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移动闭塞信号系统介绍第一篇：移动闭塞信号系统介绍移动闭塞信号系统介绍一、信号闭塞的基本概念所谓闭塞就是指利用信号设备把铁路线路人为地划分成若干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。
目前，信号闭塞原则是按照ATP/ATO制式来划分的，基本上可以分为三类，即：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。
二、各种信号闭塞制式在城市轨道交通中的发展应用目前在城市轨道交通中使用的信号系统一般称之为ATC系统，大多应用于80km/h以下的轨道交通工程中。
ATC系统主要由ATP、ATO、计算机联锁以及ATS四个子系统构成，其ATP/ATO制式主要有两种：第一，基于多信息移频轨道电路的固定闭塞，采用台阶式速度控制模式，属二十世纪八十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到180秒。
西屋公司、GRS公司分别用于北京地铁、上海地铁一号线的ATP、ATO系统属于此种类型；第二，基于数字轨道电路的准移动闭塞，采用距离/速度曲线控制模式的ATP/ATO系统，属二十世纪九十年代技术水平，其列车运行间隔一般能达到90～120秒。
西门子公司在广州地铁一号线使用的LZB700M、US＆S公司在上海地铁二号线使用的AF-900以及我国香港地区机场快速线（最高速度达135km/h）使用的阿尔斯通公司SACEM（ATP/ATO）信号系统均属于此种类型。
λλλλλλλ上述两种列车控制模式均为基于轨道电路的列车控制系统。
基于轨道电路的速度－距离曲线控制模式的ATP/ATO系统，采用“跳跃式”连续速度－距离曲线控制模式，“跳跃”方式按列车尾部依次出清各电气绝缘节时跳跃跟随。
采用在传统轨道电路上叠加信息报文方法，即把列车占用/空闲检测和ATP信息传输合二为一，它们的追踪间隔和列车控制精度除取决于线路特性、停站时分、车辆参数外还与ATP/ATO系统及轨道电路的特性密切相关，如轨道电路的最大和最小长度、传输信息量的内容及大小、轨道电路分界点的位置等。
城市轨道交通信号系统列车自动控制ATC系统综述一、ATC系统的组成和功能列车自动控制(ATC Automatic Train Control)系统包括三个子系统：列车自动防(ATP Automatic Train Protection)、列车自动运行(ATO Automatic Train Opera-tion）、列车自动监控（ATS Automatic Train Supervision）。
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。
(1)ATS功能：可自动或由人工控制进路，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OCC(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ATS和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：一般由轨道电路完成。
(4) ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。
ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO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，且给信号系统和司机提供接口。
(5)PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，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，以优化列车运行。
二、ATC系统的水平等级为确保行车安全和线路最大通过能力，根据国内外的运营经验，一般最大通过能力小于30对h的线路宜采用ATS和ATP 系统，实现行车指挥自动化及列车的超速防护。
在最大通过能力较低的线路，行车指挥可采用以调度员人工控制为主的CTC（调度集中）系统。
