摘 要：随着城市社会经济的发展和城市化进程的加快，城市在交通问题上面临着越来越严峻的挑战。城市的交通总量和道路车辆呈集聚增长趋势，城市道路及交通工具的运能却又严重不足。为了解决日益严重的城市交通问题，保护城市生态环境，实现城市社会经济的可持续发展，世界各国纷纷发展轨道交通，因此对其通信信号系统进行研究有着重要的意义。
关键词：轨道交通；通信信号系统
1.城市轨道交通概述
城市轨道交通具有运能大，速度快，安全准时，乘坐舒适，节约能源以及能缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等方面的优点。城市轨道交通有：地铁、有轨电车、单轨、轻轨和自动导向交通等类型，其中地铁和轻轨可是说是当前国际和国内发展最快的两种城市轨道交通方式。
2.西门子信号系统
目前，世界发达国家都已开发了不同的信号控制系统，本文以西门子最新成熟产品比LZB 700M为背景，介绍了该信号控制系统的主要特点。
西门信号控制系统有四项主要功能：中央交通控制（CTC）功能、微机联锁（INTERLOCKING）功能、自动列车控制（ATC）功能和即时列车识别功能（PTI）。西门子信号控制系统结构包括VICAS OC调度系统系列、SICAS微机联锁、FTGS轨道电路、IMU车地传输设备和LZB列车控制系统。其中VICAS OC调度系统完成CTC功能；SICAS完成INTERLOCKING功能；LZB完成ATC功能；IMU完成PTI功能：FTGS完成列车定位和信息传输。该系统能达到：停车精度控制在0.5m之内；速度监督避免越限运行，间隔控制考虑最不利的作业情况而绝对杜绝列车碰撞，遇紧急情况自动紧急制动停车，全自动化使无需担心人为操作失误；经济策略下自动驾驶其节能达30%，降低运营费用，减少车辆损耗；列车自动调整确保准点运行。西门子信号控制系统以欧洲权威业已证实的过程控制安全型3取2计算机系统SIME为核心。系统开发具有严密的安全计划，其过程的每一步都由非隶属于西门子的德国铁路协会专家实行监督、测试和检验，它是系统安全可靠的有力保障。使用西门子信号控制系统，能充分优化线路利用率，缩短列车隔运行，使时刻表与每种行车情况精确匹配，同时能达到90s车追踪间隔，其运能比同类型3Min间隔的系统要高出一倍。
3.广州地铁一号线城市轨道交通信号系统
3.1信号系统概括
广州地铁一号的信号设备中，车辆段采用国产得6502电气集中联锁系统，正线除室外设备中的道岔、信号机外，其余全部引进德国西门子公司的设备。正线信号设备分为SICAS微机联锁系统、ATP系统、AT0系统、ATS系统、FTGS无绝缘音频轨道电路及UPS电源系统。其中ATP系统、AT0系统、ATS系统合起来又称为ATC列车自动控制系统。广州地铁一号线信号系统采取了防误办技术、故障-安全技术、危险侧故障率量小化技术、故障软化技术、故障检测与诊断技术、冗余技术、减载使用、操作纠错和安全规章制度等安全技术。
广州地铁一号线正线信号系统采用西门子的信号设备，设计全部按德国标准，有些命令绕过了联锁条件，使用这些命令时，设备不能完全保证运营安全，这时候安全很大程序上要靠人为保证。广州地铁运营公司制订了严密的安全规章制度，严格规定L0W操作员使用安全相关命令时，必须先登记后确认再操作，操作中认真核对命令及命令提示，保证行车安全。
3.2 ATC系统的研究
广州地铁信号系统采用的是从德国西门子公司引进的先进的ATC系统，该系统实现对列车连续的自动控制，ATC包括了整个列车控制系统所需的技术设备。它由以下四个功能单元组成：ATP系统（自动列车保护系统）；ATO系统（自动列车驾驶系统）；ATS系统（自动列车监督系统）；SLCAS系统（微机联锁系统）。
（1）ATP系统
ATP系统的设备包含：连锁站信号设备室的ATP、FTGS设备：轨旁设备：车载ATP设备及ATP天线及速度脉冲发生器。其主要功能如下：
a.负责列车的速度监督：即列车超速，将实施紧急制动，速度限一般是由轨道参数及列车本身决定的，另外也有临时设定的。
b.开门控制：ATP须保证列车在站内的停车区域的正确侧开门，其它区域禁止开门；
c.列车追踪间隔：保证追踪间隔，避免列车追尾；
d.距离测量系统：距离测量系统以计算车轮转速为基础，为保证计算准确须定期测量轮径，另外为防止车辆的滑行及计算的反映误差，在每一轨道电路的分界点进行距离的校正，其次为了精确停车的需要在车站区域设有同步环线，保证站内距离测量的精度；
e.紧急停车按钮：在每站的每个轨道配有两个紧急停车按钮。按压按钮，将信息传给ATP，通过ATP将信息传给ATP轨旁设备，通过轨旁将信息传给列车使列车紧急制动：
