江 明

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路運行控制系統(tǒng)工程技術研究中心，北京 100070)

1 概述

軌道交通信號系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)中為保證行、調車作業(yè)安全，提高車站、區(qū)間通過能力及列車解編能力，提升綜合指揮調度及運營管理水平，改善作業(yè)人員勞動條件，降低運行能耗的技術設備的總稱，是一套用于消解列車運行沖突風險的專用工業(yè)控制系統(tǒng)，是使移動裝備與地面固定裝備保持協(xié)調關系、防止列車超速的重要系統(tǒng)。隨著信號系統(tǒng)不斷發(fā)展，其功能也在不斷擴展完善。從當前的技術發(fā)展階段來看，信號系統(tǒng)具有保障行車安全、提高運輸效率、提升運營管理水平、改善工作人員勞動條件、降低運行能耗等5大功能[1]。

軌道交通列車運行控制系統(tǒng)（簡稱列控系統(tǒng)）是信號系統(tǒng)的重要組成部分，對保障行車安全、提高運輸效率起到重要的作用。由于列控系統(tǒng)安全控制功能的極端重要性，需要攻克大量軌道交通安全控制關鍵技術才能保證其功能的正確實現(xiàn)。從文獻調研情況來看，中國鐵路智能運輸系統(tǒng)從整個運輸系統(tǒng)的角度梳理了關鍵技術體系[2]，部分文獻[3-4]從不同角度概括了部分安全控制關鍵技術，但總的來說缺乏對軌道交通安全控制關鍵技術的全面梳理。為了從技術角度更好地展現(xiàn)列控系統(tǒng)的全貌，理解各項安全控制關鍵技術在列控系統(tǒng)中所起的作用，本文從RAMSS（可靠性、可用性、可維護性、安全性、信息安全）技術、安全控制系統(tǒng)技術、安全控制基礎技術、超速防護技術、沖突防護技術、自動運行技術6個維度，全面系統(tǒng)地梳理了軌道交通安全控制所涉及的關鍵技術，繪制了軌道交通安全控制關鍵技術樹，對各關鍵技術的國內外現(xiàn)狀和發(fā)展水平進行總結，并針對部分關鍵技術進行深入探討。通過相關關鍵技術的梳理，我國軌道交通安全控制技術在上述6個維度上與全球安全控制領先技術對比情況如下：安全控制系統(tǒng)技術和自動運行技術處于領跑狀態(tài)，安全控制基礎技術、超速防護技術、沖突防護技術處于并跑狀態(tài)，RAMSS技術處于跟跑狀態(tài)。

2 軌道交通安全控制關鍵技術

隨著運輸業(yè)競爭的日益激烈，對鐵路運輸提出了更安全、更高效、更多信息服務的要求，進而對鐵路信號系統(tǒng)及列控系統(tǒng)提出了更高的要求。為了滿足不斷涌現(xiàn)的新需求，由于傳統(tǒng)的鐵路信號設備逐漸顯示出一定的局限性，因此向功能先進的電子控制系統(tǒng)的過渡是必然趨勢。同時，信息技術的飛速發(fā)展使電子控制系統(tǒng)在鐵路信號中的廣泛應用成為可能，并且在此過程中針對電子控制系統(tǒng)的使用涌現(xiàn)出大量新的關鍵技術。

