淺談信號系統(tǒng)在城軌系統(tǒng)中的應(yīng)用

TOC\o"1-5"\h\z一、 弓I言 1\o"CurrentDocument"二、 信號系統(tǒng)的基本理論 12.1信號的組成 12.2信號的分類 12.3信號系統(tǒng)在城市軌道交通中的作用 1\o"CurrentDocument"三、 信號系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備 23.1信號機 23.2轉(zhuǎn)轍機 33.3軌道電路 43.4聯(lián)鎖 53.5閉塞 5\o"CurrentDocument"四、 信號系統(tǒng)的應(yīng)用 84.1西門子信號系統(tǒng) 84.2副都心線信號系統(tǒng) 10\o"CurrentDocument"五、 城軌信號系統(tǒng)的應(yīng)用案例與發(fā)展趨勢 135.1實際案例 135.2城軌信號系統(tǒng)發(fā)展趨勢 13\o"CurrentDocument"六、 總結(jié) 17參考文獻 18致謝 19摘要：城市軌道交通信號系統(tǒng)是保證列車運行安全，實現(xiàn)行車指揮和列車運行現(xiàn)代化，提高運輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。城市軌道交通信號系統(tǒng)是城市軌道，交通自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，是保證列車和乘客安全，實現(xiàn)列車運行高效、指揮管理有序的自動控制系統(tǒng)。其核心是列車自動控制系統(tǒng)，它由列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)、列車自動防護子系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)和列車自動駕駛子系統(tǒng)組成。ATC系統(tǒng)自上世紀7O年代投入運用至今，經(jīng)歷了三十年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，為使列車控制技術(shù)經(jīng)濟指標更加合理，世界各國紛紛開發(fā)了先進的ATC系統(tǒng)，ATC系統(tǒng)按閉塞方式分類有三種類型：固定閉塞方式的ATC系統(tǒng)、準移動閉塞式的ATC系統(tǒng)、移動閉塞式的ATC系統(tǒng)關(guān)鍵詞：信號系統(tǒng)信號設(shè)備信號機ATC系統(tǒng)一引言城軌交通的信號系統(tǒng)擔當著控制和指揮列車運行的任務(wù)，是影響整個城軌交通系統(tǒng)運營安全控制和效益的關(guān)鍵點。信號系統(tǒng)的水平也成為城市快速軌道交通現(xiàn)代化的重要標志。設(shè)計出一個優(yōu)秀的系統(tǒng)方案不僅有利于保證行車安全,提高運輸能力，實現(xiàn)迅速、及時、準確的行車調(diào)度指揮和運輸管理現(xiàn)代化，提高服務(wù)質(zhì)量，而且還有利于合理使用工程投資，降低工程造價。為了保障運營系統(tǒng)的安全、高效，配置一套科學、合理的信號系統(tǒng)成為大家關(guān)注的核心。本文主要闡述信號系統(tǒng)在城軌中的應(yīng)用。隨著我過城市軌道交通的迅猛發(fā)展，信號系統(tǒng)作為控制列車安全運行的核心設(shè)備，對其安全、可靠性的分析評價顯得尤為重要。二、信號系統(tǒng)的基本理論2.1信號的組成城市軌道交通信號系統(tǒng)一般由正線和車輛段兩大部分組成，其中正線信號系統(tǒng)是指列車自動控制系統(tǒng)（ATC），主要由列車自動保護系統(tǒng)（ATP）、列車自動駕駛系統(tǒng)（ATO）、列車自動監(jiān)視系統(tǒng)（ATS）及計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)四個子系統(tǒng)組成。車輛段信號系統(tǒng)一般采用計算機聯(lián)鎖，由信號樓值班人員操作控制。