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【摘要】随着社会与经济的发展，城市的规模越来越大，如何缓解城市交通压力成了各大城市决策者们迫在眉睫需要解决的问题，在此大环境下，全国有30多个大中型城市相继提出了自己的城市轨道建设计划，以求解决城市交通的捅堵问题，而掌控着城市轨道交通运营安全与效率的信号系统自动控制技术则自然而然的成为城市轨道建设者关注的重点。本文对国内常用的地铁信号系统自动控制技术进行一些探讨，并与同行共勉。
【关键词】地铁信号系统自动控制技术
中图分类号：U231文献标识码： A
一、地铁信号自动控制的概述
目前，我国的地铁信号系统已基本完成了由固定闭塞向移动闭塞的过渡，为了保障操作的安全性、灵活性、方便性以及列车在运行过程中的安全性，大部分的地铁系统都会多多少少的采用技术先进的自动控制技术，而自动控制技术主要包括三个方面：列车自动驾驶系统（ATO）,列车自动监督系统（ATS），列车自动防护系统（ATP）。
就中国目前的实际情况而言，地铁信号自动控制系统基本可以满足当前客运量对于行车速度、行车安全、行车密度等多方面的要求，但是地铁信号自动控制设备也存在很多的不足之处，主要体现在：设备量大、设备接口的关系错综复杂，安全性和可靠性仍有欠缺；但是随着时间的推移，技术的发展，可以预见自动控制系统会发展成为更安全、更可靠、服务化更好、智能度更高的系统。
（一）常用的列车自动控制（ATC）系统
早期的地铁信号系统大都是采用音频轨道电路作为基础的，但是音频轨道的电路的在信息量、可靠性、抗干扰性等方面无法达到高密度行车的要求，因此被报文式数字轨道电路所取代。现在大部分的地铁信号系统都是采用基于数字轨道电路的自动防护系统，地铁信号自动控制（ATC）系统由列车自动驾驶（ATO）,列车自动监督（ATS），列车自动防护（ATP）三个子系统组成，最新发展的计算机联锁系统（CI）在设备、功能等方面都具有较强的独立性，所以联锁部分通常被单独列出来介绍，但是从本质上讲，联锁还是属于列车自动防护的一部分。
（二）列车自动控制系统（ATO）
列车自动驾驶是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算机的计算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用，因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳速度的机车计算机等，要有更高的可靠性和实用性。目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上。随着微型计算机技术飞速发展，我国已经自主研发完成故障-安全型的列车自动操纵系统。ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。此外还从ATS子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级等信息。根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行，并在设有屏蔽门地站台准确停车。
（三）列车自动监督系统（ATS）
列车自动监督主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。ATS将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。ATS功能主要是自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修期的管理，列车的模拟仿真等。
（四）列车自动防护系统（ATP）
ATP是整个ATC系统的基础。ATO和ATS子系统都依托于ATP子系统的工作。列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。ATP自动检测列车实际运行位置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。
二、地铁信号系统存在的问题
