淺談城市地鐵ATC信號(hào)系統(tǒng)功能及自動(dòng)信號(hào)的作用

1、    淺談城市地鐵atc信號(hào)系統(tǒng)功能及自動(dòng)信號(hào)的作用    王朝中圖分類(lèi)號(hào)：u284.48【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷加快。城市軌道交通在現(xiàn)代城市公共交通中的地位日益顯著。城市地鐵作為城市軌道交通系統(tǒng)的一部分,對(duì)緩解城市交通壓力、實(shí)現(xiàn)列車(chē)快速、高密度、有序運(yùn)行起著重要的作用。地鐵機(jī)電系統(tǒng)主要包括信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電力供電系統(tǒng)、接觸網(wǎng)、環(huán)控系統(tǒng)、fas系統(tǒng)、bas系統(tǒng)、afc自動(dòng)售檢票系統(tǒng)。atc信號(hào)系統(tǒng)主要包括atp、ato、ats三大系統(tǒng).各子系統(tǒng)間相互滲透,實(shí)現(xiàn)地面控制與車(chē)上控制相結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合,構(gòu)成一個(gè)以

2、安全設(shè)備為基礎(chǔ),集行車(chē)指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車(chē)駕駛自動(dòng)化等功能為一體的自動(dòng)控制系統(tǒng),本文通過(guò)從列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)概述、自動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)、觸發(fā)條件、觸發(fā)距離的判斷、安全條件等方面進(jìn)行分析atc系統(tǒng)功能原理及自動(dòng)信號(hào)的作用，使自動(dòng)信號(hào)在城市地鐵運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮自身作用，達(dá)到提高城市地鐵運(yùn)營(yíng)效率的目的。城市地鐵系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)具有小編組、高密度、運(yùn)行間隔短等特點(diǎn),因此其信號(hào)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的基礎(chǔ)上,必須盡可能地以提高運(yùn)營(yíng)效率為目標(biāo)。為此,提高地鐵信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化程度就顯得尤為重要。自動(dòng)信號(hào)則是為了達(dá)到此目的而設(shè)計(jì)的,并已在地鐵信號(hào)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)概述 自動(dòng)信號(hào)作用發(fā)展1、列車(chē)運(yùn)行控制系

3、統(tǒng)（atc）概述1.1 atc系統(tǒng)組成:列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)atc系統(tǒng)（automatic train control），該系統(tǒng)主要由3部分組成：列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)atp（automatic train protection）、列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ato（automatic train operation）和列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)ats（automatic train supervision）。其主要功能：三個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車(chē)上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車(chē)指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車(chē)駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.2 列車(chē)超

4、速防護(hù)系統(tǒng)atpatp系統(tǒng)由地面設(shè)備、車(chē)載設(shè)備組成。其主要功能：主要用于對(duì)列車(chē)駕駛進(jìn)行超速防護(hù)，對(duì)與安全有關(guān)的設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)督列車(chē)在安全速度下運(yùn)行，確保列車(chē)一旦超過(guò)規(guī)定速度，立即施行制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)間隔保護(hù)、超速防護(hù)等功能。它的主要工作原理是：控制中心不斷將控制信息通過(guò)鋼軌或無(wú)線通道傳遞給運(yùn)行中的列車(chē)，列車(chē)上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算出列車(chē)運(yùn)行的實(shí)時(shí)速度和允許速度，依照實(shí)時(shí)速度必須低于允許速度的原則進(jìn)行列車(chē)速度監(jiān)督及控制。使用atp系統(tǒng)可以大大縮短列車(chē)的運(yùn)行間隔，提高線路的利用率和行車(chē)的安全性。1.3 列車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)atoato子系統(tǒng)是控制列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行的設(shè)備，由車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備組成。其主要功能

5、：主要用于實(shí)現(xiàn)“地對(duì)車(chē)控制”，即用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)的控制，ato系統(tǒng)可以使列車(chē)經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，避免不必要的、過(guò)于劇烈的列車(chē)加速和減速，明顯的提高旅客的舒適度，提高列車(chē)準(zhǔn)點(diǎn)率及減少輪軌磨損，與列車(chē)的再生制動(dòng)相配合，可以節(jié)省電能的消耗。在atp系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ats的指令實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)駕駛、速度的自動(dòng)調(diào)整、列車(chē)車(chē)門(mén)控制。1.4 列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)atsats系統(tǒng)由控制中心、車(chē)站、車(chē)場(chǎng)以及車(chē)載設(shè)備組成。其主要功能：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的監(jiān)督和控制，輔助行車(chē)調(diào)度人員對(duì)全線列車(chē)運(yùn)行進(jìn)行管理。它給行車(chē)調(diào)度人員顯示出全線列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運(yùn)行圖的執(zhí)行情況，在列車(chē)因故偏離運(yùn)行圖時(shí)及時(shí)