目前在各國鐵路應用的軌道交通列控系統(tǒng)制式多種多樣，如中國的CTCS-0～CTCS-4級列控系統(tǒng)、歐洲的ETCS 0～ETCS 3級列控系統(tǒng)、日本的ATC系統(tǒng)、法國的TVM430系統(tǒng)、德國的LZB系統(tǒng)、美國的PTC系統(tǒng)、城市軌道交通的CBTC系統(tǒng)等，其主要功能包括超速防護、沖突防護、自動運行等。通過對上述各種不同制式的列控系統(tǒng)的技術特點和實現(xiàn)方式進行梳理分析，并加以歸納提煉分類，得出如圖1所示的軌道交通安全控制關鍵技術樹，共分為RAMSS技術、安全控制系統(tǒng)技術、安全控制基礎技術、超速防護技術、沖突防護技術、自動運行技術6個方面。其中，RAMSS技術和安全控制系統(tǒng)技術是較為通用的技術，可適用于軌道交通、航天、核能等不同的行業(yè)，主要是結合列控系統(tǒng)的實際需求和特點進行裁減應用；安全控制基礎技術、超速防護技術、沖突防護技術、自動運行技術目前屬于列控系統(tǒng)的專用技術，后續(xù)也可考慮將這些技術推廣至軌道交通其他專業(yè)甚至是軌道交通行業(yè)之外的其他行業(yè)。另外，人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、移動應用等智能化技術也可以廣泛應用于軌道交通信號系統(tǒng)的各個方面，但是因為上述技術目前在列控系統(tǒng)中的直接應用尚不廣泛，暫不納入關鍵技術樹。

無論什么制式的列控系統(tǒng)，主要目的都是為了保障行車安全、提高運輸效率，其系統(tǒng)功能及總體架構大同小異，出發(fā)點都是采用圖1所示關鍵技術樹中列舉的部分關鍵技術來實現(xiàn)預期的功能。在RAMSS技術、安全控制系統(tǒng)技術的保障下，按照其安全功能分配，從安全控制基礎技術、超速防護技術、沖突防護技術、自動運行技術中選擇不同關鍵技術的組合研發(fā)列控裝備就可以形成一套新的列控系統(tǒng)。以我國300 km以上時速智能高鐵采用的CTCS-3+ATO列控系統(tǒng)為例，系統(tǒng)采用準移動閉塞制式和地面集中式聯(lián)鎖，采用軌道電路實現(xiàn)列車定位和完整性檢查，RBC采用集中方式生成行車許可、保存并發(fā)送電子地圖，ATP采用速度傳感器和應答器實現(xiàn)測速測距、采用一次制動曲線生成控車模式曲線，臨時限速服務器實現(xiàn)臨時限速管理，ATO實現(xiàn)自動加減速控制和車門開關門防護，能夠與CTCS-3級列控系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通。

圖1 軌道交通安全控制關鍵技術樹Fig.1 Railway safety control related key technologies tree

3 RAMSS技術

具有良好的可靠性、可用性、可維護性和安全性（RAMS）一直是鐵路信號設備的基本要求，而隨著鐵路信號設備網絡化的發(fā)展趨勢，信息安全也成為一個全新的重要課題。傳統(tǒng)鐵路信號設備構成簡單、功能較弱，采用具有非對稱錯誤特性且故障可知的器件作為基本故障—安全邏輯單元（以信號安全繼電器為主），藉此保證鐵路信號設備整體具有故障-安全特性，設備具有較高的抗干擾能力，可靠性較高，同時因未接入信息網絡也不存在信息安全風險。隨著鐵路信號電子控制系統(tǒng)的運用日益廣泛和深入，現(xiàn)代鐵路信號設備近年來也在迅速實現(xiàn)變革，采用計算機、通信、控制技術，依據(jù)可靠性理論，通過對軟件和硬件的避錯和容錯設計，來實現(xiàn)系統(tǒng)的安全可靠應用，在RAM、功能安全、信息安全等方面提出了更高的要求。

RAM技術方面，20世紀50年代初美國就開始對電子設備進行可靠性研究，目前已經有了比較完善的理論基礎。關鍵技術主要包括RAM建模技術、RAM設計技術、RAM分析技術、RAM評價技術、電磁兼容技術、防錯容錯技術等。具體的RAMS工程應用技術包括基于安全系數(shù)的可靠性工程設計、故障模式影響分析（FMEA）、可靠性框圖分析、故障樹分析（FTA）、GO 法、事件樹分析法（ETA）、馬爾科夫模型、Petri 網、可靠性試驗等。目前國際上技術成果主要體現(xiàn)在IEC62278（EN50126）、IEC61508，美國軍用標準MIL-STD-785B、MIL-HDBK-217F-N2和MIL-HDBK-472等標準規(guī)范中；我國的技術成果主要體現(xiàn)在IDT IEC62278（GB/T 21526）、《電子設備可靠性預計手冊》（GJB299C）、《故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)》（GJB841）等標準規(guī)范中, 但我國尚未建立系統(tǒng)的RAM工程體系[5]，同時列控系統(tǒng)缺乏異地災備的實踐，有待進一步加快推進。

