上海泰雷兹、浙大网新的地铁信号系统

摘 要：地铁给拥挤的城市节约了土地，给人们的准时出行提供了保障。在国内有很多的地铁信号系统厂商，比如：上海泰雷兹、浙大网新、卡斯柯、西门子等。本文主要对上海泰雷兹、浙大网新的地铁信号系统的功能优点进行介绍。

关键词：地铁信号系统；泰雷兹；浙大网新

随着中國人民生活水平地提高，现在居住大城市的家庭基本都有汽车，这导致城市的交通十分拥堵。为了城市经济的发展及人们出行的方便，修建地铁是城市所需的。地铁给本就拥挤的城市节约了土地，给人们的准时出行提供了保障。作为一名地铁工作者，我感到骄傲。现就目前我了解的上海泰雷兹及浙大网新的地铁信号系统做简单介绍。

1 泰雷兹

SelTrac®是一个移动闭塞商标，由泰雷兹拥有SelTrac®移动闭塞系统。泰雷兹系统的主要功能有：根据移动闭塞原则，提供基于无线通信的列车控制系统；后备系统，基于固定信号机的列车运营保护；通过B信标列车运行施加作用来保护列车运行；自动列车运行的监督（ATS）；联锁功能；通过数据通信系统传送非列车控制数据。一般泰雷兹系统区域控制器采用“故障—安全”的结构，车载控制器采用二×二取二冗余结构，正线计算机联锁PMI采用二×二取二的双机热备结构。

极短的运行间隔：高精度、低误差的列车定位能力、不依赖于轨道电路（或计轴），无虚拟区段概念，进路的解锁基于列车的实时位置；高效可靠的骨干网和无线系统支持连续双向车地通信；以列车运行为中心：进路与列车关联而不是从信号机到信号机、列车分别与ATS及轨旁ATP直接通信；具有灵活运营的能力。

灵活的移动闭塞：1、任何地方，任何方向的 ATP防护下的ATO；2、所有可能的折返点进行ATP防护下的ATO折返；3、灵活的操作：双向运行，往复运行，换线运行，多样的折返交路。正常运行和紧急情况都可以进行在完全ATP防护下的ATO运行，无需人为的特殊流程保证非正常交路的运营安全，若无双向ATP、ATO功能，则列车需要采用较长的路径退出运营。

CBTC运行方式：CBTC支持双向ATP、ATO运行，可对向运行，列车间隔最小大约20米。

列车定位：列车连续通过两个应答器可以确定位置、列车连续通过两个校准应答器可以自动轮径校准、应答器间的列车位置由转速计和加速度计实时确定、列车定位精度达到厘米级、系统允许列车错过一个应答器、列车最大位置不确定性不大于10米。

ATS系统：友好的人机界面提供直观的显示和清晰的界面；充分发挥移动闭塞的特殊优势，所有的进路都与列车关联，而非信号机到信号机；为调度员提供丰富的信息用于监控整条线路的各个元素；通过及时更新的信息，为调度员提供准确的列车定位和线路元素信息，从而从容处理故障情况下的运营；操作简便，易于培训。

分布结构：易调试，有利于分段调试；易开通，可以根据进度要求实行分段开通；易升级，当系统需升级时，可以分联锁区进行升级；易割接，当系统割接时，仅需割接相邻联锁区。

热冗余通信链路：FHSS技术的应用可有效规避 外部无线同频干扰，忽视机制（设置门限）、避免干扰（跳频序列）、竞争机制（竞争机制）；专用的加密/解密软硬件确保无线通信的安全。冗余的无线覆盖：在列车的两端安装移动无线单元；对于每一个无线单元，在任何时间都可以至少两个AP通信；只有当4个独立的链路都中断时，才有可能丢失通信。

