地铁通信广播系统详解研究论文

轨道交通信号安全论文

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。下面我们来看一下关于轨道交通信号的论文吧。

摘 要： 城市轨道交通是缓解现代城市交通压力的重要方式。近年来，我国各大城市纷纷加快了轨道交通的投资与建设，以此提高城市公共交通运输能力缓解地面交通压力。在地铁工程建设与发展中,轨道交通系统作为大容量公共交通工具,其安全性直接关系到广大乘客的生命安全,信号系统是城市轨道交通的重要基础设施之一，作为保证列车安全、正点、快捷、舒适、高密度不间断运行的重要技术装备在轨道交通系统中有着举足轻重的地位，同时也是关系到列车行驶安全的关键。现就城市轨道交通信号系统进行简要论述，主要介绍信号系统的构成、功能、控制模式、在我国的应用情况以及存在的不足和发展对策。

关键词：轨道交通；信号系统；现状；发展趋势

一、城市轨道交通信号的发展

1.1轨道交通信号的发展背景

轨道交通通起源于英国，最早的列车指挥是由一位带绅士礼帽、穿黑大衣和白裤子的铁路员工骑马在前引导运行的，他边跑边以各种手势发出信号指挥列车的前进和停止。

为确保安全，人们开始研究使用固定的信号设备：用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺向线路是行车信号。可是顺向线路的板子实际上很难观察，故又在顶端加块圆板。当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停车信号，白色灯光表示行车信号。

1841年，英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示，装设在伦敦车站，这是铁路上首次使用臂板式信号机。而慢慢随着科技的发展出现了色灯信号机渐渐代替了臂板信号机，直到现在的列车自动控制系统。

1.2轨道交通信号的发展现状

众所周知，城市轨道交通系统因基建成本高，往往采用高速度、高密度方式运营，这样就必须依靠先进的通信信号设备来进行控制和管理。城市轨道交通的信号系统，已从早期的固定闭塞发展到了准移动闭塞，正在向移动闭塞方向发展。传统的信号系统即以地面信号显示为依据，司机按行车规则操纵列车运行。现代信号系统有6个基本目标：以安全的方式控制列车有条件地前进；使本列车与前行车或股道尽头保持安全距离；防止出现列车冲突进路；使列车能够按要求的时间间隔运行；使列车能够按时刻表速度运行，以便最大程度地避免危及安全的各种干扰；保证关键点闭锁在正确位置。目前世界各国的城市轨道交通信号系统大都采用列车自动控制系统（ATC），已基本上满足上述基本目标。

我国轨道交通的ATC系统目前大多采用进口设备，主要来自德国SIEMENA、英国WESTINGHOUSE、美国US&S、法国ALSTON等公司。国产信号系统由于多种原因尚未形成完整的产品，近年来ATP系统等开始逐步在正线得到应用。

1.3城市轨道交通的发展趋势

当下我国城市轨道交通建设正处于高速发展阶段，各种各样交通信号系统纷纷踏入中国轨道交通市场，那么如何选择先进、安全、可靠、经济、使用性的信号系统成为了当前我国城市轨道交通的一项重要课题。当前国外主流的城市轨道交通通信系统主要有数字轨道电路系统、分析模拟轨道电路系统和基于通信的列车运行控制系统模式，我们要结合国内外各类轨道交通信号的优缺点，寻找出适合我国国情的城市轨道交通信号系统，在未来城市轨道交通系统国产化建设才是正确的发展方向。城市轨道交通国产化，不仅能降低建设成本（国产的CBTC比引进国外的系统造价低20％），而且能降低运营成本，更重要的是促进我国城市轨道交通技术水平的大幅提升，有利于人才培养。并且参与国际竞争。

那么，参与技术服务，国内硬件加工，逐步吸收熟悉国外技术是首要的。其次，通过技术引进，掌握系统功能单元间接口协议和技术标准，最后要积极跟踪并参与CBTC的研究。

城市轨道交通的信号系统，已从早期的固定闭塞发展到了准移动闭塞，正在向移动闭塞方向发展。传统的信号系统即以地面信号显示为依据，司机按行车规则操纵列车运行。现代信号系统有六个基本目标：以安全的方式控制列车有条件地前进；使本列车与前行车或股道尽头保持安全距离，防止出现列车冲突进路；使列车能够按照要求的时间间隔运行；使列车能够按时刻表速度运行，以便最大程度地避免危及安全的各种干扰，保证关键点锁闭在正确位置。

