我国轨道信号系统

2020/1/201主要内容我国轨道交通信号系统技术发展趋势1城市轨道交通信号系统选型2国产化城轨交通信号系统进展情况32020/1/2021、我国轨道交通信号系统的发展趋势信号系统是保障行车安全、提高运输能力的关键技术装备。城市轨道交通信号系统随着微电子技术、计算机技术、通信技术的发展而不断发展。信号系统中，地面与车载设备的安全信息传输方式，大致经历了模拟轨道电路、数字轨道电路和无线通信3个阶段。2020/1/203基于模拟轨道电路的ATC系统轨道电路是将区间线路划分为若干固定的区段，进行列车占用检查和向车载ATC设备传送信息的载体。列车定位是以固定的轨道电路区段为单位，采用模拟轨道电路方式由地面向车载设备传送10～20种信息，列车采用阶梯式速度控制，称之为固定闭塞。2020/1/204模拟轨道电路在我国应用的代表产品有：从英国西屋引进的FS22500无绝缘轨道电路(北京地铁1号线、13号线)；从美国GRS公司引进的无绝缘数字调幅轨道电路(上海地铁1号线)。从系统整体角度来看，基于模拟轨道电路的ATC系统中各子系统处于分立状态，技术水平明显落后，维修工作量大，制约了列车运行速度和密度的进一步提高，将逐步退出历史舞台。2020/1/205基于数字轨道电路的ATC系统数字轨道电路采用数字编码方式，地面向车载设备传送十位数字编码信息，列车可实现一次模式曲线式安全防护，缩短了列车运行间隔，提高了舒适度。采用数字轨道电路的ATC系统，列车可实现一次模式曲线式安全防护，因此称之为准移动闭塞。2020/1/206数字轨道电路在我国应用的代表产品有美国USSI公司的AF2904无绝缘数字轨道电路(上海地铁2号线)；德国西门子公司的FTGS无绝缘数字轨道电路(广州地铁1、2号线,南京地铁1号线等)。数字轨道电路的ATC系统采用微电子技术、计算机技术和数字通信技术，延续了轨道电路故障-安全的特点，目前在我国和世界范围内开通运用较多，系统的可靠性和稳定性得到了充分的验证。2020/1/207但是数字轨道电路存在以下缺点：必须具备很强的抗干扰能力。轨道电路中ATC信息电流一般在几十毫安至几百毫安，而列车牵引回流最大可达4000A。受轨道电路特性限制，只能实现地面向列车的单向信息传输，信息量也只能到数十比特，限制了ATC系统的性能。2020/1/208与牵引供电专业的设备安装相互影响。信号设备和牵引供电设备都需要安装在轨道上，两个专业设备的安装必须相互协调，否则会相互影响对方系统的性能。无法进行列车精确定位。只能按轨道电路区段对列车进行定位，一般区段长度为30～300m，对缩短列车运行间隔有一定的限制。2020/1/209基于通信的列车运行控制系统（CBTC）CBTC的特点是前、后列车都采用移动定位方式，通过安全数据传输，将前行列车的位置信息安全地传递给后续列车，可实现一次模式曲线式安全防护，并且其防护点能够随前车的移动而实时更新，有利于进一步缩小行车间隔，提高运输效率，称之为移动闭塞。2020/1/2010计算机网络由一组结点和链络组成。2020/1/2011·计算机联锁系统由硬件设备和软件设备构成。硬件设备包括联锁计算机（完成联锁功能和显示功能）、安全检验计算机（用以检验联锁计算机的运行情况，发现故障可导向安全）、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。2020/1/2012软件设备是实现进路、信号机和道岔相互制约的核心部分，由两部分组成：一是参与联锁运算的车站数据库；二是进行联锁逻辑运算，完成联锁功能的应用程序。车站数据库包括车站赋值表、车站联锁、按钮进路表、车站显示数据等。2020/1/2013TDCS(TrainOperationDispatchingCommandSystem)是覆盖全路的调度指挥管理系统，能及时、准确地为全路各级调度指挥管理人员提供现代化的调度指挥管理手段和平台。TDCS系统是个全路联网的调度指挥系统，它由部中心TDCS系统，铁路局TDCS系统，车站系统三层机构有机地组成的，它采用数字化、网络化、信息化技术，是对传统调度指挥模式的革命性突破，它极大地减轻了调度员的劳动强度，提高了运输生产的效率。在TDCS系统基础上建设调度集中，是铁路跨越式发展的必经之路，所以TDCS系统为铁路调度实现现代化打下坚实基础。2020/1/2014TDCS系统的重点在直接指挥车站的路局TDCS系统一层，路局TDCS实现对全路局的行车进行实时、集中、透明指挥，用自动化的手段调整运输方案，通过计算机网络下达行车计划和调度命令，实现自动报点和车次号自动跟踪，改变过去车站值班员用电话向调度员人工报点、调度员用电话向车站下达计划和命令，车站手抄再复诵的落后方式。列车实际运行图自动绘制，自动过表，车站行车日志自动生成。这些都大大减轻了行车调度员和车站值班员工作强度。TDCS工程建成后，优化了运输调度指挥管理手段、提高了调度管理水平和运输效率。2020/1/20152020/1/20162、城市轨道交通信号系统选型(1).新建线路信号系统制式选择①不宜再采用基于模拟轨道电路的ATC系统；②仍然可采用基于数字编码轨道电路的ATC系统；③推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC)。2020/1/2017(2).旧线改造信号系统模式我国早期建设的运营线路(旧线)一般采用轨道电路方式的ATC系统，因此在信号系统改造时，推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC)方案。改造期间，无线通信的CBTC系统与既有的轨道电路互不影响，减少了改造的技术难度和工程管理难度。2020/1/20183、国产化城轨交通信号系统进展情况国内开发的城市轨道交通系统3种制式都有，基本上都采用CBTC基于无线的列车控制系统。主要开发进展情况如下：1.中国铁道科学研究院，充分利用专业齐全的优势，通过多年的研发，完成了包括CBTC系统的所有子系统(ATS、联锁、ATP、ATO、DCS、应答器等)，并进行了室内系统调试、现场试验和调试。铁科院的ATS子系统、计算机联锁子系统是国内成熟技术，具有城市轨道交通业绩，已经具备工程实施的条件。2020/1/2019铁科院的CBTC系统对无线故障情况下的后备转换，进行了深入的研究，能够在保证行车安全的情况下，尽量减少对正常运营的干扰，达到了先进的水平。在安全性方面，与研发同步进行第三方安全认证工作，已签署安全认证合同并开展安全认证工作。2.2004年，北京交通大学、北京地铁运营公司、北京和利时公司申请北京市科委“基于通信的城轨CBTC系统研究”科研项目，在北京地铁试车线进行了ATP、ATO试验，并在大连设立了10km试验段，包括地面线路和地下线路，进行了两列列车的追踪试验。亦庄线计划2010年底开通点式ATP，2011年底CBTC全系统全功能开通。2020/1/20203.北京全路通信信号研究设计院也正在进行城市轨道交通CBTC的研发,它们利用自身研发的通过SIL4级的安全控制平台,进行室内点式ATP的研发。目前运营的CBTC系统都是国外设备，从实际运营的情况看，存在着维护费用高的问题，因此发展国产化的CBTC设备成为当前紧迫的任务。