關(guān)于城市軌道交通系統(tǒng)的電氣化探究

1、 關(guān)于城市軌道交通系統(tǒng)的電氣化探究 前言1863年世界上第一條地下鐵道于1月10日在倫敦建成。開始是采用蒸汽機車牽引。1881年第一輛有軌電車在德國柏林工業(yè)博覽會上展示。1888年美國弗吉尼亞州里士滿市世界上第一條有軌電車系統(tǒng)投入運行。1908年中國第一條有軌電車在上海建成通車。1969年中國第一條地鐵北京地鐵一期工程當(dāng)年10月建成。1978年在比利時國際公共交通聯(lián)合會上，確定了新型有軌電車交通的統(tǒng)一名稱，簡稱輕軌交通（LRT）。二戰(zhàn)后經(jīng)過短暫的經(jīng)濟恢復(fù)后，地下鐵道建設(shè)隨著全世界經(jīng)濟起飛而啟動、加快。二十世紀(jì)70年代和80年代是各國地下鐵道建設(shè)的高峰。發(fā)達(dá)國家的主要大城市如紐約、華盛頓、芝加哥

2、、倫敦、巴黎、柏林、東京、莫斯科等已基本完成了地鐵網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。但后起的中等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，特別是發(fā)展中國家地鐵建設(shè)卻方興未艾。比如亞洲共有26個城市有地下鐵道。除了東京與大阪在二次大戰(zhàn)前就建有地下鐵道外，其余24個城市均是在戰(zhàn)后建成。20世紀(jì)50年代開始，世界各國大城市都紛紛拆除有軌電車線路，這陣風(fēng)也波及到中國。到20世紀(jì)50年代末，我國各大城市也把有軌電車線基本拆完，僅剩下大連、長春個別線路沒有拆光，并一直保留至今，繼續(xù)承擔(dān)著正常公共客運任務(wù)。20世紀(jì)60、70年代在地下鐵道建設(shè)高潮發(fā)展時期，由于地下鐵道造價昂貴，建設(shè)進(jìn)度受財政和其他因素制約，西方大城市在建設(shè)地下鐵道的同時，又重新把注意力轉(zhuǎn)

3、移到地面軌道上來。利用現(xiàn)代高科技開發(fā)了新一代噪聲低、速度高、轉(zhuǎn)彎靈活、乘客上下方便，甚至照顧到老人和殘疾人的低地板新型有軌電車。在線路結(jié)構(gòu)上，也采用了降噪聲技術(shù)措施。在速度要求較高的線路上，采用專用車道，與繁忙道路交叉處，進(jìn)入半地下或高架交叉，互不影響。對速度要求不高的線路，可與道路平齊，與汽車混合運行。回顧20世紀(jì)城市交通的發(fā)展歷程，就是一個否定之否定的過程。有軌電車從大發(fā)展到大拆除；然后汽車登上歷史舞臺，逐漸成了城市交通的主角；到20世紀(jì)末，以地鐵和輕軌為代表的城市軌道交通又恢復(fù)了它的主導(dǎo)地位，這是個螺旋式的上升過程。正文地鐵也一種電氣化鐵路系統(tǒng)，運能與輕軌相比較大。它必須有單獨的道路；車

4、輛由多節(jié)車廂組成，速度及加速都較快；有復(fù)雜的信號系統(tǒng)；并需有較高的站臺上下客。行駛的道路一般在地面、地下和高架線上。國外交通系統(tǒng)包括了市郊列車、地鐵列車等。如上海地鐵1號線、2號線、3號線都屬于這一類。從運量來區(qū)分，地鐵的運輸量最大，單向每小時可以運送4萬至6萬人次，輕軌只可以運送2萬至3萬人次，有軌電車的運輸量最小，每小時只有1萬人次?？罩熊壍懒熊囀且环N懸掛式單軌交通系統(tǒng)。軌道在列車上方，由鋼鐵或水泥立柱支撐在空中。由于將地面交通移至空中，在無需擴展城市現(xiàn)有公路設(shè)施的基礎(chǔ)上，可緩解城市交通難題。由于它設(shè)計上的獨特性，從而具有造價低、工程快、無污染、占地面積小、可拆卸等優(yōu)點。它每小時的運輸量可

