1.2 安全相關軌道交通系統

軌道交通系統主要以軌道承載列車運行為導向，以信號系統為控制手段，其構成主要包括車輛、線路、限界、車站、軌道、供電系統、信號系統、環控系統和運營組織系統等，其中安全性要求最高的是信號系統。一種典型的信號系統組成架構如圖1-1所示。

信號系統的核心是列車自動控制（ATC）系統。ATC系統由計算機聯鎖（CI）子系統、列車自動防護（ATP）子系統、列車自動駕駛（ATO）子系統、列車自動監控（ATS）子系統構成。各子系統之間相互滲透，實現地面控制與車載控制相結合、現場控制與中央控制相結合，構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調整以及列車駕駛自動化等功能為一體的自動控制系統。ATC系統是現代軌道交通核心控制技術之一，它直接關系到乘客和列車的安全，以及是否能夠正確實現列車快速、高密度、有序運行的功能。

其中：

（1）列車自動監控（ATS）子系統主要功能包括：

● 列車識別號追蹤、傳遞和顯示；

● 列車運行圖編制及管理；

● 列車運行的自動調整；

● 列車進路的控制；

● 實時監視在線列車運行和信號設備的狀態（其中含道岔、信號機、電源等）；

● 成為與無線通信、乘客導向、綜合監控等系統的接口；

● 提供司機發車指示；

● 培訓和運行模擬；

● 統計、管理與記錄。

ATS子系統主要實現對列車運行的監督和控制，輔助行車調度人員對全線列車運行進行管理。它給行車調度人員顯示全線列車的運行狀態，監督和記錄運行圖的執行情況。在列車因故障偏離運行圖時及時做出反應。此外，該系統還通過與ATO的接口，向旅客提供運行信息通報（列車到達時間、出發時間、運行方向、中途停靠站名等）。

（2）列車自動防護（ATP）子系統主要功能包括：

● 列車定位/測速；

● 安全列車間隔控制；

● 列車速度和方向的監督防護；

● 經濟制動使能（實施）；

● 列車完整性監督；

● 輪徑確認及磨損補償；

● 車門/屏蔽門監控；

● 軌道終點、工作區域和折返作業的防護。

ATP子系統是ATC系統的核心和關鍵。

（3）列車自動駕駛（ATO）子系統主要功能包括：

● 列車在區間運行的自動控制及調整：

● 控制列車按運行圖規定的區間運行，自動實現對列車的啟動、加速、巡航、惰性、減速和停車的合理控制；

● 在正線車站、折返線和試車線自動實現列車的精確停車控制；

● 在ATP子系統的允許下，向列車和屏蔽門控制系統發送開/關車門和屏蔽門的命令；

● 向車輛自動廣播系統提供相關信息；

● 記錄和統計系統事件的時間和日期。

ATO子系統主要用于實現“地對車控制”，即用地面信息實現對列車驅動、制動的控制。使用ATO子系統后，可以使列車經常處于最佳運行狀態，避免了不必要的、過于劇烈的加速或減速，可以明顯提高乘坐的舒適度，提高列車準點率及減少輪軌磨損。

除信息系統外，基于微機控制的機車制動系統也是典型的安全相關系統。機車制動系統實現列車自動制動與機車單獨制動、空氣制動與動力制動的聯鎖、斷鉤保護、列車充風流量檢測、無動力回送、制動重聯、列車速度監控配合、備用制動等功能，具備單機自檢、故障診斷、數據記錄與存儲等智能化、信息化功能，具備MVB、CAN、RS485等網絡通信接口，通過網絡能實現遠端制動重聯控制，適應現代機車制動機信息化以及網絡控制的發展要求。

機車制動系統軟件的開發為適應機車制動系統微機化和網絡化功能的應用要求，一般分為三個部分：制動控制單元、制動顯示屏和通信單元。

制動控制單元實現的功能包括：緊急制動、懲罰制動、常用制動、單獨制動、單獨緩解、重聯控制、聯鎖、狀態檢測、故障診斷、自檢、備用制動等。制動顯示屏是制動控制系統的一部分，通過RS485通信協議與制動控制單元之間實現數據交互，實現機車制動系統的初始化和運行狀態的監視，記錄制動系統的事件和故障信息，為司機提供準確的、實時的系統數據。通信單元主要用于制動系統與其他系統（如中央控制單元、機車牽引系統）的交互。

在中國鐵路總公司發布的《交流傳動機車微機控制空氣制動系統暫行技術規范》中規定，機車制動系統要求至少達到SIL2等級以上。

除上述系統外，在軌道交通各類裝備中，凡因功能失效可能導致安全事故發生的系統均為安全相關系統，諸如列車控制和管理系統、列車運行監控裝置、塞拉門系統等，其研發過程、技術措施必須符合IEC 62279：2015等相關標準的技術要求，從而有效地降低產品潛在的安全風險。