西门子信号控制系统在轨道交通中的应用

【摘要】城市轨道交通近几年在我国城市发展中起到了不可替代的作用，地铁、轻轨、和城市铁路都在使用信号控制系统，进行车辆的控制，本文就西门子信号控制系统在轨道交通中的使用进行简单的阐述。

【关键词】城市轨道交通：信号控制系统；应用

中图分类号：P135 文献标识码：A

近几年我国城市的发展迅速，轨道交通因为运量大、速度快、安全准点、平缓舒适、污染小的特点，得到了政府和居民极大的拥护。目前很多国家都已经有了比较成型的信号系统，而我国在这一领域依然没有一套完善的信号系统可以使用，本文就西门子公司的LBZ700M为背景，介绍信号控制系统的主要特点。

一、信号控制系统的构成

西门信号控制系统有4项主要功能：中央交通控制(CTC)功能、微机联锁(INTERLOCKING)功能、自动列车控制(ATC)功能和即时列车识别功能(PTI)。CTC功能包括自动进路、自动列车调整、自动列车跟踪和自动运输管理等子功能；INTER—LOCKING功能包括轨道电路信息处理、进路控制、信号控制等子功能；ATC功能包括自动列车防护(ATP)和自动列车驾驶(ATO)2项功能，其中ATP包含速度控制、限速区控制、追踪运行间隔控制和车门控制等子功能，ATO功能包含惰行／巡航、乘客信息服务、车门操作和自动折返等子功能。除此之外，还有其他各种辅助功能。

西门子信号控制系统结构包括VICAS OC调度系统系列、SICAS微机联锁、FTGS轨道电路、IMU车地传输设备和LZB列车控制系统。其中VICASOC调度系统完成CTC功能；SIGAS完成INTER-LOCKING功能；IZB完成ATC功能；IMU完成PTI功能；FTGS完成列车定位和信息传输。

该系统能达到：停车精度控制在0．5 M之内；速度监督避免越限运行，问隔控制考虑最不利的作业情况而绝对杜绝列车碰撞，遇紧急情况自动紧急制动停车，全自动化使无需担心人为操作失误；经济策略下自动驾驶其节能达30％，降低运营费用，减少车辆损耗；列车自动调整确保准点运行。西门子信号控制系统以欧洲权威业已证实的过程控制安全型3取2计算机系统SIMIS为核心。系统开发具有严密的安全计划，其过程的每一步都由非隶属于西门子的德国铁路协会专家实行监督、测试和检验，它是系统安全可靠的有力保障。

二、系统特点和安全保证

1、系统特点

西门子信号控制系统的结构采用模块化设计，硬件、软件实现了标准化设计。主要功能的模块之间使用标准接口，实现连接通信模块的各种器件，微处理器等使用标准化部件。VICAS使用SUNWORKSTATION，通过总线连接的控制区域，可以随意增加，为工程项目延伸和扩展线路共用给予技术支持。SICAS和ATP安全相关设备通过冗余实现高度可靠性，并采用故障一安全结构实现运输安全；独立于硬件的软件开发保证了软件具有广泛的适应性；整个开发过程遵循欧洲CENELEC标准。这些面向未来的设计，便于运行系统扩展，也便于信号系统的维护。

2、安全保证

（1）、安全性原理

该系统主要的安全性原理是：①在安全相关功能和非安全相关功能之间保持一个清晰的区别；②保持一个严格的控制层次，其目的是③安全相关功能不依赖于非安全相关功能，⑥除特殊要求外，非安全相关功能不能超越安全相关功能；③在安全相关设备(既执行安全相关功能，也执行非安全相关功能)和非安全相关设备(仅执行非安全相关功能)之间保持一个严格的区分；④对安全相关设备使用故障-安全设计；⑤当正常的防护控制不能使用时，对列车运行控制使用严格限制的人工程序。联锁功能、列车检测功能、ATC轨旁功能、ATC传输功能和ATP功能都是安全相关的功能。所有其它功能都是非安全相关的。上面②中提到的控制层次，其某些实例如下：④(安全相关)联锁功能可以超越(非安全相关)CTC功能的任何非安全命令，关键命令可能除外；⑧(非安全相关)ATO功能依赖于ATC环线，ATC环线认为是非安全相关设备，但是(安全相关)ATP功能不依赖于ATC环线；(安全相关)ATP功能可以超越(非安全相关) ATO功能或司机的任何非安全行为。

2、技术安全性

通过应用众所周知的设计原理和工程标准(如：DIN 19250、VDV 331、DIN VDE 0801、MU8004等)，建立和保持安全相关设备的技术安全。安全相关设备的安全性取决于冗余度。硬件冗余被使用在处理器中(采用2取2系统，或在要求更高可靠性处采用3取2系统)，硬件冗余度取决于冗余通道内的数据交换和数据比较。编码冗余度(由海明距离定义)被使用在传输系统中，所有安全相关设备在起动和工作期间都具有自测特征。这些技术结合在一起，对元件的随机故障和接口的随机干扰都提供了广泛的防护。避免软件设计错误引起的系统故障，取决于严格应用软件设计原理和仔细检查，正规的有效流程和严格的测试。SIMIS计算机系统使用的COSPAS操作系统已被证明是安全的。所有安全相关设备都要接受正规的安全认证过程，并获得由合格权威部门授予的安全资格证书。为专门的应用而准备的数据也遵循严格的设计规则，接受仔细的校核，系统组装检测期间和工厂接收检测期间的广泛的功能测试。

3、运行安全性

由于系统的强大功能和高水平的技术安全性，铁路运行安全性也就相应提高。但是，高运行安全性取决于信号系统是可靠的并且正确使用的。从安全性角度以及从工作角度来看，系统可靠性是最重要的。操作员(交通控制员、司机等)和技术员正确地培训并在正常作业和在紧急情况下都能合格使用系统，这同样也非常重要。

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