軌道交通信號安全論文
軌道交通是指運營車輛需要在特定軌道上行駛的一類交通工具或運輸系統(tǒng)。最典型的軌道交通就是由傳統(tǒng)火車和標準鐵路所組成的鐵路系統(tǒng)。下面我們來看一下關于軌道交通信號的論文吧。
摘 要：城市軌道交通是緩解現(xiàn)代城市交通壓力的重要方式。近年來，我國各大城市紛紛加快了軌道交通的投資與建設，以此提高城市公共交通運輸能力緩解地面交通壓力。在地鐵工程建設與發(fā)展中,軌道交通系統(tǒng)作為大容量公共交通工具,其安全性直接關系到廣大乘客的生命安全,信號系統(tǒng)是城市軌道交通的重要基礎設施之一，作為保證列車安全、正點、快捷、舒適、高密度不間斷運行的重要技術裝備在軌道交通系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位，同時也是關系到列車行駛安全的關鍵。現(xiàn)就城市軌道交通信號系統(tǒng)進行簡要論述，主要介紹信號系統(tǒng)的構成、功能、控制模式、在我國的應用情況以及存在的不足和發(fā)展對策。
關鍵詞：軌道交通；信號系統(tǒng)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢
一、城市軌道交通信號的發(fā)展
1.1軌道交通信號的發(fā)展背景
軌道交通通起源于英國，最早的列車指揮是由一位帶紳士禮帽、穿黑大衣和白褲子的鐵路員工騎馬在前引導運行的，他邊跑邊以各種手勢發(fā)出信號指揮列車的前進和停止。
為確保安全，人們開始研究使用固定的信號設備：用一塊長方形的板子，橫向線路是停車信號，順向線路是行車信號�？墒琼樝蚓�路的板子實際上很難觀察，故又在頂端加塊圓板。當必須在晚間開車時，就以紅色燈光表示停車信號，白色燈光表示行車信號。
1841年，英國人戈里高利提出用長方形臂板作為信號顯示，裝設在倫敦車站，這是鐵路上首次使用臂板式信號機。而慢慢隨著科技的發(fā)展出現(xiàn)了色燈信號機漸漸代替了臂板信號機，直到現(xiàn)在的列車自動控制系統(tǒng)。
1.2軌道交通信號的發(fā)展現(xiàn)狀
眾所周知，城市軌道交通系統(tǒng)因基建成本高，往往采用高速度、高密度方式運營，這樣就必須依靠先進的通信信號設備來進行控制和管理。城市軌道交通的信號系統(tǒng)，已從早期的固定閉塞發(fā)展到了準移動閉塞，正在向移動閉塞方向發(fā)展。傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)即以地面信號顯示為依據(jù)，司機按行車規(guī)則操縱列車運行�，F(xiàn)代信號系統(tǒng)有６個基本目標：以安全的方式控制列車有條件地前進；使本列車與前行車或股道盡頭保持安全距離；防止出現(xiàn)列車沖突進路；使列車能夠按要求的時間間隔運行；使列車能夠按時刻表速度運行，以便最大程度地避免危及安全的各種干擾；保證關鍵點閉鎖在正確位置。目前世界各國的城市軌道交通信號系統(tǒng)大都采用列車自動控制系統(tǒng)（ＡＴＣ），已基本上滿足上述基本目標。
我國軌道交通的ATC系統(tǒng)目前大多采用進口設備，主要來自德國SIEMENA、英國WESTINGHOUSE、美國US&S、法國ALSTON等公司。國產信號系統(tǒng)由于多種原因尚未形成完整的產品，近年來ATP系統(tǒng)等開始逐步在正線得到應用。
1.3城市軌道交通的發(fā)展趨勢
當下我國城市軌道交通建設正處于高速發(fā)展階段，各種各樣交通信號系統(tǒng)紛紛踏入中國軌道交通市場，那么如何選擇先進、安全、可靠、經(jīng)濟、使用性的信號系統(tǒng)成為了當前我國城市軌道交通的一項重要課題。當前國外主流的城市軌道交通通信系統(tǒng)主要有數(shù)字軌道電路系統(tǒng)、分析模擬軌道電路系統(tǒng)和基于通信的列車運行控制系統(tǒng)模式，我們要結合國內外各類軌道交通信號的優(yōu)缺點，尋找出適合我國國情的城市軌道交通信號系統(tǒng)，在未來城市軌道交通系統(tǒng)國產化建設才是正確的發(fā)展方向。城市軌道交通國產化，不僅能降低建設成本（國產的CBTC比引進國外的系統(tǒng)造價低20％），而且能降低運營成本，更重要的是促進我國城市軌道交通技術水平的大幅提升，有利于人才培養(yǎng)。并且參與國際競爭。
那么，參與技術服務，國內硬件加工，逐步吸收熟悉國外技術是首要的。其次，通過技術引進，掌握系統(tǒng)功能單元間接口協(xié)議和技術標準，最后要積極跟蹤并參與CBTC的研究。
