地铁信号系统自动控制功能分析

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摘要：信号系统是保障地铁运行安全及提高运行效率的重要设备，列车超速防护功能是信号系统一个非常关键的功能。文章分析其自动控制功能，探讨其安全控制措施。

关键词：地铁信号系统；自动控制功能；安全措施

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

地铁的安全运行非常重要，事关乘客的安全。因此，需要采用相应的安全性技术。而在地铁信号系统中，安全性技术的良好应用能够实现整个地铁的安全运行。

一、地铁信号系统安全性的预防原则

地铁作为当今大多数发达城市的主要交通工具，其交通速度性、便捷性等都是城市公交所无法比拟的，地铁系统的运行主要通过信号系统进行全面的控制。然而，在当今地铁信号系统中，对安全性却存在很多的影响因素，对此，必须加强对地铁信号系统安全性实施预防措施，要根据地铁信号系统的运行形式制定相应的预防原则。首先，要清楚的认识到地铁信号系统的运行核心在哪，安全性贵为地铁信号系统运行的核心，在系统设计中要做全面做好系统安全性设计，尤其是在研发的过程中，要充分考虑到实际环境对地铁信号系统造成的影响，同时要对理论性依据进行校验，保证地铁信号系统的安全性。其次，要对地铁信号系统的安全性进行有效的风险评估，要对信号系统中设备的安装、调试、验收等环节进行全面的评估，将风险因素排除，进一步提高地铁信号系统运行的可靠性。地铁信号系统的安全性不仅要在设计中做好相应的保障工作，同时在施工、运营、维护等都要做好相应的监督工作，一方面要提高地铁环境下使用设备的寿命，另一方面要全面保证地铁信号系统运行的安全性，一旦发现问题要及时解决，必要的时候要更换设备或改进系统。

而、地铁信号系统自动控制基本功能

（一）列车自动监控子系统（ATS）的功能

ATS子系统负责对列车运行的情况进行自动监控，有以下基本功能：（1）列车识别功能。ATS人机界面的轨道显示列车识别号信息，包括列车车次号及列车运行方向，中央ATS可以自动生成列车识别号，由专业人士进行修改，或由列车向ATS 发送此类信息。（2）列车追踪功能。ATS子系统根据列车位置、操作员请求及列车调整请求来完成列车的创建、删除及移动操作。（3）自动排路功能。ATS列车调整子系统提供自动列车进路，利用列车时刻表中的列车目的地号来自动排列列车进路，列车根据目的地号自动沿着线路运行，根据目的地号信息自动开放进路、停站以及在停靠站开/关车门。（4）列车自动调整功能。正常运营模式下，时刻表调整能够自动控制列车运行，将列车与时刻表（由运营管理者编制）之间的偏差降至最低。（5）列车运营时刻表管理功能。行车管理人员通过时刻表编辑软件离线编制多个列车运营时刻表，同时ATS 提供在时刻表中增加车次、延长列车营运时间等在线调整功能。

（二）列车自动防护子系统（ATP）的功能

ATP 子系统控制列车在安全条件下行驶，主要包括以下基本功能：（1）列车定位功能。通过列车提供的速度、距离以及线路等方面信息，确定列车安全位置及非安全位置，ATP 系统利用安全位置对列车进行安全防护。（2）列车追踪功能。该功能提供数据以保持安全的列车间隔，ATP子系统根据列车位置报告、道岔位置构建追踪占用地图，通过非安全位置和位置及其不确定性计算安全的列车两端位置。（3）列车移动授权功能。在车载控制器运行良好的情况下，利用ATP限制固定数据和ATP 可变限制数据计算 ATP 运行曲线，此时系统将移动授权限定在前方列车尾部后面的安全间隔外方停车点。（4）速度监督校正功能。车载控制器对速度传感器和加速计输入的速度数据一致性进行监控，记录检测到的速度或速度传感器非常规变化信息。（5）停车位置保证功能。停车保证通过比较移动授权和当前列车位置和速度进行判断，系统接收到进路取消请求后，将延迟一段时间用以保证列车制动停车需要。（6）溜车防护功能。车在站台区域停车时，车载控制器须确保列车处于静止状态。如果系统检测到列车在没有命令的情况下有了物理位置的移动，车载控制器将实施紧急制动。

（三）列车自动驾驶子系统（ATO）的功能

ATO子系统控制列车自动运行。它在 ATP 系统的保护下，根据ATS发送的指令实现列车运行的自动驾驶、自动调整速度和控制车门，主要包括以下基本功能：（1）自动运行功能。ATO子系统控制列车按运行图规定的区间走行时分行车，自动完成列车启动、加速、巡航、惰行、减速和停车的合理控制。（2）列车精确停车控制功能。在 ATP 防护下，通过车地通信设备和轨旁设备实现自动列车精确停车控制。（3）在线列车监控功能。ATO车载控制器将列车运行的有关信息传递至ATS子系统，实现 ATS子系统对在线列车实时监控。（4）节能舒适调节功能。ATS 子系统根据高峰和非高峰运营时段的列车运营情况，通过ATO系统实施不同的节能运行方案，在不降低服务质量的前提下，采用适宜的速度曲线控制列车运行和保证乘客的舒适度。

二、安全防护措施

针对信息传输过程中系统的安全要求以及干扰主要来源，结合实际系统运行状况提出了以下解决方案。

（一）防范PIS系统安全干扰

主要的防范措施有两种，一种是通过频点隔离予以解决，另一种则是通过补空的方式进行解决。前者是通过对二者的输出频率进行分离的方式，但是会在一定程度上由于带宽的减少对数据传输速率造成影响。而后者是针对PIS系统的，从理论上该种方式可行性较高，但由于PIS实际上分属的供货商不同，因此实施起来较大。但是可以通过令信号系统采用 5.8Hz频段，PIS系统采用2.4Hz频段的方式彻底解决冲突以及干扰。

（二）无线攻击及非法接入的防御

虽然由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体，任何人都有条件窃听或干扰信息，但通过以下相应手段，依然可以减弱或是消除非法的接入和攻击。采用禁用服务集标志（SSID）广播功能，以此可减小恶意用户侵入 AP的可能性；设置媒体接入子层（MAC）的允许接入用户列表以防止非法用户接入网络；使用2层或更高层的交换机，把网络分成小的区段来减少恶意用户通过连接上集线器而侵入网络并监测网络数据的可能性；采用动态刷新密码，减少密码被破获的可能性；在无线网络部分设置入侵检测系统来检测可疑情况和非法侵入等行为；设置防火墙以阻止非法用户接入网络。

（三）自动监控系统采取的安全措施

为了避免地铁通信系统的故障对列车的正常运行造成影响，应在地铁车站列车的自动监控设备以及控制设备中心之间的自动监控主机上设置双通道构成系统或环路构成系统，这样可以进一步保障地铁通信故障下列车运行的安全性；在地铁信号系统故障时，调度员应做好对列车的调度工作，避免受到故障的影响；如果地铁通信系统故障导致列车与实际运行线路出现较小的偏差时，要通过应急系统对其偏差及时矫正，如，运行时间、停站时间等，如果偏差较大时，调度人员应及时对其运行列车的区间列车进行调度，同样要通过运行时间、停站时间来进行调整。

结语

综上所述，随着通信技术的发展和计算机网络技术的进步，单一线路的 ATS 控制系统将向集成化程度更高的城市综合轨道交通控制系统发展，实现轨道交通网络综合监控。

参考文献：

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