城市轨道交通列车自动控制系统的运用与发展

城市轨道交通列车自动控制系统的运用与发展摘要：本文对城市轨道交通的发展进行了探讨，介绍了城市轨道交通自动控制系统的特点和组成。在城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）中，列车自动防护（ATP）系统担负着保证列车运行安全的重要作用，是列车运行自动控制系统的基础。关键词：城市轨道交通;自动控制系统;列车自动防护Abstract:inthispaper,thedevelopmentofurbanrailtransitisdiscussed,andintroducedtheautomaticcontrolsystemofurbanrailtransitcharacteristicsandcomposition.Inurbanrailtrafficautomatictraincontrolsystem(ATC),automatictrainprotection(ATP)systemonthetrainoperationsafetyguaranteetheimportantfunction,isthetrainoperationoftheautomaticcontrolsystemforthefoundation.Keywords:urbanrailtraffic;Automaticcontrolsystem;Automatictrainprotection中图分类号：C913.32文献标识码：A文章编号：引言近年来，随着城市现代化的发展，城市规模的不断扩大，市区人口逐步向郊区迁移，城市交通压力越来越大。城市轨道交通的发展已成为解决现代城市交通拥挤的有效手段，它的最大特点是运营密度大、列车行车间隔时间短、安全正点。因此，必须采用具有连续速度显示监督和防护的列车自动防护系统，以确保行车安全，提高行车效率。在这种背景下，自动控制系统在城市轨道的建设中扮演着越来越重要的角色。一.城市轨道交通介绍1.1城市轨道交通的概念特征城市轨道交通是城市地下铁道（地铁）、轻型轨道交通（轻轨）、单轨（独轨）交通、有轨电车、新交通（newtransportsystem,NTS）、高速磁浮列车和市郊（郊区）列车（通勤列车）等交通的统称。其共同特点是：运量大、速度快、安全可靠、准点舒适，可以在地面、高架和地下、半地下（opencuttings）的轮轨上行驶。其中轻轨和地铁是目前城市轨道建设中的重点项目。地铁可以在地面、高架和地下运行，有人把行驶在高架轨道上的地铁称为（高架地铁）。轻轨（LRT）是轻型轨道交通（lightrailtransit）的简称，是由原来的有轨电车（streetcar、tramsortramway）演变而来的。而独轨（单轨）交通、新交通系统（NewTransportSystem）、轻轨地铁（LightMetro）、轻型快速交通（LightRapidTransit）、高架线性系统等都属于轻轨范畴。轻轨线路有地面、高架和地下线，地下线比较少见。1.2中国城市轨道交通自动控制系统的发展情况目前我国对城市轨道交通的自动控制系统的应用已逐步进入成熟期，但自主研究方面还存在一定差距，主要表现在对自动控制系统中的数字轨道电路、车地信息、传输和列车自动驾驶等关键技术尚不能全面掌握，国产化水平很低。城市轨道交通正处于蓬勃发展时期,发展轨道交通的关键在于降低造价,包括工程造价和设备造价。城市轨道交通事业目前正在蓬勃发展，广阔的市场和外商设备的高昂造价，呼唤具有自主知识产权的国产技术设备的早日出现。走自主创新的道路，不仅符合国家的技术产业政策，也有利于降低工程造价和维护成本，利国利民。二.城市轨道交通列车自动控制系统2.1城市轨道交通自动控制系统的组成城市轨道交通信号系统是现代大运量、高密度的轨道交通自动控制系统中的重要组成部分，起到保证列车和乘客的安全，对列车高速、有序运行起到重要的作用。它包括车站信号控制系统（车站联锁系统）和区间信号系统以及列车自动控制系统（AutomaticTrainControl，简称ATC）。信号系统的主要功能是保证行车安全、提高运营效率。城市轨道交通信号系统的核心是列车自动控制（ATC）系统，它由列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统、列车自动监控（ATS）子系统和联锁（IL）组成，各子系统间相互渗透，通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。其中，ATP是ATC系统最重要的部分。因城市轨道交通列车运行速度高，在高峰期列车密度大，而且运输对象为乘客，发生行车事故后果严重，依靠运行人员防止运行事故远不能满足运行安全要求。ATP系统根据故障一安全原则，执行列车间安全间距的监控、列车的超速防护、安全开关门的监督和进路的安全监控等功能，确保了行车运营安全。2.2城市轨道交通列车自动控制系统的闭塞方式目前城市轨道交通自动控制系统的闭塞方式主要有三种：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。固定闭塞采用固定划分区段的轨道电路，即基于传统的多信息音频轨道电路，列车以闭塞分区为最小行车间隔，且需设防护区段。其传输的信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，即该区段所规定的最大速度码或入口/出口速度命令码。固定闭塞分区的划分依赖于特定列车的性能，不适应今后列车类型的变更。准移动闭塞一般采用数字式音频无绝缘轨道电路、音频无绝缘轨道电路+感应环线或计轴+感应环线方式作为列车占用检测和ATP信息传输的媒介，具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。前两种闭塞制式均属于基于轨道电路的ATP系统，而移动闭塞是基于通信的ATP系统。移动闭塞系统不依靠轨道电路，而是采用交叉感应电缆环线、漏缆、裂缝波导管以及无线电台等方式实现车地、地车间双向数据传输。前方列车后部的安全分隔距离将基于列车最大运行速度、制动曲线和列车位置进行动态计算。由于有了高精度的列车位置报告（6.25m），并基于该段线路的最大允许速度，追踪列车将可以安全地向前方列车接近，直到距离前车尾部最后一次证实的位置一个安全制动距离的地方。下图显示了移动闭塞安全列车分隔的基本原理。图2.1移动闭塞原理图列车之间总是保持一个“安全距离”。该安全距离是介于后车的目标停车点和确认的前车尾部之间的一个固定距离。在选择该距离时，我们充分考虑到即使存在一系列的最坏情况，列车仍能够被安全地分隔开来。六.结束语随着中国城市建设的日益发展，中国的城市轨道交通取得了长足的进步。各个城市的地铁和轻轨建设项目如雨后春笋般成立，自北京、上海和广州这三个大城市以后，西安、重庆、成都、苏州都已建成自己的轨道交通线路，杭州、海尔滨、兰州等一些城市的轨道交通线路也正在建设中。在大力发展城市轨道交通自动控制系统的同时，应本着“节约资本、利国利民”的原则，着重考虑推进设备国产化的政策，开展技术研发，摆脱自动控制系统国外厂家垄断的局面。同时，城市轨道交通作为城市建设空间系统的重要组成，城市轨道的建设应与其他交通空间、城市建筑空间、地下空间有机衔接，综合发展，协调利用，以取得城市空间资源利用效率的最大化。参考文献[1]高速铁路列车速度自动控制系统中国铁道出版社[2]吴汉麒.城市轨道交通信号与通信系统.北京:中国铁道出版社.1999:93-126[3]吴汉麒.国外铁路信号新技术.北京:中国铁道出版社.2000:121-19