f.倒车：ATP只允许列车以一速度倒行一定距离，否则紧急停车；
g.FTGS轨道电路：用于轨道电路空闲或有车占用，并且在列车占用本轨道区段时，通过轨道电路传递ATP/ATO等信息给列车；
h.其它功能：例如自动折返、防淹门接口、保证开门的位置控制等：
（2）AT0系统
AT0系统主要部件包含：每个驾驶室内的车载单元即MMI，ATO车载设备及PTI天线；PTI同步环线和附加的ATO定位设备。ATO功能：ATO功能是由不同的运行模式所决定的，即配备有ATP/AT0的列车，可以RM、SM、AT0三种模式来运行。
RM模式：即限速驾驶模式，最高限速为25km/h，此时列车安全由司机保证，此模式主要在由车辆段到正线时，紧急制动后等情况下使用，要经过三个轨道区段，才可由RM转为SM模式。
SM模式：即人工按照ATO/ATP的指示行驶，此时由司机驾车，各种指示都有，ATP也起作用。可由一站、一站行驶，如果司机不按指示行驶，将报警提示，如果超速，将引起紧急制动。在此模式下有目标速度及目标距离、停车点、开门位置是否正确等的指示，此模式下须人工开关门。
ATO模式：列车自动驾驶模式，此时列车按照时刻表或人工调整的时间自动驾驶，从SM模式到ATO模式的转化可通过按压ATO按钮，此时需由司机按压关门按钮关门，这样列车就可自动地从一站到下一站，在折返站时通过按AR按钮，列车就可实现自动折返。
此时车上的AT0/ATP数据可通过PTI传输，传输时要求列车的速度最高为40km/h。
PTI功能：PTI的功能为车地通信，从车上将有关数据，例如车次号、目的地号、车站是否停车、车门状态信息等，从车上通过ATP及AT0天线，传送到PTI环线，经过室内设备及RTU传给ATs设备。自动折返功能：配置有ATO/ATP设备的列车有三种折返模式，即无人自动折返、AT0式的自动折返及无折返轨时停车时自动转换运行方向三种模式。三种模式都是在停车位置须收到自动折返或自动改变运行方向的命令，然后司机按压AR按钮，若为ATO模式则司机须按压ATO开始按钮，然后锁门、列车便可进行自动折返。若为无人折返则在按压AR后锁门，并且须按压设在站台上的自动折返按钮。然后列车便可自动进入折返线，并且返回到发车站台。列车停站后，自动改变方向时，也是在接收到自动折返信息后，按压AR按钮，锁门。此时，ATP车载设备会实现驾驶室“A”与“B”的联络。
（3）ATS系统
ATS负责列车运行监督、控制及管理，ATS把现行的时刻表告知ATO，监视运行过程，并对时间偏离进行自动调整或人工进行调整，并控制旅客信息系统。作为自动化系统，计算机可给出解决问题的建议，由行调人员做出选择并发出命令。ATS系统的硬件包含：工作站、管理器、通讯器、打印设备、过程祸合单元、大表示盘及表示盘接口、时刻表编辑器、各联锁站的RTU设备、各站的PIIS、DTI和其它OCC设备。ATS系统完成的功能是与其模式密不可分的，在这里将运行模式分为两种，即车站级控制和中央级控制：
①车站级控制
在每个联锁站的车控室都配有就地工作站LOW和就地控制盘LCP。行车人员可根据行车要求，在LOW上进行排列进路、取消进路、追踪、封锁区段、逻辑空闲、强行解锁、锁定道岔、转辙道岔、开放信号、开放引导、封锁信号；取消进路；关闭车站所有信号等联锁、轨道、道岔、信号机、进路及车站级六类命令。整个轨道、道岔、信号机等都有相应的图形表示，不同的状态有不同的颜色。各种命令都是以中文方式，操作软件为基于WINDOWS的软件，操作主要以M0USE操作为主。
②中央级控制
地铁控制中心OCC，配备全套ATS系统。在OCC可对全线所有车辆进行控制和监督。可通过时刻表编辑器TTE进行时刻表的编制。ATS系统与各联锁站的联系通过过程处理单元PCU及通信系统的0TN网。所有运行中的车辆都在大表示盘上有表示，表明其现在位置及车次等有关数据，人机接口MMI与大表示盘有相同的表示。并且表示的信息更多，并可进行局部放大显示，并可在MMI上进行运营所需的各种操作。
（4）SICAS（微机联锁）
微机联锁，由联锁计算机、藕合计算机及室外设备控制单元等组成。它的主要功能为完成整个联锁的功能，实现室外设备的集中控制。它的操作有两种，一种是由L0W的操作，一种是由0CC的控制。LOW操作时，可在LOW上实现轨道电路，信号机，转辙机等的表示与操作，可在LOW上实现排列进路，道岔单操，进路解锁等操作。
参考文献
[1]李晋.广州地铁信号系统.《中国铁路》.广州地铁公司技术处
[2]肖宝弟.对我们城市轨道交通信号系统发展战略的思考.《现代城市轨道交通》2004年第2期D44-48