2.2信號的分類（1） 視覺信號：以顏色、形狀、位置、顯示數(shù)目和燈光狀態(tài)等表達的信號。如信號機、信號燈、信號旗、信號牌、信號表示器、信號標志等。（2） 聽覺信號（音響信號）：以不同器具發(fā)出的音響的強度、頻率和音響長短時間等表達的信號。如停車信號顯示不明或燈光熄滅時，列車停在信號機前用無線調(diào)度電話通知運轉(zhuǎn)車長，通知不到時鳴笛一長聲，停車等候2分鐘，未顯示信號時以遇到阻礙能隨時停車的速度繼續(xù)運行不超過20KM/H。2.3信號系統(tǒng)在城軌交通中的作用（1）確保列車運行的安全，防止追尾和沖突。先進的軌道交通信號系統(tǒng)能有效地對列車運行方向、運行間隔、運行進路及運行速度進行控制，防止列車出現(xiàn)追尾，沖突等事件。（2） 提高運行效率。信號系統(tǒng)通過高速的數(shù)據(jù)傳輸方式，先進的移動閉塞系統(tǒng)及各種清晰、明了的信號顯示，有效的壓縮列車運行間隔以提高列車運行效率。（3） 實現(xiàn)列車運行的自動化。信號系統(tǒng)對列車運行的各種數(shù)據(jù)進行收集、分析，根據(jù)不同的情況自動完成對列車的啟動、牽引、惰行和制動，送出車門和屏蔽門同步開關(guān)信號等指令，實現(xiàn)列車運行自動化。三、信號系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備3.1信號機3.1.1色燈信號機色燈信號機以其燈光的顏色，數(shù)目和亮燈狀態(tài)來表示信號?，F(xiàn)采用透鏡式色燈信號機，組合式色燈信號機則是為提高在曲線上的顯示距離二研制的新型信號機3.1.2透鏡式色燈信號機透鏡式色燈信號機有高柱和矮型兩種種類型，它們的區(qū)別主要在于高柱信號機的機構(gòu)在信號機柱，而矮型信號機的機構(gòu)安裝在水泥基礎(chǔ)上。城軌信號系統(tǒng)主要使用矮柱透鏡式色燈信號機如圖3-1所示。它由信號機構(gòu)、電纜盒、信號機基礎(chǔ)等部分組成。圖3-1矮柱透鏡式色燈信號機3.1.3信號標志定義：表示地鐵線路所在地點的情況和狀態(tài)，指示行車人員依據(jù)標志的要求及時正確地進行相關(guān)作業(yè)與操作的標志。與地鐵行車相關(guān)的信號標志主要有以下幾種：（1）停車牌：指示列車停車位置的標志。通常用于車站站臺規(guī)定的乘客上下車的停車地點及列車折返時指示司機停車的地點，它固定設(shè)置在規(guī)定位置。（2）一度停車標志：指一切機車車輛運行至此時，需要停車，確認道岔和進路后，方可繼續(xù)運行。（3） 站界標：在單線區(qū)段，車站以兩頭進站信號機中心線為界；在雙線區(qū)段，出站方向沒有進站信號機，車站與區(qū)間的界限以專設(shè)的標志來劃分，稱為站界標。（4） 鳴笛標：設(shè)在道口、大橋、隧道及視線不良地點的前方500~1000m處。列車駕駛員見此標志，須長聲鳴笛提醒人們列車即將到達。（5） 接觸網(wǎng)終止標：表示接觸網(wǎng)已經(jīng)終止的標志，設(shè)在接觸網(wǎng)終端，警告司機不準越過該標，防止脫弓。3.2轉(zhuǎn)轍機（1） 概述：轉(zhuǎn)轍機是道岔控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，用于道岔的轉(zhuǎn)換與鎖閉，以及對道岔所處位置和狀態(tài)的監(jiān)督。轉(zhuǎn)轍機是轉(zhuǎn)轍裝置的核心和主體，除轉(zhuǎn)轍機本身外，還包括外鎖閉裝置（內(nèi)鎖閉方式?jīng)]有）和各類桿件、安裝裝置，它們共同完成道岔的轉(zhuǎn)換和鎖閉。（2） 作用：轉(zhuǎn)換道岔的位置，根據(jù)需要轉(zhuǎn)換至定位或反位；道岔轉(zhuǎn)至所需位置而且密貼后，實現(xiàn)鎖閉，防止外力轉(zhuǎn)換道岔；正確地反映道岔的實際位置，道岔的尖軌密貼于基本軌后，給出相應(yīng)的表示；道岔被擠或因故處于“四開”（兩側(cè)尖軌均不密貼）位置時，及時給出報警及表示。