經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)及系統(tǒng)模式

• 陳博 2023年7月25日 來源：中研網(wǎng) 1427 94
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當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展下行壓力增大，發(fā)改委已經(jīng)完成了城鎮(zhèn)軌道交通工程包，進(jìn)一步增強(qiáng)城市軌道交通對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用。最近五六年，我國(guó)城市軌道交通一直保持著快速的發(fā)展勢(shì)頭，京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)這三大區(qū)域"十四五"期間計(jì)劃新開工城際和市域（郊）鐵路

欲了解更多城市軌道交通行業(yè)的未來發(fā)展前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2023-2028年中國(guó)城市軌道交通行業(yè)市場(chǎng)前瞻與未來投資戰(zhàn)略分析報(bào)告》。

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展下行壓力增大，發(fā)改委已經(jīng)完成了城鎮(zhèn)軌道交通工程包，進(jìn)一步增強(qiáng)城市軌道交通對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用。發(fā)改委明確，新開工約1000公里，2025年基本建成軌道上大灣區(qū)。

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近些年中國(guó)城市軌道交通一直保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，同時(shí)，在國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃出臺(tái)的背景下，都市圈和城市群建設(shè)多制式、多元化的城市軌道交通的熱情和需求也隨之高漲。

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當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展下行壓力增大，發(fā)改委已經(jīng)完成了城鎮(zhèn)軌道交通工程包，進(jìn)一步增強(qiáng)城市軌道交通對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用。最近五六年，我國(guó)城市軌道交通一直保持著快速的發(fā)展勢(shì)頭，京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)這三大區(qū)域"十四五"期間計(jì)劃新開工城際和市域（郊）鐵路共1萬公里左右。計(jì)劃到2025年，基本形成城市群1至2小時(shí)出行圈和都市圈1小時(shí)通勤圈，軌道上的京津冀、長(zhǎng)三角和粵港澳大灣區(qū)基本建成。

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城市軌道交通是屬于集多專業(yè)、多工種于一身的復(fù)雜系統(tǒng)，通常由軌道路線、車站、車輛、維護(hù)檢修基地、供變電、通信信號(hào)、指揮控制中心等組成。城市軌道交通的運(yùn)輸組織、功能實(shí)現(xiàn)、安全保證均應(yīng)遵循有軌道交通通的客觀規(guī)律。

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在運(yùn)輸組織上要實(shí)行集中調(diào)度、統(tǒng)一指揮、按運(yùn)行圖組織行車。在功能實(shí)現(xiàn)方面，各有關(guān)于專業(yè)如線路、車站、隧道、車輛、供電、通信、信號(hào)、機(jī)電設(shè)備及消防系統(tǒng)均應(yīng)保證狀態(tài)良好，運(yùn)行正常。在安全保證方面，主要依靠行車組織和設(shè)各正常運(yùn)行，來保證必要的行車間隔和正確的行車線路。

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為了保證列車運(yùn)行安全、正點(diǎn)，在集中調(diào)度、統(tǒng)一指揮的原則下，行車組織、設(shè)備、車輛檢修、設(shè)備運(yùn)行管理、安全保證等均由一系列規(guī)章制度來規(guī)范。列車運(yùn)行是一個(gè)多專業(yè)、多工種配合工作，圍繞安全行車這一中心而組成的有序聯(lián)動(dòng)、時(shí)效性極強(qiáng)的系統(tǒng)。軌道交通系統(tǒng)中，采用了以電子計(jì)算機(jī)處理技術(shù)為核心的各種自動(dòng)化設(shè)備，從而代替人工的、機(jī)械的、電氣的行車組織、設(shè)備運(yùn)行和安全保證系統(tǒng)。

