城市軌道交通信號系統網路安全

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Ⅱ 城市軌道交通信號系統的作用

1、ATS自動監控模式

正常情況下ATS系統自動監控在線列車的運行，自動向聯鎖設備下達列車進路命令，列車在ATP的安全保護下由司機按規定的運行圖時刻表駕駛列車運行。控制中心行車調度員僅需監督列車和設備的運行狀況。每天開班前，控制中心調度員選擇當日的行車運行圖/時刻表，經確認或作必要的修改，作為當日行車指揮的依據。

2、調度員人工介入模式

調度員可通過工作站發出有關行車命令，對全線列車運行進行人工干預。調整列車運行計劃包括對列車實施「扣車」、「終止站停」、改變列車進路、增減列車等。

3、列車出入車場調度模式

車輛調度員根據當日列車運行圖/時刻表編制車輛運用計劃和場內行車計劃，並傳至控制中心。車場信號值班員按車輛運用計劃設置相應的進路，以滿足列車出入段作業要求。

4、車站現地控制模式

除設備集中站其他車站不直接參與運營控制，車站聯鎖和車站ATS系統結合實現車站和中央兩級控制權的轉換。在中央ATS設備故障或經車站值班員申請，中央調度員同意放權後，可改由車站現地控制。

在現地控制模式下，車站值班員可直接操從車站聯鎖設備，可將部分信號機置於自動模式狀態，也可將全部信號機設為自動模式狀態，控制中心行車調度員應通過通信調度系統與列車駕駛員、車站值班員保持聯系。

5、車場控制模式

列車出入場和場內的作業均由場值班員根據用車計劃，直接排列進路。車場與正線之間設置轉換軌，出入場線與正線間採用聯鎖照查聯系保證行車安全。

6、列車運行控制模式

列車在正線、折返線上的運行作業時，常用ATO自動駕駛模式和ATP監督下的人工駕駛模式，限制人工駕駛和非限制人工駕駛模式均為非常用模式。

7、列車折返模式

列車在ATP監督人工駕駛模式下折返時，列車由人工駕駛自到達股道牽出至折返線，由司機轉換駕駛端，並折返至發車股道。

在ATO有人駕駛模式下折返時，列車能以較合理的速度從到達股道牽出至折返線，由司機轉換駕駛端和啟動列車，然後從折返線進入發車股道。

城市軌道交通信號系統的組成

城市軌道交通信號系統通常由列車自動控制系統（Automatic Train Control，簡稱ATC）組成，ATC系統包括三個子系統：

列車自動監控系統（Automatic Train Supervision，簡稱ATS）；列車自動防護子系統（Automatic Train Protection，簡稱ATP）；列車自動運行系統（Automatic Train Operation，簡稱ATO）。

三個子系統通過信息交換網路構成閉環系統，實現地面控制與車上控制結合、現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。

Ⅲ 城市軌道交通c BT c系統解析

基於通信的列車控制系統（Communication Based Train Control System）簡稱CBTC系統，是通信技術飛速發展背景下的產物，為一種目前在鐵路系統和城市軌道系統都具有廣泛應用趨勢的列控系統，是當前列車運營中移動閉塞技術的核心，屬於軌道交通信號系統中的一部分。

1999年，美國彎差電氣及電子工程師學會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，簡稱IEEE）為CBTC系統制定了世界上首份標准：IEEE Std 1474.1-1999。其後，IEEE又多次制定、修改並發布了相應的諸多標准。按IEEE在1999年發布的首份標准，CBTC被定義為：利用（獨立於軌道電路的）高精度列車定位、雙向大容量車-地數據通信和車載、地面的安全功能處理器實現的一種連續自動列車控制系統。上圖是基於無線電台通信技術的CBTC移動閉塞系統在世界各國城市軌道交通線路的應用狀況。不同顏色代表不同提供商的產品，加橫線的是已經實際運用的線路。圖自wiki，有時限性，不代表當前各城市城軌建設的情況。

（二）CBTC系統的特點與結構

從技術上講，CBTC系統是城市軌道交通列車自動控制系統（ATC）中所使用的埋扮皮一種閉塞系統技術，與速度碼控制的固定閉塞系統和基於目標距離控制的准移動閉塞系統並立，後兩種閉塞系統在國內部分城市地鐵線路中亦有所應用。如圖

(勘誤：北京地鐵一號線已在15年由卡斯柯公司對其信號系統進行了改造，現在採用的也是CBTC)

