浅谈城轨交通ATC系统建设

王洪波

【摘 要】在介绍城市轨道交通列车控制系统(ATC)主要功能和技术特点的基础上,分析了国内基于移动闭塞制ATC系统的技术发展方向.但经过ATC系统的建设与运营实践证明,基于移动闭塞制式的ATC系统相对于基于准移动闭塞制式ATC系统,前者不但增加了额外设备,其行车效率并没有得到有效提高,行车组织方式也更为复杂.提出基于无线通信的准移动闭塞ATC系统建设方案的优点,并阐明了推行工程总承包在ATC系统建设中的必要性. 【期刊名称】《现代城市轨道交通》 【年(卷),期】2011(000)001 【总页数】3页(P70-71,75) 【关键词】城市变通;列车控制系统 【作 者】王洪波

【作者单位】西安市地下铁道有限责任公司机电设备处,陕西西安710018 【正文语种】中 文

如何实现城市轨道交通列车安全运行是轨道交通建设与运营的重要问题。深入了解列车自动控制（ATC）系统及其建设模式的正确选择，对于优化城市轨道交通建设质量与效益至关重要。

城市轨道交通列车控制系统（ATC）由列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统、列车自动监督（ATS）子系统和计算机联锁子系统组成。

1.2.1 安全、可靠性与自动化功能

ATC系统广泛采用现代计算机、通信和自动控制技术，系统安全性、可靠性高。其ATS子系统用以保证列车按运营时刻表自动运行；ATP子系统具有行车间隔控制、列车超速防护、车门/屏蔽门监控和列车驾驶模式控制等功能；车载

ATP/ATO子系统可实现列车自动驾驶和无人折返运行；计算机联锁子系统具有进路自动排列、锁闭/解锁、进路防护、道岔单独操作和锁闭等功能。 1.2.2 控制精度

ATC系统采用应答器/信标、加速度计、测速传感器、雷达等先进的列车测速和定位技术保证了列车安全运行间隔和车站精确停车的控制，缩短了停站时间，提高了列车运行效率和乘坐舒适度。 1.2.3 行车效率

地铁运营具有高密度、运行间隔短等特点。ATC系统可保证列车最小行车间隔时间小于90s，最小折返运行间隔时间小于120s。 1.2.4 产品设计和制造

ATC系统遵循模块化与系统集成设计理念，广泛采用计算机辅助设计和仿真技术指导产品制造，最终保证了ATC系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性。 1.2.5 ATC系统集成质量保障

ATC系统工程基本上分为两个阶段。在工程前期准备阶段，由设计院完成工程可行性方案和系统初步设计，包括确定ATC系统构成、功能指标、运营模式及与其他专业接口等要求。之后，进入由设备集成商负责的项目实施阶段，包括产品的开发和制造、系统集成和设备测试、供货、安装和督导、系统调试和联调评估和认证以及试运行、培训等系统实施过程。

ATC系统基本上可按车-地数据传输方式、列车速度控制方式、线路闭塞制式分类（图1）。ATC线路闭塞制式分为固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞3种类型

（图2）。

2.1.1 固定闭塞ATC系统

固定闭塞ATC系统以线路划分的固定的闭塞分区作为列车最小行车间隔，通过轨道电路向列车传送行驶区段规定的最大列车速度或入口/出口速度命令编码信息。列车按照阶梯式控制速度行驶，其设备系统构成简单、成本低和可靠性高。由于速度信息划分为若干等级，列车制动降速频度高，不利于节能控制，了行车效率。 2.1.2 准移动闭塞ATC系统

准移动闭塞仍需对线路进行闭塞分区划分。系统采用数字无绝缘轨道电路或无线通信方式向列车传送目标速度和距离、线路条件等编码信息。后续列车将前行列车所占用闭塞分区的始端作为追踪目标，根据列车性能、车-地传输数据、线路条件，实时连续计算列车运行速度/距离曲线，并按速度/距离曲线随时调整列车间隔，实现列车连续控制。准移动闭塞的最小行车间隔较阶梯式固定闭塞最小行车间隔短，列车区间通过能力、控制精度和运行效率高。由于列车制动和牵引频度的减少，可提高列车的乘坐舒适性，有利于节能降耗，减轻了司机劳动强度。 2.1.3 移动闭塞ATC系统

移动闭塞制式不设固定的闭塞分区，车-地数据传输通过通信手段实现，列车追踪运行可保持最小“安全保护距离”（指后续列车安全间隔停车点与前行列车尾部位置之间的动态距离）。因此，列车在区间运行时的行车间隔时间较准移动闭塞和固定闭塞短，最大程度地提高了区间通过能力。