功能安全技術方面，其概念起源于20世紀60～70年代的航空領域和核技術領域，用于消除系統(tǒng)運行過程中可能出現(xiàn)的人的風險、物的風險、環(huán)境風險和管理風險，經過多年的發(fā)展已經取得初步成果。關鍵技術主要包括安全建模技術、安全分析技術、安全控制技術、安全仿真技術、繼電電路技術、安全平臺技術等。按照模型假設，可分為傳統(tǒng)的事故模型和系統(tǒng)的事故模型兩大類[6]。傳統(tǒng)的事故模型假定事故是由于組件故障或者失效引起的，并且簡化了人為和組織因素，比較典型的有多米諾事故模型、瑞士奶酪事故模型，這類模型簡單直觀，既可以定性分析也可以定量分析，并且具備一定的自動化分析工具；但因為忽略了人為和組織差錯、軟件差錯、需求缺陷等問題，對非線性、強耦合的事故原因分析力不從心。近年來，針對現(xiàn)有方法的局限性和復雜系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)的實際情況，提出了基于系統(tǒng)思維的事故模型和安全性分析與控制方法，比較典型的有STAMP模型、STPA分析方法和FRAM模型、FRAM分析方法等，這類模型強調相互作用和相關性的重要性，能夠適用于復雜系統(tǒng)的分析，但目前只能通過人工方法來使用，自動化工具較為缺乏。目前國際上功能安全相關成果主要體現(xiàn)在 IEC61508、IEC62278（EN50126）、IEC62279（EN50128）、IEC62425（EN50129）、IEC62280（EN50159）等標準規(guī)范中；我國于20世紀90年代即提出了鐵路信號故障-安全原則（TB/T 2615），并陸續(xù)等同采用了上述國際標準，但是近年來的工作主要聚焦在既有傳統(tǒng)事故模型相關成熟方法的工程應用，對包括系統(tǒng)事故模型在內的相關技術理論研究工作開展較為欠缺，需要大力加強。

信息安全技術方面，網絡信息安全起步于20世紀90年代，目前處于快速發(fā)展階段。關鍵技術主要包括安全分析技術、安全防護技術、安全測評技術、安全信息傳輸技術、安全數(shù)據(jù)網技術等。目前國際上技術成果主要體現(xiàn)在IEC62443等標準規(guī)范中，面向各種工業(yè)行業(yè)的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的安全，比較符合各工業(yè)行業(yè)對信息安全標準的需要。國內已初步建立工控系統(tǒng)信息安全標準體系，包括安全監(jiān)管、安全規(guī)劃、安全建設、安全測評、安全管理、安全產品共6類標準[7]。但目前電力、石油天然氣及核設施等行業(yè)的技術及標準研究處于領先地位，軌道交通信號系統(tǒng)相關研究尚處于起步階段，需要快速推進。

4 安全控制系統(tǒng)技術

列控系統(tǒng)要應用到特定的鐵路運營線路，必然涉及到系統(tǒng)設計、接口設計、工程實施、監(jiān)測維護等全生命周期的各個環(huán)節(jié)。經過短短十幾年的高速發(fā)展，我國已開通三萬多km高速鐵路和五千多km城市軌道交通線路，在軌道交通安全控制的系統(tǒng)層技術方面取得長足進步，制定了較為完善的技術標準體系[8]，總體水平處于全球領先地位。

系統(tǒng)設計技術方面，關鍵技術包括運營場景設計技術、工程設計技術、等級轉換技術、互聯(lián)互通技術、樞紐設計技術等，從頂層架構上解決如何實現(xiàn)不同等級跨線運行、互聯(lián)互通的鐵路網需求問題，主要成果體現(xiàn)在《鐵路信號設計規(guī)范》 （TB10007）、《CTCS-2級列控系統(tǒng)總體技術要求》 （TB/T3516）、《CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術規(guī)范》（Q/CR661）等標準規(guī)范中，但還有大量理論研究工作可以開展。為了更好地總結提煉我國列控系統(tǒng)的系統(tǒng)設計先進經驗，特別需要研究一套理論方法和技術，用于指導運營場景的設計以及樞紐車站列控方案設計，滿足類型繁多、特點各異的樞紐車站的實際特點。