CBTC系統突破了軌道電路的局限性和固定/准移動閉塞的桎梏，基本特性可羅列如下：

不依賴軌道電路的高精度列車定位。

連續的車-地和地-車數據通信網，比傳統系統可傳輸更多的控制和狀態信息。

軌旁和車載核心處理器處理列車的狀態和控制數據，並可提供列車自動保護（ATP）、列車自動駕駛（ATO）和列車自動監控(ATS)功能。

其中ATP、ATO和ATS是保證城市軌道交通安全、高效運行的重要系統——列車自動控制系統（ATC）的三個子系統。以下詳細介紹。

列車自動保護（Automatic Train Protection，ATP）子系統：

嚴格遵守故障導向安全原則，對列車運行進行監控和超速防護，通過對與行車缺腔安全有關的設備進行實時監測，保證列車在安全間隔下行駛，必要時給出各種信號的提醒，包括自動啟動緊急制動；同時還可進行安全性停車點防護和列車車門控制，在列車不能停穩時不允許列車繼續運動等。

列車自動駕駛（Automatic Train Operation，ATO）子系統：

完成列車站間自動運行，進行列車速度調節和進站定點停車，對車門和屏蔽門的控制，接受OCC（運行控制中心）的運行調度命令，實現列車自動折返、站台扣車、站台調停等，根據控制中心的命令使列車按最佳工況正點、安全、平穩地運行，自動完成對列車的啟動、牽引、惰行和制動。

列車自動監控（Automatic Train Supervision，ATS）子系統：

城市軌道交通系統的運營核心，可集中監視調車區段內列車的運行情況，監測進路控制、列車間隔控制設備的工作，按行車計劃自動控制軌旁信號設備；具有接發列車、列車運行軌跡的自動記錄功能，可以自動生成、顯示、修改和優化時刻表；另外還能夠監測設備運行狀態和記錄調度員操作等。

整個城市軌道交通信號系統可以用下圖示意

IEEE CBTC標准列舉了典型的CBTC系統結構框圖，如下圖

由上圖可見，整個CBTC系統由CBTC地面設備和CBTC車載設備組成。地面設備和車載設備通過數據通信網路連接，共同構成系統的核心。上圖中單獨列出的「聯鎖」模塊，與CBTC地面設備相連接。

值得關注的是其中的數據通信網路。CBTC地面設備（含聯鎖）通過數據通信網路向CBTC車載設備傳輸控制信息來控制列車運行；同時，CBTC車載設備也通過數據通信網路向CBTC地面設備（含聯鎖）傳送列車信息，以此形成閉環信息傳輸及控制。

而數據通信網路可由多種通信方式組成，諸如無線電台（CBTC系統簡介部分中，所貼的圖即是基於無線電台通信技術的CBTC移動閉塞系統在世界各國城市城軌中的應用）、裂縫波導管、漏泄同軸電纜、微波和GSM-R等方式。

上述的CBTC系統的典型結構，根據不同的設備提供商和實際工程需要，可能會有所差異。但所有的CBTC系統皆具有通過數據通信網路連接CBTC車載設備和地面設備以實現ATP子系統功能的特點。

（三）CBTC系統在我國的發展情況

如前所述，採用CBTC系統是列車運行控制系統發展的趨勢。

我國自2003年後，新建及改造的城市軌道交通基本上都採用了基於IEEE802.11標準的CBTC系統，以WLAN通信為基礎，以無線電台、漏泄波導管等為傳輸通道實現地-車信息的雙向傳輸；而列車定位採用速度感測器進行測速及移動體位置測量，位置校正則由在軌旁所設置的應答器或信標實現；又基於移動閉塞原理，採用目標距離（Distance-to-Go）控制方式實現列車運行的連續閉環速度控制。

目前，CBTC系統在北京、廣州、上海、武漢、成都、沈陽等國內城市廣泛應用。其中，2010年北京地鐵亦庄線LCF-300型列車的投入使用，標志了中國成為繼德國西門子、法國阿爾斯通和加拿大龐巴迪後，第四個成功掌握CBTC核心技術並順利應用於實際工程的國家，實現了全生命周期性價比最高的目標，比引進系統低20%左右。該國產CBTC系統兼容了無線電台、漏泄波導管、漏泄電纜三種傳輸方式，實現了移動閉塞、固定閉塞、站間閉塞三級控制，保證了列車高密度、安全平穩運行和精確停車。

（圖：成都地鐵OCC（Operating Control Center））

鑒於目前國內CBTC系統在實際工程中的應用還未完全成熟，很多線路仍採用海外設備提供商的產品，並且存在國外設備與國產設備間不能完全協調運行等諸多情況。要真正實現國內城市軌道交通CBTC系統的完全國產裝備化，還有不短的路要走。

<參考>

1.唐濤《列車運行控制系統》，中國鐵道出版社，2016年12月

2.董昱《區間信號與列車運行控制系統》，中國鐵道出版社，2008年4月

3.張強鋒 陳林秀 楊德友等《城市軌道交通系統概論》，科學出版社，2013年8月

編輯於 2018-07-04 · 著作權歸作者所有

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