当前，地铁建设工程是国家投资的重要项目，对促进社会现代化交通运行起到了关键性的作用。信号系统是地铁工程建设不可缺少的内容，关系着列车信号的及时传输与列车的自动控制，为列车驾驶人员的操作及调度人员的调控提供实时信息，是城市轨道交通运营的重中之重，但受到技术条件的限制，我国地铁信号系统依旧存在着诸多潜在的问题需要我们去继续研究与改进。
1、时效性。信号传递不及时会影响了列车运行控制的时效性，导致前后车辆协调运行脱离预期的轨迹。造成这种现象的原因主要是因为地铁信号系统使用的设备不够先进，降低了地铁信号传输的速度，从而影响了信号系统按时传输的性能。
2、准确性。城市轨道交通具有“高速性”特点，若地铁控制系统传输的信号不准确，对后期列车行驶调控危害极大。地铁信号系统“误报、错报”等问题，可能直接导致地铁交通事故。
3、稳定性。稳定性是针对信号传输流程的可靠性而言，也是衡量信号系统传输性能的一项指标。影响地铁信号系统稳定性的主要因素是“电磁干扰”，这种电磁现象会造成信号中断、减弱等不良问题。
三、地铁信号系统自动控制技术未来发展方向
当前，地铁信号系统的自动控制发展方向主要体现在三个方面：一是通信网络技术在地铁信号中的应用，形成了以通信为基础的AATC系统；AATC系统将轨道分割成不同的控制区,每个控制区由车站设备房内的车站计算机控制,在AATC控制区由分布的电台构成无线通信网,各控制区彼此交替,以免出现盲区。利用时分多址(TDMA)方法将0.5s分割成256帧,最多可同时控制20辆列车。多数情况下,站间可以被无线电可靠地覆盖,而且有冗余,不需要在站间安装电台。这种冗余是一种自愈式的结构,当其中一个电台故障时,系统可以重新组织,并自动报告故障电台位置或编号,不会影响通信和对列车的控制。通常一个电台的信息会有两个甚至三个电台接收,扩展频谱技术最初是为军事应用而设计的,具备在恶劣电磁环境下可靠传输的能力。二是随着通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多样化，目前普遍采用的站间ATO方式将向全程无人ATO方式发展；目前普遍采用站间ATO方式,即正常情况下列车出站时的启动由驾驶员完成,運行过程则是全自动的。全程无人ATO方式则是列车上没有任何驾驶员或工作人员的全自动方式,站停、发车、运行、折返、入库等过程由操作控制中心直接管理。目前的ATO方式,在通信的速率、通信安全性、可靠性等方面能得到保证的话,很容易升级为全程无人ATO方式。全程无人ATO方式具备非常高的灵活性,对突然增长的能力需求和不可预见的事件具备敏捷的反应能力,而且不需要增加系统操作人员的工作压力,自然也就提高了运输效率和经济利益。让更多的人力资源直接用于为旅客提供服务,这才是乘客最迫切需要的。三是利用先进的网络技术与计算机技术，单一的ATS系统将向集成化的综合地铁控制系统方向发展。由于通信技术的发展,ATC系统中ATS子系统的功能也越来越强。ATS子系统正在向集成化方向发展,它已不仅仅是传统意义上的“列车自动监督”,地铁工程中地铁信号系统的其它子系统如电话系统、无线通信系统、公共广播系统、闭路电视系统、环控系统、电力监控系统、自动售检票系统、火灾报警系统及保安系统等的监督和控制功能,可与乘客信息系统、列车自动监督系统等功能集成在一个系统中,这样既保证了地铁系统运行的完整性、协调性,又减少了设备量和工作人员的数量,使系统更先进、更高效。
四、结束语
随着社会经济与城市建设的发展，城市人口也呈快速增长态势，市民的生活节奏加剧，同时对地铁的运输能力的要求也越来越高。目前，也是地铁信号系统自动控制技术一个不断发展的时期，希望通过对地铁信号系统自动控制技术的做一个简单的探讨，促进地铁信号系统的发展。
参考文献：
[1] 郑生全.市郊轨道交通信号系统方案研究市郊轨道交通信号系统方案研[J]. 现代城市轨道交通. 2011(04)；
[2] 朱先正,李新文.深圳地铁一期工程正线信号系统设计及其分析[J]. 铁路通信信号工程技术. 2005(04)；
[3] 杨静.缀门子信号系统在中国城轨交通的应用[J]. 现代城市轨道交通. 2007(03)；
[4] 纪开权.基于苏州轨道交通一号线移动闭塞系统的分析[J]. 科技信息. 2011(01)；
