全自动运行中信号系统设计方案的适应性分析
铁路信号自动化系统的设计与实现研究
铁路信号自动化系统的设计与实现研究铁路信号系统一直是保障铁路安全运营的重要环节，信号的准确性和可靠性是车站管理和列车行车的根本保证。
为了确保铁路交通的安全，铁路信号系统必须具备高度可靠性、高效性、准确性和智能化的特点。
本文将从铁路信号自动化系统的设计、实现和优化三个角度出发，对铁路信号自动化系统进行研究。
一、铁路信号自动化系统的设计铁路信号自动化系统是为了提高安全性、运行可靠性和运行效率而开发的。
它能够全自动化地完成列车的位置掌握、列车状态识别、信号处理、控制命令发出以及运行指令的执行等一系列工作。
铁路信号自动化系统的设计需要考虑以下几个方面的要素：1.信号处理模块的设计信号处理是铁路信号系统的核心，它是根据列车的位置和运行状态来发出正确的信号命令的关键。
信号处理模块的设计应该考虑信号的可靠性、准确性和智能化。
所以该模块应该具备自动监测、自动报警、自动切换等功能。
2.控制命令模块的设计控制命令是信号处理模块的输出，该模块是将信令程序计算生成的控制命令进行存储和发送的核心组成部分。
控制命令模块的设计需要考虑到系统的可靠性、安全性和可扩展性等方面。
3.列车位置检测模块的设计列车位置检测模块是整个系统的重要组成部分，它是为了获取列车位置信息，以便信号处理模块正确处理信号命令。
列车位置检测模块的设计需要考虑到检测精度、时间精度、容错性、数据可靠性和实时性等多个方面的要求。
4.用户监控界面的设计用户监控界面是用户和系统之间的连接，它负责用户的交互操作和数据显示。
用户监控界面的设计需要考虑到易用性、灵活性和可扩展性等方面。
二、铁路信号自动化系统的实现铁路信号自动化系统的实现需要采用精密的电子技术和附加设备，与优化的操作软件结合。
下面简单介绍一下主要的实现技术：1.通信技术通信技术是用于实现铁路信号自动化系统所需信息的传输，它有多种实现方式，如有线通信、无线通信和卫星通信等。
通信技术的应用能够大大提高信息处理的速度和精度，从而提高系统的实时性和可靠性。
城市轨道交通全自动运行线路运营场景信号系统功能需求研究
城市轨道交通全自动运行线路运营场景信号系统功能需求研究摘要:在城市轨道交通快速发展过程中，越来越多的人依靠轨道交通出行。
而全自动运行信号系统的运营场景作为地铁新线建设发展的目标场景,对地铁能够安全、可靠、高效的投入运营起到关键作用。
本文研究了在全自动运行系统运营场景下信号系统应具备的功能。
关键词：轨道交通；全自动运行；信号系统；运营场景城市轨道交通全自动运行信号系统运营场景对全自动运行运营管理具有重要的指导意义。
本文主要研究了在城市轨道交通全自动运行线路中的正常、故障和应急运营场景下，信号系统应具备的相关功能。
一、全自动运行系统全自动运行系统（FAO）是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化、覆盖整条线路及其所有车站和列车全天候不间断运行的高可靠、高安全、高度自动化的系统。
主要由中央监控系统、车站子系统、车载控制器和车-地通信网络等子系统构成。
全自动运行系统结构组成见图1-1，全自动运行系统等级划分见1-2。
图1-1 全自动运行系统结构组成图表1-1全自动运行系统等级划分二、运营场景对于全自动运行信号系统而言，运营场景主要分为正常运营、故障运营及应急运营场景。
通过分析重点场景下运营作业过程及需求，明确该运营场景下信号系统相关功能需求，将为全自动运行线路提供可靠稳定的系统服务。
运营场景汇总见图2-1。
图2-1：全自动运行运营场景三、重点运营场景下信号系统功能需求3.1正常运营场景（1）列车唤醒/休眠列车唤醒前，ISCS系统确认接触网是否带电，并将接触网带电状态发送给ATS系统作为列车唤醒/休眠的前提条件。
车载VOBC设备自动完成自检（静态、动态测试）并向ATS发送检修状态，在列车具备唤醒/休眠条件下，ATS向唤醒休眠单元发送远程唤醒/休眠命令，车辆可实现列车的唤醒/休眠。
