摘要:我國軌道交通市場發(fā)展前景巨大，到2020年，全國鐵路營運里程規(guī)劃達到12萬公里以上，其中時速200公里以上的高鐵達到1.6萬公里，電氣化率提高到60%以上，總投資超過2萬億元。截至2009年底，中國內地已有北京、上海、廣州、深圳、武漢等10個城市開通了34條城市軌道交通線路，運營里程總長約1037公里。預計到2020年，全國總里程約達6100公里。

關鍵詞:鐵路 軌道 自動化

十九世紀工業(yè)革命的成功促進了社會經濟的發(fā)展和城市的繁榮，交通工具的機械化和現(xiàn)代化則使得交叉路口作為城市交通的瓶頸日益凸現(xiàn)出來。根據(jù)英國學者韋伯思特(Webster V)和柯布(Cobber M)的著作記述，為保證各沖突車流能分時使用交叉路口和減少交通事故的發(fā)生，1868年在英國倫敦的威斯敏特街口安裝了一種紅綠兩色的臂板式燃氣信號燈，從此揭開了城市交通信號控制的序幕。1918年，紐約街口安裝了一種手動的三色信號燈，首次出現(xiàn)了真正現(xiàn)代意義上的信號控制，這也是交通信號控制的雛形。

隨著社會的發(fā)展，城市車輛不斷增多，傳統(tǒng)的交通信號燈己不能滿足交通控制的需求，交通工程師開始尋求其它工程領域的技術來解決交通信號控制問題，由此帶來了交通控制技術的迅速發(fā)展。1926年，英國在沃爾佛漢普頓安裝了一種結構簡單的機械式交通信號機，它通過電動機帶動齒輪的機械轉動，實現(xiàn)單時段定周期的紅綠燈切換，這種機械式的信號機首次實現(xiàn)自動控制，奠定了城市交通信號自動控制的基礎。

自動化的交通信號控制系統(tǒng)是由交通信號控制器控制紅綠燈的周期變化。早期的交通信號燈通過固定配時方式實行自動控制，這種方式對于早期交通流量不太大的交通需求曾發(fā)揮過一定的作用。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，交通流量增加，交通流的隨機變化性相應增強，單一模式的固定配時方式已不能滿足城市交通的客觀需求，于是，多時段多方案的信號控制器相應出現(xiàn)，并逐步取代了傳統(tǒng)的單一控制模式的機械式控制器。這類控制器在一天的時間里備有幾種不同的配時方案，能夠按照交通流的變化規(guī)律，在不同的時間段選用不同的信號控制方案。當交通流的變化規(guī)律比較明顯時，這種方式可以獲得良好的控制效果。多時段多方案定時控制器在長期的使用過程中不斷地改進和提高，至今仍作為單交叉口的一種控制方式廣泛應用于城市道路交通控制系統(tǒng)。

由于交通流具有連續(xù)運動的特點，特別是當兩個相鄰交叉口距離很近時各交叉口之間“各自為政”的孤立控制方式勢必造成頻繁停車和控制效果的下降。在此情況下應考慮采用系統(tǒng)工程的思想進行相鄰交叉口的協(xié)調控制。1917年，在美國鹽湖市開始使用聯(lián)動式信號系統(tǒng)，把六個交叉路口作為一個系統(tǒng)，以人工方式加以集中控制。1922年，美國休斯頓市建立了一個同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)以一個交通亭為中心控制十二個交叉路口，并使用了電子自動計數(shù)器。1928年，上述系統(tǒng)經過改進，形成了“靈活步進式”的定時系統(tǒng)，并很快在美國推廣普及。這種系統(tǒng)以后不斷改進和完善，發(fā)展成為當今的交通信號協(xié)調控制系統(tǒng)。

交通信號的控制，從信號機由手動到自動，由固定周期到可變周期，控制方式由點控到線控和面控，從無車輛檢測器到有車輛檢測器，經歷了近百年的歷史。1952年，美國科羅拉多州丹佛市首次利用模擬計算機和交通檢測器實現(xiàn)了對交通信號機網(wǎng)的配時方案選擇式信號控制。1964年，加拿大的多倫多市建成了世界上第一個利用計算機進行集中協(xié)調感應控制的交通信號控制系統(tǒng)，作為城市交通控制系統(tǒng)發(fā)展的里程碑，這一系統(tǒng)使得城市交通信號控制的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。進入二十世紀七十年代，隨著計算機技術和自動控制技術的發(fā)展，交通流理論的不斷完善，以及交通運輸組織與優(yōu)化理論和技術水平的不斷提高，交通管制中心的功能得到增強，控制手段和算法越來越先進，形成了一批高水平有實效的城市道路交通控制系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的鐵路信號控制系統(tǒng)主要包括車站聯(lián)鎖設備、區(qū)間閉塞設備、編組站駝峰控制系統(tǒng)、行車調度控制系統(tǒng)和改造以及由機車信號和超速防護系統(tǒng)組成的列車運行控制系統(tǒng)組成。

