移动闭塞制式信号系统结构分析090916.doc

移动闭塞制式信号系统结构分析

从上世纪80年代开始，国际上著名的几家信号系统制造商如加拿大泰雷兹轨道信号公司、法国阿尔斯通公司、美国通用电气公司、德国西门子公司等都相继推出了“基于通信的列车控制（CBTC）”移动闭塞信号系统，它通过提高列车位置精度和移动授权的更新频率来给运营提供更大的通过能力、大幅度减小列车的间隔距离。这种依靠“通信”设备向车载和地面双向、实时、连续地进行数据交换，每辆列车不仅知道自身在线路中的精确位置、前方线路数据和车辆本身的特性参数，而且也知道前行列车或障碍物（移动授权点）在线路中的准确位置，这样就可以在保证行车安全距离的情况下缩短列车的追踪间隔，提高行车密度和行车效率，从而增加客运能力，提高服务质量和服务水平。
目前，基于“通信”的移动闭塞控制技术已在世界各国城市轨道交通中得到广泛运用，它已成为城市轨道交通领域信号系统的发展趋势，其产品已开始进入实际运营阶段。
移动闭塞的ATC系统根据不同设备商产品的特点及应用需求，其系统结构主要有两种形式：中央集中式和区域分散式。
一、中央集中式系统结构
1、系统结构特点
中央集中式ATC系统主要是针对线路特点，一般在控制中心（或正线某一车站）集中设置一套（或多套）ATC集中处理设备（该设备一般将轨旁ATP/ATO及联锁功能集成于一体），在相应的车站配置车站控制器及ATS远程终端，在列车配置车载ATP/ATO设备。在该结构形式下，列车的安全运行主要是由中央集中处理设备负责，特别是对列车运行进路、速度、间隔、道岔的安全负责，同时还负责基于无线通信的移动闭塞系统的中央级ATP/ATO以及联锁功能。车站控制器只具备一些简单的联锁控制及表示功能。
车站控制器及车载设备一般是按照中央处理机的指令运行，一旦中央设备发生故障或者由于其他原因造成系统功能未完全开通，则将造成整个线路运营等级的降低（由ATO模式转入人工驾驶模式，同时失去完整的ATP安全防护功能）。该结构形式下的ATC系统构成示意图如下图1所示：

图1中央集中式ATC系统构成示意图
2、系统运营情况
泰雷兹轨道信号公司提供的SelTrac®S40系统为该结构的主要代表，该系统已在加拿大温哥华SkyTrain线、英国道克兰延伸线、吉隆坡轻轨二号线在内的世界上多条地铁开通运营。国内的武汉轻轨和广州3号线也成功已开通运营。

二、区域分散式系统结构
1、系统结构特点
区域分散式ATC系统主要特点是按照线路配线情况，一般在联锁关系密切（或有岔）车站设置区域型车站ATC系统设备（包括轨旁ATP/ATO设备、联锁设备以及ATS远程终端），在线路运营指挥中心只设置ATS中央级设备。其中，每套区域型车站ATC系统设备主要负责列车在其车站及属于其联锁控制区范围内安全高效可靠的运行。区域型车站ATC系统设备间可靠的信息传输是保障列车在跨联锁区时能够安全、高效、可靠的运行。由此可见，列车运营控制是分摊到不同的联锁区同时又由各联锁区间的紧密配合完成，实现了分散控制、危险分散。即便某个联锁区的区域ATC设备故障，只会影响本联锁区的运营等级，而其他联锁区仍然能够保持完整的ATC系统功能正常运营。同时该结构形式的ATC系统非常有利于分期分段实施的轨道交通线路，因为只要合理的划分联锁区（分期项目归属与不同的联锁区），就能尽量减少在延伸线建设过程中，对已运营线路的影响，保证运营服务质量。该结构形式下的ATC系统构成示意图如下图2所示：

图2区域分散式ATC系统构成示意图
2、系统运营情况
西门子公司提供的（TRAINGUARD®MT）系统为该结构的主要代表，该系统已在美国纽约地铁坎纳西线、广州地铁4号线成功开通运营；南京地铁2号线、广州地铁5号线、广佛线工程也采用该系统，目前正在建设中。

三、结构综合比较
综上所述，中央集中式系统结构和区域分散式系统结构各有优缺点，需根据线路情况进行灵活配置。集中式ATC系统由于设备主要集中在中央或一个车站，相对而言具有设备较少，造价较低的好处，从而对维修部门具有维修较少的特点；但是由于集中式ATC系统的中央功能特点，导致系统可用性相对偏低，一旦发生系统故障，将会导致系统较大面积故障，严重影响运营；且这种系统由于结构局限，导致系统在进行改造、线路延伸等项目改造时，将会严重影响既有线运营；且在进行功能调试时，由于要对中央软件进行更换，需要对全线进行作业封锁，会影响全线作业计划，对既有线运营造成很大影响。而区域分散式ATC系统与集中式系统与之相反，其系统优缺点比较如下表所示：
中央集中式ATC与区域分散式ATC的综合比较表
结构名称
比较类别集中式ATC系统区域分散式ATC系统设备数量少相对较多工程造价低略高可用性低高维护量小相对较大设备故障对运营的影响大小线路改造、延伸对系统的影响大相对较小因此，在进行系统选型