城市軌道交通的信號系統(tǒng)，已從早期的固定閉塞發(fā)展到了準移動閉塞，正在向移動閉塞方向發(fā)展。傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)即以地面信號顯示為依據(jù)，司機按行車規(guī)則操縱列車運行�，F(xiàn)代信號系統(tǒng)有六個基本目標：以安全的方式控制列車有條件地前進；使本列車與前行車或股道盡頭保持安全距離，防止出現(xiàn)列車沖突進路；使列車能夠按照要求的時間間隔運行；使列車能夠按時刻表速度運行，以便最大程度地避免危及安全的各種干擾，保證關鍵點鎖閉在正確位置。
ATP的主要作用是根據(jù)故障-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、安全開關門的監(jiān)督和進路的安全監(jiān)控等功能，確保列車和乘客的安全；ATO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；ATS的主要作用是監(jiān)督列車狀態(tài)、產生列車時刻表、自動調整列車運行時刻和保證列車按時刻表正點運行、生成運行報告和統(tǒng)計報告、向旅客向導系統(tǒng)提供信息等。
由于通信技術的發(fā)展，ATC系統(tǒng)中ATS子系統(tǒng)的功能也越來越強，已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的“列車自動監(jiān)督”，ATS子系統(tǒng)正在向集成化方向發(fā)展；維修管理更加重要為了提高系統(tǒng)的可靠性、減少維護費用，信號系統(tǒng)的監(jiān)控管理以及維修管理信息系統(tǒng)都非常重要。
二、城市軌道交通系統(tǒng)的構成及功能
2.1 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：
�。�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(tài)、進路狀態(tài)、列車運行狀態(tài)以及信號設備故障等控制和監(jiān)督列車運行的基礎信息。
（2）根據(jù)聯(lián)鎖表、計劃運行圖及列車位置，自動生成輸出進路控制命令，傳送至車站聯(lián)鎖設備，設置列車進路、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(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度功能。能根據(jù)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(fā)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(jù)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(qū)段、道岔、信號機和在線運行列車等進行監(jiān)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(tǒng)計，并根據(jù)要求進行顯示打印。
�。�9）能在車站控制模式下與計算機聯(lián)鎖設備結合，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、旅客向導系統(tǒng)提供必要的信息。
2.2 列車自動防護子系統(tǒng)（ATP）
ATP系統(tǒng)由地面設備、車載設備組成，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，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(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)鎖設備提供的進路上軌道區(qū)間運行方向，確定相應軌道電路發(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(xiàn)與ATS的接口和有關的交換信息。
�。�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。
2.3 列車自動駕駛子系統(tǒng)（ATO）
ATO子系統(tǒng)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(tǒng)的保護下，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，以較高的速度進行追蹤運行和折返作業(yè)，確保達到設計間隔及旅行速度。
�。�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）進行車—地通信，將列車有關信息傳送至ATS系統(tǒng)，以便于ATS系統(tǒng)對在線列車進行監(jiān)控。