（2）列车出库FAM模式下待命列车根据ATS发送的运行方向激活列车驾驶室，获得ZC发送的移动授权后维持FAM模式，当发车倒计时为0、允许列车全自动运行授权有效、移动授权满足列车启动条件且接收到启动授权时，列车出库运行。
全自动运行模式下站台门系统的适应性分析
全自动运行模式下站台门系统的适应性分析倪琍【摘要】阐述了全自动运行模式下的站台门功能需求,以及站台门与其他设备的配合要求.全自动运行条件下,需要设置纳入安全回路的防夹人检测装置,站台门系统应增加对位隔离功能;同时应提高系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性水平,为全自动运行创造条件.%The functional requirements of PSD under fully automatic operation mode, and the cooperation between PSD and other facilities are elaborated. In the condition of fully automatic operation, it is necessary to install the anti-pinch detection device which is incorporated into the safety circuit, and add the contraposition isolation function to PSD system. At the same time, the RAMS ( reliability, availability, maintainability and safety) level of the system shall be improved so as to create conditions for the fully automatic operation of metro trains.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2019(022)001【总页数】4页(P79-82)【关键词】城市轨道交通;站台门;全自动运行;功能需求【作者】倪琍【作者单位】中铁第四勘测设计院集团有限公司, 430063, 武汉【正文语种】中文【中图分类】U29-39城市轨道交通全自动运行系统不仅仅是列车的全自动驾驶，还具备车辆自动出入车场、自动清洗、自动行驶、自动停车、自动开关车门、故障自动恢复等功能，以及车站服务设备的自动唤醒/自检和休眠、实时状态监测功能，具有常规运行、降级运行和灾害工况等多重运行模式。
悬挂式单轨信号系统方案研究
悬挂式单轨信号系统方案研究发布时间：2021-07-09T08:17:27.737Z 来源：《科技新时代》2021年4期作者：尤嘉成[导读] 其建设前景广阔，适用于中小城市（尤其是山地城市）、旅游观光景区。
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉）摘要：介绍了悬挂式单轨区别于传统城市轨道交通的特点，指出了该制式下传统信号系统所面临的困难，有针对性地对悬挂式单轨的信号系统方案做了比选，包括正线信号系统、后备信号系统以及全自动运行信号系统方案。
关键词：悬挂式单轨；信号系统；全自动运行；方案0 引言悬挂式单轨作为城市轨道交通多制式协同发展的重要补充，具备地形适应能力强、建设周期短、工程造价低等优点，其建设前景广阔，适用于中小城市（尤其是山地城市）、旅游观光景区。
悬挂式单轨区别于传统城市轨道交通的工程特点使得信号系统在进行方案设计时不能照搬传统轨道交通制式，制定合理可行的信号系统方案非常必要。
1 悬挂式单轨的特点悬挂式单轨采用全线高架形式，利用桥梁柱支撑预制的轨道梁，列车悬挂在轨道梁下方走行。
其主要特点如下：（1）地形适应能力强悬挂式单轨车辆具有较强的爬坡与转弯能力。
由于车辆走行轮、导向轮均采用橡胶轮胎，增加了与轨道间的摩擦力及黏着力，其最大坡度约是其他制式轨道交通的2～3 倍，最小曲线半径可达 30 m。