ATP的主要作用是根据故障-安全原则，执行列车间安全间距的监控、列车的超速防护、安全开关门的监督和进路的安全监控等功能，确保列车和乘客的安全；ATO主要执行站间自动运行、列车在车站的定点停车、在终点的自动折返等功能；ATS的主要作用是监督列车状态、产生列车时刻表、自动调整列车运行时刻和保证列车按时刻表正点运行、生成运行报告和统计报告、向旅客向导系统提供信息等。

由于通信技术的发展，ATC系统中ATS子系统的功能也越来越强，已不仅仅是传统意义上的“列车自动监督”，ATS子系统正在向集成化方向发展；维修管理更加重要为了提高系统的可靠性、减少维护费用，信号系统的监控管理以及维修管理信息系统都非常重要。

二、城市轨道交通系统的构成及功能

2.1 列车自动监控子系统（ATS）

ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。ATS系统在ATP系统的支持下完成对列车运行的自动监控，实现以下基本功能：

（1）通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。

（2）根据联锁表、计划运行图及列车位置，自动生成输出进路控制命令，传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。

（3）列车识别跟踪、传递和显示功能。系统能自动完成正线区段内列车识别号（服务号、目的地号、车体号）跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车—地通信向ATS发送识别号等信息。

（4）列车计划与实迹运行图的比较和计算机辅助调度功能。能根据列车运行实际的偏离情况，自动生成调整计划供调度员参考或自动调整列车停站时分，控制发车时间。

（5）ATS中央故障情况下的降级处理，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，由ATS车站完成自动进路或根据列车识别号进行自动信号控制，由车站人工进行进路控制。

（6）在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制及管理，并具有较强的人工介入能力。通过设在车辆段的终端，向车辆段管理及行车人员提供必要的信息，以便编制车辆运用计划和行车计划。

（7）列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道岔、信号机和在线运行列车等进行监视，能在行调工作站上给出设备故障报警及故障源提示。

（8）能在中央专用设 备上提供模拟和演示功能，用于培训及参观。能自动进行运行报表统计，并根据要求进行显示打印。

（9）能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分或所有信号机置于自动模式状态。

（10）向通信无线、广播、旅客向导系统提供必要的信息。

2.2 列车自动防护子系统（ATP）

ATP系统由地面设备、车载设备组成，监督列车在安全速度下运行，确保列车一旦超过规定速度，立即施行制动，主要实现以下功能：

（1）自动连续地对列车位置进行检测，并向列车发送必要的速度、距离、线路条件等信息，以确定列车运行的最大安全速度。提供列车速度保护，在列车超速时提供常用制动或紧急制动，保证前行与后续列车之间的安全间隔，满足正向行车时的设计行车间隔和折返间隔。对反向运行列车能进行ATP防护。

（2）确保列车进路正确及列车的运行安全。确保同一径路上的不同列车之间具有足够的安全距离，以及等防止列车侧面冲撞。

（3）防止列车超速运行，保证列车速度不超过线路、道岔、车辆等规定的允许速度。

（4）为列车车门的开启提供安全、可靠的信息。

（5）根据联锁设备提供的进路上轨道区间运行方向，确定相应轨道电路发码方向。

（6）任何车—地通信中断以及列车的非预期移动（含退行）、任何列车完整性电路的中断、列车超速（含临时限速）、车载设备故障等均将产生安全性制动。

（7）实现与ATS的接口和有关的交换信息。

（8）系统的自诊断、故障报警、记录。

（9）列车的.实际速度、推荐速度、目标速度、目标距离等信息的记录和显示。具有人工或自动轮径磨耗补偿功能。

2.3 列车自动驾驶子系统（ATO）

ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，在ATP系统的保护下，根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。

（1）自动完成对列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动的控制，以较高的速度进行追踪运行和折返作业，确保达到设计间隔及旅行速度。

