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高速铁路与城市轨道交通信号系统的比较

发表时间：2020/8/6 来源：《基层建设》2020年第10期作者：张嘉宝

[导读] 摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。

        中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特电务段呼和浩特市 010000
        摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。铁路和城市轨道交通是现代社会不可避免的重要话题，是很多国家重点建设的基础设施。铁路和城市轨道交通有着许多相似之处，将这两者联合在一起对比研究，能够得到更好的效果。信号控制系统对铁路和城市轨道运行都是至关重要的，能够确保交通运输秩序的正常运行。本文就高速铁路与城市轨道交通信号系统的比较展开探讨。
        关键词：高速铁路；城市轨道交通；信号系统；对比
        引言
        铁路与城市轨道交通是比较常见的出行工具，为社会群体交通出行带来了极大的便利，并且具有较强的快捷性和舒适性。通过对比可以发现，铁路与城市轨道交通信号控制系统之间存在一定的相同点和不同点，信号控制系统的运行与发展，直接关系着铁路与城市轨道交通的安全性，在此种情况下，对铁路与城市轨道交通信号控制系统进行比较和展望进行探究具有一定现实意义。
        1铁路与城市轨道交通信号控制系统概述
        1.1铁路信号控制系统的发展和现状
        铁路是在近代由外国传入我国的，在生产运输领域发挥了不可替代的作用，因此获得了较快的发展。中华人民共和国成立之后，我国政府十分重视铁路建设。开始在全国范围内大兴铁路建设，试图通过铁路运输将中国各地的民众紧密联系在一起，促进经济的发展。这些铁路基础设施建设奠定了现代铁路发展的基础，在一定程度上促进了我国现在高铁的发展。在铁路刚传入我国时，我国的经济、文化、科技水平比较落后，信号控制系统基本是直接沿用国外的模式，由国外铁路承建商进行统一建设。为了适应不一样的地理气候条件，我国采用了来自许多不同国家的铁路建设方案，这样虽然能够适应全国各地不同特征带来的缺陷，但是也造成了铁路信号控制系统中存在着标准不统一的情况，甚至体现为信号显示都存在着较大的差异，并且设备极其简陋。中华人民共和国成立后，我国铁路基础设施建设主要走的是独立自主的道路。针对存在的技术难题，我国科研人员努力攻克，形成了具有我国特色的铁路信号控制系统标准。由此以来，我国基本上在全国各地铁路新建系统中都开始使用我国的建设标准，相关的施工建设体系已经逐渐完善，施工维修队伍已经掌握了丰富的理论知识和实践经验。
        1.2城市轨道交通信号控制的发展和现状
        城市轨道交通信号系统主要分为列车自动控制系统ATC和车辆段信号控制系统两部分。ATC系统又由三个子系统组成，分别为列车自动监控系统ATS、列车自动防护系统ATP和列车自动运行系统ATO。其中ATS系统主要实现列车行车间隔控制、运行图管理和运行信息处理功能。ATP系统主要实现列车超速防护、联锁和闭塞功能。ATO系统实现列车自动运行功能，包括列车定位停车、自动折返和速度调整等。车辆段信号控制系统主要是通过设立一套独立联锁设备，利用ATS车辆段分机与运行控制中心进行信息交换，来控制车辆段内道岔和信号机，实现车辆段内列车进路控制。目前，基于无线通信的列车控制系统CBTC，已逐渐开始应用于城市轨道交通信号系统中。
        2铁路与城市轨道交通信号控制系统的相似点
        2.1停车点防护控制
        交通信号控制系统是轨道交通运行安全的重要保障，在停车点防护控制设计方面，铁路和城市轨道交通的安全停车点都是根据危险点进行定义的。危险点即列车超越后可能发生危险的临界点，需要在其前方设置安全防护段。其控制原理是根据对列车速度的检测结果，计算出紧急制动曲线，确保列车不会超越危险点。同时可以在防护段设定滑行速度值，使列车在制定停车点前停下。
        2.2列车的间隔控制
        列车的间隔控制即通过控制列车运行时间间隔，有效协调交通运行，最大化发挥整体交通行性能，同时避免同条线路或交叉线路上的列车追尾现象。是交通信号系统中提高例如车运行效率的技术手段，也是保障行车安全的重要手段。