（3） ZD6系列電動轉(zhuǎn)轍機ZD4型電動轉(zhuǎn)轍機主要由電動機，減速器、摩擦連接器、主軸、動作桿、表示桿、移動接觸器、外殼等組成，如圖3-2所示圖3—2ZD6-A型電動轉(zhuǎn)轍機結(jié)構(gòu)3.3軌道電路（1） 軌道電路：以兩條鋼軌作為單線，在一定長度的鋼軌兩端裝設(shè)絕緣節(jié)，在送電端接上電源和在受電端接上繼電器，而構(gòu)成的電路，成為軌道電路。用于軌道區(qū)段空閑及占用檢測，通過軌道區(qū)段可判斷出列車的位置及運行情況。（2） 原理當閉塞區(qū)間內(nèi)無列車行駛時，電流會從電源經(jīng)由軌道流經(jīng)繼電器，并使其激磁帶動接點，接通綠燈之電路（號志機立即顯示平安通行）。當有列車駛?cè)腴]塞區(qū)間時，電流改行經(jīng)列車車軸，并不會流經(jīng)繼電器，繼電器因失去電流而失磁，接點接通紅燈之電路（號志機立即顯示險阻禁行）。假若軌道斷裂，軌道電路因此阻斷，造成繼電器失磁，同樣的號志機亦會顯示險阻禁行的訊息，仍可保障列車行駛安全。當列車駛離整個區(qū)間，繼電器便會重新激磁，綠燈便會再次亮起，其他列車便可進。當設(shè)有軌道電路的某段線路上空閑時；軌道電路上的繼電器有足夠的電流通過，吸起被磁化的銜鐵，閉合前接點，從而接通色燈信號機的綠燈電路，顯示綠色燈光，表示前方線路空閑，允許機車車輛占用。當機車車輛進入該線路區(qū)段時，由于輪對電阻很小，使軌道電路短路，繼電器吸力減弱，釋放銜鐵，使之搭在后接點上，接通信號機的紅燈電路，顯示禁行信號。軌道電路的這一工作性能，能夠防止列車追尾和沖突事故，確保行車安全。軌道電路的另一個重要作用是能發(fā)現(xiàn)鋼軌發(fā)生斷裂。在充當導線的鋼軌安全無事時，軌道電流暢道無阻，繼電器工作也正常。一旦前方鋼軌折斷或出現(xiàn)阻礙，切斷了軌道電流，就會使繼電器因供電不足而釋放銜鐵接通紅色信號電路。此時，線路雖然空閑，信號機仍然顯示紅燈，從而防止列車顛覆事故。3.4聯(lián)鎖（1） 定義：聯(lián)鎖是指通過技術(shù)方法，使信號、道岔和進路必須按照一定程序并滿足一定條件，才能動作或建立起來的相互關(guān)系。也就是指在信號機、道岔及進路之間建立的相互制約的關(guān)系。目的就是當一條進路建立后，防止其他進路進入該進路，保證該進路的行車安全。（2） 聯(lián)鎖設(shè)備控制道岔、進路和信號，并實現(xiàn)三者之間聯(lián)鎖關(guān)系的技術(shù)設(shè)備稱為聯(lián)鎖設(shè)備。按照對道岔和信號機的操縱方式不同，聯(lián)鎖設(shè)備可分為非集中聯(lián)鎖和集中聯(lián)鎖兩大類。非集中聯(lián)鎖包括臂板電鎖器聯(lián)鎖和色燈電鎖器聯(lián)鎖，采用非集中聯(lián)鎖時，道岔由扳道員就地操縱。信號機如采用色燈時，則由值班員集中操縱：如采用臂板時，則由扳道員就地操縱。但扳道員可否操縱道岔或信號機又受到車站值班員控制。非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)已基本淘汰。集中聯(lián)鎖包括電氣集中聯(lián)鎖和計算機聯(lián)鎖，采用集中聯(lián)鎖時，所有道岔和信號機都由值班員集中操縱。電氣集中聯(lián)鎖是由繼電器組成的邏輯電路來實現(xiàn)各種聯(lián)鎖關(guān)系3.5閉塞閉塞是按照一定的規(guī)律組織列車在區(qū)間內(nèi)運行的方法。誠實軌道交通系統(tǒng)的信號自動閉塞方式有固定閉塞、準移動閉塞、移動閉塞3種。3.5.1固定閉塞固定閉塞一般基于傳統(tǒng)的音頻軌道電路傳輸信息。（1）固定閉塞的定義。固定閉塞系統(tǒng)是將軌道分成若干個閉塞分區(qū)，每個閉塞分區(qū)只能被一列車占用：而且閉塞分區(qū)的長度必須滿足司機確認信號和列車停車制動距離的要求。在所有的固定閉塞系統(tǒng)中，列車位置是通過它說占用的閉塞分區(qū)來確定的。因此閉塞分區(qū)的長度和數(shù)量就決定了線路的通過能力。（2）固定閉塞的特點。固定閉塞模式傳輸信息量少，對應(yīng)每個閉塞分區(qū)只能傳送一個信息代碼。