1、國內外軌道交通控制系統的概述隨著經濟的發展，我國大多數大城市仍然以自行車和小汽車作為交通工具，尤其是私人汽率，近年來增長速度非常快，對城市道路及停車面積的需求也越來越大。給城市交通帶來嚴峻的考驗。我國現有的城市道路網大多是密度低、干道間距大、支路短缺、功能混亂、本質上屬于低速的交通系統，難以適應現代化汽車交通的需要，阻礙著汽車化在城市的體現。那怎樣的交通方式能實現這樣的需求，既能滿足安全、舒適、快捷的要求？那就是城市軌道交通。但是目前為止，溫州的動車事故、城市軌道交通的安全性受到很大質疑，那歸根究底影響這些事故發生的原因軌道交通控制系統。那么軌道交通控制系統到底由哪些組成？城市軌道交通信號系統

2、是保證列車運行安全，實現行車指揮和列車運行現代化，提高運輸效率的關鍵系統設備。 所有的地鐵輕軌均離不開核心的控制設備列車運行自動控制系統ATC城市軌道交通信號系統通常由列車自動控制系統（Automatic Train Control，簡稱ATC）組成，按照國內通常的劃分，ATC系統包括三個子系統： 列車自動監控系統（Automatic Train Supervision，簡稱ATS）， 列車自動防護子系統（Automatic Train Protection，簡稱ATP），列車自動運行系統（Automatic Train Operation，簡稱ATO）。三個子系統通過信息交換網絡構成閉環系統

3、，實現地面控制與車上控制結合、現地控制與中央控制結合，構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調整以及列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統。 1、 列車自動監控子系統（ATS） ATS系統由控制中心、車站、車場以及車載設備組成。ATS主要實現對列車運行的監督，輔助調度人員對全線列車運行進行管理，實現以下基本功能： （1）通過ATS車站設備，能夠采集軌旁及車載ATP提供的軌道占用狀態、進路狀態、列車運行狀態以及信號設備故障等控制和監督列車運行的基礎信息。 （2）根據聯鎖表、計劃運行圖及列車位置，自動生成輸出進路控制命令，傳送至車站聯鎖設備，設置列車進路、控制列車停站時分。 （3）列車識

4、別跟蹤、傳遞和顯示功能。系統能自動完成正線區段內列車識別號（服務號、目的地號、車體號）跟蹤，列車識別號可由中央ATS自動生成或調度員人工設定、修改，也可由列車經車地通信向ATS發送識別號等信息。 （4）列車計劃與實跡運行圖的比較和計算機輔助調度功能。能根據列車運行實際的偏離情況，自動生成調整計劃供調度員參考或自動調整列車停站時分，控制發車時間。 （5）ATS中央故障情況下的降級處理，由調度員人工介入設置進路，對列車運行進行調整，由ATS車站完成自動進路或根據列車識別號進行自動信號控制，由車站人工進行進路控制。 （6）在計算機輔助下完成對列車基本運行圖的編制及管理，并具有較強的人工介入能力。通過

5、設在車輛段的終端，向車輛段管理及行車人員提供必要的信息，以便編制車輛運用計劃和行車計劃。 （7）列車運行顯示屏及調度臺顯示器，能對軌道區段、道岔、信號機和在線運行列車等進行監視，能在行調工作站上給出設備故障報警及故障源提示。 （8）能在中央專用設備上提供模擬和演示功能，用于培訓及參觀。能自動進行運行報表統計，并根據要求進行顯示打印。 （9）能在車站控制模式下與計算機聯鎖設備結合，將部分或所有信號機置于自動模式狀態。 （10）向通信無線、廣播、旅客向導系統提供必要的信息。 2 、列車自動防護子系統（ATP） ATP的工作原理是：將信息（包括來自聯鎖設備和操作層面的信息、地信息、前方目標點信息和容

6、許速度信息）不斷從地面傳至車上，從而得到列車當前容許的安全速度，依此來實現速度監督和管理。主要實現以下功能： （1）自動連續地對列車位置進行檢測，并向列車發送必要的速度、距離、線路條件等信息，以確定列車運行的最大安全速度。提供列車速度保護，在列車超速時提供常用制動或緊急制動，保證前行與后續列車之間的安全間隔，滿足正向行車時的設計行車間隔和折返間隔。對反向運行列車能進行ATP防護。 （2）確保列車進路正確及列車的運行安全。確保同一徑路上的不同列車之間具有足夠的安全距離，以及等防止列車側面沖撞。 （3）防止列車超速運行，保證列車速度不超過線路、道岔、車輛等規定的允許速度。 （4）為列車車門的開啟提

