轨道交通信号系统精选(九篇)

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第1篇：轨道交通信号系统范文

【关键词】轨道交通；信号系统；可靠性；安全性

在轨道交通系统的运行中采用相应的交通信号系统，不但能够在最大程度上保证列车的安全正常行驶，解决各个列车行驶时间上的冲突和矛盾，避免追尾事件发生，还能够极大的提高列车的运行效率，增大轨道交通建设的经济效益和社会效益。除此之外，轨道交通信号系统的使用还有利于实现列车运行自动化管理，对于提高城市交通管理现代化水平有着重要意义。而要使轨道交通信号系统发挥其应有的作用，就要确保其可靠性与安全性。以下本文笔者就结合自己对轨道交通信号系统的认识来探讨其可安全性与可靠性问题。

一、轨道交通信号系统概述

轨道交通信号系统主要是由连锁装置与列车自动控制系统（ATC）组成。ATC系统又包括列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护系统（ATP）及列车自动运行系统（ATO）。其中，ATS的主要作用是对列车的实际运行情况进行监督与控制，这样可以使行车调度工作者对整个线路的列车进行全面、系统、完整的管理。ATP的作用主要是对行驶中的列车进行监控和安全防护，避免其出现连锁设备或自身系统中出现问题故障而影响列车运行安全。ATO则主要是通过分析地面情况来对列车进行控制，这样就可以避免列车在行驶中突然的加速或减速，提高列车运行的舒适性和节能性。这三个系统相互作用，相互影响，从列车、地面、控制中心三个方面对列车进行全方位的控制，确保列车的安全稳定运行。目前的轨道交通系统是各种先进科技的共同产物，其不但技术密集程度较高，而且成本低，效益高，是一种高速度、高效率、高安全性的可靠控制系统。

二、轨道交通信号系统的安全性分析

对于轨道交通信号系统而言，安全性主要是指行车的安全和乘客的人身安全。在列车的行驶过程中，无论是因为设备出现故障，还是因为电路、软件出现问题，都可能会影响到列车的正常行驶，而由此造成的误动或错误操作，极有可能造成严重的安全事故。为此，在轨道交通信号系统的设计与应用中，应该将以故障为导向的安全性能放在首要地位。在此过程中，需要解决的问题主要包括轨道数据处理、数据采集与驱动以及数据传输等三个方面的故障-安全问题。可以采用当前先进的计算机技术，如容错技术、故障检测和诊断技术以及多重化技术等，均能够为提高轨道交通信号系统的安全性提供技术支持。以下主要对列车自动控制系统的各个子系统的安全性进行分析。

1、ATS系统

（1）在控制中心设立两套ATS系统，互为热备份，即其中的一个系统在线时，另一个系统也在不断更新其数据信息，当出现故障需要切换时，热备份系统在很短时间内完成对轨旁信息的扫描，从而保证系统获取最新的数据。

（2）控制中心ATS主机与车站ATS设备间采用双通道（主、备）或环路方式构成系统（由通信专业提供），以保证某点或某段通信信道发生故障时，系统仍能正常工作。

（3）当系统中某些单元出现故障或运营过程中出现异常情况时，系统具备降级运行的功能，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，如在车站可以完成自动进路调整或根据列车识别号进行自动信号控制。

（4）当列车运行偏离运行图时，系统自动生成调整计划或自动调整列车的停站时间、区间运行时间。当偏离误差较大时，可由调度员人工介入，指定列车的停站时间和区间运行时间，或对系统实施运行图进行调整。

（5）通过列车识别装置（PTI）能自动完成全线监控区域内的列车跟踪（服务号、目的地号、车体号、车次号）。随着列车的运行，跟踪显示从一个轨道区段向下一个轨道区段移位、显示。

2、ATP系统

由于ATP系统主要是对列车的设备和系统进行安全监控，因此其安全性设计应该将重点放在保证设备系统安全上。首先，ATP系统可以利用双层网络与全冗余的模式来进行设计，将系统中的所有设备都设置相应的冗余接口，并做好备份，以保证系统某个节点出现故障后系统也可以不受影响而正常运行。其次，编码软件也可以利用冗余技术，且编码中不可出现循环语句，这样是为了保证某个编码控制程序出现中断后可以继续对系统进行控制，且不会形成死循环的问题。第三，为了进一步的保证系统的安全性与可靠性，对于一些较为重要或者较为容易出现故障的设备，应该进行双重备份。同时，为了避免强信号对系统产生干扰，还要在电路中设计一定的防冲击电路和防干扰措施。这样才可以很好的保证系统的安全运行。

3、ATO系统

作为以地控车的控制系统，ATO系统应该能够在列车超速运行时给予一定的警告，并利用系统中的车载设备采取一定制动措施。正常情况下ATO系统是自动运行，但是如果其因故障无法自动运行，应该要能够尽快转入人工操作的程序中，以保证列车安全运行。同时，在系统的运行中需要大量的实时数据，因此数据传输应该首先循环传送。为了保证行驶中的列车和地面工作站点之间可以随时联系沟通，在列车出站之前，要对ATO系统进行检查，尤其是要对接口处进行仔细检查，以保证系统的安全工作。

三、轨道交通信号系统的可靠性分析

要充分发挥轨道交通信号系统的作用，不但要保证其安全性，还要保证其可靠性。因为只有确保系统的可靠，才能保证其高安全性。尤其是在实践中，可靠性是评价轨道交通信号系统安全性的重要指标。在国际上目前已经提出了定量可靠性性分析指标，并规定列车超速防护的车上设备的平均无故障时间（MTBF）不低于104h，地面设备的平均无故障时间不低于105h。

在城市轨道交通中由于ATP系统在正常驾驶模式下使用，是惟一能连续控制列车运行，并长期确保列车安全运行的驾驶模式。降级驾驶模式是ATP系统出现故障情况下，在限速条件以人工驾驶来降低列车运行风险所采用的一种驾驶模式。不过，该模式并不能避免所有风险，所以要求正常驾驶模式必须非常稳定可靠，以尽量减少采用降级驾驶模式。鉴于上述因素，在国外城市轨道交通工程中，提出ATP系统正常驾驶模式的可靠必须高于99.99%。

四、结语

总之，在现代城市轨道交通事业的发展中，加强列车运行的安全控制是非常重要的。这就需要合理的设计和运用轨道交通信号系统，从每个子系统的角度出发来确保其安全性与可靠性，为人们出行提供安全可靠的交通设施。

参考文献

[1]何泳斌.城市轨道交通信号控制方式研究[J].交通世界，2004（09）.