5、達(dá)到1萬5千人次。城市輕軌是城市軌道建設(shè)的一種重要形式，也是當(dāng)今世界上發(fā)展最為迅猛的軌道交通形式。近年來，隨著中國城市化步伐的加快，我國重慶、上海、北京等城市紛紛興建城市輕軌。一時間，輕軌成為都市人的時髦話題。輕軌的機車重量和載客量要比一般列車小，所使用的鐵軌質(zhì)量輕，每米只有50公斤，因此叫做"輕軌"。城市輕軌具有運量大、速度快、污染小、能耗少、準(zhǔn)點運行、安全性高等優(yōu)點。輕軌可運送2萬至3萬人次，有軌電車的運量最小，只有1萬人次。按照國際標(biāo)準(zhǔn)，城市軌道交通列車可分為A、B、C三種型號，分別對應(yīng)3米、2.8米、2.6米的列車寬度。凡是選用A型或B型列車的軌道交通線路稱為地鐵，

6、采用58節(jié)編組列車；選用C型列車的軌道交通線路稱為輕軌，采用24節(jié)編組列車，列車的車型和編組決定了車軸重量和站臺長度。上海軌道交通3號線采用6節(jié)編組A型列車，有90%的線路都是在高架上，但是按照車型分類標(biāo)準(zhǔn)仍然屬于地鐵線路；上海軌道交通6號線采用4節(jié)編組C型列車，有70%的線路都是在隧道內(nèi)，但是按照車型分類標(biāo)準(zhǔn)仍然屬于輕軌線路。A型車是目前最高端的城市軌道交通列車。其特點是車體寬和編組大，A型車寬度為3米，上海軌道交通10號線采用的阿爾斯通Metroplis地鐵列車寬度達(dá)到3.2米； 6節(jié)編組A型地鐵列車最大載客量為2460人，上海軌道交通1、2號線的阿爾斯通和西門子8節(jié)編組A型地鐵列車最大載

7、客量達(dá)到3280人。B型車和C型車的造價和技術(shù)含量要小于A型車。大多數(shù)軌道交通工具采用鋼軌-鋼輪系統(tǒng)行走。近年來亦有采用混凝土軌道-膠輪系統(tǒng)行走的，法國巴黎及日本東京、神戶等軌道交通工具已有采用，其優(yōu)點是降低車輛運行時由鋼軌和鋼輪摩擦而產(chǎn)生的噪音，以及減小震動。傳統(tǒng)的有軌電車大多亦為鋼軌-鋼輪系統(tǒng)，而現(xiàn)代新型有軌電車則采用單軌-膠輪系統(tǒng)，如天津濱海新區(qū)和上海張江高科的導(dǎo)軌電車，即鋪設(shè)一條軌道作為“導(dǎo)向軌”，膠輪行走，電力驅(qū)動，軌道僅作為導(dǎo)向使用，不承擔(dān)承重及行走功能，是一種新型軌道交通工具，與傳統(tǒng)的有軌電車有本質(zhì)的區(qū)別空軌空軌列車是懸掛式單軌交通系統(tǒng)。軌道在列車上方，由鋼鐵或水泥立柱支撐在空中

8、。由于將地面交通移至空中，在無需擴展城市現(xiàn)有公路設(shè)施的基礎(chǔ)上可緩解城市交通難題。又由于它只將軌道移至空中，而不是像高架輕軌或騎坐式單軌那樣將整個路面抬入空中，因此克服了其他軌道交通系統(tǒng)的弊病，在建造和運營方面具有很多突出的特點和優(yōu)點。根據(jù)城市軌道交通建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、地鐵設(shè)計規(guī)范規(guī)定，以及現(xiàn)有德國車輛設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，每輛列車可運載75-100人左右。按一列車4輛列車編組，每列車旅客人數(shù)約為280-390人。本系統(tǒng)最高運行速度為50km/h，其速度風(fēng)險遠(yuǎn)低于地鐵系統(tǒng)的80km/h，列車編組4輛的長度為36.8m，不足地鐵B型車2輛編組長度，且為膠輪系統(tǒng)，加上先進(jìn)的剎車性能，使其制動距離遠(yuǎn)低于地鐵的鋼輪鋼軌系統(tǒng)

9、。因此發(fā)車間隔可以縮短。地鐵或輕軌由于牽涉到大量的拆遷問題，隱性的成本要高得多，施工時間也長得多。與其他軌道交通相比較，H-Bahn空軌的建設(shè)成本最低。空軌系統(tǒng)引入中國后，經(jīng)過吸收、消化、創(chuàng)新，目前階段國產(chǎn)化率達(dá)到了80%以上，隨著國產(chǎn)化率不斷提高和規(guī)模生產(chǎn)，制造成本將進(jìn)一步降低。系統(tǒng)可以根據(jù)客戶需求，配置不同的控制系統(tǒng)，也可以采用人工駕駛降低工程造價。系統(tǒng)綜合平均每公里工程造價在1-1.5億元之間。（和跨坐式單軌系統(tǒng)造價基本一樣啊。但跨坐式單軌系統(tǒng)載客能力高）空中軌道交通列車不像地鐵或輕軌，需要在現(xiàn)場進(jìn)行大量的建造工程。H-Bahn空軌所有的部件包括軌道梁、支柱等全是在工廠中批量完成的，現(xiàn)場