城市轨道交通移动闭塞ATC系统的运用分析一般来说，信号控制系统可分为固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞几种模式，其中移动闭塞模式代表了城市轨道交通信号控制系统的发展方向，其追踪列车间的安全间隔距离相比之下为最小，能最大限度地提高线路运输能力。
一、闭塞方式比较传统的固定闭塞信号控制方式，采用阶梯式速度控制方式，对应每个闭塞分区只能传送一个该分区所规定的最大速度命令码，通常称之为固定闭塞系统。
该方式不易实现列车的舒适控制、节能控制，也限制了行车效率的提高。
与固定闭塞不同的是，准移动闭塞信号系统采用一次模式曲线控制方式，并且可以根据地面信号设备提供的目标速度、目标距离、线路状态(曲线半径、坡道等数据)等信息，车载设备计算出适合于本列车运行的模式速度曲线。
该模式在城轨信号系统中有一定的运用，例如：上海地铁2号线、明珠线一期、广州地铁一、二号线等。
采用交叉感应环线或无线扩频等通信方式实现列车定位和车- 地之间双向大信息量数据传输的信号系统，地面不划分固定的闭塞分区，列车定位方式也不同于采用轨道电路的系统，其列车定精度高。
线路上的前行列车经ATP／ATO 车载设备将本车的实际位置，通过传输系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将此信息经系统处理生成后续列车的运行权限，传送给后续列车的ATP／ATO车载设备。
列车控制采用实时速度—距离模式曲线控制方式，追踪运行列车的停车点仅为一个距前行列车尾部预留一定的保护距离处。
由于能按照列车性能自动调整列车运行间隔，追踪间隔距离由前后列车的关系和线路情况等动态确定，故称之为移动闭塞(moving blocking) 系统。
二、移动闭塞系统能力分析移动闭塞信号系统能有效缩短行车间隔时间，最大限度地提高通过能力。
本文将以正在实施中的上海轨道交通6号线工程情况为例进行能力分析计算。
移动闭塞区间列车追踪运行间隔是通过移动闭塞的信号设备，将线路上前行车的实际位置，转送给后续列车的车载设备，后续列车的车载设备根据相关的信息，计算出列车紧急制动曲线，以保证列车运行的安全。
浅谈城市轨道交通信号控制系统学生姓名：学号：专业班级：指导教师：西安铁路职业技术学院毕业论文摘要城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统是城市轨道，交通自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。
其核心是列车自动控制系统，它由列车自动监控子系统、列车自动防护子系统、计算机联锁子系统和列车自动驾驶子系统组成。
ATC系统自上世纪7O年代投入运用至今，经历了三十年的发展，技术日趋成熟，为使列车控制技术经济指标更加合理，世界各国纷纷开发了先进的ATC系统，ATC系统按闭塞方式分类有三种类型：固定闭塞方式的ATC系统、准移动闭塞式的ATC系统、移动闭塞式的ATC系统。
城轨通信系统与信号系统共同完成行车调度指挥，并为城轨的其它各子系统提供信息传输通道和时标信号。
此外，通信系统是城轨交通内部公务联络的主要通道，使构成城轨交通内部的各个子系统能够紧密联系，以提高整个系统的运行效率。
当然，通信系统也是城轨交通内、外联系的通道。
城轨通信系统在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下，是进行应急处理、抢险救灾和反恐的主要手段。
城市轨道交通越是在发生事故、灾害或恐怖活动时，越是需要通信联系，但若在常规通信系统之外再设置一套防灾救护通信系统，势必要增加技资，而且长期不使用的设备亦难以保持良好的运行状态。
所以，在正常情况下，通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段，为乘客提供周密的服务；在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下，能够集中通信资源，保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求。
城市轨道交通包括了地铁，轻轨和城市铁路等不同形式．具有运量大，速度快，安全准点。
平稳舒适，污染小等优点。
本文主要阐述城市轨道交通信号控制系统的主要组成。
随着我国城市轨道交通的迅猛发展，信号系统作为控制运行安全的核心设备，对其安全、可靠性的分析评价显得尤浅谈城市轨道交通信号控制系统为重要，本文从列车检测方式、机车信号选择、设备控制方式等方案的主要方面对描述了城巾轨道交通中信号系统的安全策略及可靠性分析。