隨著列車速度的不斷提高，傳統(tǒng)信號控制系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，計算機聯(lián)鎖已經逐漸取代繼電器聯(lián)鎖，成為車站聯(lián)鎖設備發(fā)展的方向。技術引進使得各種先進的計算機聯(lián)鎖技術廣泛應用，比如Siemens的SICAS聯(lián)鎖、Alcatel的VCC聯(lián)鎖、Alstom的VPI聯(lián)鎖、USSI的MICROLOCK聯(lián)鎖、Westinghouse的SESTRACE聯(lián)鎖、Bombardier的EBILOCK聯(lián)鎖技術。一批系統(tǒng)集成商也迅速成長，比如中國通號集團、北京交大微聯(lián)科技有限公司、合肥工大高科信息技術有限責任公司、卡斯柯信號有限公司、北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司、北京唐吉森自動化設備技術公司等。

區(qū)間閉塞設備從最原始的路簽閉塞已經發(fā)展到無絕緣移頻自動閉塞。ZPW-2000A自動閉塞系統(tǒng)的應用加快了鐵路自動閉塞制式的統(tǒng)一，大幅度減少了調諧區(qū)死區(qū)長度，實現(xiàn)了對調諧單元的斷線檢查和對拍頻信號干擾的保護，大大提高了傳輸?shù)陌踩?。在控制設備上，用單片微機和數(shù)字信號處理芯片代替晶體管分立元件和小規(guī)模集成電路，提高了發(fā)送移頻信號頻率的精度和接收移頻信號的抗干擾能力。新型的ZPW-2000R型無絕緣自動閉塞系統(tǒng)采用了DSP技術，使系統(tǒng)調諧區(qū)檢查的問題得到較好的解決。

編組站駝峰控制系統(tǒng)實現(xiàn)了路網(wǎng)性編組站駝峰自動化。目前，駝峰信號控制系統(tǒng)正向綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展，其控制技術包括車輛溜放進路、溜放速度及機車推峰速度等的自動控制。在編組站采用駝峰解體作業(yè)過程控制系統(tǒng)、駝峰調車場尾部平面調車計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、編組站各車場計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、編組站車輛信息管理系統(tǒng)、樞紐調度監(jiān)督系統(tǒng)、編組站車輛實時跟蹤系統(tǒng)、編組站實時信息網(wǎng)、站內調車無線指揮系統(tǒng)等先進技術和設備，可實現(xiàn)編組站調度、管理、作業(yè)的全盤綜合自動化。

行車調度控制系統(tǒng)(CTC)也由原來的繼電系統(tǒng)、半導體分立元件、集成電路時代發(fā)展到現(xiàn)在以計算機技術和現(xiàn)代通訊技術為基礎的微機自動化時代。高速鐵路由于速度快、發(fā)車間隔小等特點，普遍采用新型的分散自律調度集中系統(tǒng)技術，分為網(wǎng)絡安全防護和調度命令無線傳輸系統(tǒng)兩個方面，無線設備得到快速應用。

列車運行控制系統(tǒng)(CTCS)已由列車自動停車時期發(fā)展到了列車超速防護時期，這一問題在高速鐵路系統(tǒng)中尤為重要，鐵路信號控制系統(tǒng)正向真正意義上的數(shù)字化、信息化、自動化、現(xiàn)代化方向邁進。

而且，目前的城市軌道交通發(fā)展已呈多樣化發(fā)展趨勢，尤其是城際軌道交通線和市郊線的建設越來越多，大運量、中運量和市郊線多種形式并存，軌道交通發(fā)展呈多樣化。未來的研發(fā)重點是技術制式的整合、自動化控制系統(tǒng)、低地板技術、轉向架技術和懸浮技術等。在鐵路建設領域，對自動化技術需求較大主要包括軌道交通和安防系統(tǒng)，預計今年增長40%。軌道交通自動化主要圍繞電氣化工程綜合自動化開展，包括遠動系統(tǒng)、綜自系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交直流系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)等。