10、施工十分簡單快捷。支柱施工僅需在地下打孔，然后植入混凝土基礎(chǔ)，不需要專用的機械設(shè)備。一般每處施工幾天即可完成，全線只要幾個月，即可將空軌豎桿組裝完畢。整個系統(tǒng)建設(shè)周期在1-2年之間?？哲壵嫉孛娣e極小，形象地說只要將馬路上的照明燈桿加粗，即可支撐起整個空軌?？哲壪到y(tǒng)除了車站需要占用一定地面空間外，軌道基礎(chǔ)占地面積非常小，由于軌道曲線半徑設(shè)計比較靈活，工程幾乎不涉及既有建筑物的拆遷。商務(wù)區(qū)、機場和火車站還可以利用既有建筑或過街天橋作為車站?？哲壙蓮囊惶幒苋菀撞鹦逗笠浦亮硪惶?。這對發(fā)展中的城市尤為重要。在城市新區(qū)，人流太小，沒必要建大流量的軌道交通，可先建H-Bahn 空軌，等商圈繁華、地價升高、人

11、流增大后，再以大流量軌道交通替代，空軌可拆卸移走，用到它處。空軌為全程全自動無人駕駛系統(tǒng)。它采用自動列車控制（ATC）系統(tǒng)，全程由計算機控制。西門子公司開發(fā)的定位系統(tǒng)能保證在任何時間、任何情況下3公分的列車定位精度。列車全程自動運行（ATO），高效、節(jié)能、準(zhǔn)時，消除人為錯誤。而自動列車保護(hù)（ATP）子系統(tǒng)能保證列車不會超時、冒進(jìn)，發(fā)生追尾等事故。德國公共交通系統(tǒng)的安全指標(biāo)可以說是全世界最嚴(yán)厲的，而空軌所有安全性能指標(biāo)均超過國家標(biāo)準(zhǔn)。 空軌的軌道在封閉的鋼梁內(nèi)，所以絕對沒有出軌的可能性。另外，在空中運行，不會發(fā)生與其它物體相撞行為。H-Bahn空軌系統(tǒng)是世界上最為安全的交通工具之一，運行已有多年

12、，運行率幾乎高達(dá)100%，無一起交通事故?？哲壪到y(tǒng)采用自動列車控制（ATC）系統(tǒng)，全程由計算機控制。西門子公司開發(fā)的定位系統(tǒng)能保證在任何時間、任何情況下3公分的列車定位精度。列車全程自動運行（ATO），高效節(jié)能準(zhǔn)時，消除人為錯誤。而自動列車保護(hù)（ATP）子系統(tǒng)能保證列車不會超時、冒進(jìn)，發(fā)生追撞等事故。車輛轉(zhuǎn)向架上裝有走行輪和導(dǎo)向輪，走行機理與鋼輪鋼軌系統(tǒng)完全不同，在列車運行過程中，走行輪和導(dǎo)向輪始終在箱形軌道梁內(nèi)部，因此充分保障了系統(tǒng)的運營安全。空中軌道列車由于重心低及機械構(gòu)造的特點，絕無出軌的可能。普通軌道列車重心高，列車前方有障礙物時或彎道處速度異常，有出事故或出軌的可能磁懸浮列車磁懸浮列

13、車是一種利用磁極吸引力和排斥力的高科技交通工具。簡單地說，排斥力使列車懸起來、吸引力讓列車開動。磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場極性與列車上的電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”，排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側(cè)也裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w。它與列車上的電磁體相互作用，使列車前進(jìn)。列車頭的電磁體（N極）被軌道上靠前一點的電磁體（S極）所吸引，同時被軌道上稍后一點的電磁體（N極）所排斥結(jié)果是一“推”一“拉”。磁懸浮列車運行時與軌道保持一定的間隙（一般為110cm），因此運行安全、平穩(wěn)舒適、無噪聲，可以實現(xiàn)全自動化運行。磁懸浮列車的使用壽命可達(dá)35年，而

