第 卷第 期年 月上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)文章編號(hào) ：（）收稿日期 ：作者簡(jiǎn)介 ：湯璐詰 （），男 ，在讀碩士 ，研究方向?yàn)榭刂乒こ?：基于無(wú)線通信技術(shù)的信號(hào)系統(tǒng)湯璐詰，錢(qián)劍敏，梁鑒如（上海軌道交通維護(hù)保障中心通號(hào)公司，上海；東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海；上海工程技術(shù)大學(xué) 電子電氣工程學(xué)院，上海）摘要 ：介紹了基于通信的列車控制 （）信號(hào)系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu) ，對(duì)法國(guó)泰雷茲 （）公司的信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行了分析研究表明 ：當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)通信丟失后 ，主要子系統(tǒng)處理機(jī)制充分體現(xiàn)了信號(hào)系統(tǒng)故障導(dǎo)向安全的原則關(guān)鍵詞 ：基于通信的列車控制 ；地鐵自動(dòng)控制 ；通信丟失中圖分類號(hào) ：文獻(xiàn)標(biāo)志碼 ：，（，；，；，）：，：（）；移動(dòng)閉塞是基于通信的列車控制（，）信號(hào)系統(tǒng)該系統(tǒng)不依靠軌道電路向列車車載設(shè)備傳遞信息 ，而是利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn) “車地通信 ”，并實(shí)時(shí)地傳遞 “列車定位 ”信息通過(guò)車載設(shè)備 、軌旁通信設(shè)備 ，實(shí)現(xiàn)列車與車站 、控制中心之間的信息交換 ，完成列車控制系統(tǒng)通過(guò)軌旁無(wú)線接入單元（，）建立車地之間連續(xù) 、雙向 、高速的通信 ，使列車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的命令和狀態(tài)可以在車輛和地面之間進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的交換 ，并確定列車的準(zhǔn)確位置及列車間的相對(duì)距離 ，保證列車的安全間隔移動(dòng)閉塞技術(shù)是通過(guò)車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷地雙向通信來(lái)實(shí)現(xiàn)的列車不間斷地向控制中心傳輸其標(biāo)識(shí) 、位置 、方向和速度等信息 ，控制中心根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)計(jì)算列車的最大制動(dòng)距離列車的長(zhǎng)度加上最大制動(dòng)距離 ，再加上列車后方一定的防護(hù)距離 ，便組成了一個(gè)與列車同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)由于保證了列車前后的安全距離 ，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn) ，這使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行 ，從而提高運(yùn)營(yíng)效率上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào) 第 卷信號(hào)系統(tǒng)架構(gòu)信號(hào)系統(tǒng)一般由部分組成 ：）列 車 自 動(dòng) 監(jiān) 控 系 統(tǒng) （，）是一個(gè)非安全子系統(tǒng) ，它為控制中心值班員提供人機(jī)接口 ，在線路顯示屏上顯示列車的具體位置同時(shí) ，將接口軟件發(fā)送的列車進(jìn)路請(qǐng)求提供給區(qū)域控制器 （，）冗余結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)與所有列車運(yùn)行控制子系統(tǒng)的通信 ，用于傳輸命令 ，精確地排列列車進(jìn)路及監(jiān)督子系統(tǒng)狀況）區(qū)域控制器由 移 動(dòng) 授 權(quán) 單 元 （，）和 微 機(jī) 聯(lián) 鎖 （，）系統(tǒng)組成通過(guò)運(yùn)行的移動(dòng)閉塞概念 ，確保列車的安全運(yùn)行基于已知的障礙地點(diǎn)和預(yù)計(jì)的交通荷載 ，確定其控制區(qū)域內(nèi)所有列車的移動(dòng)權(quán)限每個(gè)均采用取的冗余配置 ，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定）車載控制器 （，）與列車是一一對(duì)應(yīng)的它通過(guò)速度傳感器的輸入 ，測(cè)量信標(biāo)間的距離以及從已檢測(cè)到的信 標(biāo) 開(kāi) 始 的 行 駛 距 離 ，實(shí) 現(xiàn) 列 車 自 動(dòng) 保 護(hù)（，）和列車自動(dòng)運(yùn)行 （，）的功能數(shù)據(jù)庫(kù)中包括所有相關(guān)的軌道信息 ，例如信標(biāo)位置 、車站停車點(diǎn) 、坡度 、土建限速 、道岔位置和信號(hào)機(jī)位置等與采取同樣的取的冗余配置 ，加強(qiáng) 車 載 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性列 車 操 作 顯 示 （，）為司機(jī)提供了連接與的接口 ，顯示的信息包括最大允許速度 、即時(shí)速度 、到站距離 、列車運(yùn)行模式和系統(tǒng)出錯(cuò)信息等） 數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) （，）傳送的是安全控制信息 ，但它本身不是一個(gè)安全系統(tǒng)與相連的任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間 ，可以互相通信系統(tǒng)采用開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ：以（以太網(wǎng) ）作為列車控制子系統(tǒng)間的接口標(biāo)準(zhǔn) ，以作為無(wú)線通信接口標(biāo)準(zhǔn) ，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 （）公司信號(hào)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)介紹公司的信號(hào)系統(tǒng)可以在兩種模式下運(yùn)行 ：模式和后備模式在模式下 ，從接收進(jìn)路請(qǐng)求隨后從列車報(bào)告的位置開(kāi)始為列車計(jì)算所請(qǐng)求進(jìn)路上的移動(dòng)授權(quán) ，即移動(dòng)授權(quán)限制 （，） 或 者 人 工 列 車 授 權(quán)（，），并延伸至所請(qǐng)求進(jìn)路上最近的障礙點(diǎn)如果進(jìn)路包含道岔區(qū)域 ，將請(qǐng)求一條通過(guò)聯(lián)鎖區(qū)域的進(jìn)路只有當(dāng)報(bào)告該進(jìn)路已經(jīng)授權(quán)以后 ，才將延伸至該進(jìn)路當(dāng)確定一列受控列車的移動(dòng)授權(quán)可以通過(guò)一個(gè)信號(hào)機(jī)時(shí) ，會(huì)向發(fā)送一個(gè)信號(hào)允許命令遵照的命令去驅(qū)動(dòng)信號(hào)機(jī)點(diǎn)亮綠燈 ，這在固定閉塞原理中 ，也許會(huì)因?yàn)閮闪熊囄礉M足雙紅燈保護(hù)原理而導(dǎo)致該信號(hào)機(jī)無(wú)法開(kāi)放綠燈通過(guò)信息確認(rèn)區(qū)域里所有列車的確切位置 ，并利用列車的確切位置以及系統(tǒng)所獲取的信息 ，確定延伸列車的移動(dòng)授權(quán)的時(shí)間 ，以便保證移動(dòng)授權(quán)中的信號(hào)機(jī)安全可靠列車可以在受控模式 、列車自動(dòng)防護(hù)人工模式 （，）下運(yùn)行 ，利用建立停車點(diǎn) ，運(yùn)行過(guò)程應(yīng)用移動(dòng)閉塞原理系統(tǒng)特點(diǎn)公司信號(hào)系統(tǒng)的大特性 ：）移動(dòng)閉塞列車控制通過(guò)與所有設(shè)備不間斷的通信來(lái)確定列車的移動(dòng)授權(quán) ，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞列車控制 ，后續(xù)列車的移動(dòng)授權(quán)也將根據(jù)前車的速度以及各種設(shè)備的狀態(tài)時(shí)時(shí)變化）雙向運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)利用管理提供安全的雙向運(yùn)營(yíng) ，并支持到實(shí)體站臺(tái) 、虛擬站臺(tái)和信號(hào)機(jī)的進(jìn)路）通過(guò)本地工作站運(yùn)營(yíng)的能力在中央調(diào)度服務(wù)器 （，）故障的情況下 ，本地不需操作員干預(yù) ，將自動(dòng)分配運(yùn)行線本地操作員可以承擔(dān)區(qū)域控制 ，可以更改進(jìn)路以及對(duì)軌旁發(fā)命令）計(jì)軸區(qū)段 （，）故障下的運(yùn)營(yíng)能力功能的引入 ，可以使系統(tǒng)在一些故障情況下維持運(yùn)營(yíng)這些故障第 期 湯璐詰 ，等 ：基于無(wú)線通信技術(shù)的 信號(hào)系統(tǒng)包括 ：相鄰區(qū)段不被占用時(shí)的受擾 ；區(qū)域邊界的受擾 ；受擾且相鄰區(qū)段里只有通信列車）列車往返運(yùn)營(yíng)及列車線路變更在軌道被阻塞的情況下 ，支持兩地之間的往返運(yùn)營(yíng) （包括雙向運(yùn)營(yíng) ）不可用時(shí)后備系統(tǒng)的可用性在不可用的情況下 ，向發(fā)送進(jìn)路請(qǐng)求 ，基于固定閉塞原則設(shè)置進(jìn)路以及開(kāi)放信號(hào)列車按照建立的進(jìn)路 ，在軌道信號(hào)防護(hù)（，）模式下運(yùn)行圖 系統(tǒng)架構(gòu)圖通信丟失信號(hào)系統(tǒng)是基于通信的列車控制信號(hào)系統(tǒng) ，各子系統(tǒng)之間良好的通信是系統(tǒng)正常工作的保障由于各設(shè)備的冗余性 ，單個(gè)部件的故障不會(huì)導(dǎo)致與的通信丟失 ，多個(gè)部件故障才可能導(dǎo)致通信的丟失例如設(shè)備集中站中的兩塊主處理單元 （，）板宕機(jī)故障 ；的兩塊板宕機(jī)故障 ；兩個(gè)相鄰的故障 ；一列列車的兩個(gè)移動(dòng)無(wú)線電單元 （，）故障等當(dāng)與通信丟失時(shí) ，從層面看 ，就等同于一個(gè)故障 ；而在層面 ，就等同于一個(gè)故障處理機(jī)制當(dāng)故障引起列車與地面通信故障時(shí) ，即檢測(cè)到與通信故障時(shí) ，時(shí)間內(nèi)不會(huì)作任何反應(yīng) ，時(shí)間后會(huì)命令列車施加常用制動(dòng)使列車減速 ，并設(shè)置最近的地點(diǎn)為列車的緊急停車點(diǎn) ，如下一車站的進(jìn)站停車點(diǎn) ，下一連鎖信號(hào)機(jī) 、通信丟失停車點(diǎn) （該停車點(diǎn)根據(jù)司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間 、列車的速度建立 ）等停車點(diǎn)如果通信在（含之前的）時(shí)間內(nèi)恢復(fù) ，將命令列車加速 ，繼續(xù)前進(jìn)速度曲線如圖所示圖 速度曲線如果通信在（含之前的）時(shí)間內(nèi)沒(méi)有恢復(fù) ，會(huì)判定其最后接收到的無(wú)效 ，列車移動(dòng)授權(quán)設(shè)置為，命令列車施加緊急制動(dòng) （，）上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào) 第 卷處理機(jī)制后 ，將列車變?yōu)榉峭ㄐ帕熊?（，），如圖所示此時(shí) ，在界面上列車名字顯示為紅底白字若列車分配有進(jìn)路 ，則列車前方的信號(hào)機(jī)將變?yōu)榻剐?號(hào) 機(jī) （紅 燈 信 號(hào) 機(jī) ），進(jìn) 路 自 動(dòng) 變 為進(jìn)路中央調(diào)度員不需要重新給列車排列進(jìn)路 ，會(huì)保留原有的進(jìn)路請(qǐng)求 ，根據(jù)列車的模式計(jì)算合適的授權(quán)圖 非通信列車如果在（含之前的）內(nèi)通信恢復(fù) ，緩解后 ，列車可繼續(xù)正常行駛 ；如果在（含之前的）內(nèi)通信沒(méi)有恢復(fù) ，在通信開(kāi)始丟失后 ，刪除界面上的列車圖標(biāo) ，列車所占用的計(jì) 軸 區(qū) 段 ，變 成 一 個(gè) 非 通 信 障 礙 物 （，），如圖所示此時(shí)界面上列車名仍顯示為紅底白字 ，所占用計(jì)軸區(qū)段下會(huì)多出一條湖藍(lán)色色帶之后 ，列車在中央調(diào)度員授權(quán)下 ，可以轉(zhuǎn)換至限制人工向前（，）模式運(yùn)行當(dāng)滿足模式的轉(zhuǎn)換條件后 ，列車可以轉(zhuǎn)換至模式運(yùn)行根據(jù)固定閉塞的雙紅燈防護(hù)原則 ，重新命令滿足條件的信號(hào)機(jī)變?yōu)樵试S信號(hào)機(jī)（綠 白燈信號(hào)機(jī) ）圖 非通信障礙物結(jié)語(yǔ)地鐵運(yùn)營(yíng)情況是錯(cuò)綜復(fù)雜的 ，只有一套穩(wěn)定 、高效 ，且具有極強(qiáng)抗故障能力 （抗故障能力包括預(yù)防 故障的能力和故障發(fā)生后系統(tǒng)處理機(jī)制的合理性 ）的 信 號(hào) 系 統(tǒng) ，才 能 滿 足 市 場(chǎng) 的 需 求法 國(guó)公司研發(fā)的信號(hào)系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)中兼顧了較強(qiáng)的抗故障能力在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中 ，無(wú)論是信號(hào)系統(tǒng)后備模式的采用 ，還是各子系統(tǒng)設(shè)備的冗余設(shè)計(jì) （針對(duì)不同類型設(shè)備的不同特性 ，分別采用了雙機(jī)熱備 、取和取等種不同類型的冗余設(shè)計(jì) ），以及在故障發(fā)生后系統(tǒng)的處理機(jī)制 ，均符合信號(hào)系統(tǒng)故障導(dǎo)向安全的原則 ，旨在確保白天運(yùn)營(yíng)時(shí) ，軌旁設(shè)備和車載設(shè)備的正常穩(wěn)定 ，降低故障發(fā)生率由于故障的發(fā)生是不可避免的 ，即便系統(tǒng)發(fā)生故障 ，該系統(tǒng)也會(huì)運(yùn)用合理的故障處理機(jī)制 ，將故障發(fā)生后對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響降至最小 ，確保營(yíng)運(yùn)列車的安全和乘客的安全參考文獻(xiàn) ：王晶 城市軌道交通列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)建模與仿真實(shí)現(xiàn) 北京 ：北京交通大學(xué) ，（）：，：朱翔 實(shí)現(xiàn)基于通信的列車控制互聯(lián)互通的若干思考 城市軌道交通研究 ，（）：郜春海 基于通信的軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)現(xiàn)代城市軌道交通，（）：周潔 ，陳衡 ，移動(dòng)閉塞的原理 、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能 城市軌道交通研究 ，（）：楊艷成 基于 的列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng) （）建模與仿真 北京 ：北京交通大學(xué) ，何林娜 ，應(yīng)子雯 城軌 系統(tǒng)中