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1、城市轨道交通信号的安全性与可靠性 1. 城市轨道近年来，随着改革开放政策的落实执以及经济建设世纪目标的实现， 我国国民经得到了蓬勃发展， 经济的发展将会伴随更大都市化，促进了城市的建立和发展，2000年城市人口即达到4亿6千万。目前，约有40城市归类为大城市，人口超过100万，其中个城市人口超过300万。由于城市经济区域局的变化以及大城市的聚集和辐射效应越来激烈，城市流动人口大为增加，居民出行更频繁，城市交通必需求的矛盾也就越来越特别同时，随着工业化进程和经济建设步伐的快，人们的工作节奏也越来越快，时间观念来越强。因此，必需要准时、安全、快捷的交方式来满足人们的出行必需要。因此轨道交通的安全性
2、非常重要，信号系统有则是完成轨道交通运行不可分隔的重要环节.1.2 轨道交通的形式与特点一般地，特大城市特别是首都、直辖市及省会城市都是全国或地区的政治、经济、文化中心， 天天进出市区的上班族和进行商业活动的人员及各种流动人员数量十分庞大， 为了输送如此数量的旅行人员，应该分地区、分区域、分路段，依据客流必需要，结合城市总体规划,合计环保等要求，合理选择相应的城市轨道交通系统。 城市轨道交通系统按照轨道建筑物在城市内所处的空间位置、 能够满足的运量大小、 运行方式、 轨道结构、 管理方式的不同，划分为地下铁道、现代有轨电车、单轨交通、小型地铁以及轨道新交系统。1.3 地下铁道地下铁道，简称地铁
3、，是线路的大部分建筑物在地下， 作为大运量轨道交通手段的城市高速铁道的总称， 其特别合适于城市内市区及老城区建设。其特点是在市内地下通行，不占用地表及地上空间，运营干扰小，输送能力大， 每小时运量达3000060000人， 但造价比较昂贵。1863 年，世界上最初的地铁在伦敦开通，全长6km。1969年10月，我国在北京建成了第一条地铁， 即北京地铁第一期工程投入试运营，也是我国自行制定、建设的第一条地下铁道。目前，北京地下铁道的运营里程全长41.6km，有30个运营车站，日平均客运量达125万人，同时,北京地铁的满载率和单车运行均居世界第一。现代有轨电车是利用轨道作为车辆导向的运输轨道交通系
4、统。它以客运为主，它是在旧式有轨电车的基础上发展起来的现代化水平很高的客运系统，输送能力为每小时 1000030000人，属于中运量城市交通客运系统，具有高速、高加速性能，噪音小，低振动，对四周环境影响小的特点，省功、节能，可以无人驾驶，同时建设费用比较便宜，运营费用也较小。 法国是世界上最早拥有现代有轨电车的国家之一。在法国的南特市，城市人口约45万，1984 年建成一条自东向西穿过市区的现代有轨电车线路，线路全长10.6km，平均运行速度可达24km/h，目前年客运量已接近2 千万人次。在我国上海,也采纳现代有轨电车交通系统，即轻轨明珠线，1998 年投入运营。目前，在世界上拥有城市轨道交
5、通系统的320个国家当中，拥有有轨电车(包括现代有轨电车和旧式有轨电车)的达84%。单轨交通是指以橡胶轮胎为主的车辆在一根轨道上运行的交通方式。 按支撑方式的不同可划分为跨座式和悬吊式两种。 单轨交通具有以下特点：运行安全,运行速度快,容易在陡坡上、小半径曲线上行驶，公害小，支撑少，建设费用低，建设工期短的特点。但单轨交通通过城市景观区、市中心、住宅区的时候，乘客总有点担心；和其他交通设施不能换乘；和其他高架交通设施交叉时， 要建成更高的高架结构：道岔装置结构复杂，运转时间也较长；车辆出现故障等紧急状况，必需要避难时间。小型地铁和新交通系统，都是20世纪80年代至90年代发展起来的新型轨道交通
6、系统，具有技术先进、建设造价低的特点。在世界上许多地方得到不同程度的修建。2. 信号系统轨道交通信号系统所具有的特点及优势：技术密集度高、更新换代快；投资少、见效快、效益高；渗透铁路运输各部门及轨道运输部门，全程全网服务于轨道运输；由轨道交通信号产生的各种实时信息传输速度快、准确率高；控制命令逻辑关系严密，安全可靠度强。轨道交通信号是城市轨道交通现代信息技术的重要领域，列车运行控制与行车调度指挥自动化是铁路信号发展的关键性技术，代表着城市轨道行车信息与控制技术的发展趋势。随着我国轨道交通建设的快速发展，当今城市轨道信号系统技术已融通信、信号、计算机等先进技术于一体，并向数字化、智能化、综合自动
7、化方向发展，其发展水平已成为我国城市轨道现代化建设的重要标志之一。研究轨道交通信号的发展方向也将有助于铁路行业的运输能力及竞争能力。轨道交通信号设备是轨道运输的基础设备之一。它犹如人的耳目和中枢神经，担负着路网上行车设备的运用状况、列车运行的实时状态、运输调度的指令控制等信息的传递与监控任务。铁路信号的主要功能是：确保轨道交通行车安全、扩大线路通过能力、提升运输组织效率、改善职工劳作条件。本文还分析了我国传统运输模式下信号技术在信号显示、车站信号联锁、机车信号与列车运行控制、行车调度指挥、轨道交通枢纽信号和信号基础设备等方面发展的现状、技术特征及我国轨道交通信号系统适应提速发展的发展方向。城市
8、轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统Automatic Train Control，简称ATC组成，ATC系统包括三个子系统： 列车自动监控系统Automatic Train Supervision，简称ATS 列车自动防护子系统Automatic Train Protection，简称ATP 列车自动运行系统Automatic Train Operation，简称ATO三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移