從控制方式來分，可分成入口控制和出口控制兩種。以出口控制方式為例，軌道電路傳輸?shù)男畔⒓丛搮^(qū)段所規(guī)定的出口速度命令碼，當列車運行的出口速度大于本區(qū)段的出口命令碼所規(guī)定的速度時，車載設(shè)備便對列車實施懲罰性制動，以保證列車運行的安全。由于列車監(jiān)控采用出口檢查方式，為保證列車安全追蹤運行，需要一個完整的閉塞分區(qū)作為列車的安全保護距離，限制了線路通過能力的進一步提高和發(fā)揮。（3）固定閉塞系統(tǒng)中列車的速度通知。采用固定閉塞方式的信號系統(tǒng)，列車得到的信息僅為將要進入的閉塞分區(qū)的速度等級命令，由于列車定位是以固定區(qū)段為單位的，所以固定閉塞的速度控制模式必然是分級的，即階梯式的。根據(jù)ATP速度碼序的規(guī)定和列車前鋒軌道電路的空閑狀態(tài)，生成相應(yīng)的速度碼信號向軌道電路發(fā)送。ATP車載設(shè)備檢測接收每個軌道電路區(qū)段的速度碼，經(jīng)譯碼后將限制速度顯示在司機臺速度表上。司機根據(jù)速度表顯示速度駕駛列車。當列車運行速度超過限制速度時，ATP車載設(shè)備接通列車常用制動系統(tǒng)，將列車司機速度降低到限制速度下。圖為3-3基于固定閉塞速度控制方式示意圖。3-3基于固定閉塞速度控制方式示意圖3.5.2準移動閉塞準移動閉塞基于報文式軌道電路傳輸信息。（1） 準移動閉塞的定義。準移動閉塞對前、后列車的定位方式是不同的。前行列車的定位扔沿用固定閉塞的方式，而后續(xù)列車的定位則采用連續(xù)的或移動的方式。（2） 準移動閉塞的特點。準移動閉塞具有如下特點；線路劃分為若干固定的閉塞分區(qū)，一個閉塞分區(qū)只能由一列車占用，閉塞分區(qū)長度按最長列車、滿載、最高允許速度、最不利制動率及運行間隔時間等最嚴格條件來設(shè)計。列車間隔為若干閉塞分區(qū)。一般采用數(shù)字式音頻無絕緣軌道電路、音頻無絕緣軌道電路+感應(yīng)電纜環(huán)線或計軸+感應(yīng)電纜環(huán)線方式作為列車占用監(jiān)測和ATP信息傳輸媒介，具有較大的信息傳輸量和較強的抗干擾能力。目前廣州地鐵一號線、二號線、八號線、便是采用這種閉塞系統(tǒng)。（3）準移動閉塞系統(tǒng)中列車的速度控制。列車制動起點根據(jù)列車實時速度計算距離，生成速度-距離制動保護線，終點是前方列車占用閉塞分區(qū)的邊界。采用連續(xù)曲線速度控制方式只需要一定的保護距離。采用準移動閉塞時，列車控制精度較高，運行舒適度較好，降低了司機的勞動強度，站間閉塞比較容易實現(xiàn)。列車間隔要求越短，閉塞分區(qū)數(shù)量越多，軌旁設(shè)備數(shù)量也就越多。圖3-4示為基于準移動閉塞連續(xù)曲線速度控制方式示意圖。3-4示為基于準移動閉塞連續(xù)曲線速度控制方式示意圖3.5.3移動閉塞移動閉塞主要采用交叉感應(yīng)環(huán)線或無線擴頻等通信方式實現(xiàn)列車定位和車-地之間雙向大信息量數(shù)據(jù)傳輸。（1） 移動閉塞的定義。能按照列車性能自動調(diào)整列車運行間隔，追蹤間隔距離由前、后列車的關(guān)系和線路情況等動態(tài)確定，故稱為移動閉塞系統(tǒng)。（2） 移動閉塞的特點。與基于軌道電路的閉塞方式相比，移動閉塞方式具有以下主要特點：實現(xiàn)車地雙向，實時，高速度，大容量的信息傳輸。列車定位精度高列車運行權(quán)限更新快受牽引回流的干擾旁設(shè)備簡單、可靠性高縮短列車追蹤間隔，提高通過能力能適應(yīng)不同性能列車的運行目前廣州地鐵四號線、五號線及廣佛線便是采用這種閉塞系統(tǒng)。（3）移動閉塞系統(tǒng)中列車的速度控制。在移動閉塞信號系統(tǒng)中，列車之間的安全間隔是根據(jù)列車當前的運行速度、制動曲線以及列車在線路上的位置動態(tài)計算得出的。由于列車位置定位精度高，后續(xù)列車可以按該線路區(qū)段最大允許速度安全的接近最后一次確認的前行列車尾部位置，并與之保持安全距離。同時，列車不需要在被占用的軌道電路前方停車，運行間隔顯著縮短。