6、做出反應(yīng)，通過(guò)ato接口向旅客提供運(yùn)行信息通報(bào)。2. 自動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)為了提高地鐵運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化程度,給車(chē)站的相關(guān)信號(hào)機(jī)賦予自動(dòng)屬性,使得以某信號(hào)機(jī)為始端,一條或幾條進(jìn)路可以根據(jù)列車(chē)的運(yùn)行狀況而自動(dòng)辦理出來(lái),則稱(chēng)此始端信號(hào)機(jī)具有自動(dòng)功能,或簡(jiǎn)稱(chēng)為自動(dòng)信號(hào)。自動(dòng)信號(hào)屬于列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控()系統(tǒng)的一部分。如圖1所示,由規(guī)定的操作賦予2信號(hào)機(jī)自動(dòng)屬性后,2為自動(dòng)信號(hào)。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行至軌道區(qū)段2時(shí),根據(jù)列車(chē)目的地自動(dòng)辦理出24或26進(jìn)路,區(qū)段2、4、6、8為2的觸發(fā)區(qū)段。若將2的自動(dòng)屬性取消后,2即成為一般信號(hào)機(jī),不具有自動(dòng)觸發(fā)功能,必須手工辦理進(jìn)路。3自動(dòng)信號(hào)的觸發(fā)條件3.1車(chē)地通信 (twc)是在atc信號(hào)系統(tǒng)中

7、 ,實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備與軌旁設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)姆前踩ㄐ抛酉到y(tǒng) ,分為車(chē)載twc和軌旁twc。其主要功能 :保持大部分信息在軌旁twc和車(chē)載twc之間的通信過(guò)程中不變 ;支持列車(chē)在ato程序控制的停車(chē)過(guò)程中準(zhǔn)確定位。3.2列車(chē)運(yùn)行至觸發(fā)區(qū)段時(shí),由系統(tǒng)根據(jù)列車(chē)目的地生成自動(dòng)信號(hào)觸發(fā)命令。若車(chē)載信號(hào)和地面信號(hào)系統(tǒng)之間有車(chē)地通信系統(tǒng)(,以下簡(jiǎn)稱(chēng)),則通過(guò)系統(tǒng),可以由列車(chē)發(fā)至地面的信息中獲得列車(chē)目的地;對(duì)于無(wú)的系統(tǒng),可通過(guò)列車(chē)運(yùn)行圖獲得列車(chē)目的地。3.3為了自動(dòng)信號(hào)保證觸發(fā)命令的正確執(zhí)行,在觸發(fā)命令生成前還應(yīng)按照以下原則進(jìn)行預(yù)先檢查:1.觸發(fā)進(jìn)路的始端信號(hào)為自動(dòng)信號(hào)。2.列車(chē)運(yùn)行方向處于正向,即若運(yùn)行方

8、向?yàn)榉聪?則不允許自動(dòng)信號(hào)觸發(fā)。3.所要觸發(fā)進(jìn)路內(nèi)的道岔、區(qū)段等基本聯(lián)鎖條件滿(mǎn)足。4.為了防止錯(cuò)辦進(jìn)路,在車(chē)站同一咽喉內(nèi),同一時(shí)間只允許生成1條進(jìn)路觸發(fā)命令。觸發(fā)自動(dòng)信號(hào)前,系統(tǒng)會(huì)不斷檢查以上條件是否滿(mǎn)足,若條件滿(mǎn)足則生成觸發(fā)命令并發(fā)送給聯(lián)鎖系統(tǒng),由其辦理出相應(yīng)進(jìn)路。在這里,系統(tǒng)負(fù)責(zé)自動(dòng)觸發(fā)命令的生成,而聯(lián)鎖負(fù)責(zé)命令的執(zhí)行。4自動(dòng)信號(hào)觸發(fā)距離的判斷在全國(guó)多個(gè)城市地鐵運(yùn)行中,大量實(shí)踐證明，自動(dòng)信號(hào)觸發(fā)距離太長(zhǎng)就會(huì)引起相關(guān)道岔提前鎖閉,影響到其他進(jìn)路的正常辦理;觸發(fā)距離太短也會(huì)影響到進(jìn)路正常辦理，由于進(jìn)路來(lái)不及辦理出來(lái)，使得列車(chē)提前減速甚至可能會(huì)造成區(qū)間停車(chē),影響運(yùn)行效率和旅客舒適度及安全度。在大