接口設計技術方面，關鍵技術包括綜合交通信號接口技術、通信接口技術、車輛接口技術、供電接口技術、人機接口技術、站臺門接口技術、車地短程通信技術、總線技術等。列控系統(tǒng)既需要與公路、水路、民航等其他交通方式的信號系統(tǒng)接口，實現(xiàn)鐵路在綜合交通運輸體系中的地位和作用進一步提升；也需要與通信、車輛、供電、機務、站務等多個專業(yè)的系統(tǒng)接口，實現(xiàn)鐵路各子系統(tǒng)協(xié)同工作；還需要實現(xiàn)系統(tǒng)內部各裝備之間的接口，滿足系統(tǒng)正常運用。相關系統(tǒng)對列控系統(tǒng)的正常工作均會造成影響，以通信系統(tǒng)為例，可以選用400 M、GSM-R、LTE-R、Wi-Fi或者5G等各種通信網絡，但通信網絡的實時傳輸能力會直接影響列控系統(tǒng)的性能和效率，需要合理選用通信網絡并設計好列控-通信接口。此外，應答器、軌道電路的調制解調等車地短程通信技術，以太網、串口、MVB、PROFIBUS、CAN、TRDP等總線技術對列控系統(tǒng)的正常應用也有較大影響，也是需要重點攻克的關鍵技術。

工程實施技術方面，關鍵技術包括列控工程數(shù)據(jù)技術、產業(yè)化技術、測試驗證技術、系統(tǒng)集成技術、現(xiàn)場施工技術、聯(lián)調聯(lián)試技術、系統(tǒng)評估技術等，主要是采用系統(tǒng)集成的方式解決現(xiàn)場開通運營過程中出現(xiàn)的各類問題，保持整體協(xié)調指揮、實施步調一致，同時使得工程實施各個環(huán)節(jié)不斷提高效率、保證質量安全，確保列控系統(tǒng)開通目標的按期達成。

監(jiān)測維護技術方面，關鍵技術包括動態(tài)監(jiān)測技術、故障診斷技術、智能維護技術、維護管理技術等，實現(xiàn)在用設備的狀態(tài)監(jiān)測、設備故障的自動診斷、維護作業(yè)的智能化指導和高效管理。后續(xù)可更多與人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、移動應用等智能化技術相結合，提升監(jiān)測維護智能化水平。

5 安全控制基礎技術

為實現(xiàn)列控系統(tǒng)的超速防護、沖突防護、自動運行等功能，除了必須攻克RAMSS技術、安全控制系統(tǒng)技術以及各功能相關的專用技術外，還需要解決一些較為公用的關鍵技術，將其分類為安全控制基礎技術，主要包括電子地圖技術、列車定位技術、列車完整性檢查技術等。

電子地圖技術是軌道交通安全控制的重要關鍵技術，是列控設備確定管轄范圍內線路上所有的列車位置，為每列車計算控車模式曲線、行車許可和駕駛策略的基礎。關鍵技術主要包括電子地圖的建模技術、生成技術、拼接技術、安全存儲技術和安全同步技術。電子地圖是利用計算機技術，以數(shù)字方式存儲和查閱的地圖，給定線路拓撲結構、軌旁信號設備（含控制區(qū)域劃分）、線路數(shù)據(jù)（經緯度信息、允許速度、線路坡度、道岔等）以及線路上各元素之間的拓撲關系，其統(tǒng)一化定制與描述對實現(xiàn)跨線互聯(lián)互通運營起著決定性的作用。按照電子地圖描述的范圍，可分為全局地圖和局部地圖；按照電子地圖信息來源，可分為靜態(tài)存儲地圖、在線下載地圖、在線生成地圖；按照電子地圖描述信息的維度，可分為一維地圖、二維地圖和三維地圖。例如，CBTC系統(tǒng)中車載保存的電子地圖為全局地圖、靜態(tài)存儲地圖、二維地圖，C3系統(tǒng)中ATP根據(jù)行車許可信息生成的用于計算控車曲線的臨時地圖為局部地圖、動態(tài)地圖、一維地圖，C4系統(tǒng)ATP設備應用的衛(wèi)星導航地圖為全局地圖、靜態(tài)地圖、三維地圖。應根據(jù)電子地圖更新的頻率、處理設備和通信系統(tǒng)的性能合理選擇不同類型的電子地圖。

