經濟特點及系統模式

• 陳博 2023年7月25日 來源：中研網 1427 94
• 繁體

當前經濟發展下行壓力增大，發改委已經完成了城鎮軌道交通工程包，進一步增強城市軌道交通對經濟增長的作用。最近五六年，我國城市軌道交通一直保持著快速的發展勢頭，京津冀、長三角、粵港澳大灣區這三大區域"十四五"期間計劃新開工城際和市域（郊）鐵路

欲了解更多城市軌道交通行業的未來發展前景，可以點擊查看中研普華產業院研究報告《2023-2028年中國城市軌道交通行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告》。

當前經濟發展下行壓力增大，發改委已經完成了城鎮軌道交通工程包，進一步增強城市軌道交通對經濟增長的作用。發改委明確，新開工約1000公里，2025年基本建成軌道上大灣區。

?

近些年中國城市軌道交通一直保持著快速增長的勢頭，同時，在國家新型城鎮化規劃出臺的背景下，都市圈和城市群建設多制式、多元化的城市軌道交通的熱情和需求也隨之高漲。

?

當前經濟發展下行壓力增大，發改委已經完成了城鎮軌道交通工程包，進一步增強城市軌道交通對經濟增長的作用。最近五六年，我國城市軌道交通一直保持著快速的發展勢頭，京津冀、長三角、粵港澳大灣區這三大區域"十四五"期間計劃新開工城際和市域（郊）鐵路共1萬公里左右。計劃到2025年，基本形成城市群1至2小時出行圈和都市圈1小時通勤圈，軌道上的京津冀、長三角和粵港澳大灣區基本建成。

?

城市軌道交通是屬于集多專業、多工種于一身的復雜系統，通常由軌道路線、車站、車輛、維護檢修基地、供變電、通信信號、指揮控制中心等組成。城市軌道交通的運輸組織、功能實現、安全保證均應遵循有軌道交通通的客觀規律。

?

在運輸組織上要實行集中調度、統一指揮、按運行圖組織行車。在功能實現方面，各有關于專業如線路、車站、隧道、車輛、供電、通信、信號、機電設備及消防系統均應保證狀態良好，運行正常。在安全保證方面，主要依靠行車組織和設各正常運行，來保證必要的行車間隔和正確的行車線路。

?

為了保證列車運行安全、正點，在集中調度、統一指揮的原則下，行車組織、設備、車輛檢修、設備運行管理、安全保證等均由一系列規章制度來規范。列車運行是一個多專業、多工種配合工作，圍繞安全行車這一中心而組成的有序聯動、時效性極強的系統。軌道交通系統中，采用了以電子計算機處理技術為核心的各種自動化設備，從而代替人工的、機械的、電氣的行車組織、設備運行和安全保證系統。

?

城市軌道交通信號系統是城市軌道交通最基礎的控制系統，不僅影響著軌道交通的行車速度及列車運行間隔，而且影響列車通過能力及輸送能力，同時信號系統也是安全行車的重要保證，信號系統是衡量城市軌道交通先進程度的一個重要方面。根據城市軌道交通高密度、短間隔的特點，城市軌道交通從傳統的以地面信號為主發展為自動控制列車和自動調整追蹤間隔的方式。現在的城市軌道交通中的信號系統按其功能主要由以下幾個系統組成。

?

1、閉塞系統

?

城市軌道交通信號的區間閉塞技術經過了漫長的發展過程，截止目前可以分為固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞三種方式。

?

（1）固定閉塞方式

?

固定閉塞方式屬二十世紀八十年代技術水平，西屋公司、GRS公司分別用于北京地鐵、上海地鐵一號線的ATC系統均屬此種類型。固定閉塞方式，采用傳統的多信息音頻軌道電路，按固定方式，根據線路情況、列車特性和固定的速度等級確定閉塞分區長度，列車以閉塞分區為最小行車間隔，且需設防護區段。其傳輸的信息量少，對應每個閉塞分區只能傳送一個信息代碼，即該區段所規定的最大速度碼或入口/出口速度碼。

?

列車速度監控一般采用的是閉塞分區出口檢查方式，當列車的出口速度大于本區段出口速度時，車載設備便對列車實施懲罰性制動，為保證列車運行的安全，這種滯后的速度檢查方式必須要有一個完整的閉塞分區作為列車的安全保護距離，對于地鐵的折返軌道來說，需要有較長的尾軌才能保證折返的能力和列車運行安全。系統的ATP采用階梯式控制方式，對列車運行控制精度不高，降低列車運行舒適度、增加司機的勞動強度。限制了通過能力的進一步提高。固定閉塞分區的劃分依賴于指定列車的性能，對線路上有不同性能的列車時，為保證安全，需按最嚴格條件設計，既影響運行效率也不適應今后列車類型變更。

（2）準移動閉塞方式的ATC系統

?

