9/2/202318/3/20231城市軌道交通信號

系統的發展9/2/20232城市軌道交通信號

系統的發展8/3/20232主要內容城市軌道交通信號系統技術發展趨勢1城市軌道交通信號系統選型2國產化城軌交通信號系統進展情況39/2/20233主要內容城市軌道交通信號系統技術發展趨勢1城市軌道交通信號系1、城市軌道交通信號系統的發展趨勢信號系統是保障行車安全、提高運輸能力的關鍵技術裝備。城市軌道交通信號系統隨著微電子技術、計算機技術、通信技術的發展而不斷發展。信號系統中，地面與車載設備的安全信息傳輸方式，大致經歷了模擬軌道電路、數字軌道電路和無線通信3個階段。9/2/202341、城市軌道交通信號系統的發展趨勢信號系統是保基于模擬軌道電路的ATC系統

軌道電路是將區間線路劃分為若干固定的區段，進行列車占用檢查和向車載ATC設備傳送信息的載體。列車定位是以固定的軌道電路區段為單位，采用模擬軌道電路方式由地面向車載設備傳送10～20種信息，列車采用階梯式速度控制，稱之為固定閉塞。9/2/20235基于模擬軌道電路的ATC系統軌道電路是將區間

模擬軌道電路在我國應用的代表產品有：從英國西屋引進的FS22500無絕緣軌道電路(北京地鐵1號線、13號線)；從美國GRS公司引進的無絕緣數字調幅軌道電路(上海地鐵1號線)。從系統整體角度來看，基于模擬軌道電路的ATC系統中各子系統處于分立狀態，技術水平明顯落后，維修工作量大，制約了列車運行速度和密度的進一步提高，將逐步退出歷史舞臺。9/2/20236模擬軌道電路在我國應用的代表產品有：從英國西屋基于數字軌道電路的ATC系統

數字軌道電路采用數字編碼方式，地面向車載設備傳送十位數字編碼信息，列車可實現一次模式曲線式安全防護，縮短了列車運行間隔，提高了舒適度。采用數字軌道電路的ATC系統，列車可實現一次模式曲線式安全防護，因此稱之為準移動閉塞。9/2/20237基于數字軌道電路的ATC系統數字軌道電路采用數

數字軌道電路在我國應用的代表產品有美國USSI公司的AF2904無絕緣數字軌道電路(上海地鐵2號線)；德國西門子公司的FTGS無絕緣數字軌道電路(廣州地鐵1、2號線,南京地鐵1號線等)。數字軌道電路的ATC系統采用微電子技術、計算機技術和數字通信技術，延續了軌道電路故障-安全的特點，目前在我國和世界范圍內開通運用較多，系統的可靠性和穩定性得到了充分的驗證。

9/2/20238數字軌道電路在我國應用的代表產品有美國USS但是數字軌道電路存在以下缺點：必須具備很強的抗干擾能力。軌道電路中ATC信息電流一般在幾十毫安至幾百毫安，而列車牽引回流最大可達4000A。受軌道電路特性限制，只能實現地面向列車的單向信息傳輸，信息量也只能到數十比特，限制了ATC系統的性能。9/2/20239但是數字軌道電路存在以下缺點：8/3/20239與牽引供電專業的設備安裝相互影響信號設備和牽引供電設備都需要安裝在軌道上，兩個專業設備的安裝必須相互協調，否則會相互影響對方系統的性能。無法進行列車精確定位只能按軌道電路區段對列車進行定位，一般區段長度為30～300m，對縮短列車運行間隔有一定的限制。9/2/202310與牽引供電專業的設備安裝相互影響8/3/202310基于通信的列車運行控制系統（CBTC）CBTC的特點是前、后列車都采用移動定位方式，通過安全數據傳輸，將前行列車的位置信息安全地傳遞給后續列車，可實現一次模式曲線式安全防護，并且其防護點能夠隨前車的移動而實時更新，有利于進一步縮小行車間隔，提高運輸效率，稱之為移動閉塞。9/2/202311基于通信的列車運行控制系統（CBTC）CBT場強覆蓋均勻、適應性強、電磁污染小

無線AP傳輸漏線電纜傳輸成本較高

優點缺點安裝簡單,施工方便,成本低

無線場強分布不均勻

目前國內主要采用的無線通信的傳輸方式采用沿著軌道方向的無線定向天線，傳輸距離可以達到200～400m。沿著同軸電纜的外部導體周期性或非周期性配置開槽口，信號在該電纜中傳輸的同時，能把電磁能量的一部分，按要求從特殊開槽口以電磁波的形式放射到周圍的外部空間。9/2/202312場強覆蓋均勻、適應性強、電磁污染小無線AP傳輸漏線電纜傳輸實現列車定位、車-地雙向傳輸

波導管傳輸感應環線方式給線路的日常養護帶來不便優點缺點傳輸頻帶寬、傳輸損耗小、可靠性高、抗干擾能力強

工藝復雜、受環境濕度影響較大波導管是一種雙向數據傳輸的無線信號傳輸媒介。感應環線方式是通過軌道鋪設交叉感應環線來實現無線通信。9/2/202313實現列車定位、波導管傳輸感應環線方式給線路的日常養護帶

