李兴恺
陕西城际铁路有限公司 陕西西安 710018
摘要：城市轨道交通因其时效性高、受天气等外界因素影响小等优点，在城市交通中发挥着越来越重要的作用；信号系统作为城市轨道交通行车指挥的核心系统，其能够提高城市轨道交通系统的安全性和运输效率，因此被认定为整个城市轨道交通系统的重要设施，并且信号系统设施的选择直接影响到城市轨道交通建设的投资、经营以及后期的维修成本。除此之外，城市轨道交通系统能否安全、稳定地运行也受城市轨道交通信号控制系统的影响，因此要熟知城市轨道交通信号系统的控制方式。
关键词：城市轨道交通；信号控制方式
引言
近年来，随着信息化、智能化、通信技术的高度发展，中国主要城市的轨道交通网络在实现信息互联、网络智能化的发展进程中已初具成效，在轨道交通领域，全自动驾驶技术、移动通信技术、互联网技术和信息技术等技术也得到了迅速发展。高度自动化，高度集成化，软硬件资源共享是发展智能城市交通信号系统技术的方向。
1城市轨道交通信号控制概述
城市轨道交通列车的承载对象为旅客，而城市轨道交通信号控制系统作为直接指挥轨道交通列车运行的关键系统，安全稳定是其第一关键因素，必须保证系统的安全性、可靠性在可控范围内；其次作为高度自动化、高度集成化的系统，信号系统的另一个关键因素是高效，必须保证能在短时间内最大限度的满足旅客的交通需求。
2城市轨道交通信号控制方式
2.1城市轨道交通信号系统闭塞制式
城市轨道交通信号系统闭塞制式主要分为：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞三种。
固定闭塞是将线路划分为多个固定长度的闭塞分区，并且一个闭塞分区内只能运行一列车，每个闭塞分区设定该分区的最大运行速度限制，而当不同闭塞分区速度限制不同时，各个闭塞分区的速度限制呈现阶梯状，故固定闭塞为阶梯式速度控制模式。固定闭塞因其制式特点限制，其效率在三种闭塞制式中最低，目前城市轨道交通仅联锁级运行模式采用固定闭塞。
有别于固定闭塞，准移动闭塞采用速度曲线控制模式。信号系统根据线路参数、前方列车位置等信息，考虑一定安全距离的情况下计算出当前列车的运行速度曲线，并依据计算出的运行速度曲线控制列车安全运行。在准移动闭塞模式下，当前列车追踪目标点为前方列车所在闭塞分区入口，其效率较固定闭塞有所改善，目前城市轨道交通点式列车控制模式采用准移动闭塞。
作为城市轨道系统信号系统主要采用的列车控制模式，移动闭塞在三种闭塞模式下效率最高，可以最大限度的利用线路资源，列车追踪间隔最短可达90秒。移动闭塞同样也是采用速度曲线控制模式，列车追踪目标点为前方列车尾部，目标点较准移动闭塞更靠前。移动闭塞模式下列车需确定自身所在位置、速度、运行方向等信息并实时向轨旁ATP报告，轨旁ATP根据以上信息并结合进路排列情况计算出列车的移动授权并反馈给列车，列车获得移动授权后根据线路参数等信息计算出当前列车的运行速度曲线，并依据运行速度曲线控制列车高效运行。目前城市轨道交通信号系统主要采用基于通信的列车控制系统（CBTC），CBTC系统所采用的连续式列车控制模式就是基于移动闭塞模式的列车控制模式，移动闭塞模式下列车与地面实时进行大量的高速数据交换，因此CBTC系统需采用成熟的车-地无线通信技术来保证车地通信的安全、可靠，目前国内一般采用WLAN、LTE等无线通信技术实现CBTC车-地通信。
2.2全自动运行系统（FAO）