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城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通最基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，不僅影響著軌道交通的行車速度及列車運(yùn)行間隔，而且影響列車通過能力及輸送能力，同時(shí)信號(hào)系統(tǒng)也是安全行車的重要保證，信號(hào)系統(tǒng)是衡量城市軌道交通先進(jìn)程度的一個(gè)重要方面。根據(jù)城市軌道交通高密度、短間隔的特點(diǎn)，城市軌道交通從傳統(tǒng)的以地面信號(hào)為主發(fā)展為自動(dòng)控制列車和自動(dòng)調(diào)整追蹤間隔的方式?，F(xiàn)在的城市軌道交通中的信號(hào)系統(tǒng)按其功能主要由以下幾個(gè)系統(tǒng)組成。

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1、閉塞系統(tǒng)

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城市軌道交通信號(hào)的區(qū)間閉塞技術(shù)經(jīng)過了漫長(zhǎng)的發(fā)展過程，截止目前可以分為固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞三種方式。

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（1）固定閉塞方式

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固定閉塞方式屬二十世紀(jì)八十年代技術(shù)水平，西屋公司、GRS公司分別用于北京地鐵、上海地鐵一號(hào)線的ATC系統(tǒng)均屬此種類型。固定閉塞方式，采用傳統(tǒng)的多信息音頻軌道電路，按固定方式，根據(jù)線路情況、列車特性和固定的速度等級(jí)確定閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，列車以閉塞分區(qū)為最小行車間隔，且需設(shè)防護(hù)區(qū)段。其傳輸?shù)男畔⒘可?，?duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)信息代碼，即該區(qū)段所規(guī)定的最大速度碼或入口/出口速度碼。

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列車速度監(jiān)控一般采用的是閉塞分區(qū)出口檢查方式，當(dāng)列車的出口速度大于本區(qū)段出口速度時(shí)，車載設(shè)備便對(duì)列車實(shí)施懲罰性制動(dòng)，為保證列車運(yùn)行的安全，這種滯后的速度檢查方式必須要有一個(gè)完整的閉塞分區(qū)作為列車的安全保護(hù)距離，對(duì)于地鐵的折返軌道來說，需要有較長(zhǎng)的尾軌才能保證折返的能力和列車運(yùn)行安全。系統(tǒng)的ATP采用階梯式控制方式，對(duì)列車運(yùn)行控制精度不高，降低列車運(yùn)行舒適度、增加司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。限制了通過能力的進(jìn)一步提高。固定閉塞分區(qū)的劃分依賴于指定列車的性能，對(duì)線路上有不同性能的列車時(shí)，為保證安全，需按最嚴(yán)格條件設(shè)計(jì)，既影響運(yùn)行效率也不適應(yīng)今后列車類型變更。

（2）準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式的ATC系統(tǒng)

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基于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的ATC系統(tǒng)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展而發(fā)展起來的，具有90年代的世界先進(jìn)水平，是目前廣泛應(yīng)用、成熟且先進(jìn)的ATC系統(tǒng)。目前廣州地鐵一號(hào)線和二號(hào)線、上海地鐵二號(hào)線均采用該種系統(tǒng)，南京地鐵一號(hào)線、深圳地鐵也已確定采用該種系統(tǒng)。

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基于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞式的ATC系統(tǒng)在國(guó)際上也已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，目前具代表性的有：美國(guó)USSI公司的ATC系統(tǒng)、德國(guó)SIEMENS公司的ATC系統(tǒng)、法國(guó)ALSTOM公司的ATC系統(tǒng)、英國(guó)WESTINGHOUSE公司的ATC系統(tǒng)以及日本HITACHI公司的ATC系統(tǒng)。)