7、供安全、可靠的信息。 （5）根據聯鎖設備提供的進路上軌道區間運行方向，確定相應軌道電路發碼方向。 （6）任何車地通信中斷以及列車的非預期移動（含退行）、任何列車完整性電路的中斷、列車超速（含臨時限速）、車載設備故障等均將產生安全性制動。 （7）實現與ATS的接口和有關的交換信息。 （8）系統的自診斷、故障報警、記錄。 （9）列車的實際速度、推薦速度、目標速度、目標距離等信息的記錄和顯示。具有人工或自動輪徑磨耗補償功能。 3、 列車自動駕駛子系統（ATO） ATO子系統是控制列車自動運行的設備，由車載設備和地面設備組成，在ATP系統的保護下，根據ATS的指令實現列車運行的自動駕駛、速度的自動調整

8、、列車車門控制。 （1）自動完成對列車的啟動、牽引、巡航、惰行和制動的控制，以較高的速度進行追蹤運行和折返作業，確保達到設計間隔及旅行速度。 （2）在ATS監控范圍的入口及各站停車區域（含折返線、停車線）進行車地通信，將列車有關信息傳送至ATS系統，以便于ATS系統對在線列車進行監控。 （3）控制列車按照運行圖進行運行，達到節能及自動調整列車運行的目的。 （4）ATO自動駕駛時實現車站站臺定點停車控制、舒適度控制及節省能源控制。 （5）能根據停車站臺的位置及停車精度，自動地對車門進行控制。 （6）與ATS和ATP結合，實現列車自動駕駛、有人或無人駕駛。 中國國內的列車運行自動控制系統（信號）關

9、鍵的技術要素有幾個：其一是列車與地面的信息傳輸方式，其二是速度控制模式。自動閉塞分為三類：固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞。1） 固定閉塞  討論固定閉塞前，先討論軌道電路。軌道電路是以鐵路線路的兩根鋼軌作為導體，并用引接線連接信號電源和接收設備所構成的電氣回路。它是由鋼軌、軌道絕緣、軌端接續線（減少兩條鋼軌接頭處的電阻而增設的連線）、引接線（將設備接向鋼軌所需的連線）、送電設備及受電設備等主要元件所組成。軌道繼電器GJ 監督著軌道電路的工作狀態，繼電器的接點又控制著信號機的顯示，信號又指示著列車的運行，列車的運行又改變著軌道電路的工作狀態，反復循環，從而實現信號自

10、動控制。利用軌道電路不僅可檢查該線路區段內列車的有無（軌道電路的空閑與占用），而且還可以在該段線路內無列車情況下，以該段線路作為通道由前方信號機向相鄰的后方信號機傳遞控制信息，鐵路信號技術的發展，還可使用鋼軌與專用設備的電磁感應或無線聯系向列車傳遞控制信息。2） 準移動閉塞（distance to go）  準移動閉塞方式的列控系統采用目標距離控制模式（又稱連續式一次速度控制）。目標距離控制模式根據目標距離、目標速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不必設定每個閉塞分區速度等級，采用一次制動方式。準移動閉塞的追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區的始端，留有一定的安全距離。后行

11、列車從最高速度開始制動的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點相對固定，在同一閉塞分區內不依前行列車的運行而變化，而制動的起始點是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的；空間間隔的長度是不固定的；其追蹤運行間隔要比固定閉塞小一些。列車最小運行間隔約為8590秒。通常閉塞分區是用軌道電路或計軸裝置來劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。由于目標點相對固定，故當前行列車在一閉塞分區內運行時，連續式一次速度控制曲線是相對穩定的；當前行列車出清閉塞分區時，目標點突然前移，目標距離突然改變，連續式一次速度控制曲線會發生跳變。列控系統采取目標距離控制模式，速度不分級，給出的連