[5] 文仁广,戴宏.城市轨道交通信号系统设备招标偏离的思考[J]. 现代城市轨道交通. 2011(02)。
【关键词】地铁信号系统自动控制技术
中图分类号：U231文献标识码： A
一、地铁信号自动控制的概述
目前，我国的地铁信号系统已基本完成了由固定闭塞向移动闭塞的过渡，为了保障操作的安全性、灵活性、方便性以及列车在运行过程中的安全性，大部分的地铁系统都会多多少少的采用技术先进的自动控制技术，而自动控制技术主要包括三个方面：列车自动驾驶系统（ATO）,列车自动监督系统（ATS），列车自动防护系统（ATP）。
就中国目前的实际情况而言，地铁信号自动控制系统基本可以满足当前客运量对于行车速度、行车安全、行车密度等多方面的要求，但是地铁信号自动控制设备也存在很多的不足之处，主要体现在：设备量大、设备接口的关系错综复杂，安全性和可靠性仍有欠缺；但是随着时间的推移，技术的发展，可以预见自动控制系统会发展成为更安全、更可靠、服务化更好、智能度更高的系统。
（一）常用的列车自动控制（ATC）系统
早期的地铁信号系统大都是采用音频轨道电路作为基础的，但是音频轨道的电路的在信息量、可靠性、抗干扰性等方面无法达到高密度行车的要求，因此被报文式数字轨道电路所取代。现在大部分的地铁信号系统都是采用基于数字轨道电路的自动防护系统，地铁信号自动控制（ATC）系统由列车自动驾驶（ATO）,列车自动监督（ATS），列车自动防护（ATP）三个子系统组成，最新发展的计算机联锁系统（CI）在设备、功能等方面都具有较强的独立性，所以联锁部分通常被单独列出来介绍，但是从本质上讲，联锁还是属于列车自动防护的一部分。
（二）列车自动控制系统（ATO）
列车自动驾驶是一种完整的闭环自动控制系统，即列车一方面检测本列车的实际行车速度，另一方面连续获取地面给予的最大允许车速，经过计算机的计算，并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性、区间坡道、弯道等，求得最佳的行车速度，控制列车加速或减速，甚至制动。在列车自动驾驶系统中，司机起监督作用，因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳速度的机车计算机等，要有更高的可靠性和实用性。目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上。随着微型计算机技术飞速发展，我国已经自主研发完成故障-安全型的列车自动操纵系统。ATO辅助ATP工作，接受来自ATP的信息，其中有ATP速度指令、列车实际速度和列车走行距离。此外还从ATS子系统和地面标志线圈接受到列车运行等级等信息。根据以上信息，ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行，并在设有屏蔽门地站台准确停车。
（三）列车自动监督系统（ATS）
列车自动监督主要是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统。ATS将现场的行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。ATS功能主要是自动进行列车运行图管理，及时调整运行计划，监控列车进路，自动显示列车运行和设备状态，完成电气集中联锁和自动闭塞的要求，自动绘制列车实际运行图，车站旅客导向，车辆检修期的管理，列车的模拟仿真等。
（四）列车自动防护系统（ATP）
ATP是整个ATC系统的基础。ATO和ATS子系统都依托于ATP子系统的工作。列车自动防护系统（ATP）亦称列车超速防护系统，其功能为列车超过规定速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息，经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。ATP自动检测列车实际运行位置，自动确定列车最大安全运行速度，连续不间断地实行速度监督，实现超速防护，自动监测列车运行间隔，以保证实现规定地行车间隔。
二、地铁信号系统存在的问题