浅析城市轨道交通移动闭塞故障情况下列车行车组织摘要：移动闭塞系统是城市轨道交通信号系统的发展方向之一。
鉴于移动闭塞系统技术地不断成熟，对列车降级或后备模式的分析，是非常具有实践意义的。
城市人口和机动车的快速增加已大大超过城市交通基础设施的最大承受能力，城市交通问题已经严重影响城市功能的发挥和城市的可持续发展。
本文深入分析了轨道交通移动闭塞故障下的行车组织，为今后我国大规模的轨道交通建设提供服务。
关键词：移动闭塞后备模式引言在城市轨道交通中，列车自动控制系统(ATC系统)是保障行车安全，提高运输效率的关键技术装备。
采用基于通信的移动闭塞系统是城市轨道交通信号控制系统未来的发展方向。
一个完整的移动闭塞应该具有ATO、ATP、ATS三个子系统功能。
通常情况下，移动闭塞系统工作在ATC模式。
但是，移动闭塞系统也存在一些问题，当系统出现某些ATC模式无法处理的故障(ATS子系统故障、ATP/ATO轨旁设备故障、车载设备故障、车-地通信故障设备集中站的车站控制单元故障等)时，就会出现一个或几个联锁区内系统完全瘫痪的局面，从而对线路的正常运营造成较大的危害。
为了解决上述这些问题，我们引入了后备模式。
一、当信号系统的ATS、ATP或ATO功能失效或特殊需要时，应能启动降级运行模式组织列车运行。
ATS子系统故障：当中央ATS设备故障或中央ATS至车站ATS的通信通道故障时，车站ATS设备自动监控在线列车的运行；当车站ATS设备故障时，列车按照联锁自动进路方式控制在线列车的运行。
ATP/ATO轨旁设备故障：当某一区域的轨旁ATP/ATO设备故障时，车载设备产生报警、并自动紧急停车。
系统将该区域转换为降级运营模式，列车可视情况转换为点式ATP、限制人工驾驶、非限制人工驾驶中的任一驾驶模式。
在点式ATP驾驶模式下，系统实现点式ATP防护功能，包括列车超速防护功能、间隔防护功能、防冒进红灯功能和车站站台区域停车窗保护功能等；在限制人工驾驶和非限制人工驾驶驾驶模式下，系统实现按地面信号显示人工驾驶列车运行；当列车运行至轨旁ATP/ATO设备正常的区域时，车载设备接收到有效的ATP/ATO 码，车载设备提示司机，司机可在不停车的情况下将列车转换至ATPM模式或AM模式下运行。
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统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。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
一、ATC系统构成
ATC是列车自动控制系统〔Automatic Train Control〕的简称。
ATC系统包括三个子系统：列车自动监控系统、列车自动防护系统、列车自动运行系统。
1列车自动监控系统〔Automatic Train Suatic Train atic Train Operation，简称ATO〕
ATO主要通过车载ATO系统完成站间自动运行、列车速度和进站定点停车，并接受OCC的运行调度命令，实现列车的自动调整。
三个子系统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，构成一个以平安设备为根底，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〔如下图〕。
图 ATC系统结构示意图
概括来说，行车指挥自动化系统的主要功能有：
〔1〕由根本列车运行图或方案列车运行图生成使用列车运行图；
〔2〕自动或人工控制管辖范围内各车站的发车表示器、道岔以及排列列车进路；
〔3〕跟踪正线列车运行，显示各车站发车表示器开闭、进路占有和列车车次、列车运行状态灯；
〔4〕自动或人工进行列车运行调整；
〔5〕自动绘制实际列车运行图和生成运营统计报告。
1、前言
移动闭塞是一种区间不分割，根据连续检测先行列车位置和速度，进行列车间隔控制，确保后续列车不会与先行列车发生冲突，能够安全停车的列车安全系统。
移动闭塞的想法产生于60年代，由于当时技术条件的限制，难以变成现实。
到了80年代，计算机技术和通信技术的飞速发展，为移动闭塞系统的实现创造了条件。
近年来，各国相继投入力量研制基于通信的列车控制系统CBTC，具有代表性的主要有法国国铁的ASTREE,日本铁道综合技术研究所的CARA T系统、欧洲铁道联盟研究所的ETCS 系统和美国加拿大铁路协会的ATCS系统等。