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準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式一般采用數(shù)字式音頻無絕緣軌道電路（也有采用音頻無絕緣軌道電路+感應(yīng)電纜環(huán)線或計(jì)軸+感應(yīng)電纜環(huán)線方式）作為列車占用檢測(cè)和ATP信息傳輸媒介，具有較大的信息傳輸量和較強(qiáng)的抗干擾能力。通過音頻軌道電路的發(fā)送設(shè)備向車載設(shè)備提供目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)（曲線半徑、坡道等數(shù)據(jù)）等信息，ATP車載設(shè)備結(jié)合固定的車輛性能數(shù)據(jù)計(jì)算出適合本列車運(yùn)行的速度/距離曲線，保證列車在速度/距離曲線下有序運(yùn)行，提高了線路的利用率。系統(tǒng)的ATP采用速度/距離曲線的控制方式，提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，列車追蹤運(yùn)行最小安全間隔較固定閉塞短，對(duì)提高區(qū)間通過能力有利。這種ATC系統(tǒng)，列車仍以閉塞分區(qū)為最小行車安全間隔，但根據(jù)目標(biāo)速度和目標(biāo)距離隨時(shí)調(diào)整列車的可行車距離，該種方式后續(xù)列車所知道的目標(biāo)距離是距前車或目標(biāo)地點(diǎn)所處軌道電路區(qū)段邊界的距離，不是距前車的實(shí)際距離，因此，該種ATC系統(tǒng)相對(duì)于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)而言也稱為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞式的ATC系統(tǒng)。

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該系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)技術(shù)為基礎(chǔ)，仍用鋼軌來作為列車地面信息的傳送載體。在信號(hào)傳輸、信號(hào)處理過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化操作，不但使信息量加大，而且抗干擾能力增強(qiáng)，車載設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)列車的連續(xù)曲線速度控制。采用這種方式構(gòu)成的ATC系統(tǒng)，地面軌道電路可以向列車傳遞足夠用于列車連續(xù)曲線速度控制的信息（包括目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)、線路允許速度、軌道電路標(biāo)號(hào)及長(zhǎng)度等）。這種方式可以減少階梯式控制的安全保護(hù)距離對(duì)列車運(yùn)行間隔時(shí)間的影響，提高了列車控制的精度，并提高了行車效率。連續(xù)曲線速度控制的運(yùn)用使得司機(jī)在駕駛中也比較輕松，不需要進(jìn)行頻繁的制動(dòng)、牽引，可以達(dá)到較好的節(jié)能效果，乘客的乘坐舒適度也可得到相應(yīng)提高。

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這種ATC系統(tǒng)，列車追蹤運(yùn)行的最小安全間隔的最大值為安全保護(hù)距離加一個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度；列車的最小正常追蹤運(yùn)行間隔為安全保護(hù)距離加一個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度再加最高允許速度下使用常用制動(dòng)直至停車的制動(dòng)距離。該種方式后續(xù)列車所知道的目標(biāo)距離是距前車或目標(biāo)地點(diǎn)所處軌道電路區(qū)段邊界的距離，不是距前車尾部的實(shí)際距離，因此，根據(jù)目標(biāo)速度和目標(biāo)距離隨時(shí)調(diào)整的列車可行車距離是"跳躍式"的，即在列車尾部依次出清各電氣絕緣節(jié)時(shí)"跳躍式"跟隨。因此，列車的追蹤間隔和列車控制精度除取決于線路特性、停站時(shí)分、車輛參數(shù)外還與ATP/ATO系統(tǒng)及軌道電路的特性密切相關(guān)，如軌道電路的最大和最小長(zhǎng)度、傳輸信息量的內(nèi)容及大小、軌道電路分界點(diǎn)的位置等。

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（3）移動(dòng)閉塞方式

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移動(dòng)閉塞方式不依靠軌道電路，而是采用交叉感應(yīng)電纜、漏纜、裂縫波導(dǎo)管或擴(kuò)頻電臺(tái)等通信方式實(shí)現(xiàn)車地、地車間雙向?qū)崟r(shí)的數(shù)據(jù)傳輸來檢測(cè)列車位置，使地面信號(hào)設(shè)備可以得到每一列車連續(xù)的位置信息和列車運(yùn)行其它信息，并據(jù)此計(jì)算出每一列車的運(yùn)行限制速度，并動(dòng)態(tài)更新，發(fā)送給列車，列車根據(jù)接收到的運(yùn)行限制速度和自身的運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算出列車運(yùn)行的速度/距離曲線，車載設(shè)備保證列車在該曲線下運(yùn)行。因此，在保證安全的前提下，能最大程度的提高通過能力。

