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[摘要]就广州地铁五号线基于无线通信的移动闭塞列车控制系统进行详细说明，从控制层、车载层以及轨旁层三个层面对系统进行全面介绍。
[关键词]列车控制 基于通信 移动闭塞 信号 ATC ATP/ATO
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010119－01
信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制的非常重要的机电系统，直接关系到城市轨道交通系统的运营安全、运营效率以及服务质量。它完成保证列车和乘客的安全，实现列车快速、高密度、有序运行的功能，其核心是列车自动控制（ATC）系统。它由计算机联锁、列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统和列车自动监控（ATS）子系统组成。各子系统之间相互渗透，实现地面控制与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合 ，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自动控制系统。
一、广州地铁五号线的概况
广州市轨道交通五号线线路呈东西走向。贯穿广州城市东西，线路西起芳村区的滘口，东起广州开发区的黄埔客运港，全线共设29座车站，有多个车站分别与其他轨道交通换乘。广州市轨道交通五号线首期工程（滘口~文冲段）正线线路全长32.2km，从东往西依次设置24座车站。
五号线车辆段设置在鱼珠，负责五号线的全线停车及所有检修工作，并承担四、六、七、九号线的大架检修。在鱼珠车辆段设置独立的五号线临时控制中心，区庄设置五号线区域控制中心，大石设置应急指挥中心。五号线最高运行速度90km/h，初期采用四辆编组，近期采用四、六辆编组混跑，远期采用六辆编组，远期系统最大运输能力可达46000人/小时。
基于广州地铁五号线的要求，信号系统采用了完整的基于通信的移动闭塞列车控制系统CBTC（Communication-Based Train Control）,整套系统引进了德国西门子公司的城市轨道交通综合信号系统解决方案。
二、系统组成
1．具有故障-安全、高可用性的SICAS型计算机联锁系统；2．具备集中和本地操作能力的ATS系统（VICOSOC 501和VICOSOC 101）；3．TRAINGUARDMT ATP/ATO系统-连续式移动闭塞列车控制系统。
这三个子系统被分到四个层级，以便分级控制广州地铁五号线的功能：1．控制层；2．轨旁层；3．通信层；4．车载层。
在车站ATS LAN与中央ATS之间通信中断的情况下，列车将在本地工作站LOW/C-LOW和列车进路计算机TRC的操作下继续运行。ATP/ATO功能将根据缺省的停站时间和缺省的自动列车调整值在连续式通信模式和点式通信模式下工作，联锁功能继续。
三、子系统介绍
（一）计算机联锁子系统
联锁子系统的联锁逻辑与传统的铁路6502电气集中联锁系统在原理上相似，即在信号机、道岔和进路之间建立一定的相互制约关系，用来保证列车在进路上的运行安全。
子系统由三个系统逻辑层组成：1. 操作/显示层。是人机操作和显示界面，将设备和列车的运行情况以图形化显示，接受操作员的操作指令并传给逻辑层进行处理。2. 逻辑层。逻辑层是系统的核心层，以安全逻辑通过热备的配置完成信号功能。3. 控制/监督层。具有EIM的系统“控制/监督”层，控制命令在本层转换并传输到现场设备。这一层监督现场设备，如道岔转辙机、信号机和轨道空闲表示并显示联锁逻辑单元的状态。
广州地铁五号线两套2×2取2冗余的SICAS微机联锁系统分别设在淘金和三溪两站，用来管理全线29个车站。联锁系统通过独立的，冗余的PROFIBUS总线与各个车站的元件控制计算机（EIM ECC）相连接，进行数据通信，用以控制信号机、道岔和进路的排列以及获得这些控制对象的状态等。EIM ECC采用三取二冗余的方式来保证信息的正确否，它们设在联锁车站的机械室内，与室外设备如道岔、信号机、轨道电路空闲监测、屏蔽门等连接。
（二）ATS子系统
ATS子系统属于非安全系统，它与ATP/ATO子系统相结合，完成运行图编辑、列车运行自动调整、列车运行显示、进路自动排列、运行历史数据归档记录等功能。ATS的控制方式有中央级控制、车站级现地控制、控制中心ATS故障下的后备控制等。控制中心的（OCC）使用的VICOSOC 501（ATS）系统用来对全线的正常运营进行控制，位于车站控制台的本地操作员工作站（基于VICOSOC 101LOW）监督各自的联锁区域。自动操作功能在集中控制层和车站级控制层实现。运行控制权交接给车站控制台或OCC，可以通过车站值班员或OCC操作员的指令实现。