14、普通輪軌列車只有2025年。磁懸浮列車路軌的壽命是80年，普通路軌只有60年。此外，磁懸浮列車啟動后39秒內(nèi)即達(dá)到最高速度，目前的最高時速是552公里。據(jù)德國科學(xué)家預(yù)測，到2014年，磁懸浮列車采用新技術(shù)后，時速將達(dá)1000公里。而一般輪軌列車的最高時速為300公里。磁懸浮列車分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型兩大類。常導(dǎo)型也稱常導(dǎo)磁吸型，以德國高速常導(dǎo)磁浮列車transrapid為代表，它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起，懸浮的氣隙較小，一般為10毫米左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時400500公里，適合于城市間的長距離快速運輸。而超導(dǎo)型磁懸浮列車也稱超導(dǎo)磁斥型，以日本MAGLEV為代

15、表。它是利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強磁場，列車運行時與布置在地面上的線圈相互作用，產(chǎn)生電動斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右，速度可達(dá)每小時500公里以上。這兩種磁懸浮列車各有優(yōu)缺點和不同的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，德國青睞前者，集中精力研制常導(dǎo)高速磁懸浮技術(shù);而日本則看好后者，全力投入高速超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)之中城市軌道交通信號系統(tǒng)城市軌道交通信號系統(tǒng)是保證列車運行安全，實現(xiàn)行車指揮和列車運行現(xiàn)代化，提高運輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。城市軌道交通信號系統(tǒng)通常由列車自動控制系統(tǒng)（Automatic Train Control，簡稱ATC）組成，ATC系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)：、 列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic

16、 Train Supervision，簡稱ATS）二、列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（Automatic Train Protection，簡稱ATP）三、 列車自動運行系統(tǒng)（Automatic Train Operation，簡稱ATO）三個子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運行調(diào)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(tǒng)。列車自動控制系統(tǒng)（ATC）1、按閉塞布點方式：可分為固定式和移動式。固定閉塞方式中按控制方式，又可分為速度碼模式（臺階式）和目標(biāo)距離碼模式（曲線式）。2、按機車信號傳輸方式：可分為連續(xù)

17、式和點式。3、按各系統(tǒng)設(shè)備所處地域可分為：控制中心子系統(tǒng)、車站及軌旁子系統(tǒng)、車載設(shè)備子系統(tǒng)、車場子系統(tǒng)。固定閉塞ATC系統(tǒng)固定閉塞ATC系統(tǒng)是指基于傳統(tǒng)軌道電路的自動閉塞方式，閉塞分區(qū)按線路條件經(jīng)牽引計算來確定，一旦劃定將固定不變。列車以閉塞分區(qū)為最小行車間隔，ATC系統(tǒng)根據(jù)這一特點實現(xiàn)行車指揮和列車運行的自動控制。固定閉塞ATC系統(tǒng)又可分為速度碼模式和目標(biāo)距離碼模式。1、 速度碼模式（臺階式）如北京地鐵和上海地鐵1號線分別引進(jìn)的英國西屋公司和美國GRS公司的ATC系統(tǒng)均屬此類ATC系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬7080年代的產(chǎn)品，技術(shù)成熟、造價較低，但因閉塞分區(qū)長度的設(shè)計受限于最不利線路條件和最低列車性能，

18、不利于提高線路運輸效率。固定閉塞速度碼模式ATC是基于普通音頻軌道電路，軌道電路傳輸信息量少，對應(yīng)每個閉塞分區(qū)只能傳送一個信息代碼，從控制方式可分成入口控制和出口控制兩種，從軌道電路類型劃分可分為有絕緣和無絕緣軌道電路兩種。以出口防護(hù)方式為例，軌道電路傳輸?shù)男畔⒓丛搮^(qū)段所規(guī)定的出口速度命令碼，當(dāng)列車運行的出口速度大于本區(qū)段的出口命令碼所規(guī)定的速度時，車載設(shè)備便對列車實施懲罰性制動，以保證列車運行的安全。由于列車監(jiān)控采用出口檢查方式，為保證列車安全追蹤運行，需要一個完整的閉塞分區(qū)作為列車的安全保護(hù)距離，限制了線路通過能力的進(jìn)一步提高和發(fā)揮。能提供此類產(chǎn)品的公司有：英國WSL公司、美國GRS公司、

19、法國ALSTOM公司、德國SIEMENZ公司等。2、 目標(biāo)距離碼模式（曲線式）目標(biāo)距離碼模式一般采用音頻數(shù)字軌道電路或音頻軌道電路加電纜環(huán)線或音頻軌道電路加應(yīng)答器，具有較大的信息傳輸量和較強的抗干擾能力。通過音頻數(shù)字軌道電路發(fā)送設(shè)備或應(yīng)答器向車載設(shè)備提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)（曲線半徑、坡道等數(shù)據(jù)）等信息，車載設(shè)備結(jié)合固定的車輛性能數(shù)據(jù)計算出適合于列車運行的目標(biāo)距離速度模式曲線（最終形成一段曲線控制方式），保證列車在目標(biāo)距離速度模式曲線下有序運行。不僅增強了列車運行的舒適度，而且列車追蹤運行的最小安全間隔縮短為安全保護(hù)距離，有利于提高線路的通過能力。如上海地鐵2號線引進(jìn)美國US&

