城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車(chē)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車(chē)指揮和列車(chē)運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通常由列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)（Automatic Train Control，簡(jiǎn)稱ATC）組成，ATC系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：

— 列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，簡(jiǎn)稱ATS）

— 列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（Automatic Train Protection，簡(jiǎn)稱ATP）

— 列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（Automatic Train Operation，簡(jiǎn)稱ATO）

三個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車(chē)上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車(chē)指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車(chē)駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

一、列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）分類(lèi)

1、按閉塞布點(diǎn)方式：可分為固定式和移動(dòng)式。固定閉塞方式中按控制方式，又可分為速度碼模式（臺(tái)階式）和目標(biāo)距離碼模式（曲線式）。

2、按機(jī)車(chē)信號(hào)傳輸方式：可分為連續(xù)式和點(diǎn)式。

3、按各系統(tǒng)設(shè)備所處地域可分為：控制中心子系統(tǒng)、車(chē)站及軌旁子系統(tǒng)、車(chē)載設(shè)備子系統(tǒng)、車(chē)場(chǎng)子系統(tǒng)。

二、固定閉塞ATC系統(tǒng)

固定閉塞ATC系統(tǒng)是指基于傳統(tǒng)軌道電路的自動(dòng)閉塞方式，閉塞分區(qū)按線路條件經(jīng)牽引計(jì)算來(lái)確定，一旦劃定將固定不變。列車(chē)以閉塞分區(qū)為更小行車(chē)間隔，ATC系統(tǒng)根據(jù)這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)行車(chē)指揮和列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)控制。固定閉塞ATC系統(tǒng)又可分為速度碼模式和目標(biāo)距離碼模式。

1、 速度碼模式（臺(tái)階式）

如北京地鐵和上海地鐵1號(hào)線分別引進(jìn)的英國(guó)西屋公司和美國(guó)GRS公司的ATC系統(tǒng)均屬此類(lèi)ATC系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬70～80年代的產(chǎn)品，技術(shù)成熟、造價(jià)較低，但因閉塞分區(qū)長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)受限于更不利線路條件和更低列車(chē)性能，不利于提高線路運(yùn)輸效率。固定閉塞速度碼模式ATC是基于普通音頻軌道電路，軌道電路傳輸信息量少，對(duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)信息代碼，從控制方式可分成入口控制和出口控制兩種，從軌道電路類(lèi)型劃分可分為有絕緣和無(wú)絕緣軌道電路兩種。

以出口防護(hù)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(dāng)列車(chē)運(yùn)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(shí)，車(chē)載設(shè)備便對(duì)列車(chē)實(shí)施懲罰性制動(dòng)，以保證列車(chē)運(yùn)行的安全。由于列車(chē)監(jiān)控采用出口檢查方式，為保證列車(chē)安全追蹤運(yùn)行，需要一個(gè)完整的閉塞分區(qū)作為列車(chē)的安全保護(hù)距離，限制了線路通過(guò)能力的進(jìn)一步提高和發(fā)揮。能提供此類(lèi)產(chǎn)品的公司有：英國(guó)WSL公司、美國(guó)GRS公司、法國(guó)ALSTOM公司、德國(guó)SIEMENZ公司等。

2、 目標(biāo)距離碼模式（曲線式）

目標(biāo)距離碼模式一般采用音頻數(shù)字軌道電路或音頻軌道電路加電纜環(huán)線或音頻軌道電路加應(yīng)答器，具有較大的信息傳輸量和較強(qiáng)的抗干擾能力。通過(guò)音頻數(shù)字軌道電路發(fā)送設(shè)備或應(yīng)答器向車(chē)載設(shè)備提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)（曲線半徑、坡道等數(shù)據(jù)）等信息，車(chē)載設(shè)備結(jié)合固定的車(chē)輛性能數(shù)據(jù)計(jì)算出適合于列車(chē)運(yùn)行的目標(biāo)距離速度模式曲線（更終形成一段曲線控制方式），保證列車(chē)在目標(biāo)距離速度模式曲線下有序運(yùn)行。不僅增強(qiáng)了列車(chē)運(yùn)行的舒適度，而且列車(chē)追蹤運(yùn)行的更小安全間隔縮短為安全保護(hù)距離，有利于提高線路的通過(guò)能力。如上海地鐵2號(hào)線引進(jìn)美國(guó)US&S公司、明珠線引進(jìn)法國(guó)ALSTOM公司和廣州地鐵1、 2號(hào)線引進(jìn)德國(guó)西門(mén)子公司的ATC系統(tǒng)均屬此類(lèi)。

