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摘 要：信号系统由正线信号系统和车辆段信号系统组成。本文根据大连地铁1号线和2号线的运营要求，详细介绍并比较了各种闭塞方式，为系统方案的设计提供了可研究性报告。
关键词：ATC；列车控制；移动闭塞
在城市轨道交通中，信号系统是保证列车安全、快捷、正点、高密度、不间断运行的重要技术装备。根据大连地铁远期2分钟的行车间隔要求，及全线装备安全门，对停车精度有较高的要求，因此正线信号系统采用完整的ATC系统，通常包括列车自动监控子系统（ATS）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动运行子系统（ATO）和正线计算机联锁（CBI）子系统。
ATC系统从闭塞方式上区分主要有固定闭塞系统，准移动闭塞系统和移动闭塞系统。其中固定闭塞影响了线路的使用效率，不作为本次设计的选择对象。
目前城市轨道交通项目ATC系统广泛采用准移动闭塞和移动闭塞系统。
一、准移动闭塞系统
准移动闭塞方式一般是以数字信号技术为基础，利用钢轨或环线等作为车地信息的传送载体。由于信号传输、处理过程的数字化，使系统具有信息量大，抗干扰能力强的特点。轨道电路可以向列车传递足够用于列车连续曲线速度控制信息（包括目标速度、目标距离、线路状态、线路允许速度、轨道电路标号及长度等），车载设备可以实现对列车的连续曲线速度控制。
该系统减少了阶梯式控制的安全保护距离对列车运行间隔的影响，提高了列车控制的精度和行车效率，使用司机在驾驶中比较轻松，不需要进行频繁的制动、牵引，可以达到较好的节能效果，提高乘客的乘坐舒适度。
二、移动闭塞系统
移动闭塞方式利用通信技术，通过车载设备、传输媒介与车站或控制中心实现信息交换，能够实现高速度、大容量的车-地双向通信。由于没有预先设置的闭塞分区，不以固定闭塞分区为列车追踪的最小单元。此方式后续列车所知道的目标距离是距前车尾部的实际距离。我国目前正在实施的上海地铁8、9号线和广州地铁4、5号线等项目均采用了基于CBTC的移动闭塞系统。
三、准移动闭塞和移动闭塞制式比较如下
（一）区间通过能力的比较。准移动闭塞提供“跳跃”式速度—距离模式曲线，ATP的目标点设置在轨道电路的边界处；移动闭塞系统提供“实时跟随”的速度—距离模式曲线，ATP的目标点始终跟随着前行车的移动而移动，移动闭塞可缩短行车间隔时间，提供比准移动闭塞更优化的追踪间隔，有利于ATS列车自动调整功能、降低车辆运行能耗、提高时刻表列车的正点率、应对突发性客流，从而提升地铁系统的服务质量。
（二）列车运行控制的比较。移动闭塞系统对列车的ATP控制曲线由车载ATP/ATO计算机计算，可以根据列车自身的性能（长度、制动性能、牵引性能等）计算出最优化的运行曲线；准移动闭塞的ATP曲线是由地面ATP计算的，它只能根据最不利条件来计算列车的ATP曲线。因此，移动闭塞系统克服了轨道电路在处理不同速度、不同制动能力的不同类型列车时无能为力的难题，因此更有利于适应不同性能列车的运行，也为线网的互联互通创造了条件。
移动闭塞系统对非装备列车（车载设备故障的列车、工程车等）提供特殊的防护进路，能够判别接近进路的列车是装备车还是非装备车；准移动闭塞根据轨道电路的占用排列进路，不能区分列车是装备车还是非装备车，非装备车与前车之间的安全防护靠调度人员和司机来保证。
（三）列车运行位置报告的比较。准移动闭塞的列车位置报告由物理的列车位置检测设备来检测，移动闭塞是通过车载线路数据库结合测速设备以及地面信标的方式来确定。一般准移动闭塞中轨道电路的长度选择在250米左右，地面报告给联锁或ATP的列车位置最小长度为250m，移动闭塞可以做到列车实际长度加上6m的范围，因此移动闭塞列车定位精度更高。
（四）车—地通信数据传输的比较。移动闭塞在全线范围内提供双方向数据传输链路，而准移动闭塞仅提供地—车单方向数据链路（在车站区域设置点式车—地数据链路）；移动闭塞提供的ATS列车车次号跟踪功能将由准移动闭塞的ATS车次号步进，进化为ATS车次号步进与从列车传至ATS的车次号同步校核修正功能，从而更加完善了车次号的跟踪功能。准移动闭塞通过钢轨向车载设备提供200bps的传输速率，移动闭塞系统采用802.1lb的AES—CBC—128标准加密技术，最高可以提供8Mbps的传输速率，可以传送车载设备状态、列车状态等信息，甚至可同时传送音频和视频信息，为车辆状态信息传送至中央提供通信通道，为实现无人驾驶技术预留条件。进入21世纪后，提高服务水平将成为今后地铁运营的重要发展项目，信号系统作为行车控制系统应充分考虑为行车调度员和乘客提供更多、更广泛的行车信息，提高车地传输信息的能力也将是信号系统远景发展的必然趋势。
