現。塞或移動閉塞原則實現。 為保證列車的安全間隔，為保證列車的安全間隔，UGTMS根據前車定位為每一列車建根據前車定位為每一列車建立一個移動授權界限。立一個移動授權界限。該移動授權界限代表后續列車的移動該移動授權界限代表后續列車的移動防護限制，且恰當

49、的考慮了前行列車的定位精度裕量（防護限制，且恰當的考慮了前行列車的定位精度裕量（包括包括倒溜容忍）倒溜容忍）。確保安全速度的原則確保安全速度的原則-UGTMS為所有為所有GOA等級提供超速防護，以確保列車的實際速等級提供超速防護，以確保列車的實際速度不會超過其安全速度。度不會超過其安全速度。安全速度的得出應考慮移動授權內的永安全速度的得出應考慮移動授權內的永久限速和臨時限速，同時也考慮施加在列車上的任何永久或臨時久限速和臨時限速，同時也考慮施加在列車上的任何永久或臨時限速。限速。-UGTMS的速度監視根據具體的的速度監視根據具體的GOA等級既等級既可以是連續的也可可以是連續的也可以是非連續的。

50、以是非連續的。-UGTMS通過監控列車沿已授權進路向目標點移動，確保列車不通過監控列車沿已授權進路向目標點移動，確保列車不會超過防護速度曲線。目會超過防護速度曲線。目標點和移動授權終點的距離是一個由安標點和移動授權終點的距離是一個由安全制動模型定義的安全距離變量全制動模型定義的安全距離變量（0.75），以確保列車不越過移，以確保列車不越過移動授權終點。安全制動模型包括對如下因素的考慮：動授權終點。安全制動模型包括對如下因素的考慮：后車定位裕后車定位裕量精度、列車長度、量精度、列車長度、UGTMS系統允許的超速、最大列車測速誤系統允許的超速、最大列車測速誤差、差、UGTMS反應時間、當反應時間、

51、當UGTMS檢測到超速時列車潛在的最檢測到超速時列車潛在的最大加速率、最不利情況下檢測到超速后切斷牽引并施加緊急制動大加速率、最不利情況下檢測到超速后切斷牽引并施加緊急制動的反應時間、緊急制動率等的反應時間、緊急制動率等。-根據安全制動模型，碰撞列車防護曲線不會導致列車越過移動根據安全制動模型，碰撞列車防護曲線不會導致列車越過移動授權終點。（？）授權終點。（？）列車運營的降級模式當當UGTMS設備故障時，降低速度和設備故障時，降低速度和/或增大發車間隔繼續使或增大發車間隔繼續使列車安全運行是一個基本的運營原則。因此，當出現故障時，列車安全運行是一個基本的運營原則。因此，當出現故障時，UGTMS

52、應當支持降級運行模式，應當支持降級運行模式，以最少以最少的的操作流程繼續支持操作流程繼續支持提供列車防護提供列車防護。這將通過。這將通過UGTMS自身的功能模塊、獨立的非自身的功能模塊、獨立的非UGTMS的后備軌旁信號系統（如果運營管理部門規定），或的后備軌旁信號系統（如果運營管理部門規定），或操作流程，或上述方式的組合實現。操作流程，或上述方式的組合實現。繼續為乘客提供服務時，列車運營的降級模式應繼續為乘客提供服務時，列車運營的降級模式應利用利用UGTMS功能消除對乘客和操作人員的危險功能消除對乘客和操作人員的危險（不要把安全的責任推向司（不要把安全的責任推向司機）機）。即即，UGTMS區域

53、的列車運營降級模式應解決影響特定區域的列車運營降級模式應解決影響特定控制區域內所有列車運營或某一列車在所有控制區域內正常運控制區域內所有列車運營或某一列車在所有控制區域內正常運營的營的UGTMS設備故障。設備故障。對所有的對所有的UGTMS功能，功能，非通信列車或非通信列車或失去失去車載設備作用的列車載設備作用的列車應按未安裝車載設備列車處理。車應按未安裝車載設備列車處理。（與國內的比較）（與國內的比較）列車運營功能列車運營功能本本內容內容包含包含UGTMS提供的列車運營所必需的所有功能。提供的列車運營所必需的所有功能。1 確保列車安全運行確保列車安全運行，通過下述方法確保列車安全運行：通過下

54、述方法確保列車安全運行：確保每列車的安全進路；可由內部實現或通過與外部聯鎖接口由外部實現確保每列車的安全進路；可由內部實現或通過與外部聯鎖接口由外部實現。確定所有列車位置和安全列車間隔的限制確定所有列車位置和安全列車間隔的限制確定實際列車速度和最大允許列車速度確定實際列車速度和最大允許列車速度授權列車按照移動授權限制和列車防護曲線運行授權列車按照移動授權限制和列車防護曲線運行監督列車按照上述移動授權限制和列車防護曲線運行監督列車按照上述移動授權限制和列車防護曲線運行2.確保安全進路確保安全進路強制：如果由強制：如果由UGTMS提供提供“確保安全進路確保安全進路”功能，則所有功能，則所有GOA需