基于準移動閉塞的ATC系統是隨著計算機技術尤其是單片機技術和數字信號處理技術的快速發展而發展起來的，具有90年代的世界先進水平，是目前廣泛應用、成熟且先進的ATC系統。目前廣州地鐵一號線和二號線、上海地鐵二號線均采用該種系統，南京地鐵一號線、深圳地鐵也已確定采用該種系統。

?

基于準移動閉塞式的ATC系統在國際上也已經發展得比較成熟，目前具代表性的有：美國USSI公司的ATC系統、德國SIEMENS公司的ATC系統、法國ALSTOM公司的ATC系統、英國WESTINGHOUSE公司的ATC系統以及日本HITACHI公司的ATC系統。)

?

準移動閉塞方式一般采用數字式音頻無絕緣軌道電路（也有采用音頻無絕緣軌道電路+感應電纜環線或計軸+感應電纜環線方式）作為列車占用檢測和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。通過音頻軌道電路的發送設備向車載設備提供目標速度、目標距離、線路狀態（曲線半徑、坡道等數據）等信息，ATP車載設備結合固定的車輛性能數據計算出適合本列車運行的速度/距離曲線，保證列車在速度/距離曲線下有序運行，提高了線路的利用率。系統的ATP采用速度/距離曲線的控制方式，提高了列車運行的平穩性，列車追蹤運行最小安全間隔較固定閉塞短，對提高區間通過能力有利。這種ATC系統，列車仍以閉塞分區為最小行車安全間隔，但根據目標速度和目標距離隨時調整列車的可行車距離，該種方式后續列車所知道的目標距離是距前車或目標地點所處軌道電路區段邊界的距離，不是距前車的實際距離，因此，該種ATC系統相對于移動閉塞系統而言也稱為準移動閉塞式的ATC系統。

?

該系統是以數字信號技術為基礎，仍用鋼軌來作為列車地面信息的傳送載體。在信號傳輸、信號處理過程中實現數字化操作，不但使信息量加大，而且抗干擾能力增強，車載設備還可以實現列車的連續曲線速度控制。采用這種方式構成的ATC系統，地面軌道電路可以向列車傳遞足夠用于列車連續曲線速度控制的信息（包括目標速度、目標距離、線路狀態、線路允許速度、軌道電路標號及長度等）。這種方式可以減少階梯式控制的安全保護距離對列車運行間隔時間的影響，提高了列車控制的精度，并提高了行車效率。連續曲線速度控制的運用使得司機在駕駛中也比較輕松，不需要進行頻繁的制動、牽引，可以達到較好的節能效果，乘客的乘坐舒適度也可得到相應提高。

?

這種ATC系統，列車追蹤運行的最小安全間隔的最大值為安全保護距離加一個閉塞分區長度；列車的最小正常追蹤運行間隔為安全保護距離加一個閉塞分區長度再加最高允許速度下使用常用制動直至停車的制動距離。該種方式后續列車所知道的目標距離是距前車或目標地點所處軌道電路區段邊界的距離，不是距前車尾部的實際距離，因此，根據目標速度和目標距離隨時調整的列車可行車距離是"跳躍式"的，即在列車尾部依次出清各電氣絕緣節時"跳躍式"跟隨。因此，列車的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時分、車輛參數外還與ATP/ATO系統及軌道電路的特性密切相關，如軌道電路的最大和最小長度、傳輸信息量的內容及大小、軌道電路分界點的位置等。

?

（3）移動閉塞方式

?

移動閉塞方式不依靠軌道電路，而是采用交叉感應電纜、漏纜、裂縫波導管或擴頻電臺等通信方式實現車地、地車間雙向實時的數據傳輸來檢測列車位置，使地面信號設備可以得到每一列車連續的位置信息和列車運行其它信息，并據此計算出每一列車的運行限制速度，并動態更新，發送給列車，列車根據接收到的運行限制速度和自身的運行狀態計算出列車運行的速度/距離曲線，車載設備保證列車在該曲線下運行。因此，在保證安全的前提下，能最大程度的提高通過能力。

?

由于沒有預先設置的閉塞分區，不以固定閉塞分區為列車追蹤的最小單元。因此，列車追蹤運行的最小安全間隔為安全保護距離；列車的最小正常追蹤運行間隔為安全保護距離加最高允許速度下使用常用制動直至停車的制動距離。該種方式后續列車所知道的目標距離是距前車尾部的實際距離。因此，根據目標速度和目標距離隨時調整的列車可行車距離是"連續式"的，不向準移動閉塞系統的"跳躍式"。因此，列車的追蹤間隔和列車控制精度只取決于線路特性、停站時分、車輛參數，使得系統較準移動閉塞系統具有較大的運用靈活性和較小的行車間隔。

?

采用通信技術的移動閉塞系統已處于實用階段，其中利用交叉感應電纜方式的移動閉塞系統已有較成熟的使用經驗，采用無線擴頻電臺、裂縫波導管等方式的移動閉塞也有工程實例。基于移動閉塞式的ATC系統除ALCATEL公司的系統外，其它公司的系統也逐步發展得比較成熟，有些正在發展之中，目前最具代表性的有：加拿大ALCATEL公司基于交叉感應電纜的ATC系統、美國GE公司基于無線通信的ATC系統、法國ALSTOM公司基于裂縫波導的ATC系統以及德國SIEMENS公司基于環線的ATC系統。

?