我國已經開通使用的廣州地鐵3號線采用加拿大阿爾卡特公司的SelTracMB系統，用感應環線實現車-地信息雙向傳輸；北京地鐵10號線、廣州地鐵4號線采用德國西門子公司的TrainguardMT，用點式AP實現無線信息傳輸，北京地鐵2號線改造、機場線采用法國阿爾斯通公司的URBALISTM，用波導管和點式AP實現無線信息傳輸。現在正在建設的項目(廣州地鐵5號線、廣佛線，上海地鐵6、7、8、9號線，北京地鐵4號線，沈陽地鐵1、2號線，成都地鐵1號線等)，都選擇了基于點式AP無線通信的CBTC系統，它已經成為我國城市軌道交通信號系統選型的主流制式。9/2/202314我國已經開通使用的廣州地鐵3號線采用加拿大阿

CBTC系統采用當前先進的計算機技術和信息傳輸技術，不與牽引供電爭軌道，有利于牽引供電專業合理布置設備；不需要在軌道上安裝設備，易形成疏散通道。采用CBTC技術，具有多方面優勢(提高效率、易于延伸線建設和改造升級)，可以充分利用國內現有的信號產品和資源，易于實現國產化。其中具有完全自主知識產權的計算機聯鎖設備和ATS子系統已經成功在現場開通使用。但目前CBTC系統的應用在國際上還處于初期階段，國外廠商都在結合工程實踐不斷完善，開通投入商業運營的線路并不多，開通過程中主要存在以下技術瓶頸，需要在今后的研制和工程實施中加以解決。9/2/202315CBTC系統采用當前先進的計算機技術和信息傳輸

CBTC系統的列車定位和移動授權依賴無線信息傳輸，如果某列車或地面某點發生無線通信中斷或故障，就會失去對列車的定位，將對運營造成較大的影響，且故障處理將比原來的軌道電路系統復雜。世界上已進行了近30年的CBTC系統研制，最大的技術瓶頸就是一旦發生通信故障時，如何保障行車安全和減小對運營的影響面問題。為此絕大多數采用CBTC系統的工程都配置了后備信號系統。9/2/202316CBTC系統的列車定位和移動授權依賴無一個成熟的信號系統應該是以最簡潔的系統來實現全部功能，但移動閉塞CBTC系統由于尚處于發展初期，地鐵輕軌公司為保險起見，在選用移動閉塞CBTC系統的同時，增加后備模式，以確保移動閉塞一旦故障或未及時開通時先以后備模式保證列車能以站間閉塞的方式運行。后備模式的選用，可謂保險但不經濟，且技術風險(特別是自由無線傳輸)驟增。9/2/202317一個成熟的信號系統應該是以最簡潔的系統來實現全選用移動閉塞CBTC最大的論據是提高運行效率，可縮短列車追蹤運行間隔，但是固定閉塞和準移動閉塞，及移動閉塞的區間最小運行間隔分別為120s、100s和90s，而運行間隔的瓶頸是端站的折返時間。一般端站的折返時間長達幾分鐘，縮短折返時間的方法是改變折返方式或追加折返線路等，故即使達到小于90s的區間運行間隔，但折返效率即“一夫當關”，前功盡棄。9/2/202318選用移動閉塞CBTC最大的論據是提高運行效率移動閉塞CBTC的特點是減少了軌旁設備，但列車與軌旁傳輸方式中如采用波導、漏纜或環線，這些設備不便于安裝，不便于工務部門對鋼軌的日常維修，且有些傳輸方式造成車-地通信效率較低等缺點。且移動閉塞CBTC由于采用了新的IT及軟件技術，給用戶維護帶來相應困難，備品備件在開通后相當長的時間依賴受制于國外供貨商，軟件的更新升級同樣取決于外方。9/2/202319移動閉塞CBTC的特點是減少了軌旁設備，但列移動閉塞CBTC的特點是縮短列車編組，高密度運行可以縮短站臺長度和端站尾軌長度，但是我國城市軌道建設的建設體制是先挖洞后配系統，因此，縮短站臺長度往往成為理論上的可行性探討，達不到縮短站臺和端站長度以降低工程造價的目的。相反，后備模式的配備又使造價遞升，而國產的準移動閉塞的造價已降至進口的60%左右，固定閉塞的性價比優勢更為顯著。9/2/202320移動閉塞CBTC的特點是縮短列車編組，高密度除采用環線通信外，目前CBTC系統采用的IEEE802.11系列的WLAN標準是一個開放的無線頻段，該頻段不限制其他用戶使用，用戶較多時容易造成相互干擾，特別是在高架開放區段，抗外部干擾問題尤為重要。列車從地面的一個AP切換到另一個AP時信息傳輸會有中斷,存在一定程度的丟包現象,如何提高信息傳輸的可靠性也待研究。9/2/202321除采用環線通信外，目前CBTC系統采用的IEEE2、城市軌道交通信號系統選型新建線路信號系統制式選擇①不宜再采用基于模擬軌道電路的ATC系統；②仍然可采用基于數字編碼軌道電路的ATC系統；③推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC)。9/2/2023222、城市軌道交通信號系統選型新建線路信號系統制式選擇①不宜再舊線改造信號系統模式

我國早期建設的運營線路(舊線)一般采用軌道電路方式的ATC系統，因此在信號系統改造時，推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC)方案。改造期間，無線通信的CBTC系統與既有的軌道電路互不影響，減少了改造的技術難度和工程管理難度。9/2/202323舊線改造信號系統模式我國早期建設的運營線路(3、國產化城軌交通信號系統進展情況

國內開發的城市軌道交