55、具備。需具備。本含命令、控制和檢查進路單元、設置和釋放進路所必需的所有功能。本含命令、控制和檢查進路單元、設置和釋放進路所必需的所有功能。為了阻止列車碰撞和脫軌，如果進路中所有單元已鎖閉在指定位置以阻為了阻止列車碰撞和脫軌，如果進路中所有單元已鎖閉在指定位置以阻止被其它列車同時占用，進路視為安全的。止被其它列車同時占用，進路視為安全的。一條進路由一個或多個相關進路要素組成，用于：一條進路由一個或多個相關進路要素組成，用于：-進路起點（進路起點（RO）和進路終點間的區域（）和進路終點間的區域（RD）-側面防護目的側面防護目的-保護區段（保護區段（OVL）-提示，不建議將道岔側向進路含在保護距離之

56、中提示，不建議將道岔側向進路含在保護距離之中安全進路說明確保列車安全間隔確保列車安全間隔此功能旨在確定所有列車的位置及列車安全間隔的限制。此功能旨在確定所有列車的位置及列車安全間隔的限制。定位定位UGTMS通信列車通信列車，此功能旨在定位通信列車。此功能旨在定位通信列車。其其初始化初始化UGTMS通信列車的位置通信列車的位置，強制：所有強制：所有GOA，如果，如果UGTMS使用通使用通過通信列車確定列車位置。此功能旨在初始化通信列車的位置，該列過通信列車確定列車位置。此功能旨在初始化通信列車的位置，該列車：在停車場的靜止位置車：在停車場的靜止位置，進入進入UGTMS區域區域。在停車場的通信列車

57、在停車場的通信列車喚醒后，喚醒后，UGTMS應初始化列車位置。（可選）應初始化列車位置。（可選）從定位故障恢復從定位故障恢復-UGTMS應初始化進入應初始化進入UGTMS區域的通信列車的位置。區域的通信列車的位置。-對于通信列車，當從對于通信列車，當從UGTMS設備故障導致列車位置丟失恢復后，設備故障導致列車位置丟失恢復后，UGTMS應初始化列車位置。應初始化列車位置。UGTMS通信列車位置初始化不應要求人工輸入列車位置或列車長度通信列車位置初始化不應要求人工輸入列車位置或列車長度數據。（數據。（GOA1GOA3 可選，可選，GOA4強制）強制）UGTMS應允許人工輸入通信列車的長度數據。（應

58、允許人工輸入通信列車的長度數據。（GOA1GOA3可可選，選，GOA4不可用）不可用）UGTMS應允許在人工駕駛模式下初始化通信列車的位置。應允許在人工駕駛模式下初始化通信列車的位置。確定列車的確定列車的實際實際方向方向強制：所有GOA，如果UGTMS使用通過通信列車確定列車位置。此功能旨在確定列車相對于軌道方位的物理方向。UGTMS應確定通信列車相對于軌道方位的物理方向。列車實際運行方向，強制：所有GOA，如果UGTMS使用通過通信列車確定列車位置。此功能確定通信列車的實際運行方向。通信列車的運行方向應提供給與運營控制HMI的接口。確定列車的允許速度確定列車的允許速度此功能旨在確定考慮永久或

59、臨時速度限制（軌旁或車輛）下安全速度。此功能旨在確定考慮永久或臨時速度限制（軌旁或車輛）下安全速度。1、 確定靜態速度曲線強制：所有確定靜態速度曲線強制：所有GOA此功能基于線路數據（例如軌道幾何形狀及質量，隧道、橋梁即站臺等線路限此功能基于線路數據（例如軌道幾何形狀及質量，隧道、橋梁即站臺等線路限制）確定靜態速度曲線。制）確定靜態速度曲線。UGTMS應確定軌道上每一個點的最大允許速度。應確定軌道上每一個點的最大允許速度。UGTMS應允許為不同類型的應允許為不同類型的列車和不同駕駛模式確定不同的速度曲線。（可選）列車和不同駕駛模式確定不同的速度曲線。（可選）2、 確定線路臨時限速確定線路臨時限

60、速，可選：所有可選：所有GOA此功能用于通過操作指令或系統響應結果設置和取消指定區域的臨時限速。此功能用于通過操作指令或系統響應結果設置和取消指定區域的臨時限速。UGTMS應通過與運營控制應通過與運營控制HMI的接口下達的操作指令設置臨時限速區域。的接口下達的操作指令設置臨時限速區域。指令應包括選定的限制速度和所涉及的軌道區域。在同一個位置存在多個速度指令應包括選定的限制速度和所涉及的軌道區域。在同一個位置存在多個速度限制時限制時（如不同速度要求的如不同速度要求的S曲線）曲線），UGTMS執行最低的速度限制。執行最低的速度限制。設置新的臨時限速不應去除同一位置已有的速度限制。（可選）設置新的臨