这些系统的共同点是列车和地面间有各种类型的双向通信手段，可以在确保列车运行安全的前提下，最大限度地缩短列车运行间隔，提高线路通过能力。
2、移动闭塞原理及系统结构
2.1、移动闭塞原理
移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。
固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号，而移动闭塞虽然也有防护列车运行安全的闭塞分区，但其闭塞区间是移动的，是随着后续列车和前方列车的实际行车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯道等列车参数和线路参数的变化而改变，随着列车运行而移动。
根据是否考虑先行列车的速度，移动闭塞的构成分为两种：一是考虑先行列车速度的移动闭塞系统(MB-V方式)；二是不考虑先行列车速度的移动闭塞系统(MB-V0方式)。
图1 移动闭塞条件下列车追踪控制原理
2.2、移动闭塞的系统结构
移动闭塞系统的具体结构有多种，但从基本组成上来说，移动闭塞ATC系统通常分为三个层次：管理层、操作层和执行层，其典型结构如下图2所示。
系统管理中心SMC位于管理层，其任务是统一指挥整个全段内列车运行。
SMC通过先进的计算机和网络技术监督着整条线路的自动操作，实现ATS的功能及其它中央调度功能。
车辆控制中心VCC位于操作层，它
根据SMC的命令，按移动闭塞原理对列车运行间隔进行控制，并和车站联锁设备相联系，为列车进出站安排接发车进路。
VCC和SMC之间通过现代通信传输系统(如SDH, OTN等)进行大数据量的双向传输。
车载控制器VOBC位于执行层，它通过和VCC之间不间断的通讯来实现ATP/ATO功能，控制列车安全高速运行。
通讯方法可采用有线通信(如交叉感应电缆)或无线的方式(如扩频通信) 具备冗余校验的车载计算机使列车控制在VCC限定的速度和距离之内，并以数据报文形式向VCC传回有关车辆位置、速度、运行方向以及子系统情况。
每列车都配置了冗余的车载控制系统，一旦某一个出了问题，另一个会自动启动。
图2 移动闭塞系统的三层结构
3、移动闭塞的实现方式
按照列车定位和信息传输方式的不同，实现移动闭塞的CBTC系统主要有以下几种:
（1）利用交叉感应电缆的实现方式；
（2）基于泄漏同轴电缆的实现方式；
（3）利用全球定位系统(GPS )；
（4）惯性定位系统(IPS )；
（5）车载多普勒雷达定位系统；
（6）无线扩频通信定位。
4、我国轨道交通信号系统的方案探讨
4.1、轨道交通直线电机运载系统简介
城市轨道交通直线电机运载系统的机理是固定在车辆转向架上的初级线圈(定子)通过交流电流，产生移动磁场(行波磁场)，通过相互作用，使固定在整体道床上的次级感应板(展开的转子)产生磁场，通过磁力，实现车辆的运行和控制。
我国早在上世纪80年代已开始研究直线电机驱动的运载系统，但一直处于可行性研究和系统选择阶段，直至上世纪90年代，
随着磁悬浮铁路系统试验线及试验车的研制，直线电机及其控制系统设备的研制才进入实质性发展阶段。
4.2、信号系统的设计原则及轨道交通的具体要求
信号系统的选择必须遵循以下几个基本原则:
1、信号系统必须满足安全、成熟、技术先进的基本原则；
2、信号系统必须满足实际的运营要求，符合相应的功能和技术标准，并充分考虑到未来发展的需要；
3、信号系统应具有较高的安全性和可靠性，凡涉及行车安全的设备必须满足故障-安全原则；
4、信号系统及设备选型，应根据具体的运营要求，进行综合性能价格比分析。
方案应能满足功能要求，经济合理。
为了实现行车自动化，减少运营成本，与直线感应电机车辆相结合的行车控制系统需要实现列车运行自动化与列车指挥自动化，这就需要采用列车自动控制系统ATC。
目前，我国己建和在建轨道交通的ATC系统主要采用的是基于数字轨道电路的准移动闭塞和有人值守的自动驾驶系统，高峰期列车运行间隔为120s。
为了实现系统小型化，降低工程造价及运营费用，实现高效、节能、低成本运营，筹建中的轨道交通准备采用小编组、高密度的运营模式，提出了90s的列车运行间隔要求。
这就为当今前沿的城轨交通信号技术在我国的应用提出了现实要求。
4.3、采用移动闭塞是实现系统通过能力的必然要求
城市轨道交通的通过能力是指在采用一定的车辆类型、信号设备和行车组织方法条件下，轨道交通线路的各项固定设备在单位时间内(高峰小时)所能通过的列车数。