20、S公司、明珠線引進(jìn)法國ALSTOM公司和廣州地鐵1、2號線引進(jìn)德國西門子公司的ATC系統(tǒng)均屬此類。移動閉塞ATC系統(tǒng)移動閉塞方式的ATC系統(tǒng)通常采用無線通信、地面交叉感應(yīng)環(huán)線、波導(dǎo)等媒體，向列控車載設(shè)備傳遞信息。列車安全間隔距離是根據(jù)最大允許車速、當(dāng)前停車點位置、線路等信息計算得出，信息被循環(huán)更新，以保證列車不間斷收到即時信息。移動閉塞ATC系統(tǒng)是利用列車和地面間的雙向數(shù)據(jù)通信設(shè)備，使地面信號設(shè)備可以得到每一列車連續(xù)的位置信息，并距此計算出每一列車的運行權(quán)限，動態(tài)更新發(fā)送給列車，列車根據(jù)接收到的運行權(quán)限和自身的運行狀態(tài)，計算出列車運行的速度曲線，實現(xiàn)精確的定點停車，實現(xiàn)完全防護(hù)的列車雙向運行模

21、式，更有利于線路通過能力的充分發(fā)揮。移動閉塞ATC系統(tǒng)在我國還未有應(yīng)用實例，國外能提供此類系統(tǒng)的公司有：阿爾卡特公司交叉感應(yīng)電纜作為傳輸媒介的ATC系統(tǒng)，在加拿大溫哥華“天車線”和香港KCRC西部鐵路等應(yīng)用，技術(shù)比較成熟，但交叉感應(yīng)軌間電纜給線路日常養(yǎng)護(hù)帶來不便；美國哈蒙公司基于擴頻電臺通信的移動閉塞應(yīng)用在舊金山BART線，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運用尚不成熟；阿爾斯通公司基于波導(dǎo)傳輸信息的移動閉塞正在新加坡西北線試驗段安裝調(diào)試。信號系統(tǒng)基本功能1、 列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）ATS系統(tǒng)由控制中心、車站、車場以及車載設(shè)備組成。ATS系統(tǒng)在ATP系統(tǒng)的支持下完成對列車運行的自動監(jiān)控，實現(xiàn)以下基本功能：

22、（1）通過ATS車站設(shè)備，能夠采集軌旁及車載ATP提供的軌道占用狀態(tài)、進(jìn)路狀態(tài)、列車運行狀態(tài)以及信號設(shè)備故障等控制和監(jiān)督列車運行的基礎(chǔ)信息。（2）根據(jù)聯(lián)鎖表、計劃運行圖及列車位置，自動生成輸出進(jìn)路控制命令，傳送至車站聯(lián)鎖設(shè)備，設(shè)置列車進(jìn)路、控制列車停站時分。（3）列車識別跟蹤、傳遞和顯示功能。系統(tǒng)能自動完成正線區(qū)段內(nèi)列車識別號（服務(wù)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(diào)度員人工設(shè)定、修改，也可由列車經(jīng)車地通信向ATS發(fā)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(diào)度功能。能根據(jù)列車運行實際的偏離情況，自動生成調(diào)整計劃供調(diào)度員參考或自動調(diào)整列車停站時分，

23、控制發(fā)車時間。（5）ATS中央故障情況下的降級處理，由調(diào)度員人工介入設(shè)置進(jìn)路，對列車運行進(jìn)行調(diào)整，由ATS車站完成自動進(jìn)路或根據(jù)列車識別號進(jìn)行自動信號控制，由車站人工進(jìn)行進(jìn)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。通過設(shè)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(diào)度臺顯示器，能對軌道區(qū)段、道岔、信號機和在線運行列車等進(jìn)行監(jiān)視，能在行調(diào)工作站上給出設(shè)備故障報警及故障源提示。（8）能在中央專用設(shè)備上提供模擬和演示功能，用于培訓(xùn)及參觀。能自動進(jìn)行運行報表統(tǒng)計，并根據(jù)要求進(jìn)行顯示打印。（9）