第2篇：轨道交通信号系统范文

摘要：本文从系统保证的角度开始，对有关的文献进行了大量的深入阅读。也参考了国外与国内的一些项目，对其实施状况进行了分析和比较，在此基础上对轨道交通信号系统的安全性、可用性、可维护性以及可靠性进行了总结和论述，最后对怎样实施全面的方法以及技术进行应用性研究。

关键词：轨道系统 信号系统 系统保证 故障安全

轨道交通信号设备的系统保证工程技术在城市轨道交通中发挥着重要的作用，该技术使用了系统保证领域中的一些方法以及手段，因此可以让信号设备达到有关的要求，符合系统保证的指标。这样，城市轨道信号设备就会处于一种可用性、安全性、稳定性以及可维护性的环境中运行。在对城市轨道系统进行设计、开发、生产以及运作、测试、运营时，都需要参考一定的准则和指标，即：系统保证要求以及一些具体的指标，这样行车才会安全。

1、系统保证文件的介绍

一般来说，信号系统在每一个工程阶段时，和系统保证有关系的任务、交付的文件以及相关的要求都会在合同中出现，并给与一定的明确和界定。我们可以在表1中看到在工程信号阶段时，信号系统需要使用的不同种类的通用性的系统保证文件。通过对表中的内容分析，不难发现文件所处的阶段不同，要求也就不同，因此系统保证的进度管理以及质量管理就会形成，这二者共同组成了系统保证文件的内容。

2、信号系统的安全性分析

2.1安全完整性水平

在对信号每一个子系统的硬件和软件进行制定和设计时，必须参考EN 50126、EN 50128以及EN 50129标准中的一些要求，比如：有关安全完整性方面的SRL要求和规定以及所要达到的SRL等级。我们可以在表2中看到关于信号系统中的每一个子系统的等级要求。需要注意的是，每一个信号系统接口的SRL等级一定要和其子系统的等级要一样，保持一致，不能有偏差。

2.2信号系统开发的周期以及过程

EN 50129对信号系统开发的周期进行了有关的界定，内容包括：开发需要的安全管理以及系统保证要使用的一些措施和方法。针对信号系统的安全保证，我们一定要按照有关规定的步骤进行操作，开展开发以及设计。

2.3危害性分析

所谓的危害性的分析指的是当系统存在潜在的危险时，需要有关的工作人员进行分析和研究。而危害性分析可以作为一项评估技术，在工程项目的对应阶段被用来当做信号系统的安全保证，其重要性可见一斑。在实际的实施过程中，我们需要提前对全部的危害进行等级的评估，此外还要制定风险矩阵。

风险等级的概念。（1）R1：如果没有特殊的状况，一般要对该类的风险进行消除。（2）R2：一定要把风险降到最低，一直到最低的实际可行的水平。（3）R3：是可以承受的风险，尽管这样还要从成本的效益出发，将风险降到最低。（4）R4：可以接受的风险。

关于信号系统每个风险等级的不同的处理要求。（1）当风险的等级处于R1或者是R2这个等级时，一定要对这些危害事件进行处理方法的设计，将风险的等级有效的降低，争取降到R3或者是R4这个范围中。（2）对于剩余风险等级为R1时，不要接受。

2.4量化风险的评估

当剩余风险等级为R1或者是R2时，这些事件就会产生严重的后果，会导致员工或者是乘客死亡。量化风险的评估的方法有两种，分别是：故障树分析和事件树分析。

故障树分析。使用该方法可以对复合故障、多种原因的影响、多余的设计以及人员的伤亡进行综合的分析和评估，也可以对组合事件发生的概率进行分析。此外，一些人为的因素以及环境因素都会在其中被包括。

事件树分析。使用该方法可以对全部的潜在后果进行分析和评估。同样，一些人为的因素以及环境因素都会在其中被包括。

3、可靠性、可用性和可维护性的分析

3.1 RAM分析

RAM分析一般在设计的阶段会使用到，这样信号的供货商就会对系统的RAM表现进行预测，设计就会满足设备的可靠性的要求。需要对以下这些情况进行列明：维修时怎样降低干扰和造成的不良影响、故障的模式等。此外，还包括人为因素。在分析之后，系统的薄弱环节就会得到确认，因此可以对改进的子系统进行清晰的显示。在这个过程中，需要参考有关设备的故障记录，从实际的运营过程中所出现的故障数据出发，做到对数据来源的详细的记录。我们要根据实际的情况来决定使用哪一种分析方法。

3.2 RAM证明计划

可靠性、可用性和可维护性（RAM）的证明计划需要信号供货商进行提供，一般是在保质期的前3个月。

结束语

信号系统在城市的轨道交通中发挥着重要的作用，因此需要使用一些成熟、先进的可靠设备，这样才会降低运营的成本，实现经济效益和社会效益的双赢。

参考文献：

[1]陈登科.城市轨道交通信号系统网络安全分析[J].铁路通信信号工程技术.2012（5）.

[2]张文都.城市轨道交通信号系统的设计方案探讨[J].科技创新与应用.2012（23）.

[3]程新胜.浅谈城市轨道交通信号系统的安全措施[J].中国科技博览.2012（36）.

[4]姜华.浅谈城市轨道交通信号系统的设计[J].中国科技博览.2012（36）.

[5]甘勇.城市轨道交通信号系统冗余技术分析[J].城市轨道交通研究.2012（5）.

第3篇：轨道交通信号系统范文

关键词：质量 安全 信号 系统集成管理

质量是企业赖以生存和发展的基石，是保证安全的必要条件。7・23温州动车组特大事故使“质量、安全”这一字眼再一次成为公众关注的焦点。轨道交通领域引入独立第三方进行安全评估，已成为十分迫切的事情之一。笔者认为“安全”必须从质量源头抓起。本文通过对质量、安全相关知识的阐述，对信号系统集成企业质量安全工作策略进行粗浅分析，望批评指正。

一、质量、安全内涵的释义

随着社会经济和科学技术的发展，质量的内涵在不断充实、完善和深化。质量的定义有两层含义，第一层含义：质量是一组固有特性满足要求的程度。主要反映在对产品的性能、经济特性、服务特性、环境特性和心理特性等方面。这种“要求”可是技术规范中规定的，也可能是在技术规范中未注明，但用户在使用过程中实际存在的需要，它是动态的、变化的、发展的和相对的，随时间、地点、使用对象和社会环境的变化而变化。第二层含义：质量是反映实体满足明确或隐含需要能力的特性总和。这些特征和特性通常是可以衡量的，全部符合特征和特性要求的产品，就是满足用户要求的产品。实质上就是产品或服务的“符合性”，它可以是活动、过程、产品、组织、体系、人员以及它们组合。

质量管理是指在对质量方面指挥和控制组织的协调活动。从当初的“产品检验制度”，发展到今天的全面质量管理；从最初注重产品的一般性能发展为注重产品的可用性、可靠性、安全性、可维修性和经济性等方面，并形成一系列质量管理和控制体系。质量管理不仅要管好产品本身的质量，还要管好质量赖以产生和形成的工作质量，并以工作质量为管理的重点。通常包括制定质量方针和质量目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进等措施。

质量本身具有社会性、经济性和系统性三个重要属性。社会性是指质量的好坏不仅单从直接用户，而从整个社会的角度来评价，尤其是关系到安全等方面问题时更是如此。经济性是指质量不仅从某些技术指标来考虑，还需从制造成本、价格、使用价值和消耗等方面综合评价。在确定质量水平或目标时，不能脱离社会的条件和实际需要，不能单纯追求技术上的先进性，还应考虑使用上的经济合理性，使质量和价格达到合理的平衡。系统性是指质量是一个受到设计、生产制造、施工安装、操作使用等其它诸多过程、诸多环节和相关联因素影响的复杂系统。

安全是指人、物、环境不受到危险、危害和损失的良好状态。是在生产过程中，将系统的运行状态对人类的生命、财产、环境可能产生的危害控制在可接受水平以下的状态。安全性是产品质量的重要性能之一，安全始终是人们追求的最终目标。但现实生活中并没有绝对的安全，安全总是相对的。当产品发生故障时，以特殊的、技术上可实现的方式作出反应并导向安全，即轨道交通信号系统所遵循的“故障DD安全”原则。