列車定位技術用于確定列車在電子地圖中的位置，根據(jù)采集到的列車經緯度信息、地面定位標信息、測速測距、占用檢查設備狀態(tài)等信息，結合電子地圖提供的信息計算確定。根據(jù)定位信息來源，可分為主動定位技術（列車自主定位）、被動定位技術（地面定位）兩種類型。其中，主動定位技術主要包括車車通信、車體檢測、無線擴頻、電網檢測、衛(wèi)星定位、應答器/信標等，被動定位技術主要包括軌道電路、計軸、感應環(huán)線，以及近期出現(xiàn)的電磁傳感技術、超聲傳感技術、雷達探測技術、視頻監(jiān)測技術等。根據(jù)定位連續(xù)程度的不同，可以分為離散信息方式、連續(xù)信息方式和分段信息方式等多種方式，其中應答器/信標為離散信息方式，衛(wèi)星定位為連續(xù)信息方式，軌道電路為分段信息方式。在上述定位技術中，主動定位技術的特點是定位主體必須安裝定位設備并且處于正常工作狀態(tài)下才能實現(xiàn)故障-安全，一旦定位設備故障則失去定位，未安裝定位設備也將失去定位；被動定位技術則對處于正常或故障狀態(tài)的列車均可實現(xiàn)故障-安全的定位，但需要沿線安裝特定的地面設備，帶來額外的建設和維護工作。

列車完整性檢查是指列車運行過程中利用設備檢測列車的完整性，即檢測列車有無脫鉤拋車現(xiàn)象。對采用主動定位方式的系統(tǒng)，由于拋車上未裝備定位裝置無法實現(xiàn)定位，必須采用故障-安全的列車完整性檢查裝置；對采用被動定位方式的系統(tǒng)，能夠正常定位拋車，無需加裝故障-安全的列車完整性檢查裝置。關鍵技術主要包括系統(tǒng)完整性模型、完整性風險分析、安全列尾、三點檢查等。實現(xiàn)列車完整性檢查的方式主要有基于衛(wèi)星及速度傳感器的混合檢測、在各車廂安裝無線傳感器并判斷傳感器網絡的結構、車長的準確估計、風壓變化速率檢測等。

6 超速防護技術

超速防護功能是列控系統(tǒng)保障列車運行安全的一項主要功能，通過將采集獲得的列車實際速度值與計算獲得的列車允許速度值進行實時比較，當列車速度超過允許速度時采取包括報警、輸出常用制動、輸出緊急制動等措施防止列車超速。為實現(xiàn)超速防護功能，需要采取的關鍵技術除了安全控制基礎技術外，還包括測速測距技術、臨時限速技術和控車曲線計算技術。

測速測距技術是獲取列車速度、加速度、位置、運行方向等信息的依據(jù)，是車載設備計算行車許可實現(xiàn)安全控車的重要保障。關鍵技術包括速度測定技術、多源融合技術、測速測距安全處理技術等。常用的方式包括衛(wèi)星、速度傳感器、雷達、加速度計、慣導及多種信息融合等，各種方式各有其優(yōu)缺點。例如，衛(wèi)星精度較高、連續(xù)性較好但無法處理長大隧道；速度傳感器可靠性較高但是列車發(fā)生空轉打滑時精度下降，且隨著走行距離增大誤差累積增大；雷達雖然能在一定程度上避免空轉打滑誤差，但可靠性不太高。因此，推薦采用多種信息融合的方式提高測速測距精度。