24、能在車站控制模式下與計算機聯(lián)鎖設(shè)備結(jié)合，將部分或所有信號機置于自動模式狀態(tài)。（10）向通信無線、廣播、旅客向?qū)到y(tǒng)提供必要的信息。2 、列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）ATP系統(tǒng)由地面設(shè)備、車載設(shè)備組成，監(jiān)督列車在安全速度下運行，確保列車一旦超過規(guī)定速度，立即施行制動，主要實現(xiàn)以下功能：（1）自動連續(xù)地對列車位置進(jìn)行檢測，并向列車發(fā)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(hù)，在列車超速時提供常用制動或緊急制動，保證前行與后續(xù)列車之間的安全間隔，滿足正向行車時的設(shè)計行車間隔和折返間隔。對反向運行列車能進(jìn)行ATP防護(hù)。（2）確保列車進(jìn)路正確及列車的運行安全。確保

25、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(cè)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(guī)定的允許速度。（4）為列車車門的開啟提供安全、可靠的信息。（5）根據(jù)聯(lián)鎖設(shè)備提供的進(jìn)路上軌道區(qū)間運行方向，確定相應(yīng)軌道電路發(fā)碼方向。（6）任何車地通信中斷以及列車的非預(yù)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(shè)備故障等均將產(chǎn)生安全性制動。（7）實現(xiàn)與ATS的接口和有關(guān)的交換信息。（8）系統(tǒng)的自診斷、故障報警、記錄。（9）列車的實際速度、推薦速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)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

26、系統(tǒng)（ATO）ATO子系統(tǒng)是控制列車自動運行的設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，在ATP系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ATS的指令實現(xiàn)列車運行的自動駕駛、速度的自動調(diào)整、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(jìn)行追蹤運行和折返作業(yè)，確保達(dá)到設(shè)計間隔及旅行速度。（2）在ATS監(jiān)控范圍的入口及各站停車區(qū)域（含折返線、停車線）進(jìn)行車地通信，將列車有關(guān)信息傳送至ATS系統(tǒng)，以便于ATS系統(tǒng)對在線列車進(jìn)行監(jiān)控。（3）控制列車按照運行圖進(jìn)行運行，達(dá)到節(jié)能及自動調(diào)整列車運行的目的。（4）ATO自動駕駛時實現(xiàn)車站站臺定點停車控制、舒適度控制及節(jié)省能源控制。（5）能根據(jù)停車站臺的

27、位置及停車精度，自動地對車門進(jìn)行控制。（6）與ATS和ATP結(jié)合，實現(xiàn)列車自動駕駛、有人或無人駕駛。信號系統(tǒng)運營模式1 、ATS自動監(jiān)控模式正常情況下ATS系統(tǒng)自動監(jiān)控在線列車的運行，自動向聯(lián)鎖設(shè)備下達(dá)列車進(jìn)路命令，列車在ATP的安全保護(hù)下由司機按規(guī)定的運行圖時刻表駕駛列車運行。控制中心行車調(diào)度員僅需監(jiān)督列車和設(shè)備的運行狀況。每天開班前，控制中心調(diào)度員選擇當(dāng)日的行車運行圖/時刻表，經(jīng)確認(rèn)或作必要的修改，作為當(dāng)日行車指揮的依據(jù)。2 、調(diào)度員人工介入模式調(diào)度員可通過工作站發(fā)出有關(guān)行車命令，對全線列車運行進(jìn)行人工干預(yù)。調(diào)整列車運行計劃包括對列車實施“扣車”、“終止站?！?、改變列車進(jìn)路、增減列車等。3

28、、 列車出入車場調(diào)度模式車輛調(diào)度員根據(jù)當(dāng)日列車運行圖/時刻表編制車輛運用計劃和場內(nèi)行車計劃，并傳至控制中心。車場信號值班員按車輛運用計劃設(shè)置相應(yīng)的進(jìn)路，以滿足列車出入段作業(yè)要求。4、 車站現(xiàn)地控制模式除設(shè)備集中站其他車站不直接參與運營控制，車站聯(lián)鎖和車站ATS系統(tǒng)結(jié)合實現(xiàn)車站和中央兩級控制權(quán)的轉(zhuǎn)換。在中央ATS設(shè)備故障或經(jīng)車站值班員申請，中央調(diào)度員同意放權(quán)后，可改由車站現(xiàn)地控制。在現(xiàn)地控制模式下，車站值班員可直接操從車站聯(lián)鎖設(shè)備，可將部分信號機置于自動模式狀態(tài)，也可將全部信號機設(shè)為自動模式狀態(tài)，控制中心行車調(diào)度員應(yīng)通過通信調(diào)度系統(tǒng)與列車駕駛員、車站值班員保持聯(lián)系。5、 車場控制模式列車出入場和