列车运营模式：1、ATO，VOBC提供完全的列车监控和保护。 VOBC 控制列车开门，速度，牵引，惰行和制动，无需司机干预，司机关车门。2、 ATPM，VOBC提供完全的列车监控和保护。列车的加速，减速，惰行，停车和开关门在ATP系统的监控下由司机 直接手动控制，VOBC使能车门。3、 IATP，司机根据轨旁信号和VOBC控制的TOD显示行车，VOBC提供有限的列车监控和保护。4、无人驾驶折返，VOBC控制车辆的速度，牵引，惰行和制动，无需司机干预，VOBC同时控制运行方向（前向和后向）。 在折返点VOBC将转换运行方向。在列车折返完成后，VOBC会自动打开车门，不管车门模式选择开关所 处的位置。当车门打开后（车门关闭并锁闭状态丢失），VOBC将取消自动折返模式。5、限制人工模式，司机直接控制车辆速度，牵引，惰行和制动。不管列车处于什么位置，如果在RMF模式，列车速度>25km/h或是在RMR模式，列车速度>10km/h，则VOBC会EB。6、OFF模式，车辆静止的模式， 该模式下如果检测到车辆移动VOBC会施加EB。7、切除模式，铅封的切除开关置于“ON”位置。该模式下由司机完全控制列车，没有ATP功能。

2 浙大网新

浙大网新系统不仅是基于无线通信的移动闭塞系统，还具备了无线传输系统故障情况下的列车点式超速防护系统（点式ATP/ATO系统）。浙大网新信号系统主要行车设备采用多重冗余技术，冗余设备之间实现无扰切换。联锁系统与ATS系统直接通信，接收并执行ATS的控制命令，并向ATS报告全线的计轴轨道区段占用状态、道岔位置、信号机显示状态等信息，由ATS系统实现全线在线运行列车的集中监控。在后备控制模式下，当不具备中央级和车站级ATS功能时，具备联锁控制功能和联锁级的自动进路设置功能。一般浙大网新系统区域控制器采用“故障—安全”的三取二冗余结构，车载控制器采用“故障—安全”的三取二冗余结构，正线计算机联锁MicroLok II 联锁控制器采用“故障—安全”的双机热备结构，支持CBTC列车和非CBTC列车安全混运，模块化系统设计有利于将来线路延伸和功能扩展，列车自动监控子系统采用32位数据结构，带冗余的以太网设备。

移动闭塞原理：车载控制器（CC）负责列车在轨旁ZC发出的移动授权（MAL）范围内安全运行。MAL设置到列车前方障碍物处。车载控制器（CC）确保所有合适的、出于安全方面的因素都已包括在生成的列车速度曲线中。这些考虑因素包括：最不利情况下的停车距离、土建限速、临时限速以及不确定的前方障碍物的位置。

列车定位：列车的定位是由车载设备和静态信标共同完成。车载设备包括速度和加速度传感器，通过速度和加速度传感器计算出列车的位置，同时通过读取位于线路上固定位置的静态信标进行校准而实现列车的定位。当列车经过信标上方时，该静态信标向列车发送具有唯一性的信标ID，根据信标ID查询轨道数据库，用于识别列车所在轨道区段的位置和校准列车位移测量的累计误差。

车底通信：车地双向通信网络是沟通车载数据通信网络与轨旁数据通信网络的渠道，实现车地之间的双向通信。它采用IEEE 802.11g的无线局域网技术。除此之外，无线网络还支持IEEE 802.11e、 802.11i等协议来实现高速、安全、可靠、实时的无线通信。802.11g 采用的调制方案是正交频分复用（OFDM），IEEE 802.11g工作在 2.4GHz频段 （2.4～2.4835GHz， 向前兼容于 IEEE 802.11b）

列车控制：列车自动运行系统（ATO）的主要功能是进行列车定位和速度控制，以实现精确停车、最小追踪间隔及节能。ATO使用三种传感器，分别是位置、速度和加速度传感器。除了采用传统的比例积分微分处理器，ATO的定位和速度控制算法为提高旅客的乘坐舒适度考虑了对急加速冲击的控制。加速度计的信息用于检查和修正空转和打滑。

联锁原理：MicroLok II平台采用了“故障-安全”设计原则。每一个联锁系统由一个标准配置的MicroLok II构成。如果区域控制器出现故障，列车的安全运行通过联锁控制器和轨旁LED信号机来实现。如果数据通信子系统或车载控制器出现故障，列车以地面信号显示作为主体信号运行。为实现系统的高可靠性，MicroLok II联锁控制器采用了双机热备的冗余机制。每个MicroLok II 系统包括两套运算单元，一套用于正常运行，另一套备用。如果主用单元出现故障，备用单元将自动转为在线系统。MicroLok II安全处理器是一个专为铁路安全应用而设计的基于微处理器的逻辑控制器，其基本功能是根据一个标准的执行程序和一个专为安全功能而设计的应用程序，来处理输入量并生成相应输出，达到控制安全联锁的功能。