二、信号系统质量安全背景

截至2012年底，全国铁路运营通车总里程约为10万公里，预计到2020年，运营通车总里程将达12万公里。在城市轨道交通领域，2012年全国共有35个城市正在建设城市轨道交通，投入通车运营的城市轨道交通线路总里程达2042公里，预计到2020年，运营通车总里程将达到7400Km。信号系统是轨道交通领域众多机电自动化系统中最关键的部分，它好比人体的中枢神经，利用它可以把轨道交通各机电自动化系统有机的联系起来，实现之间的相互联动功能。从而实现保证列车运行和乘客安全，提高运行效率，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制等功能。信号系统质量的好坏，尤其是安全性能的好坏，直接关系到广大乘客的生命和财产安全。因信号系统本身质量问题而导致的行车事故越来越多，事故性质越来越严重，带来的危害也越来越大。如在1997年发生的“4・29特大事故”、1999年的“7・9列车颠覆事故”和2011年的“7・23动车特大事故”等均是由信号原因而造成的。

IRIS是一套适用于铁路行业的质量管理体系标准，它是在ISO 9001：2000的基础上，针对铁路行业的特殊要求增加了投标管理、项目管理、成本管理、绩效管理等方面的内容。在内容上涵盖了企业管理的方方面面，不仅包括了质量管理的内容，而且涉及环境管理、职业健康安全管理的内容。该标准借鉴了航天（AS9100）、汽车（ISO/TS16949）、食品工业（ISO22000）行业对于质量、安全方面比较好的做法，使之更贴合铁路行业实际，目前已经成为国际铁路行业普遍认可的质量管理体系标准。IRIS管理体系和ISO 9001：2000最大的不同是增加了许多如体系要求、项目管理、质量控制、设计与输入、设计和开发确认、生产过程和服务的规范等强制性项目要求。它是基于铁路行业的特殊要求，总结国际铁路巨头多年的经验，总结并提出了相应的系统化规范，集中体现了以产品全生命周期为核心的管理思想，增加铁路产品在安全性、可靠性及质量方面的特殊要求，要求其产品在性能、安全、成本、效率上加以体现，期望在合理的成本下确保顾客满意。

我国轨道交通信号系统，主要是遵照原铁道部制定的铁路行业标准或参照建设部、交通协会等制定的相关标准执行。1994年引入新版ISO9000系列标准，并逐步开展了第三方质量体系认证工作，促进了质量管理体系的普及和管理水平的提高。随着国民经济持续快速发展，城市化进程明显加快，为解决城市交通和环境问题，诸多大型、特大型城市把发展城际客运专线和城市轨道交通作为发展公共交通的根本方针，可以说我国轨道交通建设已步入建设的高峰期。由于目前我国信号系统技术发展滞后，大多数轨道交通线路，特别是城市轨道交通线路核心信号系统主要采用国外系统和技术，由国内集成商进行二次开发和集成配套。由于国内、外采用的信号系统的研制标准和技术水平存在差异，无法按照统一的标准进行质量管理，极易出现质量管理不善导致安全问题。2011年7月23日发生的温州动车组特大事故即是一起因信号系统质量控制不力引发的典型事故案例。因此，轨道交通信号系统集成已经成为一个高风险的工作。

三、信号系统集成质量安全管理策略

实施国产化政策，对扶持国有大型企业和民族工业发展，壮大我国轨道交通产业体系、拉动内需、保持经济持续稳定增长等具有重要作用。国家发改委于2010年以发改产业2866号文“国家发改委关于进一步推进城市轨道交通装备制造业健康发展的指导意见”，对轨道交通装备制造的国产化事宜提出要求，信号系统投标企业必须具备信号系统列车自动监控子系统（ATS）和计算机联锁子系统（CI）（或列车自动防护/列车自动驾驶（ATP/ATO）子系统）的合格产品研发和生产能力及信号系统集成能力。在当前“爆发式”的建设形势下，研发与工程并存、设计/生产与施工并存、国产与进口系统接口并存等，必须尽快建立符合国情和当前情况并与我国轨道交通信号系统建设模式相匹配的质量安全管理体系。笔者建议从以下方面加强对信号系统集成企业的质量安全管理工作。

1. 建立和统一产品质量检验标准，形成与自身相适应的质量管理体系

当前我国铁路及城市轨道交通领域，大部分采用西门子、庞巴迪、泰雷兹等国外系统供应商提供的信号系统设备，系统制式、系统设计及产品技术标准各不相同，建设和运营主管部门尚未对信号系统产品制定统一的技术标准和质量检验标准，给项目质量管理和控制带来难度。

国内信号集成商虽已各自建立ISO9000质量管理体系并通过了第三方质量认证，但由于各种原因并不能做到体系和实际的有机结合。相比之下国外的信号系统供应商大都以IRIS作为质量管理体系，从产品设计、研制生产、出厂检验、供应链管理、系统设计、勘察定测、施工安装、测试、交付、维护管理等，均严格遵守IRIS事先制定的质量管理和控制程序。并将程序细化到每一项活动，详细规定了每项活动的质量管理内容和控制方法，辅以相应的检验表单作为证据记录，从而保证整个活动质量管理过程的可追溯性。任何时间、地点，任何人都不能逾越质量这个红线，在上一工序出现的质量问题没有解决前，绝对不会放行进入下一工序。在整个质量管理活动中，质量工程师有绝对的话语权，尤其是安全保障工程师更具有一票否决权。从而实现产品全生命周期内的过程质量控制，确保将风险降低到最低限度。

第4篇：轨道交通信号系统范文

【关键词】 车――车通信 CBTC 通信 自动控制 信号控制系统

引言：

目前，大多数城市轨道交通信号系统都采用了CBTC系统，CBTC系统是基于通信的列车自动控制系统，其结构与应用已非常成熟。

随着技术的进一步发展，基于车――车通信技术的新型轨道交通信号控制系统将很有可能取代现有的CBTC系统，成为主流的轨道交通信号系统。

一、基于通信的CBTC信号控制系统原理及缺点

基于通信的CBTC系统的核心是列车自动控制系统（ATC），它由算机联锁子系统（CI）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动驾驶子系统（ATO）及列车自动监控子系统（ATS）构成。

各子系统之间通过数据通信传输子系统（DCS）作为信息交换网络，实现地面与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车自动驾驶自动化等功能等为一体化的自动控制系统。

其业务主要为：对列车实施调度、防护、操纵、多子系统通过计算机网络连接实现网络化信息化。具体功能表现为：列车按照运营图自动运行；为列车门、站台屏蔽门的开闭提供安全监控信息；全线列车及信号设备的自动监控；列车运行及信号运行的日志及数据收集存储；与外部接口系统（如：综合监控系统、时钟系统、乘客信息系统（PIS）、无线通信系统、TCC系统）的数据交互等。

虽然CBTC系统已日趋成熟且在轨道交通领域大量应用，但仍有不少问题亟待解决：如前后车运行联动的问题。CBTC系统虽支持不同控制级别列车的混跑，但当CBTC级别的列车与点式列车互相追踪时，前车车载设备在不同控制级、不同故障类型、不同驾驶模式下对后车运行的影响，以及前后车追踪间隔的设置等，都是需要进一步解决的问题。又如闯红灯防护问题。

在点式级别下，因为没有连续的车-地通信，且应答器作用范围有限，司机很难做到对列车的误启动保护。再如车-地无线传输及同站台换乘车站无线干扰的问题。车-地之间的无线传输对信号传输质量稳定性的影响，以及现场不同系统的复杂信号干扰对线路开通调试带来的困难，甚至在运营阶段由于通信不稳定而导致的列车紧急制动等问题，也需进一步优化。