轨道交通的通过能力主要按照线路、列车折返设备、车辆段设备、牵引供电设备等固定设备进行计算。
根据各项固定设备计算出来的通过能力，一般是各不相同的，其中通过能力最小的设备限制了整个线路的通过能力，因此，该项设备的通过能力即为线路的最终通过能力。
实践表明，对轨道交通系统来说，线路运能的主要损失发生在列车停站和终点车站的折返作业上。
由于采用线性电机的车辆能为高密度运营需要的优良的加减速性能提供保证，结合移动闭塞技术，可以很容易的实现“小编组、高密度”的运营模式。
一方面，通过减小列车编组、提高行车密度，使车站上下车人数得到分散，从而可以减小列车停站时间；另一方面，移动闭塞技术的精确控制和灵活运行的特性也有利于提高折返效率，从而可以从总体上减少线路运能的损失，达到每小时40对列车的系统通过能力。
总之，从满足系统运营要求及系统的先进性考虑，轨道交通信号系统应采用移动闭塞技术。
4.4、采用移动闭塞信号系统的可行性及相关问题
移动闭塞系统采用先进的通信、计算机技术对列车连续控制，是经过实际检验的安全系统。
移动闭塞技术已经在北美、欧洲、亚洲许多国家的轨道交通建设中得到应用。
最早使用移动闭塞技术的温哥华无人驾驶轻轨系统至今已安全运行近20年，这充分验证了移动闭塞的安全性以及技术的成熟度。
在中国，香港西线铁路工程于1998年采纳了伦敦铁路工程师协会的建议，使用先进的移动闭塞技术代替原来的固定闭塞设计方案，不仅使香港西线铁路实现了更短更好的运营目标-达到每小时每方向10万人次的运量，高峰期运行间隔90s，而且使工程总成本由原来的超过644亿美元降至517亿美元，节省造价约20%.可见，根据实际运营要求和当前信号技术的发展水平，轨道交通采用移动闭塞技术是必要且可行的。
轨道交通采用移动闭塞的优点如下:
1) 能轻松达到90S的行车间隔要求，且当需求增长而需要调整运营间隔时，无需改变或增加硬件；
2) 可取消区间的信号机、轨道电路等地面设备，降低系统的安装维护费用；利用其精确的控制能力，可以有效地通过在折返区域调整速度曲线来减少在尽端折返线的过走防护距离，从而减少折返站的土建费用；
3) 车上-地面可靠传输的信息量大，便于实现全程无人自动驾驶。
全程无人自动驾驶方式是列车上没有任何驾驶员或工作人员的全自动方式。
站停，发车、运行、折返、入库等过程由操作控制中心直接管理。
主控中心可以更精确地控制列车按运行图运行，减少了列车在区间不必要地加速、制动，可节省能源，增加旅客舒适度；同时这种方式具备非常高的灵活性，对突然增长的能力需求和不可预见的事件具备敏捷的反应能力；
4) 易于实现列车双向运行。
当轨道交通系统因线路、车辆等故障造成运行中断时，可通过组织临时反向载客运行来保持轨道交通系统不间断运作。
从目前的技术成熟度来看，对于轨道交通来说，选用基于交叉感应电缆或泄漏同轴电缆的方案是比较合适的，相关的系统已在国外有多年成功的应用经验。
例如，新加坡轨道交通东北线设计能力单向达到75,000人次/小时，采用了ALSTOM 公司的基于泄漏波导的移动闭塞信号系统，实现了最小列车运行间隔90S的营运目标。
ALCATEL公司基于感应环线或泄漏同轴电缆的SelTrac移动闭塞系统己在伦敦道克兰轻轨、吉隆坡LRT2、旧金山MUNI等城轨交通得到多年应用，被证明是安全、高效、灵活的列车控制系统。
移动闭塞系统的列控方式均采用速度-距离模式，对轨道交通来说，在运营初期可采用相对位置方式(MB-V0方式)，在远期运营要求提高后，可采用相对速度方式(MB-V方式)，以进一步缩短行车间隔。
在具体选择移动闭塞系统时，还必须考虑该系统的故障恢复能力和可靠性，并注意解决方案中是否有进行断轨检测和列车完整性检测的方法。
此外，由于采用直线电机的系统一般将次级感应板铺设于轨道中间的地面上，因此联锁车站的配线不能采用交叉渡线，这会对联锁车站的道岔布置和折返车站的折返线布置产生一定影响，这也是需要考虑的问题。
5、小结
本文简要介绍了移动闭塞的原理，讨论了其典型结构和实现方式。
对基于通信的移动闭塞来说，其常见的实现方式有基于交叉感应电缆或泄漏同轴电缆的实现方式，有利用全球定位系统GPS、惯性定位系统IPS、车载多普勒雷达定位系统及无线扩频定位的实现方式等。
作为应用，本文分析讨论了城市轨道交通采用移动闭塞技术的必要性和可行性，指出移动闭塞技术是实现“小编组、高密度”运营模式的最佳选择，对于提高系统通过能力、减少运营维护成本、节能降耗等具有现实意义。