（三）TRAINGUARDMT ATP/ATO子系统
TRAINGUARDMT ATP/ATO子系统 包括列车自动防护（ATP）、列车自动驾驶（ATO）和通信设备。
在所有运行模式下，安全轨旁计算机单元以及安全车载计算机单元保证列车自动防护以故障－安全的形式运行，轨旁设备和车载设备分别基于SIMIS3取2故障－安全计算机系统。
轨旁ATP系统到联锁系统、列车自动监控ATS系统、列车（经过轨旁－列车通信系统）以及相邻的ATP系统有双向接口。车载ATP支持与车辆的双向接口，与测速电机和应答器通道等有连接，并通过轨旁－列车通信系统实现与轨旁信号系统双向通信。
子系统是一个模块化的系统，可以容易地实现TRAINGUARDMt的升级和扩展。
1．TRAINGUARD MT的ATP子系统给列车运行提供自动防护功能，它与联锁系统一起负责列车的运行安全。它能够连续检测列车的位置，监督速度限制、防护点和控制列车车门、屏蔽门等功能。联锁功能是最底层的基本防护系统，轨旁ATP计算机单元能够连续监视和遵守联锁条件。
2．TRAINGUARD MTATO子系统是一个非安全系统，它负责控制列车的运行，它在ATP的监督下才能正常工作。它具有自动驾驶，列车速度控制，目标制动，车站和站台屏蔽门/安全门打开和关闭、根据时刻表生成节能速度等功能。ATO驾驶模式分为以下几种：AM模式（ATO自动驾驶），SM（ATP监督人工驾驶），RM模式（ATP固定限速下人工驾驶），切除模式（无ATP监督非限速人工驾驶），AR模式（自动折返）。
3．TRAINGUARDMT的通信方式有两种：点式通信和连续式通信。
（1）点式通信设备包括：固定数据应答器、可变数据应答器、轨旁电子单元（LEU），点式通信车载设备。点式通信以应答器为基础，安装在线路上，应答器车载天线通过应答器时可得到应答器内的数据。
（2）连续式通信使TRAINGUARD MT列车控制系统在轨旁、中央和车载设备之间进行通信，该通信使用标准网际协议（IP）寻址机制。
四、结束语
广州地铁五号线采用的这套基于无线通信的移动闭塞列车控制系统，其涉及行车安全的部分采用了三取二或二取二的高可靠性和可用性的配置，系统设计模块化理念突出，具备灵活的配置和扩展能力，有利于将来的线路延伸和功能扩展，为后续建设打下良好的基础。
作者简介：
尉文祥，中铁一局电务公司施工，工程师，学士；宋文芳，中铁一局电务公司经开二部，工程师，学士。
[关键词]列车控制 基于通信 移动闭塞 信号 ATC ATP/ATO
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010119－01
信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制的非常重要的机电系统，直接关系到城市轨道交通系统的运营安全、运营效率以及服务质量。它完成保证列车和乘客的安全，实现列车快速、高密度、有序运行的功能，其核心是列车自动控制（ATC）系统。它由计算机联锁、列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统和列车自动监控（ATS）子系统组成。各子系统之间相互渗透，实现地面控制与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合 ，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自动控制系统。
一、广州地铁五号线的概况
广州市轨道交通五号线线路呈东西走向。贯穿广州城市东西，线路西起芳村区的滘口，东起广州开发区的黄埔客运港，全线共设29座车站，有多个车站分别与其他轨道交通换乘。广州市轨道交通五号线首期工程（滘口~文冲段）正线线路全长32.2km，从东往西依次设置24座车站。
五号线车辆段设置在鱼珠，负责五号线的全线停车及所有检修工作，并承担四、六、七、九号线的大架检修。在鱼珠车辆段设置独立的五号线临时控制中心，区庄设置五号线区域控制中心，大石设置应急指挥中心。五号线最高运行速度90km/h，初期采用四辆编组，近期采用四、六辆编组混跑，远期采用六辆编组，远期系统最大运输能力可达46000人/小时。
基于广州地铁五号线的要求，信号系统采用了完整的基于通信的移动闭塞列车控制系统CBTC（Communication-Based Train Control）,整套系统引进了德国西门子公司的城市轨道交通综合信号系统解决方案。
二、系统组成
1．具有故障-安全、高可用性的SICAS型计算机联锁系统；2．具备集中和本地操作能力的ATS系统（VICOSOC 501和VICOSOC 101）；3．TRAINGUARDMT ATP/ATO系统-连续式移动闭塞列车控制系统。