臨時限速技術的目的是為減少線路維護、風雪天氣對行車安全及效率的影響，實現(xiàn)限速設置的安全性及靈活性，采用設備自動的方式來避免列車超速運行。具體功能為根據(jù)調度員的臨時限速操作命令，實現(xiàn)列控限速指令的自動分配和集中管理，保證施工限速計劃及突發(fā)限速的安全順利實施。關鍵技術包括離線限速技術、臨時限速管理技術、應答器報文實時生成技術、限速命令安全下達技術等。

控車模式曲線根據(jù)車輛制動減速度和坡度信息，結合由行車許可生成的一維電子地圖計算得出，可分為分級速度控制曲線和速度-目標距離模式曲線，其中分級速度控制又可分為階梯式和分段曲線式兩種。關鍵技術包括列車制動模型、制動控車模型以及控車模式曲線算法。為了快速計算不同坡道組合下的制動控車模式曲線，存在制動減速度歸檔和坡度歸檔兩類快速算法。這兩類算法都較為保守，會影響列車運行效率，后續(xù)需要研究更高效的列車制動模型、制動控車模型以及計算量適中的控車模式曲線算法。

7 沖突防護技術

沖突防護功能是列控系統(tǒng)保障列車運行安全、提高運輸效率的一項主要功能，通過聯(lián)鎖、閉塞等技術手段實現(xiàn)列車/車列安全間隔控制，避免出現(xiàn)列車/車列追尾、迎面或側面沖撞等惡性事故。沖突防護功能有兩種實現(xiàn)方式，一種以地面設備為中心，另一種以車載設備為中心。需要采取的關鍵技術除了安全控制基礎技術外，主要還包括閉塞技術、行車許可技術、聯(lián)鎖技術。

閉塞就是用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運行的技術方法，實現(xiàn)前行列車和追蹤列車之間保持一定距離。總的來說，閉塞方式可分為站間閉塞和自動閉塞。站間閉塞就是兩站間只能運行一列車，其列車的空間間隔為一個站間。站間閉塞按技術手段和閉塞方法又可分為： 電話閉塞、路簽閉塞，路牌閉塞、半自動閉塞、自動站間閉塞。自動閉塞從閉塞制式的角度來看，可分為固定閉塞、準移動閉塞（含虛擬閉塞）和移動閉塞[9]，其中移動閉塞又可分為基于位置的移動閉塞和基于速度的移動閉塞。移動閉塞與其它閉塞方式相比具有地面設備簡化，能夠提供更高密度的行車能力等優(yōu)點，但實現(xiàn)的技術難度最大，通信網絡或設備的故障對運營的影響最大，需要引入全新的安全理念，對列車動態(tài)間隔控制建立完備的智能控制模型。

行車許可技術是自動閉塞相關的關鍵技術，根據(jù)列車所在位置、列車運行方向、電子地圖、道岔狀態(tài)計算得出行車許可（MA）。MA計算有集中式和分散式兩種方式。集中式MA計算技術較為成熟，在既有列控系統(tǒng)中已廣泛使用，采用地面控制設備（如RBC、TCC）根據(jù)管轄范圍內的全局狀態(tài)統(tǒng)一為各列車計算MA。分散式MA計算有兩種方式，一種是軌道電路僅根據(jù)相鄰軌道電路的狀態(tài)直接計算MA并傳送給信號機顯示，適用于低速的運營線路；另一種是列車通過車車通信獲得的局部信息各自計算MA，難點在于如何選擇需要通信的列車，對未裝備或無定位列車的處理，多列車同時申請改方的處理等問題，并且對通信網絡提出了極高的可靠性要求。關鍵技術包括列車運行間隔調整技術、列車管理技術、行車路徑規(guī)劃技術、車載路徑鎖定技術等。