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列车的种类纷繁，用于也不尽相同，在间隔控制的手段上也并不是千篇一律的，较常见的运行系统有以下两种：一是以具体的、一般的交通轨道为基数，采用固定的模式，通过闭塞方式，实现对列出速度分级上的控制，进而生成列车速度安全数值防护值的线象图表。二是针对计算机数字编码轨道，在轨道电路基础上，通过一次制动模式来对列车运行进行把控和监测。
        2.3行车速度监控
        无论是高速铁路还是城市轨道交通都会对列车进行速度监控，防止列车超速运行。列车超速防护可分为固定限速和临时限速两种。固定限速是指在某一区间内设置允许列车行驶的最大速度。临时限速是指由于线路施工、维护等原因，临时对通过该区段列车进行速度限制。无论是固定限速还是临时限速，只要速度防护系统一旦监测到列车超速就会发出警报，并激活紧急制动系统。
        3铁路与城市轨道交通信号控制系统的不同点
        3.1车门控制
        两大系统在列车车门控制上的区别较也为明显，城市交通每天都是高效率运行，与人们生活节奏基本同步，且城市交通系统在运行时开关门的频率非常之高且基本处于车门无人看管状态，由列车员进行控制操作。因此在车门控制系统上，城市交通信号系统的要求标准远高于铁路系统。在ATP（列车超速防护系统）中队车门的控制也是重中之重，主要避免出现一些不正常的开关门状态：如列车运行中开门、列车门未完全关闭时列车运行，站台停靠时异常关门、列车停靠时非靠站台门打开等等。铁路交通运行中对车门监控的力度相对较弱，列车停靠站时的人员进出，每节车厢都有列车员全程跟踪把控，相对安全系数高一些。
        3.2信号设备组成结构
        铁路与城市轨道交通信号控制系统的差异主要体现在以下几各方面：（1）信号机布局，城市轨道交通的信号机通常布置在线路右侧，采用LED信号灯。而铁路信号灯设置则采取左向行车制，且采用的是色灯信号机，其组合形式多样，含义较为复杂；（2）道岔控制，铁路正线一般采用大号码的可动心轨道岔，由多点多台转辙机负责牵引，采用负荷闭锁控制技术，设置有特殊电路，可防止列车超速过道岔。城市轨道交通正线通常采用9号道岔，停车段采用7号道岔，只需设置两个牵引点，由两台转辙机负责牵引；（3）联锁方式，城市轨道交通的车站一般不设置分支和道岔，不设地面信号机，联锁设备监控对象远少于铁路车站，联锁关系较为简单。而铁路则需要设置独立的联锁系统，其控制水平低于城市轨道交通。
        3.3联锁方式
        城市轨道交通各线路通常都是相互独立运行，正线上除了个别具有折返功能的车站外，其它车站都是不设道岔和地面信号机。高速铁路中由于支线数量多，道岔多，因此联锁系统监控范围和对象远多于城市轨道交通。
        3.4闭塞制式
        城市轨道交通一般采用移动闭塞制式或准移动闭塞制式实现区间控制，采用跳跃式列车控制方式，通过设置最小安全间隔值，实现对列车运行状态的有效追踪，不依靠轨道电路实现，而是通过采用先进的通信技术，实现数据双向传输和列车位置检测。铁路则采用固定闭塞制式，通过设置闭塞分区，实现点式或连续式控制。目前已有多条铁路线路采用点连式ATP列车运行控制系统，可满足列车运行控制需求，而且成本较低，可靠性高。
        结语
        我国近几年不断加大对高速铁路和城市轨道交通的投入力度，在促进其快速发展的同时，对信号系统的安全性也提出了更高的要求，两者可以相互借鉴，提高兼容性和通用性，以便降低成本，促进我国交通运输系统获得长足的进步，进而推动当今社会不断向前发展。
        参考文献：
        [1]贺云霞．高速铁路信号系统发展现状及发展趋势分析［J］．科技创新与应用，2016（29）：39-40．
        [2]朱济龙．城市轨道交通信号基础［M］．成都：西南交通大学出版社，2018．
        [3]陈义政.铁路与城市轨道交通信号控制系统比较和展望[J].数字通信世界，2018（2）：118.