当前，地铁建设工程是国家投资的重要项目，对促进社会现代化交通运行起到了关键性的作用。信号系统是地铁工程建设不可缺少的内容，关系着列车信号的及时传输与列车的自动控制，为列车驾驶人员的操作及调度人员的调控提供实时信息，是城市轨道交通运营的重中之重，但受到技术条件的限制，我国地铁信号系统依旧存在着诸多潜在的问题需要我们去继续研究与改进。
1、时效性。信号传递不及时会影响了列车运行控制的时效性，导致前后车辆协调运行脱离预期的轨迹。造成这种现象的原因主要是因为地铁信号系统使用的设备不够先进，降低了地铁信号传输的速度，从而影响了信号系统按时传输的性能。
2、准确性。城市轨道交通具有“高速性”特点，若地铁控制系统传输的信号不准确，对后期列车行驶调控危害极大。地铁信号系统“误报、错报”等问题，可能直接导致地铁交通事故。
3、稳定性。稳定性是针对信号传输流程的可靠性而言，也是衡量信号系统传输性能的一项指标。影响地铁信号系统稳定性的主要因素是“电磁干扰”，这种电磁现象会造成信号中断、减弱等不良问题。
三、地铁信号系统自动控制技术未来发展方向
当前，地铁信号系统的自动控制发展方向主要体现在三个方面：一是通信网络技术在地铁信号中的应用，形成了以通信为基础的AATC系统；AATC系统将轨道分割成不同的控制区,每个控制区由车站设备房内的车站计算机控制,在AATC控制区由分布的电台构成无线通信网,各控制区彼此交替,以免出现盲区。利用时分多址(TDMA)方法将0.5s分割成256帧,最多可同时控制20辆列车。多数情况下,站间可以被无线电可靠地覆盖,而且有冗余,不需要在站间安装电台。这种冗余是一种自愈式的结构,当其中一个电台故障时,系统可以重新组织,并自动报告故障电台位置或编号,不会影响通信和对列车的控制。通常一个电台的信息会有两个甚至三个电台接收,扩展频谱技术最初是为军事应用而设计的,具备在恶劣电磁环境下可靠传输的能力。二是随着通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多样化，目前普遍采用的站间ATO方式将向全程无人ATO方式发展；目前普遍采用站间ATO方式,即正常情况下列车出站时的启动由驾驶员完成,運行过程则是全自动的。全程无人ATO方式则是列车上没有任何驾驶员或工作人员的全自动方式,站停、发车、运行、折返、入库等过程由操作控制中心直接管理。目前的ATO方式,在通信的速率、通信安全性、可靠性等方面能得到保证的话,很容易升级为全程无人ATO方式。全程无人ATO方式具备非常高的灵活性,对突然增长的能力需求和不可预见的事件具备敏捷的反应能力,而且不需要增加系统操作人员的工作压力,自然也就提高了运输效率和经济利益。让更多的人力资源直接用于为旅客提供服务,这才是乘客最迫切需要的。三是利用先进的网络技术与计算机技术，单一的ATS系统将向集成化的综合地铁控制系统方向发展。由于通信技术的发展,ATC系统中ATS子系统的功能也越来越强。ATS子系统正在向集成化方向发展,它已不仅仅是传统意义上的“列车自动监督”,地铁工程中地铁信号系统的其它子系统如电话系统、无线通信系统、公共广播系统、闭路电视系统、环控系统、电力监控系统、自动售检票系统、火灾报警系统及保安系统等的监督和控制功能,可与乘客信息系统、列车自动监督系统等功能集成在一个系统中,这样既保证了地铁系统运行的完整性、协调性,又减少了设备量和工作人员的数量,使系统更先进、更高效。
四、结束语
随着社会经济与城市建设的发展，城市人口也呈快速增长态势，市民的生活节奏加剧，同时对地铁的运输能力的要求也越来越高。目前，也是地铁信号系统自动控制技术一个不断发展的时期，希望通过对地铁信号系统自动控制技术的做一个简单的探讨，促进地铁信号系统的发展。
参考文献：
[1] 郑生全.市郊轨道交通信号系统方案研究市郊轨道交通信号系统方案研[J]. 现代城市轨道交通. 2011(04)；
[2] 朱先正,李新文.深圳地铁一期工程正线信号系统设计及其分析[J]. 铁路通信信号工程技术. 2005(04)；
[3] 杨静.缀门子信号系统在中国城轨交通的应用[J]. 现代城市轨道交通. 2007(03)；
[4] 纪开权.基于苏州轨道交通一号线移动闭塞系统的分析[J]. 科技信息. 2011(01)；
[5] 文仁广,戴宏.城市轨道交通信号系统设备招标偏离的思考[J]. 现代城市轨道交通. 2011(02)。