福州地铁1号线信号系统设计需求分析

所属栏目：公路工程类论文
发布时间：2012-09-14 11:59:38  更新时间：2012-09-14 11:27:35

摘要：从福州市轨道交通1号线的实际情况出发，对信号系统的设计需求进行了分析，针对基于通信的列车控制系统(CBTC),介绍了该系统的控制原理，各子系统组成和功能等。

关键词：CBTC;地铁;移动闭塞

福州市城市轨道交通1号线采用基于通信的列车控制信号系统(CBTC)，该系统主要包括四个子系统：列车自动监控子系统ATS、列车自动防护子系统ATP、列车自动驾驶子系统ATO、联锁子系统。

1.工程概况

福州市轨道交通1号线全长约29.2km，共设24座车站，设车辆段和停车场各一座、控制中心一处。1号线分期实施，一期工程共21座地下车站。

2.主要技术性能指标

2.1要求的主要运营指标

(1)设计行车间隔

满足6辆编组，正线最小设计行车间隔应小于或等于90秒。

满足6辆编组，设计折返间隔应小于或等于108秒。

满足6辆编组，车辆基地、停车场的列车进出正线的设计间隔应小于或等于108秒。

降级运行模式下列车最小行车间隔至少满足5min间隔要求。

(2)平均旅行速度不低于35km/h。

2.2满足运营要求提供后备模式

具备点式ATP、点式ATO及联锁层面的后备模式，保证地铁的不间断运行。本信号系统设置地面信号机，辅助以另外的列车位置检测设备与联锁设备共同构成后备系统。当系统故障或无车载机车进入正线或非运营段行车时，按后备模式运行。

3列车自动监控系统

3.1中央ATS服务器

3台行车调度工作站，其中1台调度长工作站、2台调度员工作站，各调度工作站在硬件和软件上应具有相同的结构，控制功能可以互为备用，各控制功能可根据需要进行灵活划分和屏蔽。

3.2车站ATS服务器

在车站应设冗余配置的ATS车站网络服务器、路由器及传输设备、车控室ATS工作站。

4正线联锁系统

4.1 构成要求

在正线的设备集中站设置计算机联锁子系统设备。联锁子系统是保证列车运行安全，实现轨道区段、道岔、信号机之间正确联锁关系的系统，必须满足故障-安全原则。为确保系统的高可靠性和高安全性，应采用高可靠性、高安全性硬件结构和软件设计，并采取必要的硬件、软件冗余措施。

4.2 功能要求

4.2.1 联锁设备确保列车运行进路的安全。联锁设备按一定的程序和条件控制轨旁的道岔转辙机和信号机，建立列车运行进路，确保进路上轨道区段、道岔、信号机之间的安全联锁。对于来自操作设备的错误操作，应具备有效的防护能力。

4.2.2联锁设备与ATS子系统结合实现对列车进路的自动控制。通过车站级的局域网，联锁设备向ATS设备提供列车运行的表示信息和信号状态信息，并接收ATS子系统的进路控制命令。

4.2.3 联锁设备与ATS子系统结合实现车站和中心的两级控制功能。

5 ATP子系统

5.1构成要求

5.1.1ATP子系统由中心设备、轨旁现场设备和车载设备组成。ATP子系统应采用基于通信技术的移动闭塞系统，以车载信号显示为行车凭证。其车-地间数据通信应采用双向无线传输方式。

5.1.2ATP子系统采用计轴轨道电路为降级列车检测设备，要求正线车站区域、区间线路、折返线、存车线和车辆基地试车线均装设计轴轨道电路设备。

5.1.3系统配备的ATP/ATO主控计算机设备应设置于正线设备集中站。ATP子系统地面计算机设备与联锁设备必须具有成熟的接口，应配置在有联锁主机(联锁逻辑运算计算机)的设备集中站，并须满足三取二或二乘二取二的冗余配置。

5.2功能要求

5.2.1ATP子系统应能实现对在线列车连续跟踪定位，对线路的占用/空闲进行安全可靠检测。

5.2.2ATP子系统应在线路上设置用于校正列车运行里程计数误差的点式信标装置，确保列车运行里程累计误差始终控制在信号系统安全防护所允许的误差范围内。ATP子系统应能根据联锁设备提供的区间运行方向，确定相应的列车运行方向，保证前行与后续列车之间的安全间隔，满足正向运行时的设计行车间隔和折返间隔，并能对列车的反向运行提供ATP防护。

5.2.3ATP 子系统应能实现列车在正线车站站台线路、折返停车线、存车线及车辆基地、停车场转换轨的停稳控制功能，对正向运行的列车在车站站台的停车精度实施严格监控，只有在停车精度满足要求的情况下，并根据运行方向和站台位置，释放允许开左(或/和右)车门的命令。

6自动驾驶系统ATO系统

6.1构成要求

6.1.1ATO子系统由车载设备和轨旁设备组成。可实现列车自动驾驶功能。

6.1.2ATO子系统设备可分布设置于设备集中站，也可以集中设置于控制中心。车辆基地试车线设置与车载ATO设备试验有关的地面设备。所有列车均装设车载ATO设备。

6.2功能要求

6.2.1ATO子系统在ATP子系统的安全保护下，并根据ATS子系统的指令，能够完成对列车的启动、加速、巡航、惰行和制动的控制，实现列车的自动驾驶，确保达到设计行车间隔及旅行速度。

6.2.2在ATS监控范围内，所有正线车站站台线路、折返停车线、存车线、转换轨及试车线均应通过车-地双向通信，将列车的有关信息传送至ATS子系统。利用地面传感器、信标、环线或其它措施实现列车在车站的定点精确停车。

7 结论

在断面客流较大的福州地铁一号线工程项目中，采用移动闭塞CBTC信号系统，在满足SIL4安全性要求的前提下，能够满足列车追踪间隔108秒技术指标，大运量的系统功能需求。同时实现与相关的通信、屏蔽门、防淹门等专业的安全、可靠的技术接口。在工程设计、实施过程中，应紧密结合工程的实际需求，以及系统的控制特性进行中央、车站以及轨旁的设备布置，其功能满足运营的需求并按照方便运营、维护管理的原则实施。

参考文献：

[1] 朱涛，范书恒，列车调度指挥信息系统[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[2] 林瑜筠,李鹏,李岱峰,等铁路信号新技术概论[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[3] 曾小清，王长林，张树京.基于通信的轨道交通运行控制[M].上海：同济大学出版社，2007.