四、信號系統(tǒng)的應(yīng)用4.1西門子信號系統(tǒng)應(yīng)用“TrainguardMT”系統(tǒng)主要由列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（IXL）、軌道空閑檢測系統(tǒng)（TVD）、列車控制系統(tǒng)（列車自動防護ATP及列車自動運行ATO）、和雙向通信系統(tǒng)（WLAN）等5個子系統(tǒng)組成。這5個子系統(tǒng)被劃分到4個層級，以便分級實現(xiàn)系統(tǒng)指定的功能。第1層：ATS系統(tǒng)的集中控制層。包括中心控制和車站2級。VICOSOC501實現(xiàn)集中控制功能及其備用功能；VICOSOC101則為車站控制和后備模式的功能提供操作員工作站和列車進路計算機（TRC）。第2層：沿著線路分布的軌道層。包括聯(lián)鎖系統(tǒng)（IXL）、ATP軌旁系統(tǒng)、軌道空閑檢測系統(tǒng)（TVD）及信號機、應(yīng)答器部件等，執(zhí)行聯(lián)鎖和ATP軌旁功能。聯(lián)鎖系統(tǒng)（IXL）采用西門子計算機輔助信號（Sicas）。Sicas基于聯(lián)鎖表原理，能夠靈活調(diào)整，適應(yīng)相關(guān)鐵路運營商的運行規(guī)則和不同的用戶需求。第3層：通信層。包括局域網(wǎng)絡(luò)、無線WLAN通信系統(tǒng)，以及應(yīng)答器等車-地通信設(shè)備。第4層：連續(xù)式或點式通信級別時，Train-guardMT的車載ATP和ATO控制功能?！癟rainguardMT”系統(tǒng)特點與以往的固定閉塞和準移動閉塞相比，西門子“TrainguardMT”系統(tǒng)屬于移動閉塞控制系統(tǒng)，通過配備在列車上以及軌道旁的無線設(shè)備，實現(xiàn)車地間不中斷的雙向通信。控制系統(tǒng)可以根據(jù)列車實時的速度和位置動態(tài)計算和調(diào)整列車的最大制動距離，兩個相鄰列車能以很小的間隔同時前進，從而極大地提高運營效率?！癟rainguardMT”系統(tǒng)在保證安全的前提下提供了大量的自動化功能，例如ATO和無人折返功能，不僅使司機從繁重的例行工作中解放了出來，還保證了列車在站臺屏蔽門前的精確制動，極大地縮短了運行時間和行車間隔，從而確保了安全、可靠、穩(wěn)定舒適的載客環(huán)境。除此之外，“TrainguardMT”還具有以下顯著特點支持混合運營模式“TrainguardMT”系統(tǒng)是西門子在以往系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新、完善的成果。一方面，各個子系統(tǒng)都相對獨立、完整的保留在系統(tǒng)中；另一方面，各個子系統(tǒng)相互接口逐層逐級擴充系統(tǒng)功能。這種設(shè)計理念使得“TrainguardMT”系統(tǒng)能夠區(qū)分對待其管轄范圍內(nèi)的非裝備列車、點式控制列車和連續(xù)式控制列車，為列車提供不同的安全防護策略，從而允許不同控制級別的列車在同一信號系統(tǒng)的控制下安全運行。對于非裝備列車，聯(lián)鎖系統(tǒng)提供進路保護；對于點式控制列車，聯(lián)鎖系統(tǒng)通過應(yīng)答器為車載ATP提供安全移動授權(quán)；對于連續(xù)式控制列車，則由軌旁ATP設(shè)備通過無線系統(tǒng)向車載ATP提供安全授權(quán)。采用“TrainguardMT”方案，將點式列車控制和連續(xù)式列車控制融合在一個系統(tǒng)中，讓客戶在特定情況下?lián)碛卸喾N運營策略和建設(shè)策略的選擇。列車控制級別和信號機的自動切換“TrainguardMT”系統(tǒng)中，列車在進入線路、具備升級條件后，可以自動從聯(lián)鎖級升級到點式控制級，最后到連續(xù)式控制級，無需人工介入對于連續(xù)級控制列車，信號燈處于滅燈狀態(tài)，司機依據(jù)車載提供駕駛；對于點式控制列車或非裝備列車，信號燈點燈，司機必須遵守實際信號。