第一節　信號系統的定義與功能

一、信號系統

信號系統是傳統的“信號、聯鎖、閉塞”的總稱，是由各類信號顯示、軌道電路、道岔轉轍機等設備及其他附屬設施構成的完整的體系。信號系統擔負著路網上各種行車設備、運行列車的實時控制及狀態監督任務。形象地說，它猶如人的“耳目”和“中樞神經”，在軌道交通運輸中發揮著協調列車、地面設備運行的重要作用。

鐵路信號系統是為了保證運輸安全而誕生和發展的，它的第一使命是保證行車安全，沒有鐵路信號，就沒有鐵路運輸的安全。由鐵路信號構成的信息與控制系統、鐵路固定設備（線路、橋、隧）和移動設備（機車、車輛）等是鐵路運輸系統不可分割的技術基礎，在鐵路運輸中占有非常重要的地位。

信號系統的主要作用可概括為：

（1）確保行車安全；

（2）縮短運行間隔，提高線路通過能力；

（3）提高列車運行自動化水平；

（4）提高運輸組織效率；

（5）改善職工勞動條件。

二、列車運行控制系統（現代信號系統）

隨著列車運行速度提高、追蹤間隔加密，完全靠人瞭望、人工駕駛列車不能保證行車安全。因此，必須裝備列車運行控制系統（簡稱列控系統），以實現對列車間隔和速度的自動控制，提高運輸效率，保證行車安全。列控系統涉及很多關鍵技術，包括車—地間大容量、實時、可靠的信息傳輸，以及列車定位，列車精確、安全控制等，可以稱為現代鐵路信號系統。

為了實現高速度、高密度、安全可靠的交通運輸，必須采用先進的信號技術。特別是現代通信技術和信號技術的互相滲透和結合，以及電子和計算機技術在信號系統中的應用，使得信號系統的作用更為突出。城市軌道交通系統作為大容量、高密度的公共交通工具，需要有一套安全可靠的列車自動控制（Automatic Train Control，簡稱ATC）系統。

城市軌道交通ATC系統是保證行車安全、提高區間和車站通過能力，實現行車指揮和列車運行控制自動化、提高運輸效率關鍵設備的總稱。一般它由自動列車監督（Automatic Train Supervision，簡稱ATS）系統、列車自動防護（Automatic Train Protection，簡稱ATP）系統、自動駕駛（Automatic Train Operation，簡稱ATO）系統、計算機聯鎖（Computer Interlock，簡稱CI）系統四部分組成（注：為便于描述，本書中提到的ATC包含ATS、ATP、ATO、CI四部分）。

城市軌道交通ATC系統中最核心的子系統是列車自動防護ATP系統，ATP安全控制技術的發展方向是基于通信的列車運行控制（Communication Based Train Control，簡稱CBTC）系統，采用CBTC系統實現移動閉塞變得更為簡單和可行，一般將基于點式應答器的ATP系統作為CBTC系統的后備模式。這些系統之間的關系如圖1-1所示。

安全、快捷、可靠、準點、舒適、節能、人性化是城市軌道交通發展的目標，這些目標很大程度上需要城市軌道交通ATC系統來實現，具體體現為：

（1）“安全”，即任何影響因素不能導致超速、撞車、翻車等涉及安全的事故，安全完善性等級達到最高的SIL4級；

（2）“快捷”，即可以實現列車追蹤為90s甚至更小的設計間隔；

（3）“可靠”，即要求系統全天候不間斷運行，任何一個小故障將影響效率；

（4）“準點”，即通過系統自動調整，保證列車準點到發，誤差在5s內；

（5）“舒適”，即列車自動駕駛，運行中乘客不用抓扶手，停車精度30cm；

（6）“節能”，即通過線路節能坡、單列車和列車群優化控制，節約能源10％以上；

（7）“人性化”，即提高系統自動化，完善自動駕駛和推進無人駕駛，解放司機與調度員煩瑣重復性勞動，通過實現多線路間的互聯互通，減少乘客換乘次數和換乘時間，最終提供更優質的服務。