为了进一步优化结构，解决以上问题，更新一代的基于车――车通信技术的新型城市轨道交通信号系统方案已悄然登场。

二、基于车――车通信的信号控制系统结构分析

基于车一车通信的新型信号控制系统，其本质是以列车为中心的新型CBTC系统。

根据ALSTOM在法国里尔l号线提出的基于车――车通信的新型CBTC系统概念，与传统CBTC系统相比，其结构中去掉了联锁子系统和区域控制器子系统，ATS直接与车载控制器VOBC进行通信，将进路信息发送给车载，车载根据进路信息，直接控制道岔的转动和进路的开放，以及移动授权的计算等与轨旁相关的安全功能。这一设计不但减少了联锁子系统，而且减少了系统的接口数量，从而降低了系统的复杂性。

由于精简了轨旁的设备，基于车一车通信的新型CBTC系统与传统CBTC系统在功能分配上差别很大：CBTC系统中大多数轨旁核心功能，都移至车载控制器上实现，大大简化了系统数据交互的复杂度，减少了信号系统网络负荷，缩短了通信时延，提高了系统整体性能。

在车――车通信方式中，后续列车根据自己的状态，向前行列车请求前车的位置信息。后续列车可根据收到的前车位置信息自行计算移动授权和相关的制动曲线。因此，前后列车之间，仅仅通过交互列车位置信息的简单动作便可实现列车移动授权的计算等功能，而无需由轨旁系统计算后再通过网络发送给车载控制器，这样就大量减少了数据通信量，降低了车载控制器的反应时间，并且能快速更新后续列车的速度曲线。

三、基于车――车通信的信号控制系统的优势

3.1结构简单成本低廉

车――车通信系统省略了联锁子系统和区域控制器子系统，其余各个子系统之间的数据流交互和接口简单清晰，避免了繁琐的流程，降低了各个子系统之间的耦合度，防止了各子系统的干扰，而且系统不用过多的连接，也解决了系统接口不兼容的问题，使系统在使用的过程中比较简单，维护过程中成本低廉。

3.2联锁功能更加灵活

车――车通信系统车载控制器的联锁功能可以在列车运行的过程中使之更加的灵活，可以对道岔道的转动进行控制，让列车能够及时地运行决策，提升列车的运行效率。

在确保运行安全的基础上，防止对各类设备的干扰，节省了大量管理设备的时间，而且在具体的运行设计中也节省了时间。

3.3信息交互能力大幅提升

基于车一车通信的新型信号控制系统取消了轨道旁的控制器设备，所以也不用存储联锁的数据，客观上精简了车――地之间交互的信息量以及交互时间，减少了车载控制器的系统反应时间，使得车载控制器反应的速度非常快，而且会及时地建立速度曲线，列车会将自己的运行状态调整，在列车发出请求后，迅速获得周围列车和设备的位置，在接收到相关的信息后，通过对移动授权的分析，绘制制动曲线。所以，在列车之间，其交互性大大的提高，而且，通过移动授权的计算，完成了各项功能。

3.4运行时间间隔进一步缩短

由于车――车通信系统减少了车载控制器的系统反应时间，于是它能提供更小的运行时间间隔。可以在保证安全的前提下，可以为运营提供更加灵活和多样化的运输组织方案。

3.4节省大量空间

车――车通信系统去掉了联锁子系统和区域控制器子系统，节省了大量的空间，不但提高了整个系统的运行性能，而且使列车在运行的过程中更加的安全。

总体而言，车――车通信系统对传统CBTC系统实现了创新，使信息的交互性更好，有效控制了车载控制器反应时间，使整个系统的运行性能更有保障。

四、结语

基于车一车通信的新型信号控制系统，能够大幅度提高系统的快速反应性能、机动灵活性能及安全稳定性能，具有很大的发展空间和潜力，将是未来城市轨道交通信号系统的发展趋势和方向。

参 考 文 献

[1]安静，王令群，吴汶麒. 基于无线通信的列车控制系统研究及应用综述[J]. 上海应用技术学院学报（自然科学版），2016，02：132-138.

[2]陆[，朱翔，纪文莉，郑国莘. CBTC系统无线通信采用UHF低频段的可靠性分析[J]. 城市轨道交通研究，2016，04：15-20.

第5篇：轨道交通信号系统范文

关键词：城市轨道交通；通信号维护支持系统；信号系统同步设计；可行性

中图分类号：C913文献标识码： A

1 、MSS产生背景及在设计施工中存在的问题

随着我国城市轨道交通事业的高速发展，城市轨道交通的安全、高效运营日益受到高度重视。信号系统作为保障行车安全的核心设备，当前迫切需要一套行之有效的手段对其进行有效的维护管理，及时发现、及时处理运行中的故障，保证稳定运行。城市轨道交通信号维护支持系统（Maintenance Support System，MSS）应运而生，该系统能够实时监测信号设备状态，并对状态信息进行分析、处理，及时发现故障隐患，对发生的故障及时定位，以压缩故障延时。

MSS脱胎于国铁的信号集中监测系统（微机监测），在设计和施工组织上多延用国铁的模式。在国铁因历史原因，造成信号集中监测的设计、施工与信号系统存在脱节，需要在信号系统已经安装好的设备上进行二次安装和二次配线。MSS对转辙机和信号机的监测需要在组合内部安装采集模块，沿用原有模式需要对组合内部配线进行更改。由于现场施工条件限制，现场改动组合内部配线容易出错，现场配线质量较难于控制。而且这些问题往往在设备上电调试期间甚至是到设备开通时才会被发现，在此期间处理问题对配线和校线都有很多不便，甚至会引发新的问题。

2、 MSS与信号同步设计的可行性与必要性

为了解决上述问题，避免既有国铁设计和施工模式的弊端在城市轨道交通中出现，通过深入思考，结合工程实践，认为只要做到MSS与信号系统同步设计及施工，就可以解决国铁模式的弊端。只需在信号图纸设计阶段做好与设计单位的沟通，由设计单位统一协调即可以做到与信号图纸同步统一设计。

在设计单位完成信号图纸后（主要包括信号平面布置图、电路、组合柜侧面端子配线表及排列表），MSS的监测对象和内容已经确定，配线位置、使用的传感器类型和数量也随之确定。设计单位在原图纸上增加MSS监测用传感器的安装方式、内部接线和配线，并将其接口配线统一引到侧面端子（需要安装MSS采集模块的组合侧面端子一般都有空余，足够MSS配线使用），然后由组合生产厂家在工厂内完成MSS采集模块的安装和配线，现场安装时只需要在MSS机柜与侧面之间进行配线。这样可以有效地降低模块安装和配线出错概率，大大提高施工效率和施质量。

3、 MSS与信号系统同步设计的初步实践

3.1 信号机点灯回路电流监测

点灯电流即为信号机灯丝继电器的工作交流电流，MSS采用WB21414SH1_0.5型双路电量传感器对其进行采集。某地铁工程加入电量传感器后信号机1DJ点灯电路的室内部分见图1，侧面内部配线图见图2，1DJ接点图见图3。