（五）工程运用分析。随着计算机、通信和控制技術的飞速发展，通过采用先进的信号控制技术，可以大大提高服务水平，更好地满足运营要求。移动闭塞信号系统代表了城市轨道交通领域信号系统的发展方向，目前移动闭塞技术在国内外城市轨道交通领域中已有大量应用，在欧洲、美洲、亚洲的多个轨道交通项目已采用了基于通信的移动闭塞ATC系统，在国内已经开通的武汉轻轨以及正在实施的广州地铁3、4、5号线，上海地铁6、8、9号线，北京地铁2、4、10号线均采用了基于CBTC的移动闭塞系统。
（六）经济方面。初期建设成本方析：从国内的几个城市地铁信号系统的招标情况来看，基于CBTC的移动闭塞系统经过多年的研究、开发与应用，产品日趋成熟，其系统结构简单、硬件设备数量少的优势逐渐显现，工程造价已与准移动闭塞相当，性能价格比更具竞争力。随着移动闭塞信号系统在国内各大城市轨道交通的逐渐广泛使用，国产化率的逐渐提高，移动闭塞系统的建设成本将会进一步降低。
运营及维护成本分析：准移动闭塞ATC系统的车—地信息传输基于轨道电路，轨旁设备多，维修工作量大，移动闭塞轨旁设备的安装不仅对轨道道床、钢轨、牵引回流等没有要求而且安装调试简单，维护工作量小。随着通信技术的发展，准移动闭塞所占的市场份额将逐步被基于CBTC的移动闭塞系统所取代，信号设备的专用性也会导致准移动闭塞的备品备件价格随着供货商新开或保留备品备件生产线而产生的费用逐年增加。
四、结语
基于CBTC的移动闭塞系统技术先进，代表着城市轨道交通信号系统的发展方向，能实现较短的行车间隔，能为本线储备较大的运能，更有利于线路通过能力的充分发挥，比准移动闭塞系统更简洁、更灵活、更高效。在采用成熟可靠的轨道区段检查设备（轨道电路、计轴等）作为列车检测的后备手段后，是一种较好的控制系统方案。
总之，准移动闭塞ATC系统和基于CBTC的移动闭塞系统均可满足大连地铁的运营要求，根据目前各大信号公司的ATC系统的情况，以及世界各国轨道交通信号系统的建设情况、各系统设备的性价比、系统设备的生命周期成本等情况，原则上大连地铁1号线和2号线的信号系统设备在上述各ATC系统的基础上进行选择，并优先考虑采用基于CBTC的移动闭塞系统。
关键词：ATC；列车控制；移动闭塞
在城市轨道交通中，信号系统是保证列车安全、快捷、正点、高密度、不间断运行的重要技术装备。根据大连地铁远期2分钟的行车间隔要求，及全线装备安全门，对停车精度有较高的要求，因此正线信号系统采用完整的ATC系统，通常包括列车自动监控子系统（ATS）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动运行子系统（ATO）和正线计算机联锁（CBI）子系统。
ATC系统从闭塞方式上区分主要有固定闭塞系统，准移动闭塞系统和移动闭塞系统。其中固定闭塞影响了线路的使用效率，不作为本次设计的选择对象。
目前城市轨道交通项目ATC系统广泛采用准移动闭塞和移动闭塞系统。
一、准移动闭塞系统
准移动闭塞方式一般是以数字信号技术为基础，利用钢轨或环线等作为车地信息的传送载体。由于信号传输、处理过程的数字化，使系统具有信息量大，抗干扰能力强的特点。轨道电路可以向列车传递足够用于列车连续曲线速度控制信息（包括目标速度、目标距离、线路状态、线路允许速度、轨道电路标号及长度等），车载设备可以实现对列车的连续曲线速度控制。
该系统减少了阶梯式控制的安全保护距离对列车运行间隔的影响，提高了列车控制的精度和行车效率，使用司机在驾驶中比较轻松，不需要进行频繁的制动、牵引，可以达到较好的节能效果，提高乘客的乘坐舒适度。
二、移动闭塞系统
移动闭塞方式利用通信技术，通过车载设备、传输媒介与车站或控制中心实现信息交换，能够实现高速度、大容量的车-地双向通信。由于没有预先设置的闭塞分区，不以固定闭塞分区为列车追踪的最小单元。此方式后续列车所知道的目标距离是距前车尾部的实际距离。我国目前正在实施的上海地铁8、9号线和广州地铁4、5号线等项目均采用了基于CBTC的移动闭塞系统。
三、准移动闭塞和移动闭塞制式比较如下
（一）区间通过能力的比较。准移动闭塞提供“跳跃”式速度—距离模式曲线，ATP的目标点设置在轨道电路的边界处；移动闭塞系统提供“实时跟随”的速度—距离模式曲线，ATP的目标点始终跟随着前行车的移动而移动，移动闭塞可缩短行车间隔时间，提供比准移动闭塞更优化的追踪间隔，有利于ATS列车自动调整功能、降低车辆运行能耗、提高时刻表列车的正点率、应对突发性客流，从而提升地铁系统的服务质量。