三、移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)

移動(dòng)閉塞方式的ATC系統(tǒng)通常采用無(wú)線通信、地面交叉感應(yīng)環(huán)線、波導(dǎo)等媒體，向列控車(chē)載設(shè)備傳遞信息。列車(chē)安全間隔距離是根據(jù)更大允許車(chē)速、當(dāng)前停車(chē)點(diǎn)位置、線路等信息計(jì)算得出，信息被循環(huán)更新，以保證列車(chē)不間斷收到即時(shí)信息。

移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)是利用列車(chē)和地面間的雙向數(shù)據(jù)通信設(shè)備，使地面信號(hào)設(shè)備可以得到每一列車(chē)連續(xù)的位置信息，并距此計(jì)算出每一列車(chē)的運(yùn)行權(quán)限，動(dòng)態(tài)更新發(fā)送給列車(chē)，列車(chē)根據(jù)接收到的運(yùn)行權(quán)限和自身的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出列車(chē)運(yùn)行的速度曲線，實(shí)現(xiàn)精確的定點(diǎn)停車(chē)，實(shí)現(xiàn)完全防護(hù)的列車(chē)雙向運(yùn)行模式，更有利于線路通過(guò)能力的充分發(fā)揮。

移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)在我國(guó)還未有應(yīng)用實(shí)例，國(guó)外能提供此類(lèi)系統(tǒng)的公司有：阿爾卡特公司交叉感應(yīng)電纜作為傳輸媒介的ATC系統(tǒng)，在加拿大溫哥華“天車(chē)線” 和香港KCRC西部鐵路等應(yīng)用，技術(shù)比較成熟，但交叉感應(yīng)軌間電纜給線路日常養(yǎng)護(hù)帶來(lái)不便；美國(guó)哈蒙公司基于擴(kuò)頻電臺(tái)通信的移動(dòng)閉塞應(yīng)用在舊金山BART 線，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)用尚不成熟；阿爾斯通公司基于波導(dǎo)傳輸信息的移動(dòng)閉塞正在新加坡西北線試驗(yàn)段安裝調(diào)試。

四、信號(hào)系統(tǒng)基本功能

1、 列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（ATS）

ATS系統(tǒng)由控制中心、車(chē)站、車(chē)場(chǎng)以及車(chē)載設(shè)備組成。ATS系統(tǒng)在ATP系統(tǒng)的支持下完成對(duì)列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)以下基本功能：

（1）通過(guò)ATS車(chē)站設(shè)備，能夠采集軌旁及車(chē)載ATP提供的軌道占用狀態(tài)、進(jìn)路狀態(tài)、列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)以及信號(hào)設(shè)備故障等控制和監(jiān)督列車(chē)運(yùn)行的基礎(chǔ)信息。

（2）根據(jù)聯(lián)鎖表、計(jì)劃運(yùn)行圖及列車(chē)位置，自動(dòng)生成輸出進(jìn)路控制命令，傳送至車(chē)站聯(lián)鎖設(shè)備，設(shè)置列車(chē)進(jìn)路、控制列車(chē)停站時(shí)分。

（3）列車(chē)識(shí)別跟蹤、傳遞和顯示功能。系統(tǒng)能自動(dòng)完成正線區(qū)段內(nèi)列車(chē)識(shí)別號(hào)（服務(wù)號(hào)、目的地號(hào)、車(chē)體號(hào)）跟蹤，列車(chē)識(shí)別號(hào)可由中央ATS自動(dòng)生成或調(diào)度員人工設(shè)定、修改，也可由列車(chē)經(jīng)車(chē)—地通信向ATS發(fā)送識(shí)別號(hào)等信息。

