城市轨道交通信号系统研究及优化
摘要：随着各大城市快速发展，轨道项目建设数量逐渐增多。交通信号系统在城市轨道交通管理中起到不可或缺的作用，可有效提高轨道交通系统运营效率。信号系统是实现列车自动驾驶、跟踪与调度的基础，在保障列车安全行驶中起着关键性作用。信号系统主要由数据通信系统、列车自动控制系统、维护支持系统等构成，这些子系统需基于时钟同步实现正常运行。如果时钟不同步，将会降低列车准点率，进而影响轨道交通系统的运营效率和系统的安全稳定运行，降低乘客满意度。在既定的设备设施和行车组织下，对最大行程能力进行分析，以提升轨道交通信号系统的性能。 关键词：城市轨道；交通信号系统；优化
引言
信号系统在城市轨道交通中发挥着重要作用，对信号系统进行合理控制使列车按照规定线路高效有序运行。信号系统的核心是ATC系统，它为列车的自动化运行提供全线控制功能，使人员的工作强度降低，减少了由于人员因素导致事故发生的概率，提高了运营质量。城市轨
道交通信号系统有多种控制方式，每种控制方式都有各自的特点，通过对信号系统的控制方式进行研究，为城市轨道交通信号系统的控制方式在不同场合的应用提供有效参考。
1灵活编组技术
鸟的天堂教学实录列车车钩的允许最高碰撞速度为5km/h，为精确控制联挂速度，2列车需要在较近距离一度停车，完成联挂的准备工作后，启动列车低于5km/h进行联挂。为实现列车在ATP防护下的近距离停车，对安全制动模型进行了优化，采用可碰撞MA和特殊的安全制动模型，通过提前切除牵引并转换列车防护曲线方式，控制去联挂列车停至距离被联挂列车车钩4m处。在具备联挂条件后，信号向车辆输出联挂命令，列车进入联挂状态后，由车辆控制去联挂列车以3～5km/h速度接近前方被联挂列车进行碰撞联挂，VOBC对列车运行速度进行防护。
1.2联挂列车接口
对于每列车首尾各安装1套冗余的车载设备，考虑到列车联挂需求，短编组VOBC在既有电气接口基础上，需新增部分接口，包括机械联挂状态、电气联挂状态、解编命令，机械联
力量组合挂状态、电气联挂状态用于判断列车在哪端实施了联挂以及的正确性，分别代表本端机械车钩、电气车钩处于联挂状态，列车联挂时为低电平，列车非联挂为高电平。联挂后的两列短编组列需交互相关状态及控制信息，如紧急制动状态、站停时间、折返模式、钥匙状态、列车位置、驾驶模式等，考虑到电气车钩可提供的电气连接线缆数量有限，短编组列车之间的信息通过网络方式传输，可采用的通信方式包括：
1）与车辆以太网融合，通过车辆以太网建立两列车VOBC间通信；
2）通过LTE建立两列车间的通信。考虑到通信的实时性，采用信号与车辆以太网融合方式，通过车辆以太网建立两列车VOBC间通信。
联挂后，信号系统将根据运行方向，自动激活相应端的车载VOBC，由激活端车载VOBC控制列车运行，激活端车载VOBC向车辆发送控制命令。将联挂列车按照一列车进行控制，尾车车载VOBC正常运行时不参与控制，车辆将两列单编组列车整合为统一的车辆平台进行控制，车辆向VOBC提供长编组列车的紧急制动反馈、列车完整性、车门关闭及锁闭状态、牵引切除、保持制动已施加、制动重故障、障碍物及脱轨等全局性状态；VOBC向车辆提供长编组列车的紧急制动、开门使能、牵引/制动、牵引切除、保持制动、跳跃、
开关门指令等全局性指令。
1.3联挂列车位置报告的发送
上海财务管理进修学院对于信号系统而言，灵活编组与传统固定编组的信号系统的控制技术存在较大差异，传统CBTC系统为固定编组，VOBC通过测速测距设备和应答器建立定位，并根据列车固定的长度向ZC发送位置报告。灵活编组运营后，列车的长度将动态的改变，需考虑列车位置报告的发送方式，有以下2个方案。
1）单包络方案：两列固定编组列车联挂后，两列车VOBC间建立通信，并将两列车的包络进行融合，VOBC向ZC发送联挂后整列车的位置报告，ZC将联挂列车按照一列车进行控制及防护。
2）双包络方案：两列固定编组列车联挂后，两列车维持各自的包络，两列车VOBC同时与ZC保持通信，分别向ZC发送原固定编组列车的位置报告，ZC将联挂列车按照两列车进行控制及防护。同时考虑双包络方案在折返、唤醒等场景下，两车VOBC需交互信息，以保证和原CBTC系统基本一致的功能分配和功能要求，双包络方案两列车VOBC间可通过有线或无线建立通信。
2列车速度的控制方式
信号系统对列车速度的控制方式主要有两种，分别是按阶梯式速度曲线控制和按速度距离模式曲线控制。阶梯式速度曲线是对列车运行线路进行多区段的划分，在每个区段都设置了最大行驶速度，当运行速度超过该区段的最大值时，ATP发出制动命令，制动系统使列车运行速度在规定时间内降至允许速度，若在规定时间范围内无法使列车速度降至允许值，则在超过规定时间后ATP对列车采取紧急制动措施，使列车尽快停车，避免了事故的发生。速度距离模式曲线是一条平滑的曲线，曲线是由多个点连接而成，每个点代表一个速度值，表示该点允许的最大速度，如果列车速度超过该点的最大速度，ATP系统对列车发出制动命令，使运行速度降至曲线的下方。若列车运行速度持续在曲线上方，则施加紧急制动使列车紧急停车。速度距离曲线控制方式相比阶梯式速度控制方式，列车减速过程较平滑，可以提高乘客的舒适度。
3系统信号控制方式
毒牙3.1自动控制
莫里森公式
自动控制作为系统正常运行的常用的控制方式，该控制方式在具体的运用中，需要在处理列车运行信息的基础上，执行计算机所发出的多种控制信号指令，以实现对列车行驶速度和行驶路线的自动化调整和控制。该控制方式主要用到的控制依据为：通过综合处理列车当前所在的轨道交通线路、各个子系统设备的连接状态、列车时刻表、运行速度以及列车自动监控子系统和列车自动驾驶子系统相关信息，然后，车站控制中心会自动形成一系列控制信号，以实现对车辆的规范化、自动化调度。
3.2人工信号控制
现阶段，自动控制方式尽管功能强大，但是仍然无法完全取代人工信号控制方式，这是由于列车在进行交通运行期间，经常会遇到多种不可控因素，这些因素是自动控制方式无法解决的，因此，人工信号控制方式在系统的整个运行中同样发挥出重要作用。人工控制方式在具体的设计中，主要借助车站控制模式，对进路状态进行设置，使其设置为“进路人工控制”，只有在紧急站控制模式下，系统会将自动控制方式快速转化为人工控制方式。
结语
交通信号系统是轨道交通信息传递，列车安全运行的重要保障。将计算机技术、自动控制技术和通信技术等多学科进行融合，为未来提出智能化的信号控制系统提供强大的技术支撑。通过研究信号系统的控制方式为提高运营服务质量，提升运营效益等有重要作用。对信号系统的控制方式进行多方面分析，提出合理意见，为今后研究信号系统的控制方式奠定基础，也为后续提出更加完善合理的信号控制系统提供参考依据。
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