（2）在ATS监控范围的入口及各站停车区域（含折返线、停车线）进行车—地通信，将列车有关信息传送至ATS系统，以便于ATS系统对在线列车进行监控。

（3）控制列车按照运行图进行运行，达到节能及自动调整列车运行的目的。

（4）ATO自动驾驶时实现车站站台定点停车控制、舒适度控制及节省能源控制。

（5）能根据停车站台的位置及停车精度，自动地对车门进行控制。

（6）与ATS和ATP结合，实现列车自动驾驶、有人或无人驾驶。

信号ATC系统依据控制方式以及信息传输方式的不同，系统结构组成和配置方式也完全不同，在工程设计中选择何种配置，须根据行车组织、车辆性能、车站规模、线路条件等，以安全性、可靠性为基本原则，兼顾成熟性、经济性、合理性，以发挥最大效能为目标，并需适当考虑先进性等。

三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。

2.4联锁系统

在铁路车站上，为了保证机车车辆和列车在进路上的安全，有效利用站内线路， 高效率地指挥行车和调车，改善行车人员的劳动条件，利用机械、电气自动控制和远程控制、计算机等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系，这种关系称为联锁。为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。

（1）联锁的基本内容

防止建立会导致机车车辆相互冲突的进路；必须使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置；必须使信号机的显示与所建立的进路相符合。进路上各区段空闲时才能开放信号；进路上有关道岔在规定位置时才开放信号；敌对信号未关闭时，防护该进路的信号机不能开放。同时这三点也是联锁最基本的三个个技术条件，只有在满足了这三点条件，联锁才能成立，列车进路与调车进路才能安全进行。

（2）联锁设备

控制车站的道岔、进路和信号机，并实现它们之间的联锁关系的设备，称之为联锁设备。联锁设备是轨道交通的重要信号设备，用来在车站和车辆段实现联锁闭塞关系，建立进路，控制道岔的转换和信号机的开关，以及进路解锁，以保证行车安全。联锁设备分为正线车站联锁设备合车辆段联锁设备。联锁设备早期为机械联锁，后来发展成为继电器集中联锁。随着3C技术的快速发展，计算机联锁已经成为联锁设备的主要发展方向。

三、结 论

城市轨道交通信号系统是技术含量高，行车指挥自动化和保障安全的重要技术装备，就现在我国的情况而言，城市轨道交通是人们普遍会选择的交通出行方式，安全是我们首要考虑的问题，就目前而言，我国在世界的大发展中还是处于较为落后的局面。对我国城市轨道交通现代信号国产化进程滞后的现状，必须引起高度关注，尽快提高我国信号装备的技术水平，取长补短，吸取国外先进经验，发展具有中国特色的城市轨道交通现代信号系统，使中国的轨道交通通信信号系统处于国际的前沿。

致 谢

本文是在王静老师的精心指导和支持下完成的，所以首先要感谢我的论文老师王静。通过老师的精心指导以及我这一阶段的努力，我的毕业论文《浅谈城市轨道交通通信系统》终于完成了，这同时也意味着大学三年的生活即将结束。

在大学阶段我在学习上和思想上都受益非浅这除了自身的努力外与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。在本论文的写作过程中我的导师王静老师倾注了大量的心血从选题到开题报告从写作提纲到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题严格把关循循善诱在此我表示衷心感谢。同时感谢我的爸爸妈妈焉得谖草言树之背养育之恩无以回报你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际我的心情无法平静从开始进入课题到论文的顺利完成有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助在这里请接受我诚挚谢意。

参 考 文 献

〔1〕肖宝弟。 对我国城市轨道交通信号系统发展战略的思考。 [J]。现代城市轨道交通 , 2004

〔2〕何蕾 。 城市轨道交通运营管理。[M]。北京：中国铁道出版社 ，2007

〔3〕徐金祥。 城市轨道交通信号基础。[M]。北京：中国铁道出版社 ，2014

〔4〕颜景林 。城市轨道交通设备。[M]。成都：中国铁道出版社 ，2004

〔5〕吕永宏 。刘红燕 。3种城市轨道交通控制系统。[J]。甘肃科技：，2008

〔6〕张唯 。铁道运输设备。[M]。北京：中国铁道出版社，2002

〔7〕张凡。钱传贤。城市轨道交通概论。[M]。成都：西南交通大学出版社，2007

〔8〕林瑜筠 。城市轨道交通信号设备。[M]。北京：中国铁道出版社 ，2006

〔9〕魏晓东 。城市轨道交通自动化系统与技术。[M]北京：电子工业出版社 ，2011

〔10〕赵祎 。地铁CBTC信号系统。〔DB/OL〕2010

〔11〕蔡爱华 季锦章 。地铁信号系统的现状及发展趋势。电子工程师。[J]2000

高铁通信系统是高铁的神经系统，是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。我整理了铁路通信系统技师技术论文，欢迎阅读!