其中A路采集1DJ点灯电流。电缆从RD1的2接点接入侧面端子01-9处，原图中再由01-9接到1DJ的5接点。监测点设在01-9和1DJ的5接点连线处，穿心通过采集孔。传感器电源由内部06-5、06-6接入，输出接入内部01-17。现场施工时只需要将MSS供电接到侧面06-5、06-6，并把采集回线接到01-17即可。B路采集2DJ点灯电流，不再赘述。

对比：二次施工需要把5接点的焊点焊掉（从01-9处断开更麻烦，内部配线在端子排后端，需要拆下整个端子排），同步施工直接从01-9经传感器穿孔后焊到5接点即可，与原施工内容相比几乎没有变化。

3.2 道岔监测

以三相道岔为例，MSS监测内容为1DQJ状态、定位/反位表示、转辙机动作电流/功率曲线。MSS采用WB9060-7型电流、有功功率传感器，监测转辙机的动作电流曲线和功率曲线。1DQJ、定位/反位表示的采集与此类似，不再详述。断相保护器BDZ对应A、B、C三相电压的输出接点21、41、61分别接至传感器的采集端，电流穿心过采集孔至1DQJ的接点12、1DQJF的接点12、22。传感器电源由内部侧面06-14、06-15接入，采集输出接入内部侧面

03-15、03-16、03-17、03-18。同样，现场施工只需要把电源线、采集线接到对应的侧面即可。

4 、MSS与信号系统同步设计的意义及实现条件

MSS与信号系统同步设计避免了现场施工的重复劳动，提高了施工效率。由机柜厂家统一配内部线，施工方配采集线，减少了现场施工的工作量，降低了配线错误概率，提高了MSS的可靠性和稳定性。此外，如绝缘漏流测试线、外电网采集线等，需要在断电情况下才能配线，如果继续采用国铁模式则施工时间大大受限，往往会拖后工期。MSS的功能作用可以贯穿到整个地铁信号施工的过程中，而不仅仅是地铁正式运营以后对信号系统的维护支持，便于及早发现和协助解决隐患。

由此可见，MSS与信号系统同步设计具有重大意义。当然，同步施工对各方也提出了更高的要求。首先，绘制施工图纸需要更准确。不仅设计单位需要保证图纸的规范性一致性，做到概念明确无歧义，而且MSS厂家设计时要做到配线位置合适、监测点采集正确无遗漏、传感器类型及安装位置无误、接口数量类型明确等，这些都需要提前做好协调工作。其次，增加MSS配线后，组合内部配线更加复杂，加大了组合生产厂家的工作量，对组合生产厂家的业务水平要求也相应提高。

第6篇：轨道交通信号系统范文

【关键词】城市轨道交通；信号系统工程；接口管理

城市轨道交通工程是城市中的专业性、单位性的系统工程，同时也是一个城市展现其面貌的途径。一般情况下，城市轨道交通的工程设计、项目的成本以及涉及系统设备的可靠性、可用性等各方面都需要经过慎重的研究和论证；信号系统工程作为其中涉及运营安全相关的系统工程，便成为整个轨道交通建设过程中的重要组成部分，因为信号系统工程的接口（含内部接口和外部接口）较多且复杂，故加强信号系统工程接口方面的管理，实现信号系统工程与其他系统工程的“无缝”连接，将会为城市轨道交通的建设、运营安全，成为优秀的城市交通工具打下坚实的基础。

1 城市轨道建设工程信号系统的工程概况

城市轨道交通在城市建设的过程中具有重要的作用，一般城市轨道交通的建设工程都分为以下几个步骤。首先是前期工程，对轨道交通的建设工程进行初期的规划：线路走向、站点设置、工程的功能可行性研究及的初步设计等；其次是土建工程，对轨道交通的线路、站点区域进行土建开挖，进入土木结构工程建设阶段，为之后的设备安装工程提供前期保障；随后进行轨道线路铺设和车站的装饰装修工程；最后是轨道工程系统设备的安装调试和其他工艺需求的安装。在城市轨道建设的工程项目中，重要的步骤之一为安装、调试轨道交通的系统设备，需要对包括信号、通信、供电和监控等系统的软、硬件设备进行联合调试并实现联动，信号系统设备软、硬件设备调试则尤为重要。

城市轨道交通工程信号系统主要通过列车自动控制子系统（automatic control systems，ATC）实现对列车的自动控制，该自动控制系统又分为三个组成部分：列车自动监测系统（automatic test system，ATS）、列车自动防护系统（automatic test programm，ATP）和列车自动驾驶系统（automatic test operating，ATO），该控制系统能够有效地、实时地监控（监视和控制）列车的运行情况。由于我国的科技不断地快速发展，信息化的发展进程也随之加快并已应用在我国的各个领域之中，而在这个发展迅速的时代，城市轨道交通的信息化就应运而生了，列车的自动控制系统也是信息化的产物。列车控制系统能够将车上与地面设备紧密地联系在一起，通过二者的信息交换，形成一个严密的列车运行控制网络，保障了列车运行更加安全，提高了城市轨道交通的服务质量。

2 城市轨道信号系统工程接口的构成

按城市轨道交通的信号系统工程范围及技术接口协议来划分，信号系统工程主要存在外部接口和内部接口。信号系统内部的各个子系统之间的技术连接部分为内部接口，参与信号系统工程管理的各单位之间的工作接口也是内部接口；其他与信号系统工程的技术连接和工作连接部分为外部接口。协调好各个接口之间的关系，是工程顺利进行的保障。

2.1 内部接口

一般地，城市轨道交通信号系统的内部接口大致如下：

1）轨旁控制单元ATP与联锁系统之间的接口；

2）轨旁控制单元ATP与ATS之间的接口；

3）轨旁控制单元列车、线路数据库服务器与ATS之间的接口；

4）轨旁控制单元ATP与站台紧急停车按钮之间的接口；

5）轨旁控制单元ATP/轨旁控制单元列车、线路数据库服务器到中央服务和诊断系统的接口 ；

6）轨旁控制单元ATP之间车载子系统之间的接口；

7）轨旁控制单元列车、线路数据库服务器与车载子系统之间的接口；

8）轨旁控制单元ATP与轨旁控制单元ATP之间的接口 ；

9）轨旁子系统与轨旁服务和诊断之间的接口 ；

10）车载子系统与车载服务与诊断系统的接口；

11）车载控制单元与车载控制单元之间的接口；

12）ATS与联锁系统之间的接口；

13）联锁子系统、ATP/ATO子系统、 ATS子系统与电源子系统之间的接口

一般地，城市轨道交通工程的信号系统主要由联锁子系统、ATP/ATO子系统、 ATS子系统组成。个子系统之间的接口关系如下图所示。

中央ATS将列车运行交路计划下发，由联锁子系统、ATP/ATO子系统及信号部件、计轴和应答器部件等组成轨旁设备，共同执行进一步的联锁和轨旁ATP功能，为列车提供安全可靠的运行路径，列车上同样配置具备车载ATP/ATO设备，通过列车―地面信息连续的交互（无线通信），实现列车按计划的安全运行。