随着新技术在城市轨道交通行业的应用，国外部分厂商开发出更先进的全自动运行系统（FAO）并应用在全球多个城市。与传统CBTC系统相比，FAO是包含信号系统、车辆系统、综合监控系统、通信系统及站台门系统等多个系统综合协同、深度集成的一项新技术，具有安全可靠性高、自动化程度高、线路运能提升明显、人员误操作风险低、运营人员数量少、线路运营成本低等系统性优势。近年来，随着CBTC系统的国产化以及国内促进自主化全自动运行装备的发展，我国部分厂商突破了全自动运行系统关键技术，打破FAO国外厂商的技术垄断，逐渐形成一套适用于国内的全自动运行标准及规范，推动国内城市轨道交通高端装备产业发展。随着FAO技术的成熟，国内部分城市轨道交通线路相继应用FAO开通运营，多条线路正在实施，国内目前已经开通运营的FAO线路有北京机场线、上海地铁10号线（国外技术）及北京地铁燕房线（国内自主化技术）及部分APM（旅客捷运系统，国外技术）线路，目前国内武汉、成都、深圳、杭州、西安等地也开始实施FAO城市轨道交通的建设。
2.3城市轨道交通信号CBTC系统互联互通
为进一步优化城市轨道交通线路资源配置，提高运营效率、减少乘客换乘次数，充分体现轨道交通定制化、网络化特点，在信号CBTC实现国产化等技术的支持下，城市轨道交通信号CBTC系统互联互通在国内提出、制定标准并开始实验线路的建设。
互联互通的根本目的是不同信号系统厂商在统一接口规范的前提下，实现装备不同信号系统厂商车载设备的列车和在装备不同厂商轨旁设备的线路上以点式列车控制模式、连续式列车控制模式安全可靠运行。中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会于2016年组织城市轨道交通各相关运营、设计、系统厂商以及科研机构相关行业专家编制《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）接口规范-互联互通接口规范》，旨在规范我国城市轨道交通信号系统互联互通各系统之间接口，为下一步实现城市轨道交通信号CBTC系统互联互通打下基础。目前，国内仅重庆三条线路采用不同厂商的系统进行互联互通项目试点。
2.4 5G技术在城市轨道交通信号系统的应用
纵观城市轨道交通信号系统的发展历程，每一次信号系统的革命性发展都离不开一项新技术的推广应用，尤其对于基于通信的列车控制系统（CBTC），更是受通信技术的发展在不断进步，也就是说通信技术的快速更新换代在不断推动轨道交通信号系统的创新与发展，同时，城市轨道交通信号系统的发展又在向通信技术提出挑战。
随着4G技术的发展成熟，伴随着移动数据量的迅猛增长与各种新型业务的不断涌现，移动通信亟待推出新一代通信技术来弥补当前通信技术带宽、时延方面的不足，因此5G（第五代移动通信系统）应运而生，并被确定为未来移动通信的发展方向。由于5G技术有性能高、延时低与容量大等特性，目前国内部分厂商已经在试点将5G技术应用于信号系统车载日志等涉及大数据量的传输中，从而有效解决信号车载日志不能实时在线下载的行业难题。并且随着城市轨道交通信号系统的发展，尤其是FAO以及下一代车-车通信等新的信号控制方式的应用，在车-地、车-车之间的移动通信方面有高带宽、低时延、大容量、低功耗以及迅速建立连接等需求，而5G技术可以满足以上所有需求，相信不久之后，5G技术将广泛应用于信号系统。
结束语
城市轨道的交通信号控制方式和人们的出行安全密切相关，当前城市轨道交通的信号控制、设备运行控制已实现准移动闭塞系统和移动闭塞系统等结合方式，不再采用单纯选择一种系统运行控制，而且在现代城市轨道交通建设中，随着CBTC系统的逐步国产化，城市轨道交通全自动运行系统（FAO）以及互联互通逐渐被新建线路所采用，列车运行和行车指挥均实现更高程度的自动控制，同时列车运行控制系统能够更全面保证乘客安全，实现列车快速高密度运行，全面满足现代化城市交通的需求。
参考文献
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