（4）列車(chē)計(jì)劃與實(shí)跡運(yùn)行圖的比較和計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度功能。能根據(jù)列車(chē)運(yùn)行實(shí)際的偏離情況，自動(dòng)生成調(diào)整計(jì)劃供調(diào)度員參考或自動(dòng)調(diào)整列車(chē)停站時(shí)分，控制發(fā)車(chē)時(shí)間。

（5）ATS中央故障情況下的降級(jí)處理，由調(diào)度員人工介入設(shè)置進(jìn)路，對(duì)列車(chē)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，由ATS車(chē)站完成自動(dòng)進(jìn)路或根據(jù)列車(chē)識(shí)別號(hào)進(jìn)行自動(dòng)信號(hào)控制，由車(chē)站人工進(jìn)行進(jìn)路控制。

（6）在計(jì)算機(jī)輔助下完成對(duì)列車(chē)基本運(yùn)行圖的編制及管理，并具有較強(qiáng)的人工介入能力。通過(guò)設(shè)在車(chē)輛段的終端，向車(chē)輛段管理及行車(chē)人員提供必要的信息，以便編制車(chē)輛運(yùn)用計(jì)劃和行車(chē)計(jì)劃。

（7）列車(chē)運(yùn)行顯示屏及調(diào)度臺(tái)顯示器，能對(duì)軌道區(qū)段、道岔、信號(hào)機(jī)和在線運(yùn)行列車(chē)等進(jìn)行監(jiān)視，能在行調(diào)工作站上給出設(shè)備故障報(bào)警及故障源提示。

（8）能在中央專用設(shè)備上提供模擬和演示功能，用于培訓(xùn)及參觀。能自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)要求進(jìn)行顯示打印。

（9）能在車(chē)站控制模式下與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備結(jié)合，將部分或所有信號(hào)機(jī)置于自動(dòng)模式狀態(tài)。

（10）向通信無(wú)線、廣播、旅客向?qū)到y(tǒng)提供必要的信息。

2 、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）

ATP系統(tǒng)由地面設(shè)備、車(chē)載設(shè)備組成，監(jiān)督列車(chē)在安全速度下運(yùn)行，確保列車(chē)一旦超過(guò)規(guī)定速度，立即施行制動(dòng)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）自動(dòng)連續(xù)地對(duì)列車(chē)位置進(jìn)行檢測(cè)，并向列車(chē)發(fā)送必要的速度、距離、線路條件等信息，以確定列車(chē)運(yùn)行的更大安全速度。提供列車(chē)速度保護(hù)，在列車(chē)超速時(shí)提供常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)，保證前行與后續(xù)列車(chē)之間的安全間隔，滿足正向行車(chē)時(shí)的設(shè)計(jì)行車(chē)間隔和折返間隔。對(duì)反向運(yùn)行列車(chē)能進(jìn)行ATP防護(hù)。

（2）確保列車(chē)進(jìn)路正確及列車(chē)的運(yùn)行安全。確保同一徑路上的不同列車(chē)之間具有足夠的安全距離，以及等防止列車(chē)側(cè)面沖撞。

（3）防止列車(chē)超速運(yùn)行，保證列車(chē)速度不超過(guò)線路、道岔、車(chē)輛等規(guī)定的允許速度。

（4）為列車(chē)車(chē)門(mén)的開(kāi)啟提供安全、可靠的信息。

（5）根據(jù)聯(lián)鎖設(shè)備提供的進(jìn)路上軌道區(qū)間運(yùn)行方向，確定相應(yīng)軌道電路發(fā)碼方向。

（6）任何車(chē)—地通信中斷以及列車(chē)的非預(yù)期移動(dòng)（含退行）、任何列車(chē)完整性電路的中斷、列車(chē)超速（含臨時(shí)限速）、車(chē)載設(shè)備故障等均將產(chǎn)生安全性制動(dòng)。

（7）實(shí)現(xiàn)與ATS的接口和有關(guān)的交換信息。

（8）系統(tǒng)的自診斷、故障報(bào)警、記錄。

（9）列車(chē)的實(shí)際速度、推薦速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離等信息的記錄和顯示。具有人工或自動(dòng)輪徑磨耗補(bǔ)償功能。