2.2 外部接口

1）与通信系统的接口

用于通信系统的时钟子系统向信号系统提供时钟信息。

2）与车辆的接口

主要表现为：车载子系统与列车控制装置之间的接口；车载子系统与驾驶室之间的接口；车载子系统与乘客信息系统/列车管理系统之间的接口。

3）与综合监控系统的接口

用于信号系统向综合监控系统提供全线列车运行信息。

4）与低压配电系统的接口

用于低压配电系统向信号系统的电源子系统提供电源。

5）与屏蔽门/安全门接口

用于站台屏蔽门/安全门与信号系统进行信息交互。

第7篇：轨道交通信号系统范文

关键词：轨道交通；课程体系；通信信号；技术体系：专业开设

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-5349（2016）05-0132-02

轨道交通通信号专业包含铁道通信信号和轨道交通通信信号技术两个方向，前者主要为大铁路服务，后者为城市轨道交通服务。不论铁道通信信号技术，还是轨道交通通信信号技术，各技术形成设备都自成系统，各系统既相互独立又相互联系，但是都属于自动控制领域和可靠性工程领域在铁路信号控制方面的一项应用技术，因此在人才培养上有共同的基础。

一、铁道通信信号专业人才培养体系

自2003年至今，铁路建设进入飞跃发展期，其中既包含既有线路的提速、电气化改造和铁路中长期路网规划而新建的普速、快速铁路，又有城际铁路和高速客运专线的开通，截止2015年底，全国铁路营业里程达到12.1万公里，其中高铁运营里程超过1.9万公里。由此，带来了轨道交通行业人才需求旺盛的局面。随着铁路的不断建设及投入运营，人才的需求出现井喷，出现了轨道交通行业人才供不应求的局面，各铁路背景院校对铁路专业进行了扩招，并出现了其他院校开设铁路专业的情况。

铁道通信信号专业是高等职业院校为长大铁路（指长大干线、支线、高速铁路、城际铁路、地方铁路等）通信信号工程建设和维护而培养铁道通信信号人才的专业，以车站信号联锁设备、区间信号闭塞设备、列车运行控制系统、铁路调度指挥系统为核心专业课，旨在培养铁道通信信号专业（侧重铁道信号）高端高技能型人才。该专业在各铁路背景院校均开设，在山东职业学院（原济南铁道职业技术学院）自2009年至现在，共计为济南、上海、兰州、南昌、成都等各铁路局及工程局培养技术人才共计约1000余人。经过近几年人才培养经验的积累，已形成较为完善的人才培养体系。其课程体系综合了计算机、通信技术和交通运输三个学科方面的课程，人才培养体系关系见图1。专业基础课主要包括：电工电路分析、电子技术、通信技术、计算机网络等，专业课主要包括：铁道概论、铁路信号基础、区间信号自动控制、车站信号自动控制、铁路调度指挥系统、列车运行控制系统等。

二、轨道交通通信信号技术专业人才培养体系

“十三五”时期，我国将进入城市轨道交通建设大发展阶段，到2020年，全国城市轨道建设里程将由2015年的3000公里达到7，000公里。随着城市轨道交通建设，会急需一批具有扎实基本功的轨道交通专业技术人才。依据国际轨道交通专业人才配备标准，每建设一公里城市轨道交通线路，至少需要60名管理及技术人员。由此可见，未来国内轨道交通从业人员需求量是相当巨大的。

城市轨道交通人才需求有区域性特点，因此各高等职业院校城市轨道交通人才培养主要以区域培养为主。以山东为例，山东现已开展济南、青岛地铁和轻轨建设（总规模约1200公里）。“十三五”期间，山东将加强城市交通体系建设，加快以轨道交通为主体的城市快速通道建设，推进济南、青岛地铁和轻轨建设， 启动烟台、潍坊、淄博、临沂、济宁、威海、日照等市轨道交通规划建设，因此未来山东省内城市轨道交通从业人员会有较大需求量，城市轨道交通相关专业的开办就显得极为必要。轨道交通通信信号技术专业主要为城市轨道交通建设（地铁和轻轨等）和维护培养城轨通信信号方向（侧重城轨信号）高端高技能型人才。

轨道交通通信信号技术专业人才培养体系关系图见图2，其课程体系综合了计算机、通信技术和交通运输三个学科方面的课程。其专业基础课主要包括：电工电路分析、电子技术、通信技术、计算机网络等，专业课主要包括：城市轨道交通概论、铁路信号基础、车站信号自动控制、ATC（列车运行控制系统）系统、城市轨道交通ATP及ATO系统、城市轨道交通ATS系统等。

三、专业开设情况

铁道通信信号专业和轨道交通通信信号技术专业都为轨道交通行业服务，可直接分为两个独立专业单独招生及授课。但从人才培养体系中大家又不难看出，铁道通信信号专业和轨道交通通信信号技术专业其支撑课程完全相同，因此其基础课程的设置完全相同， 且在个别专业基础课和专业课课程上也有交叉，因此也可按同一专业招生，其后分铁道通信信号和轨道交通通信信号技术不同方向，这样做的优点是：师资和实训资源实现最大程度的共享，并利于统筹安排，而且还可根据个人爱好及市场对专业人才需求（根据最近就业情况做出最精准判断）做出选择和判断，最大限度避免培养出的专业人才的浪费。

四、结语

随着高速铁路的发展和城市轨道交通的快速建设，通信信号技术及装备都得到了很大的发展，既给高等职业院校的人才培养带来了机遇，同时也带来了挑战。一方面随轨道交通的建设带来大量的人才需求，另一方面随着技术及装备发展对专业技术人才提出了更高的要求。因此只有不断的将各学科专业知识融合，紧紧地与现场设备及现代通信信号技术结合，才能培养出合格的、适应岗位需求的高端高技能型通信信号专业人才。

参考文献：

[1]张晓玲. 铁路与城市轨道交通人才需求调查分析与培养改革[J]. 城市轨道交通研究，2010（12）：12-14.

[2]罗建国，张丽华. 城市轨道交通对技能型人才的需求[J]. 中国科教创新导刊，2011（34）：191.

[3]慕威. 城市轨道交通运营管理专业人才需求及培养目标分析[J]. 现代商业，2013（06）：125-126.

[4]韩松龄. 我国城市轨道交通行业人才培养面临的难题及其解决途径[J]. 经济师，2013（03）：247-248.

[5]张洪满. 城市轨道交通运营管理专业人才需求及定位分析[J]. 职业时空，2014（05）：84-86.

第8篇：轨道交通信号系统范文

【关键词】城市轨道交通;联锁系统;MicrolokⅡ;信号

前言

国内城市轨道交通正处于跨越式发展的阶段中，在轨道交通成为广大市民出行最便利的方式之一的同时，作为其核心的信号系统设备也逐渐呈现在人们眼前。轨道交通信号系统国内外产品种类繁多，其中MicrolokⅡ联锁控制系统是多用途的铁路和轨旁联锁设备的控制和监视系统。MicrolokⅡ联锁控制系统的设计可以为轨道交通提供广泛的应用。

一、MicrolokⅡ系统的原理

（一）系统原理

MicrolokⅡ联锁控制器是一个提供故障安全二进制输入输出管理的安全逻辑处理器。每个MicrolokⅡ联锁控制器对应每个网络都仅有唯一的IP地址，通过轨旁网络与区域控制器保持安全通信。

MicrolokⅡ通过由简单到复杂的不同硬件配置来实现联锁功能。MicrolokⅡ的模块化设计可以使用户根据实际需要来配置系统，从而实现所需控制方式和接口需求。MicrolokⅡ的操作结构主要是用应用逻辑软件来实现的，该软件是用MicrolokⅡ编程工具配置实现的。

（二）MicrolokⅡ的应用和使用

MicrolokⅡ的应用和使用包括：轨旁信号直接控制、道岔位置监视、控制转辙机、通过钢轨通信、监视轨道电路的占用状态、机车信号传送/传输编码。其扩展应用和使用又包括：（作为）通信线路接口、非安全控制逻辑、轨旁信号和转辙机本地控制、非安全/与远端控制室代码线信息传输、与其他兼容系统不间断通信。