高速铁路调度通信系统

摘要：高铁通信系统是高铁的神经系统，是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。高速铁道通信系统各子系统包括：传输系统、电话交换及接入系统、数据通信系统、专用移动通信系统、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、综合网管系统、时钟及时间同步系统、通信电源、电源及环境监控系统、综合视频监控系统、通信防雷等系统。调度通信系统是高铁通信系统的核心之一，是指挥运输的重要基础设施，对铁路运输指挥与安全生产起着至关重要的作用。为适应在高速铁路GSM-R大环境下铁路有线、无线调度通信统一的要求，GSM-R调度通信系统中的固定用户接入系统(FAS)，得到了广泛的应用。

关键词：高速铁路 通信系统调度通信系统 FAS

Abstract: the high speed rail communication system is high iron nervous system, is the key technology of high iron important, is an important impetus of the development of the high iron. High speed railway communication system each subsystem including transport system, telephone exchange and access system, data communication system, special mobile communication system, scheduling communication system, meeting TV system, emergency communication system, integrated network management system, clock and time synchronization system, communication power supply, power supply and environment monitoring system, integrated video monitoring system, the lightning protection system such as communication. Scheduling communication system is the core of high iron communication system, was one of the important infrastructure command transportation, railway transportation command and safety production play a crucial role. In order to adapt to the high speed railway GSM-R environment railway cable, wireless scheduling communication uniform requirements, GSM-R scheduling communication system of fixed user access system (FAS), a wide range of applications.

Keywords: high speed railway communication system scheduling FAS communication system

中图分类号：U238 文献标识码：A文章编号：

一、铁路调度通信的发展简介

高速铁道通信系统把通信技术、计算机及网络技术结合在一起，构成了一个综合性的通信系统。高速铁道通信系统各子系统包括：传输系统、电话交换及接入系统、数据通信系统、专用移动通信系统、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、综合网管系统、时钟及时间同步系统、通信电源、电源及环境监控系统、综合视频监控系统、通信防雷等系统。高速铁路调度系统是高铁通信系统核心之一。

铁路调度通信系统是运输指挥的重要基础设施，对铁路运输指挥与安全生产起着至关重要的作用。从二十世纪五十年代开始到今天，已经发生了巨大变化。其大致经历了以下几个阶段：第一阶段，从二十世纪五十年代开始，沿用苏联的机械式选叫设备(站场用KCC扳道电话)，持续了二十多年。第二阶段，二十世纪七十年代，推出了双音频选叫的音频调度电话，也就是大家所熟知的，现在还有局部在使用的YD-Ⅲ型音频调度总机(站场用CZH电话集中机)。到90年代初又推出了以“数字编码”取代“双音频”的DC-7程控调度电话总机，实际上还是属于模拟设备，第二阶段维持了将近三十年。20世纪90年代后期(可以说是铁路调度通信的第三阶段)，随着数字通信技术的发展，数字程控调度交换机得到了迅猛发展。

为适应在高速铁路GSM-R大环境下铁路有线、无线调度通信统一的要求，GSM-R调度通信系统中的固定用户接入系统(FAS)，得到了广泛的应用。在FAS系统中，由于有线用户和无线用户相互呼叫时车站FAS要占用数字环上时隙到MSC，因此一个数字环上能带的车站分系统数量一般在6~10个，与一般的数字调度通信系统相比数量大大减少，因此一条线路需要更多的数字环，要求主系统能带更多的数字环，有更大的交换容量。

二、系统构成

在高速铁路中，调度通信系统采用的是FAS固定用户接入系统。FAS调度系统分为调度所FAS和车站FAS。GSM-R及FAS调度通信系统的构成及组网方式如下图所示：

调度通信系统由调度所型调度交换机、车站型调度交换机、调度台、值班台、其他各类固定终端(电话分机)、网管终端及录音仪等设备组成。通过调度所调度交换机与GSM-R系统互连，实现有线和无线调度业务互通(列车及相关作业人员配置移动终端)。