聯(lián)鎖是指為了保證鐵路車站行車和調車作業(yè)的安全，在信號機、道岔和進路之間通過技術手段建立的相互制約關系。聯(lián)鎖技術可分為地面集中式聯(lián)鎖和車載分散式聯(lián)鎖。地面集中式聯(lián)鎖技術較為成熟，已廣泛使用，采用聯(lián)鎖設備根據(jù)管轄范圍內的全局狀態(tài)統(tǒng)一管理信號機、道岔和進路，目前有繼電聯(lián)鎖、計算機聯(lián)鎖、全電子聯(lián)鎖等多種形式，當邏輯單元控制遠程執(zhí)行單元時可構成區(qū)域聯(lián)鎖。車載分散式聯(lián)鎖將聯(lián)鎖功能上車，通過車車通信和/或車地通信獲得的局部信息計算聯(lián)鎖相關邏輯，可以減少地面設備和增強車載功能，也可有效降低進路信息傳輸延遲。但聯(lián)鎖功能上車，意味著道岔要受到多頭（多車）管理，如處理不當會出現(xiàn)狀態(tài)一致性問題，同時調車的相關處理也是急需解決的問題。關鍵技術包括道岔控制、信號機控制、進路管理、聯(lián)鎖控制邏輯等。

8 自動運行技術

列車自動運行功能是列控系統(tǒng)提高運輸效率、降低運行能耗的一項主要功能，根據(jù)地面控制系統(tǒng)指令、不同的運行工況及區(qū)間運行時分選擇最佳的控制策略，完成自動開/關車門、站臺精確停車及列車啟動、加速、惰行和制動的控制，滿足站間行車間隔及平均旅行速度的要求，達到節(jié)能及自動調整列車運行的目的。需要采取的關鍵技術除了安全控制基礎技術外，主要還包括駕駛策略技術、車門開關防護技術、故障檢測技術等。

準點率、停準率、舒適度、能耗是判定一套自動運行系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標。如何在各種線路條件、各種氣象條件、各種車型條件下保證這些指標的高水平達成，是自動運行系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展需要不斷提升的方向，通過解決駕駛策略技術來實現(xiàn)。關鍵技術包括牽引模型研究、制動模型研究、曲線規(guī)劃算法、規(guī)劃曲線優(yōu)化、控制算法等。

車門開關防護技術主要解決列車車門安全開關的問題，車門處理需要考慮的場景包括在錯誤的時機/位置打開車門，或者打開錯誤側的車門；這兩種場景均可能導致乘客意外掉出車廂，造成傷亡。關鍵技術包括車門狀態(tài)安全采集、乘客狀態(tài)檢測、車門開關安全決策、車門開關命令安全輸出等。

隨著自動化、智能化程度的不斷提高，高速鐵路自動運行系統(tǒng)將更多替代司乘人員的工作，帶來傳統(tǒng)鐵路信號系統(tǒng)安全功能邊界的拓展。系統(tǒng)將更多地承擔涉及行車安全和乘客安全的安全功能，增加了可能導致人員傷亡和財產損失的風險源，通過解決故障檢測技術來保障系統(tǒng)安全。關鍵技術包括線路條件檢測技術、障礙物檢測技術、人員檢測技術、車上設備狀態(tài)檢測技術等[10]。

由于軌道交通安全控制關鍵技術體系龐雜，涉及的技術領域紛繁復雜，筆者掌握的信息有限，難免出現(xiàn)掛一漏萬的情況，對部分關鍵技術的理解和分類也可能存在不當之處，在后續(xù)研究過程中進一步完善。

9 總結

經過十余年的努力，我國建成了世界上規(guī)模最大的高速鐵路網，使得我國邁入高速鐵路大國的行列。但是，單就軌道交通安全控制技術而言，目前還存在大而不強的問題，在全球軌道交通安全控制技術領域尚未形成全面引領的態(tài)勢。為了幫助鐵路信號專業(yè)人員更好地理解軌道交通安全控制技術的內涵和外延，本文從RAMSS技術、安全控制系統(tǒng)技術、安全控制基礎技術、超速防護技術、沖突防護技術、自動運行技術6個維度，全面系統(tǒng)地梳理了軌道交通安全控制所涉及的關鍵技術，繪制軌道交通安全控制關鍵技術樹，并針對部分關鍵技術進行深入探討，希望能給我國鐵路信號專業(yè)人員帶來一些啟示。