二、MicrolokⅡ系统的基本硬件和软件元素

（一）MicrolokⅡ系统的基本硬件

MicrolokⅡ系统的基本硬件包括：机笼、安全断路继电器（VCOR）、电源监控、电路绝缘/保护。

系统的构成有用于现地控制盘的非安全控制和指示的非安全I/O通道、用于与其他远端系统通信的安全串行I/O数据通道、用于非安全代码通信的非安全串行I/O通道、用于应用逻辑和执行软件下载和升级的串行I/O通道、用于指示系统结构和诊断的用户控制显示单元、轨道电路传输的车载信号的生成和编码、现地控制盘。

安全断路继电器（VCOR）用于CPU控制提供电池电源给安全输出电路。作为商业电源监视器，一个电源切断继电器提供非安全的商业电源故障指示。

电码化轨道电路和机车信号接口具有下列特色：用于电码化轨道电路信号接收和向钢轨输出轨道代码的接口盘、用于不同载频时车载信号输出的接口盘、用于使编码轨道探测反应时间最小化的快速分路模块。

电路绝缘/保护具有下列安全特性：用于双断安全输出电路绝缘的绝缘模块、用于非安全串行通信线的浪涌抑制/绝缘单元、用于保护与远端设备室安全串行连接的串行通信适配器盘。

（二）MicrolokⅡ系统的软件元素

MicrolokⅡ系统的软件元素：MicrolokⅡ通过使用软件发挥硬件的作用，它基于布尔函数的逻辑对处理系统输入变量和输出函数的软件进行开发和维护。在建立MicrolokⅡ应用源文件时必须遵守一些规则和协议。MicrolokⅡ程序是不拘格式的，并且不易受损。MicrolokⅡ支持两种数据类型：布尔比特位和数字变量。离开了对布尔逻辑的准确理解就不能对MicrolokⅡ支持软件进行升级和维护。

三、MicrolokⅡ联锁系统的现场应用

（一）MicrolokⅡ联锁系统的工作方式

MicrolokⅡ联锁控制系统在轨道交通系统中用作安全联锁控制器和轨道电路的通信中介，执行联锁逻辑功能，驱动安全输入输出设备。MicrolokⅡ联锁控制系统一般在设备集中车站安装为联锁Microlok和轨道Microlok两个独立而相互联系的机柜，均采用双机热备的工作方式。

（二）联锁Microlok

联锁Microlok通过操控相关继电器负责车站联锁区域道岔和信号机的控制，并将运算数据和轨道电路数据通过非安全逻辑控制器（NVLE）与车站控制工作站及控制中心数据进行实时通信交互。任何必须的安全输出都通过与Microlok并口相连的安全型继电器实现。

（三）轨道Microlok

轨道Microlok是联锁Microlok的从单元，实现串行通信，完成速度数据逻辑控制，与轨道电路进行数据通信，并将相关数据传送给联锁Microlok。轨道电路将信息送到系统进行管理，以便控制中心进行安全处理和通信。

图1

（四）MicrolokⅡ系统的故障诊断和维护

MicrolokⅡ联锁控制系统是一个具有软件多样性和自诊断功能的安全系统。每个MicrolokⅡ联锁控制器包括主备两个单元。当在线单元故障时系统自动切换到备用单元并向车站控制工作站和控制中心发出报警信息，当备用单元故障时在线单元在正常工作的同时向车站控制工作站和控制中心发出报警信息。MicrolokⅡ联锁控制器板卡上提供用于检测和设置的串口，可用于连接带有相应串口的笔记本电脑，通过电脑上安装的诊断程序对联锁控制器进行相应的历史记录下载、系统时钟修正、应用程序更新等操作。

四、MicrolokⅡ联锁系统的发展

城市轨道交通信号联锁系统快速发展，MicrolokⅡ联锁控制系统经历了长期的应用实践，在半移动闭塞、移动闭塞控制广泛应用的环境下为确保列车运行安全提供必需的联锁功能。经过多年的积累和升级发展，MicrolokⅡ接口已经可以包括本站及其联锁区内其它车站的信号机、转辙机、计轴主机、紧急停车按钮、自动折返按钮、站台屏蔽门和防淹门等。

MicrolokⅡ作为较为成熟的联锁控制系统在今后轨道交通中可以继续实现它的功能和价值。信号联锁系统伴随着轨道交通科学技术的发展，计算机和通信技术的深度融合，成为了当今世界轨道交通系统的主流形势，对加强系统集成起到巨大推动作用，进一步推动信号联锁系统向安全系统化、移动智能化的大力发展，为适应城市轨道交通信号联锁系统的技术发展，提供了有力的科学技术条件，为实现信号联锁系统的创新打下了坚实基础。

五、结语

随着国内经济的快速发展，城市轨道交通得到了极大的发展。在发展的大环境中信号联锁系统也随着前进的步伐正在逐步的升级完善，以降低和减少故障的发生，保证行车安全和人身安全。城市轨道交通信号联锁系统的技术日趋成熟，可以满足人们对轨道交通安全、准点、高效、节能等不断增长的需求，从而支撑和引领轨道交通信号系统向更加安全化和智能化的方向发展。

参考文献

[1]林瑜筠.城市轨道交通联锁系统[M].中国铁道出版社，2013.

[2]刘伯鸿.城市轨道交通车辆段信号技术[M].西南交通大学出版社，2012.

[3]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].电子工业出版社，2011.

第9篇：轨道交通信号系统范文

关键词：地铁信号维护支持系统信息安全采集设计

中图分类号：S611文献标识码： A

前言：城市轨道交通信号系统快速发展，特别是基于无线通信的列车控制系统和无人驾驶等先进技术的应用，使得列车的行车间隔越来越短，信号维护压力越来越大，这就需要在城市轨道交通信号系统中引入信号维护支持系统。城市轨道交通信号维护支持系统，为城市轨道交通系统的信号设备维护、维修提供全方位的服务和支持，为其提供一个日常管理和维护的工作平台，能够有效提高信号设备的维护质量和维护效率，为城市轨道交通系统的安全、高效运行提供有力的支持。

一、地铁信号维护支持系统与管理

轨道交通信号系统中，将地铁信号的维护支持系统即MSS（Maintenance Support System）引入，并作为整个信号系统在进行状态监测、日常维护的辅助工具，在列车自动防护系统（ATP）、列车自动运行系统（ATO）、列车自动监控系统（ATS）和计算机联锁（CI）、数据通信子系统（DCS）等发生故障的情况下，能快速、准确地帮助信号维护人员将故障设备进行定位，对维修作业进行管理，并能提供维护项目相对应的指导文档，制定维护计划，完成维护管理。对信号系统中各类信息的采集网络如图1.1

1.1地铁信号维护支持系统信息安全采集网络结构图

二、接口安全问题

地铁交通信号维护支持系统通过数据接口对信号设备进行信息采集，信号设备提供的接口方式有串口RS232、RS422 /485、CAN总线、以太网，通常车载控制器（CC） 、列车自动监控系统（ATS） 、区域控制器（ZC） 、联锁（CI) 、 数据通信子系统（DCS) 等信号设备提供以太网接口，计轴（ACS）、UPS、智能电源屏等设备提供RS232 或RS422 /485 接口。