29、場內(nèi)的作業(yè)均由場值班員根據(jù)用車計劃，直接排列進(jìn)路。車場與正線之間設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，出入場線與正線間采用聯(lián)鎖照查聯(lián)系保證行車安全。6、 列車運行控制模式列車在正線、折返線上的運行作業(yè)時，常用ATO自動駕駛模式和ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式，限制人工駕駛和非限制人工駕駛模式均為非常用模式。（1）ATO自動駕駛模式列車啟動后，在ATP設(shè)備安全保護(hù)下，車載ATO設(shè)備自動控制列車加速、巡航、惰行、制動，并控制列車在車站的停車位置，開關(guān)車門，司機僅需監(jiān)督ATP/ATO車載設(shè)備運行狀況。（2）ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式列車啟動后，車載ATP設(shè)備根據(jù)地面提供的信息，自動生成連續(xù)監(jiān)督列車運行的一次速度模式曲線，實時監(jiān)督

30、列車運行。司機根據(jù)ATP顯示的速度信息駕駛列車，當(dāng)列車運行速度接近限制速度時，提出報警；當(dāng)列車運行速度超過限制速度時，ATP車載設(shè)備將對列車實施制動。（3）限制人工駕駛模式司機以不超過車載ATP的限制速度行車，列車運行安全由司機負(fù)責(zé)，當(dāng)列車超過該限制速度時，ATP車載設(shè)備則對列車實施制動。（4）非限制人工駕駛模式在車載ATP設(shè)備故障狀態(tài)下運用，ATP將不對列車運行起監(jiān)控作用。列車運行安全由司機、調(diào)度員、車站值班員共同負(fù)責(zé)。7 、列車折返模式列車在ATP監(jiān)督人工駕駛模式下折返時，列車由人工駕駛自到達(dá)股道牽出至折返線，由司機轉(zhuǎn)換駕駛端，并折返至發(fā)車股道。在ATO有人駕駛模式下折返時，列車能以較合理

31、的速度從到達(dá)股道牽出至折返線，由司機轉(zhuǎn)換駕駛端和啟動列車，然后從折返線進(jìn)入發(fā)車股道。信號ATC系統(tǒng)依據(jù)控制方式以及信息傳輸方式的不同，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和配置方式也完全不同，在工程設(shè)計中選擇何種配置，須根據(jù)行車組織、車輛性能、車站規(guī)模、線路條件等，以安全性、可靠性為基本原則，兼顧成熟性、經(jīng)濟性、合理性，以發(fā)揮最大效能為目標(biāo)，并需適當(dāng)考慮先進(jìn)性等。城市軌道交通列車自動控制系統(tǒng)自城市軌道交通問世以來，人們不斷地為提高其安全程度和通過能力而努力，其中一項重要的技術(shù)措施就是采用列車運行自動控制系統(tǒng)。列車運行自動控制系統(tǒng)Al，C（AutomaticTrainControl）包括三個子系統(tǒng)：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)盯s

32、（AutomatieTrainSupervision）、列車自動保護(hù)系統(tǒng)ATP（AutomaticTrainProteetion）、列車自動運行系統(tǒng)ATO（AutomatiCTrainoperation），簡稱“3A”系統(tǒng)。城市軌道交通所用的列車自動控制系統(tǒng)。簡稱為ATC系統(tǒng)。ATC是對列車運行全過程或一部分作業(yè)，實現(xiàn)自動控制的設(shè)備的總稱，其核心是列車超速防護(hù)（Automatic Train Protection，ATP）子系統(tǒng)。ATP是ATC系統(tǒng)最重要的部分。因城市軌道交通列車運行速度高，在高峰期列車密度大，而且運輸對象為乘客，發(fā)生行車事故后果嚴(yán)重，依靠運行人員防止運行事故遠(yuǎn)不能滿足運行安全

33、要求，因此必須使用列車自動保護(hù)系統(tǒng)Al，S。ATP系統(tǒng)根據(jù)故障一安全原則，執(zhí)行列車間安全間距的監(jiān)控、列車的超速防護(hù)、安全開關(guān)門的監(jiān)督和進(jìn)路的安全監(jiān)控等功能，確保列車和乘客的安全。列車超速防護(hù)（ATP）子系統(tǒng)主要對列車駕駛進(jìn)行速度防護(hù)，有防止列車超速和越過禁止信號機等功能。按工作原理不同，ATP子系統(tǒng)可分為“車上實時計算允許速度”及“地面集中計算后直接向列車傳送速度信息”兩大類。前者的工作原理是：通過車地通信，不斷將地面信息、線路參數(shù)信息、前方目標(biāo)點的距離和允許速度信息等等傳至車上，由車載計算機實時計算得出即時的運行速度，依此對列車速度實現(xiàn)速度監(jiān)控。在ATP基礎(chǔ)上建立的ATC，其功能還包括對列車

