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浅谈城市轨道交通信号系统的设计方案选择

摘要信号系统在城市轨道交通中占有重要地位，它是保障轨道交通系统安全

与高效运行的重要手段。随着我国城市轨道交通的迅猛发展，信号系统作为控

制运行安全的核心设备，其系统结构与性能直接关系到项目初期建设投资、系统

运量、运行能耗、以及系统运行与维修成本。本文就其中的系统构成、系统制

式、设计行车间隔和车-地信息传输方式等主要的设计方案进行了探讨。

关键词城市轨道信号系统设计

信号系统的安全性体现在两个方面，即方案的安全性和设备的安全性。一

般人们只注重设备的安全性，而忽视了方案的安全性比较，也就是说在不同设备

提供同样的安全性指标时，由于方案选择的不同，也会造成整个信号系统安全性

能的差异。城市轨道交通的信号系统担当着控制和指挥列车运行的职责,是影响

整个城轨交通系统运营安全和效益的关键点。信号系统的水平也成为体现城市快

速轨道交通现代化的重要标志。设计出一个优秀的系统方案不仅有利于保证行车

安全,提高运输能力,实现迅速、及时、准确的行车调度指挥和运输管理现代化,

提高服务质量,而且还有利于降低工程投资。

系统构成方案

城市轨道交通是一个技术先进,具备相当程度自动化水平的运输体系。其

中信号控制系统的构成必须与整个交通运输能力相适应。在《城市快速轨道交通

工程项目建设标准—试行本》中,把信号系统划分了三个层次:第一层次设备在运

量较小、行车密度较低的线路上,可配置联锁设备、自动闭塞、机车信号和自动

停车系统;第二层次设备在运量较大、行车密度较高的线路上,可配置列车自动监

控(ATS)系统和列车自动防护(ATP)系统;第三层次设备在运量大、行车密度高

的线路上,配置列车自动监控系统、列车自动防护系统和列车自动运行(ATO)系

统。

上述第一层次系统配置属最低水平等级,只适于行车间隔大于3min的

线路运用。也就是说,如果在将来行车密度需要增加时,这种线路将面临整个系统

的改造,造成大量的废弃工程;另一方面,由于机车信号和自动停车装置所能容纳

的信息量少,列车运行的安全性很大程度上只能依赖于司机的驾驶;然而其国产化

率水平是最高的,工程造价是最低的。应该说,该层次的设备适宜在近期运量小、

行车密度低,而且远期运量无明显变化的工程,如在中等城市或是郊区轨道交通

系统中运用。

第二层次的信号系统配置,适于行车间隔在2min以上的线路运用,行车

安全可以完全由列车自动防护系统来保证。虽然其国产化率水平降低,工程造价

增高,但是该层次设备技术先进,便于向第三层次扩展,不存在明显的废弃工程,符

合工程按近远期分步实施、合理预留的原则,所以系统的综合经济指标是合理的。

这种系统能适应大多数城市轨道交通的运用需要,是大运量的城市轻轨交通的首

选方案。

第三层次的系统配置具备很高的现代化技术水平,适于行车间隔小于2

min的线路运用,不仅行车安全可以完全由列车自动防护系统来保证,而且列车自

动运行系统还可以完成站间自动运行、定位停车,接收控制中心运行指令,实现列

车运行自动调整,使整套信号系统能够满足列车高速、高密度运行的需要。这种

系统的国产化率水平低,工程造价高,是其在工程运用中不利的一面,但系统高水

平的自动化程度无疑将给日后的运营、管理带来巨大的经济和社会效益,同时,也

可大大减轻驾驶员的劳动强度;另外,由于对列车精确定位停车和列车折返能力等

等方面的具体需求,这种线路的运行一般都采用列车自动运行(ATO)系统来保

证。所以只要条件许可,在城市轨道交通中,特别是高运量的地铁工程中,一般推荐

采用该系统方案。

主要技术方案

2.1系统制式

城市轨道交通中信号系统的制式目前有三种制式：第一，基于多信息移

频轨道电路的固定闭塞制式，采用台阶式速度控制模式，属二十世纪八十年代技

术水平，西屋公司、GRS公司分别用于北京地铁、上海地铁一号线的ATP、ATO

系统属于此种类型；第二，基于报文式轨道电路的准移动闭塞制式ATP/ATO系

统，