干货城市轨道交通信号ATC系统介绍

列车运行控制技术随电子技术的发展于20世纪60年代开始出现。前苏联于1958年首次研制成功了较低级的行车自动化系统，1962 年在莫斯科地铁使用。美国于1960年在纽约地铁试运行列车自动驾驶系统(ATO)。20世纪70年代以来，各国地铁都开始向着综合自动化的方向发展。美国于1972年9月在旧金山海湾采用城郊快速运输系统(BART)，这个系统的控制中心安装了两台计算机(一主一备)，能同时指挥和控制105列列车执行运行图。1971 年7月23日英国在维多利亚线上实现行车自动化，开通线路全长22.4km。1972 年法国在巴黎地铁东西快车线上实现自动调度，利用列车自动操纵设备实现了自动驾驶，较全面地实现了列车行车指挥和列车运行自动化。我国于1975年在北京地铁线路开始试用自己研制的行车自动化系统。1976 年开始采用国产电子计算机，初步实现了轨道交通行车指挥自动化。

城市轨道交通行车自动化的功能包括低级阶段功能和高级阶段功能。低级阶段的基本功能是由自动闭塞、自动停车、车站联锁和调度集中控制来完成的;高级阶段的基本功能则叠加了行车指挥自动化和列车运行自动化中的ATO系统以及若干自动检测设备。为了保证行车安全，在行车自动化系统中还配置列车无线调度电话，使行车调度员和驾驶员之间可以随时进行通话。

由于城市轨道交通运送的全是乘客，所以对列车运行控制系统的安全性、可靠性要求较高。列车运行控制系统构成中最基本的是人工控制信号设备，叠加自动控制信号设备，再叠加行车的全自动控制系统。这样在高级系统失灵时，低级系统仍能完成运转。此外，在自动化控制系统中都要相应增加安全可靠措施，例如在应用计算机时尽可能增加多机冗余系统。

2 、ATC 系统的组成和功能

（1）、 ATC系统的组成

目前，ATC系统已经成为城市轨道交通运行控制系统中最重要的组成部分，由列车自动防护( Automatic Train Protection, ATP)、列车自动驾驶( Automatic Train Operation, ATO)和列车自动监控(Amooate Tein Surisi AIS) 三个子系统组成。简称“3A”子系统。但在有些情况下ATS子系统可以利用调度集中CentralizedTafe Cmtol, CIC)代替。各子系统之间相互支持，实现对列车的控制，保障列车行驶的安全和运输效率的提高。

ATC系统按地域分为五部分控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、试车线设备、车载ATC设备。其构成框架如图所示。

（2）、ATC系统功能

ATC系统包括五个原理功能: ATS功能、联锁功能、列车检测功能: ATC功能和PTI(列车识别)功能。

①ATS功能:可自动或人工控制进路，进行行车调度指挥;并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于0CC(控制中心)内的设备实现。

②联锁功能:响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，将进路、轨道电路、道岔和信号的状态信息提供给ATC功能。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。

③列车检测功能:-般由轨道电路或相应的计轴等装置完成:

④ATC功能:在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现对列车运行的控制。ATC功能有三个子功能: ATP/ ATO轨旁功能、ATPATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成;ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据; ATP/ ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和列车司机提供接口。

⑤PT功能:通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给AITS;向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，优化列车运行。

3、ATC系统的分类

城市轨道交通ATC,按闭塞制式可以分为固定闭塞式ATC、准移动闭塞式ATC和移动闭塞式ATC;按照通信方式可以分为点式ATC和连续式ATC。

（1）、固定闭塞式ATC

固定闭塞将线路划分为固定的闭塞分区，前后车的位置都是用固定的地面设备来检测:闭塞分区用轨道电路或计轴装置来划分。由于列车定位是以固定区段为单位的( 系统只知道列车在哪一一个区段中，而不知道在区段中的具体位置)，所以固定闭塞的速度控制模式是分级的，需要向被控列车传送的信息只有速度码。

固定闭塞的闭塞长度较大，并且一个分区只能被一辆列车占用，所以不利于缩短行车时间间隔，除此之外，因为无法知道列车的具体位置，需要在两辆列车之间增加一一个防护区段，这使得列车间的安全间隔较大，影响了线路的使用效率。

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（2）准移动闭塞式ATC

准移动闭塞对前后列车的定位方式是不同的，如图4-4所示，前行列车的定位仍然沿用固定闭塞方式，而后续列车的定位则采用移动的或称为连续的方式，即后续列车可以定位更加精准。为了提高后续列车的定位精度，目前各系统均在地面每隔一-段距离设置1 个定位标志(即轨道电路的分界点、信标或计轴器等)，列车通过时提供绝对位置信息。在相邻定位标志之间，列车的相对位置由安装在列车上的轮轴测速装置连续测得。

由于准移动闭塞采用了固定和移动两种定位方式，所以其速度控制模式既有连续的特点，又有阶梯的性质，如图4-5 所示。但是与“固定”性质相对应的设备，必须在工程设计和施工阶段完成设置。由于被控列车的位置是由列车自行实时(移动)测得的，所以其最大允许速度的计算最终是在车载设备上实现的。

准移动闭塞在控制列车安全间隔方面比固定闭塞更进一步，可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车也可以通过这-距离合理地采取减速或制动，从而可以改善列车控制，缩小时间隔，提高线路使用效率。但准移动闭塞中后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它没有完全突破轨道电路的限制。

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（3）、移动闭塞式ATC

移动闭塞(图4-6)的特点就是前后两车均采用移动式的定位方式，即前后两辆列车均可精确定位，列车之间的安全追踪间距随着列车的运行而不断移动且变化。

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ATC系统按如下原则选用。

①ATC系统应采用安全、可靠、成熟、先进的技术装备，具有较高的性能价格比。

②城市轨道交通运营线路宜采用准移动闭塞式ATC系统或移动闭塞式ATC系统，也可以采用固定闭塞式ATC系统。

因为城市轨道交通具有客流量大、行车密度高的特点，而准移动闭塞式和移动闭塞式ATC系统可以实现较大的通过能力，对于客运量变化具有较强的适应性，可以提高线路利用率，具有高效运行、节能等作用，并且控制模式与列车运行特性相近，能较好地适应不同城市轨道交通列车运行控制

列车的技术状态，其技术水平较高，具有较大的发展前景。虽然固定闭塞式ATC系统技术水平相对较低，但由于可满足2min行车间隔的行车要求，且价格相对低廉，因此也宜选用。根据实际情况，因地制宜选择三种不同制式的ATC系统是完全必要的。

4、结束语

随着工业化程度的提高，世界城市人口急剧膨胀，对城市轨道交通的载客能力提出了越来越高的要求。设想如果能将最小列车间隔从4min缩短为2min,则使用相同数量的车辆就可使运输能力提高一倍。列车自动控制( Automatic Train Con-trol, ATC)系统能最大程度确保列车运行安全，缩短行车间隔，提高运输效率，减轻运营人员的劳动强度。ATC系统运用了当代许多重要的科技成果，技术含量极高。

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