目前，在国内城轨交通ATC系统工程可行性和初步设计方案论证中普遍认为，基于移动闭塞的ATC系统代表了ATC系统技术发展方向。但经过ATC系统的建设与运营实践证明，基于移动闭塞制式的ATC系统相对于基于准移动闭塞制式ATC系统，系统不但增加了额外设备，其行车效率并没有得到有效提高，行车组织方式也更为复杂。

（1）由于城市轨道交通车站间距短，在高峰小时（间隔<3min）运行时，列车在区间运行时的行车间隔时间一般短于通过车站时的行车间隔时间，列车全线通过能力的提高只取定于车站通过能力，与闭塞制式无关。因此，基于移动闭塞和基于准移动闭塞的ATC系统运行效果相同。

（2）基于移动闭塞设备的列车从车辆段出发，需要低速通过转换轨段。并且，要对非移动闭塞装备的列车进行筛选，之后才能转换为移动闭塞驾驶模式进入正线运行，因此，降低了列车出、入段能力，也增大了工程实施难度。

（3）当发生车-地通信中断等故障时，移动闭塞的ATC设备的列车必须降级使用，转换为点式车-地通信的驾驶模式运行，使基于移动闭塞的ATC设计，必须增加点式车-地通信的车载和配套的轨旁设备。另外，降级使用的列车与其他按移动闭塞驾驶模式运行的列车共线混跑时，行车组织更为复杂，列车全线通过能力降低，抑制了线路整体行车效率。

目前，城市轨道交通ATC系统广泛采用无线通信技术（CBTC），利用同步感应环线、漏泄电缆、裂缝波导管和无线自由波等手段实现车-地双向数据传输，很大程度上减少了轨旁设备的数量，降低了投资和设备维护成本。另外，由于无线车-地数据传输不受牵引回流干扰，并采取了数据加密技术，可保证数据传输的可靠性和安全性。综合以上分析，笔者认为基于无线通信的准移动闭塞ATC系统的建设，既可满足现实条件下的运营要求，又可避免不必要的降级模式，降低建设成本。 上世纪60年代末，北京地铁1、2号线信号系统建设全套采用国产设备，列车基本由地面信号机显示控制行车，尚属传统信号阶段；90年代后，国家相继制定和颁布了一系列和措施推动地铁装备国产化工作，其中，地铁车辆和信号系统是国产化的重点，要求ATC系统国产化率不低于55%。国内开始从国外全套引进世界领先水平的现代ATC系统，上海地铁1、2号线，广州地铁1号线信号工程建设采用“交钥匙”总承包模式。进入21世纪之后，通过近10年的引进、消化、

吸收、再创新，国内重点技术研究企业积极研发城轨交通现代信号（列车自动控制）系统。目前，北京交通大学、中国铁道科学研究院、中国铁路通信信号集团公司、上海卡斯柯公司等一批有产品开发和制造能力的国内企业在列车自动控制系统（ATC）自主化方面都取得了突破性进展，并进入工程化和上线试运营阶段。具有完全自主知识产权的城市轨道交通全套中国ATC系统的推广应用，已指日可待。 （1）推行轨道交通机电设备工程总承包模式。建设部于2003年2月颁发了《关于培育发展工程总承包和工程项目管理企业的指导意见》30号文件，至今推行工程总承包模式对于城市轨道交通机电设备建设都具有重要意义。推行工程总承包的优点：一是，责任明确、建设程序简化，可避免产品设计和制造、系统集成设计和测试、施工和安装、调试和验证等工作由不同单位承担，而造成相互脱节、相互制约的现象；二是，可有效控制工程质量和工期进度，提高工作效率，节约工程成本；三是，有利于产品整体方案的优化，有利于培育一批具有研发、制造和系统集成能力的设备集成商，提高设备国产化水平。

（2）ATC系统初步设计方案应进一步完善。目前设计单位所承担的ATC系统初步设计、可行性研究和总体设计方案内容基本相同，且仅限于系统介绍和技术比选等内容，不够深入。建议应结合地铁运营模式，补充和完善理论依据和试验数据等内容。

（3）ATC系统集成设计应与土建设计同步开展。ATC系统运营指标，如列车平均旅行速度、最小行车间隔时间等，均与土建结构、线路条件和车辆性能有关。因此，ATC系统集成设计必须结合线路条件、列车性能等因素，对行车组织方案和运营指标进行牵引模拟计算，合理确定线路设计方案，如配线长度和数量等。目前地铁ATC系统集成设计往往滞后于土建和线路设计，为了使系统集成设计能与土建设计同步开展，相互结合，建议设备招标采购应在土建和线路设计之前完成。 （4）ATC系统运营指标的确定应综合考虑。列车最高运行速度、平均旅行速度和

最小行车间隔时间等只是地铁运营指标和要求的一部分。建议在ATC系统设计中综合考虑列车停站准确率、节能效果和乘客舒适度等因素。

【相关文献】

[1]傅世善. 闭塞与列控概论[M]. 中国铁道出版社，2006.