9、量實(shí)際應(yīng)用中,觸發(fā)區(qū)的長(zhǎng)短即在距自動(dòng)信號(hào)多遠(yuǎn)處開(kāi)始發(fā)出進(jìn)路觸發(fā)命令是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。這部分問(wèn)題必須要和和列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)()結(jié)合在一起綜合考慮,應(yīng)根據(jù)列車(chē)的速度距離曲線、聯(lián)鎖關(guān)系辦理進(jìn)路所需的合適時(shí)間、以及系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間作全面的考慮,使得列車(chē)接近該信號(hào)時(shí),其速度距離曲線平滑。自動(dòng)信號(hào)前方有個(gè)軌道區(qū)段,沿運(yùn)行方向依次為1、2、,在防護(hù)下,列車(chē)在每一區(qū)段的運(yùn)行時(shí)間(這里指列車(chē)頭部占用本區(qū)段至列車(chē)頭部占用前方下一區(qū)段所經(jīng)歷時(shí)間)為1、2、。為了確定觸發(fā)區(qū)段,從區(qū)段1開(kāi)始,根據(jù)列車(chē)速度距離曲線找到因信號(hào)不開(kāi)放而導(dǎo)致列車(chē)開(kāi)始減速的第1個(gè)區(qū)段。為使列車(chē)在進(jìn)入后不會(huì)因信號(hào)未開(kāi)放而減速,需在進(jìn)入前開(kāi)放?，F(xiàn)設(shè)

10、開(kāi)放信號(hào)的時(shí)間為1(這里考慮最不利條件,如進(jìn)路內(nèi)道岔均在非期望位置等),系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為2,列車(chē)在后方區(qū)段-1內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間為-1。若-1>(1+2),即說(shuō)明列車(chē)占用-1時(shí)開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)能滿(mǎn)足要求,因此區(qū)段-1作為開(kāi)始觸發(fā)區(qū)段;若-1(1+2)是否滿(mǎn)足;若滿(mǎn)足則-2作為開(kāi)始觸發(fā)的區(qū)段,如此不斷重復(fù),直至找到合適的區(qū)段。5. 自動(dòng)信號(hào)的安全條件自動(dòng)信號(hào)是根據(jù)列車(chē)運(yùn)行狀況而自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路,在一定程度上提高了運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化程度,但這種自動(dòng)化是具有安全條件的,這個(gè)條件就是列車(chē)必須處于系統(tǒng)的防護(hù)之下。若此項(xiàng)條件不具備(如列車(chē)系統(tǒng)已切除),則很可能由于進(jìn)路自動(dòng)辦理而引發(fā)安全性事故。因此,實(shí)際運(yùn)營(yíng)中若列車(chē)已無(wú)防

11、護(hù),應(yīng)避免使用自動(dòng)信號(hào),采取相應(yīng)的安全措施后需人工辦理進(jìn)路以保證安全。6總結(jié)由于地鐵系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)具有小編組、高密度、運(yùn)行間隔短等特點(diǎn),所以其信號(hào)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的基礎(chǔ)上,必須盡可能地以提高運(yùn)營(yíng)效率為目標(biāo)。為此,提高地鐵信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化程度就顯得尤為重要。因而在城市地鐵設(shè)計(jì)施工時(shí)，必須結(jié)合聯(lián)鎖關(guān)系、列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)等其他信號(hào)系統(tǒng)綜合考慮自動(dòng)信號(hào)的設(shè)置、觸發(fā)條件、觸發(fā)區(qū)段的距離等方面的問(wèn)題，自動(dòng)信號(hào)的作用則是為了達(dá)到此目的而設(shè)計(jì)的,并已在多個(gè)城市地鐵信號(hào)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于提高城市地鐵運(yùn)營(yíng)效率取得了良好效果。參考文獻(xiàn)1、地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).50157 2003.2、吳汶麒.城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng).北京:中國(guó)鐵道出版社1998.3、肖寶弟 對(duì)我國(guó)城市軌道交通信號(hào)