12、續式一次速度控制曲線式的信號顯示，對應的信號顯示制式為速度式信號顯示。虛擬閉塞   虛擬閉塞是準移動閉塞的一種特殊方式。它不設軌道占用檢查設備和軌旁信號機，采取無線定位方式來實現列車定位和占用軌道的檢查功能。閉塞分區和軌旁信號機是以計算機技術虛擬設定的，僅在系統邏輯上存在有閉塞分區和信號機的概念，除了虛擬閉塞將閉塞分區和軌旁信號機均定義為虛擬的以外，其余等效于準移動閉塞。虛擬閉塞方式有條件將閉塞分區劃分得很短，當短到一定程度時，其效率就接近于移動閉塞。3）移動閉塞  移動閉塞的追蹤目標點是前行列車的尾部，并留有一定的安全距離。后行列車從最高速度開始制動的計算點是根

13、據目標距離、目標速度以及列車本身的性能計算決定的，目標點是前行列車的尾部，與前行列車的運行和速度有關，是隨時變化的。而制動的起始點是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的，空間間隔的長度是不固定的，其追蹤運行間隔要比準移動閉塞更小一些。列車最小運行間隔約為80秒。移動閉塞一般采用無線通信和無線定位技術來實現。最先進的移動閉塞甚至要考慮前行列車的速度。列車控制系統涉及到列車制動性能、運輸能力及本國既有信號控制技術特點，各國在發展自己的高速鐵路技術時都非常重視列車運行控制技術的研究。目前比較成熟的列控系統主要有德國的LZB系統、法國的TVM300和TVM430系統、日本的ATC一1W和數字ATC等。

14、此外，歐洲為了解決配備不同ATC設備的列車在跨國運輸時遇到的障礙，20世紀90年代開始建立鐵路運輸管理系統ERTMS，并制定了相應的規范，其核心就足歐洲鐵路列車控制系統ETCS。ETCS是一個標準化的新型列控系統，分為三個功能等級：ETCS-1、ETCS-2、ETC孓3，每個等級分別對軌旁設備、信號檢測方式、控制模式等進行了定義。我國鐵路運輸特點是客貨列車、不同速度列車共線運行；高密度、大重量運輸和地面信號制式混雜、線路限速多樣。隨著國外列控技術的發展，我國先后引進了法國的TVM300和TVM430系統，在其基礎上實現了部分技術國產化和自主創新，并逐步研究開發了適合我國國情的“ZPW2000系

15、統”和“LSK旅客列車速度分級控制系統”等列車控制系統。  由上面我們可以看出，中國的城市軌道交通控制系統還有待改善，技術水平不高，地鐵建設速度滯后，使得國產信號設備技術水平較低，只能提供配套設備，不能提供一體化的完整系統，我國城市軌道交通信號技術基本以引進國外先進的列車自動控制系統為主，北京、上海和廣州地鐵引進的TC系統來自英、美、德、法四國五家不同的公司：北京地鐵一線改造及復八線建設引進了英國西屋的ATC系統；上海地鐵1號線、2號線和明珠線(3號線)分別引進美國的GRS公司、USS公司和法國AI。STOM公司的ATC系統；廣州地鐵一號線引進了德國西門子公司ATC系統。引

16、進不同制式、不同水平的多種ATC系統，一方面促進了我國城市軌道交通的發展，但同時也帶來了造價昂貴、制式混雜等諸多問題。因此，ATC技術國產化是我國城市軌道交通信號系統發展的必由之路。但在一定時期內，信號系統的引進與國產化技術將會并存。目前各國的國家都在研究基于無線通信列車自動控制系統CBTC。目前世界上最先進的信號系統是：移動閉塞（Moving Block），采用CBTC技術，并實現無人駕駛DTO（Driverless Train Operation），如龐巴迪公司的CITYFLO650系統。CBTC是基于通信的列車控制系統，目前完全被國際上少數幾個公司壟斷，CBTC以列車與地面的傳輸信息方式來劃分，分無線、環線、漏纜及波導管等幾種，帶環線的CBTC技術最成熟的是阿爾卡特，無線CBTC技術最成熟的是龐巴迪（已有較好的開通業績）。此外，美國GE公司，英國西屋公司，法國CSEE公司，法國AREVA公司均在CBTC領域有涉足，但形不成競爭態勢。美國GE公司兼并了美國哈門公司以后開通了一條無線CBTC系統。 目前國內有幾家單位正在對CBTC技術進行研發， 對于移動閉塞的研發，國內尚處起步階段，中國通號在鐵路信號行業內有較深厚的技術基礎，但是至今對移動的理念的確立，尚存在不同流派的爭論，相信移動閉塞、CBTC是中