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由于沒有預(yù)先設(shè)置的閉塞分區(qū)，不以固定閉塞分區(qū)為列車追蹤的最小單元。因此，列車追蹤運(yùn)行的最小安全間隔為安全保護(hù)距離；列車的最小正常追蹤運(yùn)行間隔為安全保護(hù)距離加最高允許速度下使用常用制動(dòng)直至停車的制動(dòng)距離。該種方式后續(xù)列車所知道的目標(biāo)距離是距前車尾部的實(shí)際距離。因此，根據(jù)目標(biāo)速度和目標(biāo)距離隨時(shí)調(diào)整的列車可行車距離是"連續(xù)式"的，不向準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的"跳躍式"。因此，列車的追蹤間隔和列車控制精度只取決于線路特性、停站時(shí)分、車輛參數(shù)，使得系統(tǒng)較準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)具有較大的運(yùn)用靈活性和較小的行車間隔。

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采用通信技術(shù)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)已處于實(shí)用階段，其中利用交叉感應(yīng)電纜方式的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)已有較成熟的使用經(jīng)驗(yàn)，采用無線擴(kuò)頻電臺(tái)、裂縫波導(dǎo)管等方式的移動(dòng)閉塞也有工程實(shí)例?；谝苿?dòng)閉塞式的ATC系統(tǒng)除ALCATEL公司的系統(tǒng)外，其它公司的系統(tǒng)也逐步發(fā)展得比較成熟，有些正在發(fā)展之中，目前最具代表性的有：加拿大ALCATEL公司基于交叉感應(yīng)電纜的ATC系統(tǒng)、美國(guó)GE公司基于無線通信的ATC系統(tǒng)、法國(guó)ALSTOM公司基于裂縫波導(dǎo)的ATC系統(tǒng)以及德國(guó)SIEMENS公司基于環(huán)線的ATC系統(tǒng)。

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基于移動(dòng)閉塞式的ATC系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始逐步投入應(yīng)用。在國(guó)際上除基于地面交叉感應(yīng)電纜的ATC系統(tǒng)有較多的實(shí)際運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)外，基于其它通信方式的ATC系統(tǒng)剛剛開始推廣應(yīng)用，但隨著技術(shù)的發(fā)展，基于移動(dòng)閉塞的ATC系統(tǒng)將會(huì)得到很大的發(fā)展。

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2、列車檢測(cè)系統(tǒng)

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城市軌道交通系統(tǒng)以軌道電路作為列車檢測(cè)方式，軌道電路平均長(zhǎng)度在250m左右，有絕緣軌道電路要按閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，切割鋼軌裝設(shè)大量的絕緣部件，其維修工作量相當(dāng)大。

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把閉塞分區(qū)細(xì)化可以顯著提高線路的通過能力，但是隨著閉塞分區(qū)細(xì)化，絕緣節(jié)數(shù)量就要增加很多，這不僅降低了旅客的舒適度而且維修工作的工作量大大增加了，故障點(diǎn)也隨著增多，所以在新建的城市軌道交通系統(tǒng)中，大多采用無絕緣軌道電路代替有絕緣軌道電路。

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在移動(dòng)閉塞方式中，列車位置檢測(cè)有的已經(jīng)不是由軌道電路來實(shí)現(xiàn)的，而是由安裝在線路中間的交叉感應(yīng)線實(shí)現(xiàn)的。列車通過感應(yīng)線交叉點(diǎn)時(shí)，車載感應(yīng)器可以檢測(cè)出感應(yīng)線變化的相位信息，通過車載計(jì)算機(jī)可以精確的計(jì)算出列車的實(shí)際位置。

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3、車站信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)