3、 列車(chē)自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)（ATO）

ATO子系統(tǒng)是控制列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行的設(shè)備，由車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備組成，在ATP系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ATS的指令實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的自動(dòng)駕駛、速度的自動(dòng)調(diào)整、列車(chē)車(chē)門(mén)控制。

（1）自動(dòng)完成對(duì)列車(chē)的啟動(dòng)、牽引、巡航、惰行和制動(dòng)的控制，以較高的速度進(jìn)行追蹤運(yùn)行和折返作業(yè)，確保達(dá)到設(shè)計(jì)間隔及旅行速度。

（2）在ATS監(jiān)控范圍的入口及各站停車(chē)區(qū)域（含折返線、停車(chē)線）進(jìn)行車(chē)—地通信，將列車(chē)有關(guān)信息傳送至ATS系統(tǒng)，以便于ATS系統(tǒng)對(duì)在線列車(chē)進(jìn)行監(jiān)控。

（3）控制列車(chē)按照運(yùn)行圖進(jìn)行運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能及自動(dòng)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行的目的。

（4）ATO自動(dòng)駕駛時(shí)實(shí)現(xiàn)車(chē)站站臺(tái)定點(diǎn)停車(chē)控制、舒適度控制及節(jié)省能源控制。

（5）能根據(jù)停車(chē)站臺(tái)的位置及停車(chē)精度，自動(dòng)地對(duì)車(chē)門(mén)進(jìn)行控制。

（6）與ATS和ATP結(jié)合，實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)駕駛、有人或無(wú)人駕駛。

五、信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式

1 、ATS自動(dòng)監(jiān)控模式

正常情況下ATS系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控在線列車(chē)的運(yùn)行，自動(dòng)向聯(lián)鎖設(shè)備下達(dá)列車(chē)進(jìn)路命令，列車(chē)在ATP的安全保護(hù)下由司機(jī)按規(guī)定的運(yùn)行圖時(shí)刻表駕駛列車(chē)運(yùn)行?？刂浦行男熊?chē)調(diào)度員僅需監(jiān)督列車(chē)和設(shè)備的運(yùn)行狀況。每天開(kāi)班前，控制中心調(diào)度員選擇當(dāng)日的行車(chē)運(yùn)行圖/時(shí)刻表，經(jīng)確認(rèn)或作必要的修改，作為當(dāng)日行車(chē)指揮的依據(jù)。

2 、調(diào)度員人工介入模式

調(diào)度員可通過(guò)工作站發(fā)出有關(guān)行車(chē)命令，對(duì)全線列車(chē)運(yùn)行進(jìn)行人工干預(yù)。調(diào)整列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃包括對(duì)列車(chē)實(shí)施“扣車(chē)”、“終止站?！?、改變列車(chē)進(jìn)路、增減列車(chē)等。

3、 列車(chē)出入車(chē)場(chǎng)調(diào)度模式

車(chē)輛調(diào)度員根據(jù)當(dāng)日列車(chē)運(yùn)行圖/時(shí)刻表編制車(chē)輛運(yùn)用計(jì)劃和場(chǎng)內(nèi)行車(chē)計(jì)劃，并傳至控制中心。車(chē)場(chǎng)信號(hào)值班員按車(chē)輛運(yùn)用計(jì)劃設(shè)置相應(yīng)的進(jìn)路，以滿足列車(chē)出入段作業(yè)要求。

4、?車(chē)站現(xiàn)地控制模式

除設(shè)備集中站其他車(chē)站不直接參與運(yùn)營(yíng)控制，車(chē)站聯(lián)鎖和車(chē)站ATS系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)車(chē)站和中央兩級(jí)控制權(quán)的轉(zhuǎn)換。在中央ATS設(shè)備故障或經(jīng)車(chē)站值班員申請(qǐng)，中央調(diào)度員同意放權(quán)后，可改由車(chē)站現(xiàn)地控制。

