【摘 要】軌道交通的發(fā)展，形成了列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。在過去的近200年歷史中，列車運(yùn)行控制系統(tǒng)經(jīng)歷了人工控制、機(jī)械控制、電氣控制和電子控制的發(fā)展歷程。本文概述了城市軌道信號系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，國內(nèi)外對信號系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，以及ATC系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通 列車 自動監(jiān)控 系統(tǒng) 發(fā)展?fàn)顩r

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，鐵路的作用越來越大，鐵路運(yùn)輸越來越繁忙，列車速度越來越高，僅僅依靠人來指揮列車運(yùn)行的話，很難滿足運(yùn)營和安全的要求，所以在這種情況下就產(chǎn)生了信號系統(tǒng)。軌道交通信號系統(tǒng)（以下簡稱信號系統(tǒng)），是城市軌道交通自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。信號系統(tǒng)的核心部分是列車自動控制系統(tǒng)ATC（Automatic Train Control），主要由三部分組成：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)ATS（Automatic Train Supervision），列車自動防護(hù)子系統(tǒng)ATP（Automatic Train Protection），列車自動運(yùn)行系統(tǒng)ATO（Automatic Train Operation）。

一、ATC系統(tǒng)在國外的發(fā)展?fàn)顩r

隨著世界城市化的發(fā)展，為了提高載客能力，一方面是加大每列列車的承載量；另一方面是提高列車和線路的使用率。這些就要求設(shè)計(jì)出更加先進(jìn)的、更加安全的ATC系統(tǒng)。

自70年代起，ATC系統(tǒng)在列車運(yùn)營中開始占有一席之地。最早的ATC系統(tǒng)是固定閉塞ATC系統(tǒng)。固定閉塞ATC系統(tǒng)是基于軌道電路的系統(tǒng)，其系統(tǒng)的閉塞分區(qū)是確定好的固定劃分的軌道電路。閉塞分區(qū)的長度是系統(tǒng)按照固定的方式，根據(jù)列車運(yùn)行的線路情況、運(yùn)行列車的特性和固定的速度等級來確定的。列車的最小行車間隔就是系統(tǒng)劃分好的閉塞分區(qū)，根據(jù)故障-安全原則，系統(tǒng)還需設(shè)防護(hù)區(qū)段。為了保證安全，系統(tǒng)的閉塞分區(qū)必須按照制動條件最差的列車來確定。另外，由于每段還要增加保護(hù)區(qū)段，這就極大的限制了行車密度，降低了區(qū)間通過能力。

隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展以及微電子元件的改進(jìn)，固定閉塞ATC系統(tǒng)慢慢的被準(zhǔn)移動閉塞ATC系統(tǒng)取代。準(zhǔn)移動閉塞ATC系統(tǒng)采用軌道電路檢測列車的具體位置，軌道電路的發(fā)送設(shè)備向車載設(shè)備提供目標(biāo)列車的速度、距離、線路狀態(tài)燈等信息。在這個系統(tǒng)中，列車的最小安全距離還是閉塞分區(qū)，但是列車員可以根據(jù)列車的速度和距離來調(diào)整列車的可行車距離。由于列車可以隨時(shí)調(diào)整可行車距離，縮短了安全間隔，提高了區(qū)間的列車通過能力。準(zhǔn)移動閉塞方式的ATC系統(tǒng)在全世界都得到了廣泛的應(yīng)用，典型的有德國的LZB80、日本HITACHI、WESTINGHOUSE（英國公司）等ATC系統(tǒng)設(shè)備。