基于移動閉塞式的ATC系統在國內已經開始逐步投入應用。在國際上除基于地面交叉感應電纜的ATC系統有較多的實際運用經驗外，基于其它通信方式的ATC系統剛剛開始推廣應用，但隨著技術的發展，基于移動閉塞的ATC系統將會得到很大的發展。

?

2、列車檢測系統

?

城市軌道交通系統以軌道電路作為列車檢測方式，軌道電路平均長度在250m左右，有絕緣軌道電路要按閉塞分區長度，切割鋼軌裝設大量的絕緣部件，其維修工作量相當大。

?

把閉塞分區細化可以顯著提高線路的通過能力，但是隨著閉塞分區細化，絕緣節數量就要增加很多，這不僅降低了旅客的舒適度而且維修工作的工作量大大增加了，故障點也隨著增多，所以在新建的城市軌道交通系統中，大多采用無絕緣軌道電路代替有絕緣軌道電路。

?

在移動閉塞方式中，列車位置檢測有的已經不是由軌道電路來實現的，而是由安裝在線路中間的交叉感應線實現的。列車通過感應線交叉點時，車載感應器可以檢測出感應線變化的相位信息，通過車載計算機可以精確的計算出列車的實際位置。

?

3、車站信號聯鎖系統

?

信號聯鎖技術的發展經過了機械聯鎖、繼電器聯鎖和目前大量使用的計算機聯鎖等過程。機械聯鎖目前已不再采用。繼電器聯鎖有抗干擾能力強、工作穩定等特點，可以很好的保證行車安全，但是這種聯鎖制式卻存在故障檢測和診斷能力差，與現代化的行車指揮自動化系統的結合難度大的缺點。隨著計算機技術的不斷發展，計算機聯鎖已開始成為城市軌道交通建設中信號聯鎖制式的首選。

?

計算機聯鎖的功能要遠遠超過繼電器聯鎖系統，它可以完成很多以前繼電器聯鎖無法完成的功能。計算機聯鎖系統在軟件和硬件方面都采用了模塊化結構，有利于實現聯鎖系統設計和制作的標準化，提高了系統的通用性。聯鎖系統的適應性、擴展性加強了，并且可以利用計算機存儲量大、運算速度快、軟件技術靈活等特點，構成具有豐富信息處理功能的一體化系統。

?

4、列車運行控制系統

?

列車運行控制系統簡稱ATC系統，該系統主要由3部分組成：列車超速防護系統ATP、列車自動駕駛系統ATO和列車自動監控系統ATS。三個子系統通過信息交換網絡構成閉環系統，實現地面控制與車上控制結合、現地控制與中央控制結合，構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調整以及列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統。

?

5、列車超速防護系統

?

ATP系統由地面設備、車載設備組成，主要用于對列車駕駛進行超速防護，對與安全有關的設備或系統進行監控，監督列車在安全速度下運行，確保列車一旦超過規定速度，立即施行制動，實現列車間隔保護、超速防護等功能，它的主要工作原理是：控制中心不斷將控制信息通過鋼軌或無線通道傳遞給運行中的列車，列車上的計算機系統計算出列車運行的實時速度和允許速度，依照實時速度必須低于允許速度的原則進行列車速度監督及控制。使用ATP系統可以大大縮短列車的運行間隔，提高線路的利用率和行車的安全性。

?

6、列車自動駕駛系統

?

ATO子系統是控制列車自動運行的設備，由車載設備和地面設備組成，主要用于實現"地對車控制"，即用地面信息實現對列車驅動、制動的控制，ATO系統可以使列車經常處于最佳運行狀態，避免不必要的、過于劇烈的列車加速和減速，明顯的提高旅客的舒適度，提高列車準點率及減少輪軌磨損，與列車的再生制動相配合，可以節省電能的消耗。在ATP系統的保護下，根據ATS的指令實現列車運行的自動駕駛、速度的自動調整、列車車門控制。

?

7、列車自動監控系統ATS

?

ATS系統由控制中心、車站、車場以及車載設備組成。主要實現對列車運行的監督和控制，輔助行車調度人員對全線列車運行進行管理。它給行車調度人員顯示出全線列車運行狀態，監督和記錄運行圖的執行情況，在列車因故偏離運行圖時及時做出反應，通過ATO接口向旅客提供運行信息通報。

• 相關深度報告REPORTS

  

  2023-2028年中國城市軌道交通行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告

  中研普華通過對城市軌道交通行業長期跟蹤監測，分析城市軌道交通行業需求、供給、經營特性、獲取能力、產業鏈和價值鏈等多方面的內容，整合行業、市場、企業、用戶等多層面數據和信息資源，為客...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