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信號(hào)聯(lián)鎖技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了機(jī)械聯(lián)鎖、繼電器聯(lián)鎖和目前大量使用的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖等過程。機(jī)械聯(lián)鎖目前已不再采用。繼電器聯(lián)鎖有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)，可以很好的保證行車安全，但是這種聯(lián)鎖制式卻存在故障檢測(cè)和診斷能力差，與現(xiàn)代化的行車指揮自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合難度大的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖已開始成為城市軌道交通建設(shè)中信號(hào)聯(lián)鎖制式的首選。

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計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的功能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)，它可以完成很多以前繼電器聯(lián)鎖無法完成的功能。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在軟件和硬件方面都采用了模塊化結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作的標(biāo)準(zhǔn)化，提高了系統(tǒng)的通用性。聯(lián)鎖系統(tǒng)的適應(yīng)性、擴(kuò)展性加強(qiáng)了，并且可以利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大、運(yùn)算速度快、軟件技術(shù)靈活等特點(diǎn)，構(gòu)成具有豐富信息處理功能的一體化系統(tǒng)。

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4、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

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列車運(yùn)行控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱ATC系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由3部分組成：列車超速防護(hù)系統(tǒng)ATP、列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO和列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)ATS。三個(gè)子系統(tǒng)通過信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。

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5、列車超速防護(hù)系統(tǒng)

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ATP系統(tǒng)由地面設(shè)備、車載設(shè)備組成，主要用于對(duì)列車駕駛進(jìn)行超速防護(hù)，對(duì)與安全有關(guān)的設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)督列車在安全速度下運(yùn)行，確保列車一旦超過規(guī)定速度，立即施行制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)列車間隔保護(hù)、超速防護(hù)等功能，它的主要工作原理是：控制中心不斷將控制信息通過鋼軌或無線通道傳遞給運(yùn)行中的列車，列車上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算出列車運(yùn)行的實(shí)時(shí)速度和允許速度，依照實(shí)時(shí)速度必須低于允許速度的原則進(jìn)行列車速度監(jiān)督及控制。使用ATP系統(tǒng)可以大大縮短列車的運(yùn)行間隔，提高線路的利用率和行車的安全性。

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6、列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

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ATO子系統(tǒng)是控制列車自動(dòng)運(yùn)行的設(shè)備，由車載設(shè)備和地面設(shè)備組成，主要用于實(shí)現(xiàn)"地對(duì)車控制"，即用地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)的控制，ATO系統(tǒng)可以使列車經(jīng)常處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，避免不必要的、過于劇烈的列車加速和減速，明顯的提高旅客的舒適度，提高列車準(zhǔn)點(diǎn)率及減少輪軌磨損，與列車的再生制動(dòng)相配合，可以節(jié)省電能的消耗。在ATP系統(tǒng)的保護(hù)下，根據(jù)ATS的指令實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的自動(dòng)駕駛、速度的自動(dòng)調(diào)整、列車車門控制。

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7、列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)ATS

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ATS系統(tǒng)由控制中心、車站、車場(chǎng)以及車載設(shè)備組成。主要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對(duì)全線列車運(yùn)行進(jìn)行管理。它給行車調(diào)度人員顯示出全線列車運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)督和記錄運(yùn)行圖的執(zhí)行情況，在列車因故偏離運(yùn)行圖時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)，通過ATO接口向旅客提供運(yùn)行信息通報(bào)。

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  2023-2028年中國(guó)城市軌道交通行業(yè)市場(chǎng)前瞻與未來投資戰(zhàn)略分析報(bào)告

  中研普華通過對(duì)城市軌道交通行業(yè)長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，分析城市軌道交通行業(yè)需求、供給、經(jīng)營(yíng)特性、獲取能力、產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈等多方面的內(nèi)容，整合行業(yè)、市場(chǎng)、企業(yè)、用戶等多層面數(shù)據(jù)和信息資源，為客...

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