移動閉塞是軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展方向。移動閉塞式ATC系統(tǒng)采用基于通信技術(shù)的交叉感應(yīng)環(huán)線或者無線技術(shù)等通信方式實(shí)現(xiàn)車地間雙向?qū)崟r(shí)的數(shù)據(jù)傳輸來檢測列車位置。地面信號設(shè)備獲取軌道上所有列車的位置、速度等信息，并根據(jù)安全距離算出每一輛列車的限制速度，及時(shí)的進(jìn)行動態(tài)更新，實(shí)時(shí)的發(fā)送給列車。列車根據(jù)接收到的地面信號設(shè)備發(fā)來的信息，結(jié)合自身的性能，計(jì)算出列車運(yùn)行的速度/距離曲線，列車在車載設(shè)備的輔助下按照該曲線下運(yùn)行?？s短了行車間隔和追蹤距離，提高了行車密度和區(qū)間通過能力。線路上適應(yīng)不同類型的列車，這對以后的擴(kuò)建、技術(shù)改造等后續(xù)的發(fā)展提供了很大的兼容空間，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。

二、ATC系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r

我國的ATC系統(tǒng)研發(fā)比較晚，起步于北京地鐵一號線。ATC系統(tǒng)引進(jìn)了西屋（英國公司）的ATC系統(tǒng)設(shè)備，主要有ATS、ATP、ATO三個子系統(tǒng)。另外還采用了FS一2500無絕緣軌道電路，國產(chǎn)6502繼電聯(lián)鎖設(shè)備。北京地鐵一號線ATC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了列車自動超速防護(hù)、計(jì)算機(jī)自動排列進(jìn)路等功能，滿足120s的運(yùn)行間隔要求。廣州地鐵一號線ATC系統(tǒng)主要采用了德國西門子公司的ATC設(shè)備和SICAS微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。上海地鐵一號線采用音頻無絕緣軌道電路，ATC系統(tǒng)主要采用了美國GRS公司的ATC系統(tǒng)設(shè)備，在正線道岔聯(lián)鎖區(qū)段和車輛段采用國產(chǎn)6502繼電聯(lián)鎖設(shè)備。

由以上可以看出，我國ATC系統(tǒng)的研究和應(yīng)用與國外存在很大的差距，我國的ATC系統(tǒng)的研發(fā)最初主要是引進(jìn)國外先進(jìn)的設(shè)備，尤其是在城市地鐵建設(shè)中，軌道交通建設(shè)成本大，安全性要求高，我國的技術(shù)水平還達(dá)不到裝備的要求，大部分都是以國外的先進(jìn)設(shè)備為主，國內(nèi)的設(shè)備為輔。目前，我國ATC系統(tǒng)的研發(fā)也取得了很大的成果。固定閉塞的ATC系統(tǒng)我國已有成熟的技術(shù)，中國鐵路通信信號集團(tuán)研制的繼電聯(lián)鎖、車載ATP、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、軌道電路等已形成完整的配套ATC系統(tǒng)。但是準(zhǔn)移動ATC系統(tǒng)我國只有部分配套技術(shù)成熟，核心的ATP、ATO需要引進(jìn)。另外，國家還制定和頒布了一系列加快國產(chǎn)化建設(shè)步伐的政策。比如有1999年國務(wù)院20號文要求地鐵機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備平均國產(chǎn)化率不低于70%；428號文確定了ATC系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化的定點(diǎn)企業(yè)等等措施，逐步提高了ATC系統(tǒng)的國產(chǎn)設(shè)備比例，從車輛段計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)到正線ATS系統(tǒng)、軌道電路、準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)ATP系統(tǒng)等系統(tǒng)的研制成功，慢慢的縮短了與國外先進(jìn)ATC系統(tǒng)的差距。

三、ATC系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

地鐵信號系統(tǒng)日趨成熟，其主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下三個方面： 一是在地鐵信號系統(tǒng)中，隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，信號基礎(chǔ)設(shè)施的軌道電路將被現(xiàn)代通信技術(shù)所取代，逐漸形成了以通信為基礎(chǔ)的AATC系統(tǒng)；二是在通信的安全性、通信傳輸速度、通信的可靠性等技術(shù)的保證下，全程無人的ATO方式將代替站間的ATO方式；三是先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)將在地鐵信號系統(tǒng)中占據(jù)一席之地， 集成化的綜合ATS系統(tǒng)將取代單一的ATS系統(tǒng)。