铁路与城市轨道交通信号控制系统比较和展望

【摘要】铁路是我们常用的交通工具之一。在经济发达城市，城市轨道交通开始盛行。本文对两者进行比较分析，以供借鉴和参考。

【关键词】铁路；城市轨道；相同；区别；展望

中图分类号：F530文献标识码： A

一、前言

铁路和城市轨道都是轨道交通工具，但是两者具有一定的区别和联系，本文将进行详细分析。

二、城市轨道交通信号系统的发展和应用状况

二十世纪八十年代末加拿大温哥华的天车（skytrain）轨道交通信号系统首个通信列车控制系统CBTC（communicationbasedtraincontrolsystem）投入商业运营，CBTC是基于通信的列车控制系统，是一种连续的列车自动控制系统，采用高精度的列车定位，独立于轨道电路，连续、大容量、双向车-地数据通信，车载及轨旁处理器能够实施安全功能的信号控制系统。

CBTC系统已引起城市轨道交通建设的重视，但广泛采用CBTC信号系统还是在上世纪末开始。因为CBTC信号系统的自动化程度高、轨旁设备少、运营能力大和高安全性及高可靠性已逐步得到认可。因此，自二十世纪末以来，国外轨道交通信号系统的建设和改造项目几乎都采用了CBTC系统，国内近几年建设的项目也都采用了CBTC信号系统。正是由于CBTC系统与基于轨道电路的传统信号系统相比的诸多优点和优势，CBTC系统的开发、应用正在朝着互联互通和兼容性的方向发展，在轨道交通建设和改造过程中广泛采用，CBTC系统代表着城市轨道交通信号系统的发展方向。

三、铁路与城市轨道交通列车速度自动控制系统的主要相同点

铁路与城市轨道交通ATP系统,尽管因列车运行速度和行车间隔的要求不同而存在一些差异,但在很多方面还是相同的。

1、停车点防护

安全停车点是基于危险点定义的,危险点是列车超越后可能发生危险的点。停车点有时即是危险点,通常在停车点前方设置一段防护段,ATP系统计算得出的紧急制动曲线即以该防护段为基础,保证列车不超越防护段。有时也可在防护段设置一列车滑行速度值,如5km/h。根据需要,列车可在此基础上加速,或者停在危险点前方。

2、列车间隔控制

列车间隔控制是一种保证行车安全(防止两列车发生尾追事故)、提高运行效率(使两列车的时间间隔最短)的信号技术。目前,由于铁路线路条件、列车种类、行车组织方式和对通过能力要求的差别,列控系统也各不一样。一般列车运行控制系统可分为2个档次:第1档次是以一般轨道电路为基础,按固定闭塞方式实现列车速度分级控制,即以当前闭塞分区出口为目标点,按速度等级生成速度防护曲线;第2档次则是以数字编码轨道电路为基础,按一次制动模式控制列车。城市轨道交通列控系统一般采用的都是一次模式曲线。

3、速度监督与超速防护

ATP的速度限制分为2种:一种是固定速度限制,如区间最大允许速度(取决于线路参数),列车最大允许速度(取决于列车的物理特性);另一种是临时性的速度限制,例如线路维修、施工时临时设置的速度限制。ATP系统始终严密监视这类速度限制不被超越,一旦超过,先做告警,后启动紧急制动,并做记录。

4、测速与测距

高速铁路和城市轨道交通的列车速度自动控制系统,都具有测速与测距功能。ATP系统利用装在轮轴上的测速传感器测量列车的即时速度,并在驾驶室内显示。ATP系统的列车定位是以轨道电路为基础的,而对轨道电路内的运行距离测量,则可依赖于所记录的车轮转数及预知的车轮直径加以转换。

四、铁路信号系统与城市轨道交通信号系统的区别

城市轨道交通信号系统和铁路信号系统在基本控制原理、信息传输方式等方面都有相同或相似的地方，但两者的终极控制理念还是有很大差异:城市轨道交通更注重行车密度，把握列车的追踪间隔是控制的核心，而铁路信号系统不仅要缩短列车追踪间隔(这个间隔远比城轨的大)，更关键的是提高运行速度，增大运营能力。所以两种信号系统的区别远远多于共同点。以下作简要分析。