三、系统方案

1. 数字环方式

调度交换机通过E1数字中继接口相连，主系统的下行E1口经过数字传输通道连接到分系统1的上行E1口，分系统1的下行E1口同样经过数字传输通道连接到分系统2的上行E1口上，如此串接到最后一个分系统的上行E1口，其下行E1口经过另外一条数字传输通道直接连接到主系统的上行E1数字接口上。这样，这n个分系统与主系统就构成了一个封闭的数字环。如下图所示：

数字调度系统有多达80对数字环E1接口，可以组成多达80个数字环，每个调度系统可以在多个数字环中，并且可以在有的数字环中作主系统，在有的数字环中作分系统。

(1)数字环自愈

在一般情况下，通信使用下行E1通道，系统实时监测2M口的通信状态，当检测到数字环下行E1通道的某处断开时，立刻切换至上行E1通道方向进行通信，从而保证数字环的任何一处断开都不会影响系统的正常通信，切换时间为毫秒级。

(2)时隙分配

一个2M数字环中共有32个时隙，其中TS0和TS16时隙为帧同步时隙和信令时隙，剩余的30个时隙中的3个时隙作为调度系统的内部通信时隙使用，其余的27个时隙可作为话音时隙使用。调度系统采用通话占用时隙的方式，每一组通话动态的占用一个空闲时隙，当通话结束时，该时隙通道被释放;在进行组呼或召开会议时，只占用数字环中的一个共线时隙。

(3)数字环中的车站数量

数字环组网时一次出局(出站，非站内)呼叫需要占用环中一个时隙，其中组呼和会议可以看作是一次呼叫，总共只占用一个数字环时隙。一个2M数字环共有27个中继时隙可作为话音时隙使用，为保证呼叫成功，一个数字环通常情况下可按6~10个车站设计。

(4)可靠性

系统的所有单板都能实现1+1热备份。此外，还能实现以下两种方式的系统1+1热备用。两种方式如图所示：

2. 组网举例

高速铁路数字调度通信系统中，保养点、信号线路所、牵引变电所、电力配电所、联络线节点的调度电话通信采用ONU用户延伸解决。

调度所各调度台及车站值班台均采用触摸屏式调度台，调度所调度台接入调度所调度交换机，车站值班台接入车站调度交换机。一般来说，各高铁分别设置列调、牵引电调、总调、计划调度、旅客服务调度、综合维修调度、动车底调度等调度台。

各站(段)调度分机设置：行车调度分机设于各车站值班室。

电力调度分机设置：设于各车站值班室、保养点、被控站(牵引变电所、AT所、分区所、开闭所、电力变配电所)。

动车底调度分机设置：设于各动车段、动车运用检查所值班室。

综合维修救援调度分机设置：设于各保养点。

旅客服务调度分机设置：设于各车站(越行站除外)售票室、广播室、客运值班室、监控室、公安值班室。

安全监控调度分机设置：设于各保养点。

调度通信系统纳入既有调度中心网元管理系统进行统一管理，网元管理设备向通信综合网管系统提供标准的接口。

调度系统网络结构如下图所示，沿线车站的车站型调度交换机设备组成3个2M数字环网，确保各项业务的通道资源需求，同时对调度所型调度交换机扩容要考虑同城异地容灾备份。

调度系统网络结构

四、结束语

高铁通信系统是高铁的神经系统，是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。通信系统有三方面的作用：第一个方面，为高铁客专列车控制系统、安全保障系统、客票及旅客服务系统、办公自动化系统、防灾及安防系统等，提供业务传送及组网通道;第二个方面，为高铁客专提供有线、无线一体化的移动调度指挥通信平台及运营维护公务联络通信手段;同时可以为高铁客专提供高质量会议图的业务，可以实现统一的办公。高速铁路通信系统的调度通信系统在高铁建设以及安全运行中起到至关重要的作用。

参考文献：

[1]佳讯飞鸿MDS3400调度指挥系统技术资料

[2]王�《铁路通信技术》中国铁道出版社 2008

[3]钟章队 信息通信网络是未来高铁的支撑技术 第四届亚洲制造业年会上的讲话

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