9、动式。固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式台阶式和目标距离码模式曲线式。2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统依据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。2.5 速度码模式如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属7080年
10、代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的制定受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提升线路运输效率。固定闭塞速度码模式ATC是基于一般音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。以出口防护方式为例，轨道电路传输的信息即该区段所规定的出口速度命令码，当列车运行的出口速度大于本区段的出口命令码所规定的速度时，车载设备便对列车实施惩处性制动，以确保列车运行的安全。由于列车监控采纳出口检查方式，为确保列车安全追踪运行，必需要一个完整的闭塞分区作为列车的安全保护距离，限制
11、了线路通过能力的进一步提升和发挥。能提供此类产品的公司有：英国WSL公司、美国GRS公司、法国ALSTOM公司、德国SIEMENZ公司等。2.6 目标距离码模式曲线式目标距离码模式一般采纳音频数字轨道电路或音频轨道电路加电缆环线或音频轨道电路加应答器，具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。通过音频数字轨道电路发送设备或应答器向车载设备提供目标速度、目标距离、线路状态曲线半径、坡道等数据等信息，车载设备结合固定的车辆性能数据计算出合适于列车运行的目标距离速度模式曲线最终形成一段曲线控制方式，确保列车在目标距离速度模式曲线下有序运行。不仅强化了列车运行的舒适度，而且列车追踪运行的最小安全间隔缩短
12、为安全保护距离，有利于提升线路的通过能力。如上海地铁2号线引进美国USS公司、明珠线引进法国ALSTOM公司和广州地铁1、2号线引进德国西门子公司的ATC系统均属此类。3移动闭塞ATC系统移动闭塞方式的ATC系统通常采纳无线通信、地面交叉感应环线、波导等媒体，向列控车载设备传递信息。列车安全间隔距离是依据最大同意车速、当前停车点位置、线路等信息计算得出，信息被循环更新，以确保列车不间断收到即时信息。移动闭塞ATC系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备，使地面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息，并距此计算出每一列车的运行权限，动态更新发送给列车，列车依据接收到的运行权限和自身的运行状态，计
13、算出列车运行的速度曲线，实现准确的定点停车，实现完全防护的列车双向运行模式，更有利于线路通过能力的充分发挥。移动闭塞ATC系统在我国还未有应用实例，国外能提供此类系统的公司有：阿尔卡特公司交叉感应电缆作为传输媒介的ATC系统，在加拿大温哥华“天车线和香港KCRC西部铁路等应用，技术比较成熟，但交叉感应轨间电缆给线路日常养护带来不便；美国哈蒙公司基于扩频电台通信的移动闭塞应用在旧金山BART线，其系统结构、系统运用尚不成熟；阿尔斯通公司基于波导传输信息的移动闭塞正在新加坡西北线试验段安装调试。3.1.1 列车自动监控子系统ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。ATS系统在ATP系统的
14、支持下完成对列车运行的自动监控，实现以下基本功能：1通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。2依据联锁表、计划运行图及列车位置，自动生成输出进路控制命令，传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。3列车识别跟踪、传递和显示功能。系统能自动完成正线区段内列车识别号服务号、目的地号、车体号跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车地通信向ATS发送识别号等信息。4列车计划与实迹运行图的比较和计算机辅助调度功能。能依据列车运行实际的偏离状况，自动生成调整计划供调度
15、员参照或自动调整列车停站时分，控制发车时间。5ATS中央故障状况下的降级处理，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，由ATS车站完成自动进路或依据列车识别号进行自动信号控制，由车站人工进行进路控制。6在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制及管理，并具有较强的人工介入能力。通过设在车辆段的终端，向车辆段管理及行车人员提供必要的信息，以便编制车辆运用计划和行车计划。7列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道岔、信号机和在线运行列车等进行监视，能在行调工作站上给出设备故障报警及故障源提示。8能在中央专用设备上提供模拟和演示功能，用于培训及参观。能自动进行运行报表统计，并依据要求进行显示打印。9能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分或所有信号机置于自动模式状态。10向通信无线、广播、旅客向导系统提供必要的信息。3.1.2列车自动防护子系统ATPATP系统由地面设备、车载设备组成，监督列车在安全速度下运行，确保列车一旦超过规定速度，马上施行制动，主要实现以下功能：1自动连续地对列车位置进行检测，并向列车发送必要的速度、距离、线路条件等信息，以确定列车运行的最大安全速度。提供列车速度保护，在列车超速时提供常用制动或紧急制动，确保前行与后续列车之间的安全间隔，满足正向行车时的制定行车间隔和折返间隔。对反向运行列车能进行ATP