34、的起動、加速、惰行的監(jiān)控。它是按規(guī)定程序結(jié)合有關(guān)地面信息來實施操作的，可以使列車經(jīng)常處于最佳運行狀態(tài)，避免了不必要的、過于劇烈的加速和減速，因此明顯提高了旅客的舒適度，提高了列車的準(zhǔn)點率，以及減少了輪軌磨耗。若與列車的再生制動配合，可以最大限度地節(jié)省電能。城市軌道交通的另一要求是必須實行統(tǒng)一指揮調(diào)度，才能充分發(fā)揮其運輸快捷、準(zhǔn)時的特點，在列車運行發(fā)生偏差時也容易通過集中調(diào)度使之恢復(fù)正常。Al，S子系統(tǒng)便是實現(xiàn)這一目的的系統(tǒng)。它的主要作用是實現(xiàn)對列車運行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對全線列車進(jìn)行管理。它給行車調(diào)度人員顯示出全線列車的運行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運行圖的執(zhí)行情況，在列車偏離運行圖時及時做

35、出反應(yīng)（提出調(diào)整建議或自動修整運行圖），從而保證列車按時刻表正點運行。ATO系統(tǒng)以列車自動保護(hù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)、配置車載計算機系統(tǒng)及必要的輔助設(shè)備，主要執(zhí)行站間自動運行、列車在車站的定點停車、在終點的自動折返等功能。它對于列車運行規(guī)范化、減少人為影響，在高密度、高速度運行條件下保證運行秩序有很大好處，在節(jié)約列車能耗方面也有一定作用，同時還可以減輕司乘人員的勞動強度。軌道交通的優(yōu)點及運營中存在的問題及未來的前景城市軌道交通具有運量大、速度快、安全、準(zhǔn)點、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和用地等特點。世界各國普遍認(rèn)識到：解決城市的交通問題的根本出路在于優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng)。軌道交通有很多的特征，

36、比如說是城市公共客運交通系統(tǒng)中具有中等以上運量的輪軌交通系統(tǒng)（有別于道路交通），主要為城市（有別于市際鐵路，郊區(qū)及大都市圈范圍）公共客運服務(wù)，是一種在城市公共客運交通中起骨干作用的現(xiàn)代化立體交通系統(tǒng)。作為城市交通公共系統(tǒng)的一個重要組成部分，在中國國家規(guī)定，將城市軌道交通定義為“通常以電能為動力，采取輪軌運轉(zhuǎn)方式的快速大運量公共交通之總稱?！蹦壳皣H軌道交通有地鐵、輕軌、市郊鐵路、有軌電車以及懸浮列車等多種類型，城市軌道交通和其他公共交通相比，具有以下特點：用地省，運能大，軌道線路的輸送能力是公路交通輸送能力的近10倍。每一單位運輸量的能源消耗量少，因而節(jié)約能源；采用電力牽引，對環(huán)境的污染小。既

37、然有特點，那肯定會存在問題。主要體現(xiàn)在：處理盲目且不夠合格，信息溝通效率低，缺乏整體觀念，缺乏對事件發(fā)展的預(yù)判力，分工不明確，責(zé)任不清楚，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)執(zhí)行不到位，調(diào)度專業(yè)能力不足等。造成這些的主要原因有：1.我國軌道交通發(fā)展起步較晚，調(diào)度經(jīng)驗不足；2.近年城軌跨越式發(fā)展后，人才分流嚴(yán)重；3.沒有規(guī)范的培訓(xùn)機制；4.管制層對行車調(diào)度定位不清等。中國軌道交通設(shè)備在全面建設(shè)初期主要依靠進(jìn)口，價格昂貴，地方財力難以承受，在一定程度上限制了我國城市軌道交通規(guī)模的擴大。自從實施城市軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化政策以來，中國城軌車輛國產(chǎn)化成績斐然，國產(chǎn)城軌車輛不斷涌現(xiàn)，自主創(chuàng)新能力顯著增強。當(dāng)前全國各地紛紛掀起城市軌道交通建設(shè)高潮，國產(chǎn)軌道交通設(shè)備的市場需求大幅提升，廣闊的市場空間將有力拉動我國軌道交通設(shè)備制造業(yè)的長足發(fā)展。隨著城市化建設(shè)步伐的加快，中心城市不斷在向周邊輻射，軌道交通建設(shè)的緊迫性也在增加。中國已形成一個世界上規(guī)模最大、發(fā)展最快的軌道交通建設(shè)市場。