（二）列车运行控制的比较。移动闭塞系统对列车的ATP控制曲线由车载ATP/ATO计算机计算，可以根据列车自身的性能（长度、制动性能、牵引性能等）计算出最优化的运行曲线；准移动闭塞的ATP曲线是由地面ATP计算的，它只能根据最不利条件来计算列车的ATP曲线。因此，移动闭塞系统克服了轨道电路在处理不同速度、不同制动能力的不同类型列车时无能为力的难题，因此更有利于适应不同性能列车的运行，也为线网的互联互通创造了条件。
移动闭塞系统对非装备列车（车载设备故障的列车、工程车等）提供特殊的防护进路，能够判别接近进路的列车是装备车还是非装备车；准移动闭塞根据轨道电路的占用排列进路，不能区分列车是装备车还是非装备车，非装备车与前车之间的安全防护靠调度人员和司机来保证。
（三）列车运行位置报告的比较。准移动闭塞的列车位置报告由物理的列车位置检测设备来检测，移动闭塞是通过车载线路数据库结合测速设备以及地面信标的方式来确定。一般准移动闭塞中轨道电路的长度选择在250米左右，地面报告给联锁或ATP的列车位置最小长度为250m，移动闭塞可以做到列车实际长度加上6m的范围，因此移动闭塞列车定位精度更高。
（四）车—地通信数据传输的比较。移动闭塞在全线范围内提供双方向数据传输链路，而准移动闭塞仅提供地—车单方向数据链路（在车站区域设置点式车—地数据链路）；移动闭塞提供的ATS列车车次号跟踪功能将由准移动闭塞的ATS车次号步进，进化为ATS车次号步进与从列车传至ATS的车次号同步校核修正功能，从而更加完善了车次号的跟踪功能。准移动闭塞通过钢轨向车载设备提供200bps的传输速率，移动闭塞系统采用802.1lb的AES—CBC—128标准加密技术，最高可以提供8Mbps的传输速率，可以传送车载设备状态、列车状态等信息，甚至可同时传送音频和视频信息，为车辆状态信息传送至中央提供通信通道，为实现无人驾驶技术预留条件。进入21世纪后，提高服务水平将成为今后地铁运营的重要发展项目，信号系统作为行车控制系统应充分考虑为行车调度员和乘客提供更多、更广泛的行车信息，提高车地传输信息的能力也将是信号系统远景发展的必然趋势。
（五）工程运用分析。随着计算机、通信和控制技術的飞速发展，通过采用先进的信号控制技术，可以大大提高服务水平，更好地满足运营要求。移动闭塞信号系统代表了城市轨道交通领域信号系统的发展方向，目前移动闭塞技术在国内外城市轨道交通领域中已有大量应用，在欧洲、美洲、亚洲的多个轨道交通项目已采用了基于通信的移动闭塞ATC系统，在国内已经开通的武汉轻轨以及正在实施的广州地铁3、4、5号线，上海地铁6、8、9号线，北京地铁2、4、10号线均采用了基于CBTC的移动闭塞系统。
（六）经济方面。初期建设成本方析：从国内的几个城市地铁信号系统的招标情况来看，基于CBTC的移动闭塞系统经过多年的研究、开发与应用，产品日趋成熟，其系统结构简单、硬件设备数量少的优势逐渐显现，工程造价已与准移动闭塞相当，性能价格比更具竞争力。随着移动闭塞信号系统在国内各大城市轨道交通的逐渐广泛使用，国产化率的逐渐提高，移动闭塞系统的建设成本将会进一步降低。
运营及维护成本分析：准移动闭塞ATC系统的车—地信息传输基于轨道电路，轨旁设备多，维修工作量大，移动闭塞轨旁设备的安装不仅对轨道道床、钢轨、牵引回流等没有要求而且安装调试简单，维护工作量小。随着通信技术的发展，准移动闭塞所占的市场份额将逐步被基于CBTC的移动闭塞系统所取代，信号设备的专用性也会导致准移动闭塞的备品备件价格随着供货商新开或保留备品备件生产线而产生的费用逐年增加。
四、结语
基于CBTC的移动闭塞系统技术先进，代表着城市轨道交通信号系统的发展方向，能实现较短的行车间隔，能为本线储备较大的运能，更有利于线路通过能力的充分发挥，比准移动闭塞系统更简洁、更灵活、更高效。在采用成熟可靠的轨道区段检查设备（轨道电路、计轴等）作为列车检测的后备手段后，是一种较好的控制系统方案。
总之，准移动闭塞ATC系统和基于CBTC的移动闭塞系统均可满足大连地铁的运营要求，根据目前各大信号公司的ATC系统的情况，以及世界各国轨道交通信号系统的建设情况、各系统设备的性价比、系统设备的生命周期成本等情况，原则上大连地铁1号线和2号线的信号系统设备在上述各ATC系统的基础上进行选择，并优先考虑采用基于CBTC的移动闭塞系统。