这三个子系统被分到四个层级，以便分级控制广州地铁五号线的功能：1．控制层；2．轨旁层；3．通信层；4．车载层。
在车站ATS LAN与中央ATS之间通信中断的情况下，列车将在本地工作站LOW/C-LOW和列车进路计算机TRC的操作下继续运行。ATP/ATO功能将根据缺省的停站时间和缺省的自动列车调整值在连续式通信模式和点式通信模式下工作，联锁功能继续。
三、子系统介绍
（一）计算机联锁子系统
联锁子系统的联锁逻辑与传统的铁路6502电气集中联锁系统在原理上相似，即在信号机、道岔和进路之间建立一定的相互制约关系，用来保证列车在进路上的运行安全。
子系统由三个系统逻辑层组成：1. 操作/显示层。是人机操作和显示界面，将设备和列车的运行情况以图形化显示，接受操作员的操作指令并传给逻辑层进行处理。2. 逻辑层。逻辑层是系统的核心层，以安全逻辑通过热备的配置完成信号功能。3. 控制/监督层。具有EIM的系统“控制/监督”层，控制命令在本层转换并传输到现场设备。这一层监督现场设备，如道岔转辙机、信号机和轨道空闲表示并显示联锁逻辑单元的状态。
广州地铁五号线两套2×2取2冗余的SICAS微机联锁系统分别设在淘金和三溪两站，用来管理全线29个车站。联锁系统通过独立的，冗余的PROFIBUS总线与各个车站的元件控制计算机（EIM ECC）相连接，进行数据通信，用以控制信号机、道岔和进路的排列以及获得这些控制对象的状态等。EIM ECC采用三取二冗余的方式来保证信息的正确否，它们设在联锁车站的机械室内，与室外设备如道岔、信号机、轨道电路空闲监测、屏蔽门等连接。
（二）ATS子系统
ATS子系统属于非安全系统，它与ATP/ATO子系统相结合，完成运行图编辑、列车运行自动调整、列车运行显示、进路自动排列、运行历史数据归档记录等功能。ATS的控制方式有中央级控制、车站级现地控制、控制中心ATS故障下的后备控制等。控制中心的（OCC）使用的VICOSOC 501（ATS）系统用来对全线的正常运营进行控制，位于车站控制台的本地操作员工作站（基于VICOSOC 101LOW）监督各自的联锁区域。自动操作功能在集中控制层和车站级控制层实现。运行控制权交接给车站控制台或OCC，可以通过车站值班员或OCC操作员的指令实现。
（三）TRAINGUARDMT ATP/ATO子系统
TRAINGUARDMT ATP/ATO子系统 包括列车自动防护（ATP）、列车自动驾驶（ATO）和通信设备。
在所有运行模式下，安全轨旁计算机单元以及安全车载计算机单元保证列车自动防护以故障－安全的形式运行，轨旁设备和车载设备分别基于SIMIS3取2故障－安全计算机系统。
轨旁ATP系统到联锁系统、列车自动监控ATS系统、列车（经过轨旁－列车通信系统）以及相邻的ATP系统有双向接口。车载ATP支持与车辆的双向接口，与测速电机和应答器通道等有连接，并通过轨旁－列车通信系统实现与轨旁信号系统双向通信。
子系统是一个模块化的系统，可以容易地实现TRAINGUARDMt的升级和扩展。
1．TRAINGUARD MT的ATP子系统给列车运行提供自动防护功能，它与联锁系统一起负责列车的运行安全。它能够连续检测列车的位置，监督速度限制、防护点和控制列车车门、屏蔽门等功能。联锁功能是最底层的基本防护系统，轨旁ATP计算机单元能够连续监视和遵守联锁条件。
2．TRAINGUARD MTATO子系统是一个非安全系统，它负责控制列车的运行，它在ATP的监督下才能正常工作。它具有自动驾驶，列车速度控制，目标制动，车站和站台屏蔽门/安全门打开和关闭、根据时刻表生成节能速度等功能。ATO驾驶模式分为以下几种：AM模式（ATO自动驾驶），SM（ATP监督人工驾驶），RM模式（ATP固定限速下人工驾驶），切除模式（无ATP监督非限速人工驾驶），AR模式（自动折返）。
3．TRAINGUARDMT的通信方式有两种：点式通信和连续式通信。
（1）点式通信设备包括：固定数据应答器、可变数据应答器、轨旁电子单元（LEU），点式通信车载设备。点式通信以应答器为基础，安装在线路上，应答器车载天线通过应答器时可得到应答器内的数据。
（2）连续式通信使TRAINGUARD MT列车控制系统在轨旁、中央和车载设备之间进行通信，该通信使用标准网际协议（IP）寻址机制。
四、结束语
广州地铁五号线采用的这套基于无线通信的移动闭塞列车控制系统，其涉及行车安全的部分采用了三取二或二取二的高可靠性和可用性的配置，系统设计模块化理念突出，具备灵活的配置和扩展能力，有利于将来的线路延伸和功能扩展，为后续建设打下良好的基础。
作者简介：
尉文祥，中铁一局电务公司施工，工程师，学士；宋文芳，中铁一局电务公司经开二部，工程师，学士。