信號燈的點燈或滅燈控制，完全由信號系統(tǒng)依據(jù)信號燈前的列車控制級別來自動選擇。列車控制級別和信號機的自動切換設(shè)計，極大地簡化了復雜情況下運營人員的操作強度。車載設(shè)備的前后冗余功能“TrainguardMT”系統(tǒng)大量采用冗余設(shè)計提高系統(tǒng)的可靠性。其中，車載設(shè)備的前后冗余功能是難點。當一端車載無線設(shè)備、ATO設(shè)備、ATP設(shè)備、ITF設(shè)備發(fā)生故障時，另一端的車載設(shè)備會接管列車，在乘客毫無察覺的情況下繼續(xù)保持列車的平穩(wěn)運行。WLAN和無線加密技術(shù)出于在成本、可維護性、可用性和通信穩(wěn)定性等方面的考慮，“TrainguardMT”采用基于無線AP的WLAN作為車-地通信通道。WLAN無線通道提供了一個強大的數(shù)據(jù)傳輸通道，其功能可以在整體系統(tǒng)中進行擴展。WLAN數(shù)據(jù)通信基于IPSec標準，專用加密模塊在應(yīng)用層為數(shù)據(jù)提供256位加密、專用數(shù)據(jù)通道格式和密匙協(xié)商，防止對數(shù)據(jù)的訪問和篡改；在AP數(shù)據(jù)鏈路層采用防火墻機制，攔截非法的數(shù)據(jù)報文。從而，使無線系統(tǒng)滿足CTC系統(tǒng)對數(shù)據(jù)通信高實時性的要求之同時，最大限度的減少了黑客侵入的風險。4.2副都心線信號系統(tǒng)1985年7月日本運輸政策審議會答申第7號計劃中提出了池袋向南至涉谷的地鐵副都心線，2000年1月運輸政策審議會答申第18號計劃提出在涉谷實現(xiàn)其與東急東橫線相互直通運輸?shù)囊?guī)劃。1987年8月25日有樂町線的和光市一小竹向原區(qū)段開通，1994年12月6日小竹向原一池袋復線區(qū)段有樂町線(新線)開通，2008年6月14日副都心線的池袋一涉谷區(qū)段開通，并實現(xiàn)了有樂町線與副都心線和光市一涉谷的貫通。該線路在和光市一涉谷間長20.2km，有16個車站，具有“連接東京都西部埼玉縣、神奈川縣和市中心的池袋、新宿、涉谷三大副都心”的特色，故命名為副都心線如圖4-1。圖4-1線路圖1地面信號裝置副都心線列車自動控制裝置采用和有樂町線相同的車載信號S-ATC（CabSignal-AutomaticTrainControl），其子系統(tǒng)有ATC/TD（TrainDetection，列車監(jiān)測）地面裝置、臨時限速設(shè)定裝置、電子聯(lián)鎖裝置、聯(lián)鎖用不停電電源裝置以及輔助維修用的信號維修信息處理裝置。在集中設(shè)備室內(nèi)設(shè)有ATC/TD地面裝置、臨時限速設(shè)定裝置、電子聯(lián)鎖裝置和信號信息處理裝置。當聯(lián)鎖站內(nèi)無集中設(shè)備室時，在衛(wèi)星設(shè)備室內(nèi)設(shè)置有電子終端。為保證安全性和可靠性并便于組成系統(tǒng)，信號系統(tǒng)使用具有故障導向的光纖局域網(wǎng)的“信號-LAN”及“ET-LAN”。信號-LAN在集中設(shè)備室內(nèi)使用子系統(tǒng)間和鄰接設(shè)備室間的接口。ET-LAN使用組成電子聯(lián)鎖裝置的聯(lián)鎖邏輯模塊和電子終端間的接口。2列車自動運行裝置（ATO）和站臺安全門系統(tǒng)、活動踏板在該線路的小竹向原一涉谷間，為了防止乘客從站臺上跌落到線路內(nèi)而設(shè)置有站臺安全門系統(tǒng)。采用在車一地間接收有關(guān)信息以判斷車輛停止范圍和控制安全門開閉的ATO裝置，不僅適用于東京市8輛和10輛不同編組長度的列車，也可用于東武鐵道、西武鐵道和將來東急電鐵列車的運行。為此，ATO裝置可高精度判斷位置，并能判別車輛。站臺安全門為左右非對稱活動門的組合。該系統(tǒng)的子系統(tǒng)包括有地面裝置的車輛信息傳送裝置、無電源地面單元、站臺安全門和活動踏板，還有車載裝置的ATO收發(fā)器。ATC/TD地面裝置為便于和有樂町線的相互通行，副都心線和有樂町線同樣采用SINPL(Simple,Integrated&ParalleL)系列的設(shè)備。