�。�3）控制列車按照運行圖進行運行，達到節(jié)能及自動調整列車運行的目的。
（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(xiàn)列車自動駕駛、有人或無人駕駛。
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)結構組成和配置方式也完全不同，在工程設計中選擇何種配置，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，并需適當考慮先進性等。
三個子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡構成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)地面控制與車上控制結合、現(xiàn)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(tǒng)。
2.4聯(lián)鎖系統(tǒng)
在鐵路車站上，為了保證機車車輛和列車在進路上的安全，有效利用站內線路， 高效率地指揮行車和調車，改善行車人員的勞動條件，利用機械、電氣自動控制和遠程控制、計算機等技術和設備，使車站范圍內的信號機、進路和進路上的道岔相互具有制約關系，這種關系稱為聯(lián)鎖。為完成聯(lián)鎖關系而安裝的技術設備稱為聯(lián)鎖設備。
（1）聯(lián)鎖的基本內容
防止建立會導致機車車輛相互沖突的進路；必須使列車或調車車列經(jīng)過的所有道岔均鎖閉在與進路開通方向相符合的位置；必須使信號機的顯示與所建立的進路相符合。進路上各區(qū)段空閑時才能開放信號；進路上有關道岔在規(guī)定位置時才開放信號；敵對信號未關閉時，防護該進路的信號機不能開放。同時這三點也是聯(lián)鎖最基本的三個個技術條件，只有在滿足了這三點條件，聯(lián)鎖才能成立，列車進路與調車進路才能安全進行。
�。�2）聯(lián)鎖設備
控制車站的道岔、進路和信號機，并實現(xiàn)它們之間的聯(lián)鎖關系的設備，稱之為聯(lián)鎖設備。聯(lián)鎖設備是軌道交通的重要信號設備，用來在車站和車輛段實現(xiàn)聯(lián)鎖閉塞關系，建立進路，控制道岔的轉換和信號機的開關，以及進路解鎖，以保證行車安全。聯(lián)鎖設備分為正線車站聯(lián)鎖設備合車輛段聯(lián)鎖設備。聯(lián)鎖設備早期為機械聯(lián)鎖，后來發(fā)展成為繼電器集中聯(lián)鎖。隨著3C技術的快速發(fā)展，計算機聯(lián)鎖已經(jīng)成為聯(lián)鎖設備的主要發(fā)展方向。
三、結 論
城市軌道交通信號系統(tǒng)是技術含量高，行車指揮自動化和保障安全的重要技術裝備，就現(xiàn)在我國的情況而言，城市軌道交通是人們普遍會選擇的交通出行方式，安全是我們首要考慮的問題，就目前而言，我國在世界的大發(fā)展中還是處于較為落后的局面。對我國城市軌道交通現(xiàn)代信號國產化進程滯后的現(xiàn)狀，必須引起高度關注，盡快提高我國信號裝備的技術水平，取長補短，吸取國外先進經(jīng)驗，發(fā)展具有中國特色的城市軌道交通現(xiàn)代信號系統(tǒng)，使中國的軌道交通通信信號系統(tǒng)處于國際的前沿。
致 謝
本文是在王靜老師的精心指導和支持下完成的，所以首先要感謝我的論文老師王靜。通過老師的精心指導以及我這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《淺談城市軌道交通通信系統(tǒng)》終于完成了，這同時也意味著大學三年的生活即將結束。
在大學階段我在學習上和思想上都受益非淺這除了自身的努力外與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。在本論文的寫作過程中我的導師王靜老師傾注了大量的心血從選題到開題報告從寫作提綱到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題嚴格把關循循善誘在此我表示衷心感謝。同時感謝我的爸爸媽媽焉得諼草言樹之背養(yǎng)育之恩無以回報你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際我的心情無法平靜從開始進入課題到論文的順利完成有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助在這里請接受我誠摯謝意。
參 考 文 獻
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