高速铁路与城市轨道交通信号系统的比较

高晓成

摘 要：介绍了我国高速铁路与城市轨道交通信号系统的发展与现状，从基本设备、停车点防护、速度监测与控制、信号系统构成与布局、车门控制等方面，对高速铁路与城市轨道交通信号系统的异同点进行了对比分析。

关键词：高速铁路;城市轨道交通;信号系统;对比分析

1 我国高速铁路与城市轨道交通信号系统的发展与现状

1.1 我国高速铁路信号系统的发展与现状

高速铁路在不同时期、不同国家有不同定义。目前，从广义上来讲，我国把列车行驶速度最高能达到200km/h以上的铁路系统称为高速铁路。高速铁路的安全运营离不开信号系统的支持。我国通过学习借鉴欧洲列车控制系统ETCS技术标准，结合自身铁路运输实际特点，研发制定出符合我国国情的中国列车运行控制系统CTCS。CTCS系统分为CTCS-0、1、2、3、4级，共5个等级[1]，其中CTCS-0级和CTCS-1级适用于普通铁路，既有线提速和新建列车运行时速达250km/h的铁路采用CTCS-2级系统，列车运行时速达300km/h及以上的铁路采用CTCS-3级系统，CTCS-4级系统是基于无线通信可实现虚拟闭塞和移动闭塞的列车运行控制系统，是高速铁路未来的发展方向。

1.2 城市轨道交通信号系统的发展与现状

城市轨道交通信号系统主要分为列车自动控制系统ATC和车辆段信号控制系统两部分[2]。ATC系统又由三个子系统组成，分别为列车自动监控系统ATS、列车自动防护系统ATP和列车自动运行系统ATO。其中ATS系统主要实现列车行车间隔控制、运行图管理和运行信息处理功能。ATP系统主要实现列车超速防护、联锁和闭塞功能。ATO系统实现列车自动运行功能，包括列车定位停车、自动折返和速度调整等。车辆段信号控制系统主要是通过设立一套独立联锁设备，利用ATS车辆段分机与运行控制中心进行信息交换，来控制车辆段内道岔和信号机，实现车辆段内列车进路控制。目前，基于无线通信的列车控制系统CBTC，已逐渐开始应用于城市轨道交通信号系统中。

2 高速铁路与城市轨道交通信号系统的相同点

2.1 基本设备

由于高速铁路和城市轨道交通信号系统都是以普通铁路信号系统为基础演变发展而来的，所以两者的基本设备很多是相同的，均包括转辙机、计轴器、轨道电路、应答器和信号机等。但值得注意的是，这些设备在布局和应用上是有一定差异的。

2.2 停车点防护

城市轨道交通和高速铁路的停车点防护主要都是针对危险点而设计。停车危险点是指列车通过该点后继续行驶可能会发生危险，导致出现行车事故的点位。因此，通常需要在其前方设置一段防护距离，然后利用ATP系统建立列车紧急制动曲线，控制列车速度，确保列车不会越过该危险点。

2.3 行车速度监控

无论是高速铁路还是城市轨道交通都会对列车进行速度监控，防止列车超速运行。列车超速防护可分为固定限速和临时限速两种。固定限速是指在某一区间内设置允许列车行驶的最大速度。临时限速是指由于线路施工、维护等原因，临时对通过该区段列车进行速度限制。无论是固定限速还是临时限速，只要速度防护系统一旦监测到列车超速就会发出警报，并激活紧急制动系统。

2.4 行车距离监控

行车距离监控与行车速度监控相辅相成，目的是确保前后列车保持一定安全距离，防止出现行车事故。通过利用列车轮对上速度传感器，得到列车即时速度，然后由ATP系统计算出列车速度曲线，再根据轨道电路、计轴器等设备对列车进行定位，根据前后列车距离适时调整列车运行速度，使两车间距始终维持在安全距离内，避免出现行车事故。

3 高速铁路与城市轨道交通信号系统的不同点

3.1 信号系统构成和设备布局

高速铁路和城市轨道交通虽然都属于轨道交通运输方式，但其侧重点各不相同。高速铁路信号系统注重提高运输能力和运行速度，而城市轨道交通则更侧重对行车间隔和行车密度的控制。虽然两者有很多相同的基本设备，但是由于整个系统设计时的侧重点不同，因此在系统构成和布局上是不一样的。主要差别有：（1）道岔控制。通常而言，高速铁路道岔控制相比城市轨道交通上的要复杂。高速铁路中道岔一般采用大号可动心轨型，在进行定、反位操作时，需要利用复合闭锁技术，由多台转辙机牵引驱动，并且通过特殊电路控制，避免出现列车超速通过。城市轨道交通列车运行速度相对较低，通常在正线采用9号道岔，停车场和车辆段采用7号道岔，并且都由两台转辙机牵引驱动。（2）信号机的布局。城市轨道交通信号机不同于铁路色灯信号机，一般采用LED光源，并且设置位置也与铁路相反，通常在线路右侧。而高速铁路中可不设通过信号机，列车凭车载信号行车。

3.2 联锁方式

城市轨道交通各线路通常都是相互独立运行，正线上除了个别具有折返功能的车站外，其它车站都是不设道岔和地面信号机。高速铁路中由于支线数量多，道岔多，因此联锁系统监控范围和对象远多于城市轨道交通。

3.3 中继站

高速鐵路主要用于长距离运输，车站与车站间的距离少则十几公里，多则达到几十甚至几百公里。信号长距离传输时，受各种因素影响，可能出现信号衰减，不利于行车安全。因此，需要在距离间隔较长的两车站间设立中继站，加强信号传输。而城市轨道交通由于站间距都比较小，所以不需要设立中继站。

3.4 行车间隔与行车速度

城市轨道交通行车间隔时间通常不超过10分钟，在一些繁忙线路行车间隔只有几分钟，和高速铁路的列车间隔相比，行车密度要高的多。因此，城市轨道交通信号系统对行车密度的要求较高。高速铁路上列车运行时速至少在200km/h以上，远超于城市轨道交通最高行驶速度80km/h的标准，所以高速铁路信号系统对超速防护要求更严格。

3.5 车门控制

在车门控制上两者也有明显区别。与高速铁路相比，城市轨道交通列车车门开关更频繁，并且整辆列车内通常只有一名工作人员即列车司机，因此在车门控制上，城市轨道交通信号系统对安全性和可靠性的要求更高。

4 结语

我国近几年不断加大对高速铁路和城市轨道交通的投入力度，在促进其快速发展的同时，对信号系统的安全性也提出了更高的要求，两者可以相互借鉴，提高兼容性和通用性，以便降低成本，促进我国交通运输系统获得长足的进步，进而推动当今社会不断向前发展。

参考文献：

[1]贺云霞.高速铁路信号系统发展现状及发展趋势分析[J].科技创新与应用，2016（29）：39-40.

[2]朱济龙.城市轨道交通信号基础[M].成都：西南交通大学出版社，2018.