處理系統(tǒng)的集約化:ATC/TD地面裝置采用高性能的故障導向CPU,其控制部為雙系統(tǒng)并列動作冗余方式，可用一個控制部實現(xiàn)多條線路列車的檢測處理和多條線路的ATC處理。并利用信號-LAN接口實現(xiàn)與控制部分之間的信息共享。ATC信息發(fā)送柜：由最大達36條軌道電路的邏輯顯示、信號發(fā)生、變調(diào)、故障檢測等綜合處理的ATC控制部和以軌道為單位放大信號的信息發(fā)送部分組成。TD信息收發(fā)柜：由最大達60條軌道電路的信號發(fā)生、變調(diào)、信息接收檢定、故障檢測等綜合處理的TD控制部分和以軌道為單位放大信號的信息發(fā)送部分組成，并包括消除輸入雜音的信息接收部分。每1臺信息發(fā)送部分最多可以同時向10條軌道區(qū)段發(fā)送信息。地震對策：在發(fā)生地震時，為使列車安全停車，設(shè)有地震儀，具有接收緊急停車信號并切斷ATC信號的功能。為切斷ATC信號，新設(shè)緊急停車信號柜，在發(fā)生地震時，該柜動作，切斷ATC信號如圖4-2。圖4-2地震對策系統(tǒng)構(gòu)成圖五、城軌信號系統(tǒng)應(yīng)用案例與發(fā)展趨勢5.1實際案例2011年9月27日14:10，上海地鐵10號線交通大學——南京東路出現(xiàn)信號故障，信號系統(tǒng)時好時壞，14:45左右，行調(diào)決定采用電話閉塞法行車，14:50，在豫園站發(fā)出的列車與停在豫園一老西門區(qū)間的列出追尾相撞。當日14:10左右，交通大學一南京東路聯(lián)鎖區(qū)出現(xiàn)信號故障，信號系統(tǒng)時好時壞，區(qū)段列車運作緩慢，影響運營效率，14:45左右，行調(diào)通知全線司機，故障區(qū)段采用站間閉塞法組織行車（憑證為路票，最高速度60km/h）。行調(diào)在發(fā)布命令后，沒有確認區(qū)間列車情況，老西門站確認站臺空閑后，通知豫園站發(fā)車。而當時，在豫園一老西門區(qū)間有一列車因信號問題停車，司機未接到行調(diào)的動車命令，一直在原地待令。豫園站列車司機接到車站給出的路票后，以45km/h的速度駕駛列車出站，經(jīng)過彎道后發(fā)現(xiàn)前方停有列車，馬上采取措施，但為時已晚，列車以17km/h的速度撞向前方列車。?環(huán)境因素豫園站一一老西門站區(qū)間存在彎道，影響司機瞭望。信號故障不斷反復出現(xiàn)，導致正線運作混亂，行調(diào)未能判斷故障區(qū)段內(nèi)列車位置。信號系統(tǒng)出現(xiàn)故障，行調(diào)不能對故障區(qū)段內(nèi)的行車情況進行監(jiān)控?人為因素行調(diào)在發(fā)布采用電話閉塞法的命令前，沒有確認故障聯(lián)鎖區(qū)的列車位置。正線行車經(jīng)常出現(xiàn)的信號故障情況：正線聯(lián)鎖區(qū)SICAS故障。信號機故障不能開放，行調(diào)授權(quán)越過關(guān)閉信號機。車載信號故障，列車以URM模式駕駛。正線聯(lián)鎖區(qū)出現(xiàn)SICAS故障的危險性，以及URM駕駛的風險，在本次上海地鐵追尾事故中已體現(xiàn)。而司機在正線經(jīng)常遇到需越過關(guān)閉信號機的情況，其中的操作風險，在國內(nèi)鐵路及廣州地鐵均不乏類似的案例信號系統(tǒng)作為行車指揮和列車運行的控制設(shè)備，在保證行車安全，提高通過能力，節(jié)能及改善運輸人員的勞動條件等方面起著至關(guān)重要的作用保證列車運行的安全性。作為列車安全運行的核心設(shè)備，信號系統(tǒng)在城軌中的應(yīng)用不容馬虎。5.2城軌信號系統(tǒng)發(fā)展趨勢地鐵信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在三個方面:一是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在地鐵信號中的應(yīng)用，形成了以通信為基礎(chǔ)的AATC系統(tǒng);二是隨著通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多樣化，目前普遍采用的站間AT。