城市轨道交通信号系统的设计方案探讨

　　城市轨道交通的信号系统担当着控制和指挥列车运行的任务，是影响整个城轨交通系统运营安全和效益的关键点。信号系统的水平也成为城市快速轨道交通现代化的重要标志。设计出一个优秀的系统方案不仅有利于保证行车安全，提高运输能力，实现迅速、及时、准确的行车调度指挥和运输管理现代化，提高服务质量，而且还有利于合理使用工程投资，降低工程造价。

　　1 　系统构成方案

　　城市轨道交通是一个技术先进，具备相当程度自动化水平的运输体系。其中信号控制系统的构成必须与整个交通运输相适应。

　　在《城市快速轨道交通工程项目建设标准—试行本》中，把信号系统划分了三个层次：第一层次设备在运量较小、行车密度较低的线路上，可配置联锁设备、自动闭塞、机车信号和自动停车系统；第二层次设备在运量较大、行车密度较高的线路上，可配置列车自动监控(ATS) 系统和列车自动防护(ATP) 系统； 第三层次设备在运量大、行车密度高的线路上，配置列车自动监控系统、列车自动防护系统和列车自动运行(ATO) 系统。

　　上述第一层次系统配置属最低水平等级，只适于行车间隔大于3 min 的线路运用。也就是说，在行车密度较高时， 这种线路将面临整个系统的改造，造成大量的废弃工程；另一方面，由于机车信号和自动停车装置所能容纳的信息量少，列车运行的安全性很大程度上只能依赖于司机的驾驶；然而其国产化率水平是最高的，工程造价是最低的。应该说，该层次的设备适宜在近期运量小、行车密度低， 而且远期运量无明显变化的工程，如在中等城市或是郊区轨道交通系统中运用。

　　第二层次的信号系统配置，适于行车间隔在2 min 以上的线路运用，行车安全可以完全由列车自动防护系统来保证。虽然其国产化率水平降低，工程造价增高，但是该层次设备技术先进，便于向第三层次扩展，不存在明显的废弃工程，符合工程按近远期分步实施、合理预留的原则，所以系统的综合经济指标是合理的。这种系统能适应大多数城市轨道交通的运用需要，是大运量的城市轻轨交通的首选方案。

　　第三层次的系统配置具备很高的现代化技术水平，适于行车间隔小于2 min 的线路运用，不仅行车安全可以完全由列车自动防护系统来保证，而且列车自动运行系统还可以完成站间自动运行、定位停车，接收控制中心运行指令，实现列车运行自动调整，使整套信号系统能够满足列车高速、高密度运行的需要。这种系统的国产化率水平低，工程造价高，是其在工程运用中不利的一面，但系统高水平的自动化程度无疑将给日后的运营、管理带来巨大的经济和社会效益；另外，由于安装屏蔽门对列车精确定位停车功能和大运量对列车高折返能力等等方面的具体需求，这种线路的运行都要由列车自动运行(ATO) 系统来保证。所以只要条件许可，在城市轨道交通中，特别是高运量的地铁工程中，该系统方案非常值得推荐。

　　2 　主要技术方案

　　2. 1 　设计行车间隔

　　城市轨道交通工程为适应乘客运量大、行车密度高的特点，往往采取缩短行车间隔的办法。这样一方面有利于减少旅客候车时间以提高服务质量； 另一方面可以减少列车编组辆数，节省工程投资。但是由于信号ATP 系统技术的限制，如轨道区段的长度、“ 车-地”通信的有效速率、列车进路的建立和恢复时间等等因素，正常的行车间隔不可能无限制缩短。换言之，最小行车间隔极大地影响着信号的ATP 系统方案和工程造价。确定合理的行车间隔时分成为信号ATP 系统方案设计的控制参数。

　　根据一些发达国家城市轨道交通的运营经验， 信号ATP 系统可按满足高峰运营流量130 % 的能力标准进行设计。也就是说，如果线路的客流量在某个特殊时段增加到预测高峰值的130 % 时，ATP 系统仍有能力满足运营采取的临时措施，如临时增加运营列车等。表1 以某一条线路运营方案为例予以说明。