信号设备与信号维护支持系统采用RS232、RS422 /485、CAN 等接口进行通信时，通讯设备间可能存在参考电位不同、系统噪声以及浪涌等，容易造成影响信号设备正常工作的通信故障甚至信号设备的损坏，严重时则会影响到行车效率和行车安全。

而在采用以太网将信号维护支持系统接锁、数据通信、区域控制器、列车自动监控等子系统时，则有可能出现因外接系统造成原来各子系统相对独立的信息采集、传输方面的额外连接，进而造成各系统直接的数据传输混乱。同时，也因为外部数据进锁系统，增加了计算机病毒、外部数据给联锁信息带来不安全隐患。如果出现上述问题，将可能造成整个系统的数据安全问题，甚至是系统的崩溃，对信号系统以及运营安全带来巨大影响。

三、串口通信安全方案

信号设备通过串口与信号维护支持系统通信时，通常联锁提供RS-422 接口，ACS、UPS、智能电源屏等信号设备提供RS-485 接口。为了实现信号维护支持系统对信号设备接口信息的安全采集，通常采用带光电隔离的串口．

1、系统隔离

信号传输中非预期的电涌可能由多种原因引起，它们是电流通过感应方式耦合到电缆上的结果，信号系统中的长电缆特别容易受此现象的影响。电机操作尤其容易引起地电位的快速变化，这些变化可产生电流，流过所有邻近线路以补偿地电位。其他感应电涌来源包括静电放电( ESD) 和电击 ，它们可导致线路中的电位高达数百或甚至上千伏特，并表现为瞬态电流和电压浪涌。

由于RS-485 系统铺设距离长并且连接多种系统，特别容易受到这类情况的影响。为防范此类潜在的破坏，总线上的所有设备和连接至总线的系统都必须参考同一地线。将RS-485 系统器件与连接至总线的各个系统隔离，可防止接地环路和电涌损坏电路。连接至RS-485电缆总线的各系统和每个RS-485 电路都有单独且隔离的地线，使各RS-485 电路仅参考同一地线，可消除接地环路。通过隔离，还可以使RS-485电路基准电压水平随着电缆线中产生的电涌而升高和降低。使电路基准电压源随浪涌而变化，而不是钳位在固定的地线，可防止器件损坏。为实现系统隔离，必须将RS-485 信号线和电源隔离。电源隔离是使用隔离DC-DC 电源实现的。信号隔离通常是使用光耦合器实现的。隔离的实现方式并不复杂，但设计者在实现隔离电路时必须考虑多个因素。由于数字隔离器不支持RS-485 标准，无法在RS-485 接收器、驱动器和RS-485 电缆之间插入数字隔离器。为实现RS-485 系统信号路径隔离，需要在RS-485 驱动器、接收器和本地系统之间的数字信号路径中设计一个隔离器。

2、系统应用

RS-485 总线标准是使用最广泛的物理层总线设计标准之一。RS-485 标准可用于驱动多达32个驱动器/接收器。长度可以达4 000 m。RS-485的多功能性使该设计适用于各类应用，尤其是远程的系统间连接。RS-485 驱动器使用平衡的差分信号通过两条输出线路发送数据信号。接收器通过将这两个输入信号互相比较进而确定逻辑状态。驱动器和接收器包含差分放大器和两个差分信号线路之间的电路引导电流。相比单端驱动方案( 如RS-232)差分信号的使用使系统具有较高的抗噪水平。

所有的RS-485 驱动器还包含使能驱动，可使驱动器处于高阻状态。使能驱动功能可使多个驱动器共享同一总线并防止总线竞争问题。驱动器使能功能和软件协议定义了驱动器之间线路共享的仲载程序。软件协议在驱动器之间仲载，确保一次只有一个驱动器保持激活状态。此仲裁允许多达32 个驱动器共享线路。RS-485 可采用一种半双工、双向、双线、多分支配置，在一条总线上支持多达32 个驱动器和32 个接收器。线路上的每个节点都包含一个接收器和一个驱动器。在此配置中，所有的接收器和驱动器都共享相同的两个差分信号线路．双线系统可以使用一条双绞线安装。该设计可简化安装并降低成本，但它需要所有驱动器共享线路，从而限制了最大数据吞吐率。

利用数字隔离技术可减少信号失真和误差，并防止系统和组件发生和总线电压及接地失配。在网络安全问题日益突出的今天，采用串口通信的方式可以有效隔离病毒。串口间的数据流、编码格式、数据报文完全由串口通信程序控制，通用的TCP /IP 协议、UDP 协议无法在此通过。

同时串口通讯协议不是标准协议，都是自己根据系统特点设计，只有符合串口通讯协议的数据才能完成传输，如果设备间只是通过串口进行连接，病毒将无法通过串口通信线路进行传播。造成串口通信设备损坏的主要原因有两端设备不共地、浪涌、感应雷击、静电干扰、热插拔、电磁干扰等，当串口通信设备采用光电隔离技术后，两端串口通信设备的电气与地线回路完全隔离，使得一侧的电信号变成光信号传到另一侧以后，再将光信号转换回电信号，从而保护了串口通信设备，提高了系统通信的可靠性与稳定性。

3、通信接口机

如果信号维护支持系统直接通过交换机与信号设备相连，可能造成本来没有互连关系的信号设备通过信号维护支持系统提供的交换机有了互连关系，对列车的安全运行来说具有一定的风险。当需要采集的接口数据量较大，同时通信距离又较远，采用光电隔离的串口通信安全方案无法满足要求时，可以采用以太网通信安全方案。在通信安全方案中可以采用通信接口机实现信号设备与信号维护支持系统间的互联互通，同时保证通信的安全。

因此，通信接口机可以很好地实现信号维护支持系统与信号设备间、各信号设备间的安全隔离。若采用通信接口机作为安全隔离方案，还需要考虑通信接口机、多串口卡( 当信号维护支持系统提供的串口太少且无法满足与多种信号设备通信时，采用多串口卡进行串口扩展) 的串口速率以及网络的数据。若信号设备发送给信号维护支持系统的数据量特别大，由于串口速率较小，此时就不适合采用通信接口机这种安全隔离方案，只能采用其它的安全隔离措施。

结语：综上所述，地铁交通信号系统是运营生产的关键设备，日益增长的客流对信号设备安全、高效运行的要求越来越高。信号维护支持系统通过对信号设备

工作信息的实时采集和智能分析，可以从整个信号系统的视角对信号系统的运行质量进行评估。对信号设备的运行进行实时监测，能够及时地对设备运行故障发出预警，提高信号系统的维护质量。在地铁信号维护支持系统中串口安全通信的优点是基于光电隔离的串口通信成本低，隔离病毒。但是通信速率较低，通信距离短；适用于通信距离短、通信数据量较小的信号设备通信。通信接口机优点成本低，隔离病毒，各路通讯通道间相互独立。但是通信速率较低，不适合通信数据量较大的场合，适用于控制中心、设备集中站、车辆段/停车场的信号设备的通信安全隔离，因此在应用时可根据不同的场景选择不同的设计方案。

参考文献：

［1］王诗琦．网络安全隔离与信息交换技术的系统分析［J］．信息通信，2012，（3）．

［2］周英汉．城市轨道交通通信信号仿真系统的研究与实现［J］．信息系统工程，2013，（10）．

［3］陈登科．城市轨道交通信号系统网络安全分析［J］.铁路通信信号工程技术，2012，（9）.