方式將向全程無人AT。方式發(fā)展;三是利用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機技術(shù),單一的ATS系統(tǒng)將向集成化的綜合地鐵控制系統(tǒng)方向發(fā)展。1AATC系統(tǒng)科技的進步、用戶的需求，促進了地鐵信號系統(tǒng)的發(fā)展。1995年在美國華盛頓召開的第一屆“基于通信的列車控制系統(tǒng)”國際研討會上，與會代表的關(guān)于“作為信號基礎(chǔ)設(shè)施的軌道電路將被日新月異的現(xiàn)代通信技術(shù)所代替”的預言即將變成現(xiàn)實,ALCATEL公司、ALSTOM公司、HARMON公司都開發(fā)出了基于通信的實現(xiàn)移動閉塞的地鐵信號系統(tǒng)。通信手段有很多種,ALSTOM公司就采用了在軌道間鋪設(shè)電纜環(huán)、利用鋼軌本身沿地鐵線鋪設(shè)泄漏波導或同軸電纜等多種方法。ALCATEL公司則把在高速鐵路上取得的經(jīng)驗和采取的技術(shù)應(yīng)用到了地鐵信號系統(tǒng)中,利用其公司在通信領(lǐng)域方面的豐富經(jīng)驗,使用在軌道沿線鋪設(shè)電纜環(huán)的方式進行列車與軌旁間的雙向通信，從而實現(xiàn)了移動閉塞。HARMON公司1997年就在密西根美國鐵路客運公司的集成列車控制系統(tǒng)(ITCS)中成功地應(yīng)用了基于射頻通信的列車控制系統(tǒng)。HARMON公司采用以無線擴展頻譜通信為基礎(chǔ)的信號系統(tǒng)，正在對紐約的一條舊地鐵線進行改造，預計最近新的系統(tǒng)可以投入運行。HARMON公司的基于無線擴展頻譜通信技術(shù)的ATC系統(tǒng)的原理，與ALCATEL和ALSTOM公司基于電纜環(huán)或泄漏電纜等通信手段的ATC系統(tǒng)的原理不一樣?；陔娎|環(huán)或泄漏同軸電纜等通信手段的ATC系統(tǒng)是通過車站設(shè)備交換列車位置信息的，如圖6-1所示。列車1在線路中的位置需要列車通過車載里程儀(借助電纜環(huán)的交叉點同步)測量后經(jīng)車載通信天線發(fā)送給軌道上的電纜環(huán),通過軌旁設(shè)備處理后送到設(shè)備集中站，車站的控制設(shè)備再把這一信息以相反的通信路徑轉(zhuǎn)發(fā)給后續(xù)列車2,后續(xù)列車知道了前行列車的位置，可以根據(jù)事先定義的安全行車原則，保持最小的行車間距,實現(xiàn)移動閉塞

HARMON公司的基于無線擴展頻譜通信技術(shù)的ATC系統(tǒng)則采用了軍用定位系統(tǒng)的技術(shù)。利用車站、軌旁和列車上的擴頻電臺，一方面通過這些電臺在列車與控制中心間傳遞安全信息，另一方面也利用它們對列車進行定位。列車的位置是通過接收軌旁電臺的信號計算出來的，而不是用里程儀測量出來的。其原理可用圖5-2來說明圖5-2AATC系統(tǒng)框圖圖5-2為基于無線擴頻通信的AATC的系統(tǒng)組成原理圖。AATC系統(tǒng)將軌道分割成不同的控制區(qū)，每個控制區(qū)由車站設(shè)備房內(nèi)的車站計算機控制，在AATC控制區(qū)由分布的電臺構(gòu)成無線通信網(wǎng),各控制區(qū)彼此交替，以免出現(xiàn)盲區(qū)。利用時分多址(TDMA)方法將0.5s分割成256幀，最多可同時控制20輛列車。多數(shù)情況下，站間可以被無線電可靠地覆蓋，而且有冗余，不需要在站間安裝電臺。這種冗余是一種自愈式的結(jié)構(gòu)，當其中一個電臺故障時，系統(tǒng)可以重新組織，并自動報告故障電臺位置或編號，不會影響通信和對列車的控制。通常一個電臺的信息會有兩個甚至三個電臺接收,擴展頻譜技術(shù)最初是為軍事應(yīng)用而設(shè)計的，具備在惡劣電磁環(huán)境下可靠傳輸?shù)哪芰Α?/p>