在現(xiàn)地控制模式下，車(chē)站值班員可直接操?gòu)能?chē)站聯(lián)鎖設(shè)備，可將部分信號(hào)機(jī)置于自動(dòng)模式狀態(tài)，也可將全部信號(hào)機(jī)設(shè)為自動(dòng)模式狀態(tài)，控制中心行車(chē)調(diào)度員應(yīng)通過(guò)通信調(diào)度系統(tǒng)與列車(chē)駕駛員、車(chē)站值班員保持聯(lián)系。

5、 車(chē)場(chǎng)控制模式

列車(chē)出入場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)的作業(yè)均由場(chǎng)值班員根據(jù)用車(chē)計(jì)劃，直接排列進(jìn)路。車(chē)場(chǎng)與正線之間設(shè)置轉(zhuǎn)換軌，出入場(chǎng)線與正線間采用聯(lián)鎖照查聯(lián)系保證行車(chē)安全。

6、 列車(chē)運(yùn)行控制模式

列車(chē)在正線、折返線上的運(yùn)行作業(yè)時(shí)，常用ATO自動(dòng)駕駛模式和ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式，限制人工駕駛和非限制人工駕駛模式均為非常用模式。

（1）ATO自動(dòng)駕駛模式

列車(chē)啟動(dòng)后，在ATP設(shè)備安全保護(hù)下，車(chē)載ATO設(shè)備自動(dòng)控制列車(chē)加速、巡航、惰行、制動(dòng)，并控制列車(chē)在車(chē)站的停車(chē)位置，開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)，司機(jī)僅需監(jiān)督ATP/ATO車(chē)載設(shè)備運(yùn)行狀況。

（2）ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式

列車(chē)啟動(dòng)后，車(chē)載ATP設(shè)備根據(jù)地面提供的信息，自動(dòng)生成連續(xù)監(jiān)督列車(chē)運(yùn)行的一次速度模式曲線，實(shí)時(shí)監(jiān)督列車(chē)運(yùn)行。司機(jī)根據(jù)ATP顯示的速度信息駕駛列車(chē)，當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度接近限制速度時(shí)，提出報(bào)警；當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度超過(guò)限制速度時(shí)，ATP車(chē)載設(shè)備將對(duì)列車(chē)實(shí)施制動(dòng)。

（3）限制人工駕駛模式

司機(jī)以不超過(guò)車(chē)載ATP的限制速度行車(chē)，列車(chē)運(yùn)行安全由司機(jī)負(fù)責(zé)，當(dāng)列車(chē)超過(guò)該限制速度時(shí)，ATP車(chē)載設(shè)備則對(duì)列車(chē)實(shí)施制動(dòng)。

（4）非限制人工駕駛模式

在車(chē)載ATP設(shè)備故障狀態(tài)下運(yùn)用，ATP將不對(duì)列車(chē)運(yùn)行起監(jiān)控作用。列車(chē)運(yùn)行安全由司機(jī)、調(diào)度員、車(chē)站值班員共同負(fù)責(zé)。

7 、列車(chē)折返模式

列車(chē)在ATP監(jiān)督人工駕駛模式下折返時(shí)，列車(chē)由人工駕駛自到達(dá)股道牽出至折返線，由司機(jī)轉(zhuǎn)換駕駛端，并折返至發(fā)車(chē)股道。

在ATO有人駕駛模式下折返時(shí)，列車(chē)能以較合理的速度從到達(dá)股道牽出至折返線，由司機(jī)轉(zhuǎn)換駕駛端和啟動(dòng)列車(chē)，然后從折返線進(jìn)入發(fā)車(chē)股道。

六、結(jié)束語(yǔ)

信號(hào)ATC系統(tǒng)依據(jù)控制方式以及信息傳輸方式的不同，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和配置方式也完全不同，在工程設(shè)計(jì)中選擇何種配置，須根據(jù)行車(chē)組織、車(chē)輛性能、車(chē)站規(guī)模、線路條件等，以安全性、可靠性為基本原則，兼顧成熟性、經(jīng)濟(jì)性、合理性，以發(fā)揮更大效能為目標(biāo)，并需適當(dāng)考慮先進(jìn)性等。（本條咨詢摘自安徽省教育招生信息網(wǎng)）