1、铁路信号系统和城轨信号系统的发展渊源不同

铁路信号系统其起始技术大多来源于自主发展，基本设备均国产化有自己的知识产权，就是目前的高铁技术也已经通过引进―――消化―――改进―――自主创新达到了很大程度的国产化，基本上达到了制式统一、体系完整，产品配套已经有自己独立的科研、教育、设计、生产制造、施工维护队伍，这就是具有中国特色的一整套完备的铁路信号系统。而城轨信号系统基本上都是全套引进国外先进技术，还没有完全从引进消化发展到自主创新的阶段，城市轨道交通信号系统的自主研发才蹒跚起步，目前还没有一套具有自主产权的信号系统，也没有形成行业完备的技术规范和标准。

2、信号系统的构成方式不同

城市轨道信号系统主要是ATC系统和车辆段联锁系统组成，ATC(ATS\ATO\ATP三个系统组成)系统主要保证正线列车的运行控制，完成系统信息检测、运行防护和列车运行方式的控制，而城轨车辆段类似于铁路的区段站，其行车组织工作主要包括编解、接发及调车，因而，城轨交通车辆段的信号设备远多于其他车站，通常独立采用一套联锁装置。除车辆段外，其他车站的行车组织作业既单纯又简单，所以在联锁车站上的信号灯也仅有3种颜色、4种含义。

铁路信号系统包括车站联锁设备、区间闭塞设备及编组站驼峰控制系统及列车运行自动控制系统等组成，其设备的复杂性和控制的各自为政导致技术的更新达不到步调一致，使整个系统不容易整合。

3、信号设备的布局及应用的差异，导致联锁关系的难易程度不同

（1）信号机的布局及显示

在城轨中信号机一般设置在线路右侧，大都采用LED信号机，列车信号基本上有红绿黄三色显示，城轨中大多数信号机均设置在车辆段。不同于铁路信号的左向行车制，大都采用色灯信号机，信号显示组合多样，含义复杂，时速200km/h高速铁路，均取消了区间地面信号机，车载速度显示成为列车运行的凭证。这点和城轨到有相似之处。列车自动运行控制系统对于提高运输效率、保障高速铁路列车运行安全将具有非常重要的意义。

（2）道岔控制

目前高速铁路在正线上采用大号码可动心轨道岔，需要多点多台转辙机牵引，并采用复合锁闭(内锁闭和外锁闭)技术。联锁中需设有特殊电路控制，并要求列车速度控制系统应具有防止列车超速通过道岔的功能，从这一点上说，高速铁路应较城市轨道交通复杂。城市轨道交通因为对速度要求较低另外有地域范围限制，正线一般采用9号道岔，车辆段(停车场)一般采用7号道岔，如果正线上采用的是9号AT道岔(弹性可弯道岔)时才需要两个牵引点，即一组道岔需要两台转辙机牵引。

（3）联锁方式

铁路与城市轨道交通信号系统相比，有一个显著的不同，那就是城市轨道交通一般车站没有分支(折返站除外)，不设道岔，从而也不设地面信号机，仅在少数的有岔联锁站和车辆段才布局道岔和地面信号机，所以联锁设备的监控对象远远少于铁路车站的监控对象，城轨车站(折返站除外)全部的作业就是旅客的乘降，作业形式单调，联锁关系简单。

5、中断站

高速铁路由于站间距较长，无法满足信息传输的要求，往往需在区间增加设置区间信号无人值守中继站，一个中继站一般只可以管理区域内的256个环线。而城市轨道交通则不需设置。

五、铁路与城市轨道交通信号控制系统展望

目前,我国高速铁路的发展尚处在起步阶段,若将城市轨道交通的一些成熟的信号技术移植到高速铁路中,将大大促进高速铁路信号技术的发展。通过前面的比较不难看出,高速铁路具有闭塞分区长,行车速度快、联锁及道岔控制复杂等特点,所以高速铁路应针对自己的特点在城市轨道交通列车运行控制系统的基础上进行改造和创新。

可喜的是,近几年来,三大干线相继开行了最高时速达140~160km/h的旅客列车,繁忙干线全面提速取得了历史性进展。我国正在建设时速200km/h的秦沈客运专线以及即将建设时速300km/h以上的京沪高速铁路,均取消了区间地面信号机,车载速度显示成为列车运行的凭证。列车自动运行控制系统对于提高运输效率、保障高速铁路列车运行安全将具有非常重要的意义。

六、结束语

综合两者的比较分析我们不难发现，城市轨道交通和铁路共轨运行是当前城市交通发展的趋势，铁路和城市轨道交通的合并统一将成为大的趋势。

参考文献:

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