（2）建设周期短悬挂式单轨全线均为桥梁高架结构，其轨道梁、桥墩等一般采用钢构件，可采用装配式建造方法。
通常10 km左右的悬挂式单轨交通工程的建设周期仅为1～2年，是目前城市轨道交通制式中建设周期最短的。
（3）工程造价低悬挂式单轨交通的建设成本约为地铁工程的1/4，其技术经济指标为1.5～2.0亿元/正线 km，在各类城市轨道交通中仅次于有轨电车。
2 存在问题（1）设备安装困难。
不同于常规轮轨和跨坐式单轨制式信号系统轨旁设备安装在道床、隧道、桥梁、轨道梁上，悬挂式单轨轨道箱梁高度距离地面较高，箱梁本身较窄，内部空间无法同时容纳接触轨、强弱电电缆，为此，需对轨旁设备及强弱电电缆安装位置进行统筹考虑。
全自动列车控制系统之信号系统对位隔离使能方案研究
2.1 对位隔离应用场景 站台门在运营过程中，滑动门电器或机械故障导
致其无法正常开关门，且短时间内无法修复，由站台工 作人员对其故障隔离。滑动门故障隔离后，站台门系 统应自动启动对位隔离功能，并将站台门将故障信息 （站台编号与故障站台门编号）发送给信号系统，信号 系统将此信息转发至车辆相关设备［5］。列车进站停稳 后，列车自动运行系统（ATO）自动打开车门与站台门， 故障隔离站台门对应的车门不打开［6-7］。
作者简介：薛强（1986—），男，在职硕士，高级工程师，研究方向为列车控制系统。 张永会（1987—），男，本科，高级工程师，研究方向为列车控制系统。
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科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
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摘 要：通过对全自动列车控制系统中既有车门与站台门对位隔离功能方案深入研究，发现了既有出了适用于全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案，用于解 决既有车门与站台门对位隔离功能方案的不足，通过将既有车门与站台门对位隔离功能方案和全自动列车 控制系统的信号系统对位隔离使能方案在应用场景及使用工况方面进行比较，进而得出全自动列车控制系
此外，在城市轨道交通建设过程中，各个工种的安 装调试工作无法同步开展。当站台门的安装调试较晚 时，试运行阶段就存在个别站台门故障隔离和对位隔 离功能调试未完成。为避免与车门对位隔离功能的错 乱，通常需要将站台门对位隔离功能禁用，即停止使用 对位隔离功能。在整个接口功能调试完成后，再行启 用对位隔离功能。在这种场景下，既有方案也存在天 然的劣势和不足。
XUE Qiang ZHANG Yonghui
轨道交通互联互通全自动运行的信号系统关键技术研究与应用
4、互联互通FAO系统的关键技术
自动洗车
FAM模式自动过分相区
8编组自动升降弓洗车
雨雪模式控制功能
列车汇报车轮打滑 增大安全距离
行调确认 降低运行速度
列车进入雨雪模式 降低牵引制动力
自动过分相时序图
信号车辆通信方式-以太网通信
确定信号与车辆的以太网 通信架构方式：类似于 MVB，双网口单环网热 备冗余； 未来车辆以太网通信将逐 步替代其他的通信方式 目前新机场采用 TRDP+SDT协议保证安 全通信
一、互联互通全自动运行系统应用的必要性
2、FAO系统性能表现优异
故障率较以往新 开通线路大幅下降， 其中信号系统故障率 降低61%。
功能丰富
9.20-10.26： GOA2等级运行 影响行车故障率
为2.03次/万列公里
GOA2和GOA3等级下 影响行车故障情况对比
每日影响行车故障数 移动平均影响行车故障率（试运行GOA3） 移动平均影响行车故障率（GOA2）
针对中国需求，以场景和运营规则为 主线，燕房线实现41个运营场景，正 常18个，异常23个。
一、互联互通全自动运行系统应用的必要性
3、互联互通FAO系统是多方面诉求的共同需要
国际公共交通协会UITP： FAO发展趋势
核心技术靠化缘是要不来的。要着力构建现代 化交通网络系统，把交通作为先行领域，加快 构建快速、便捷、高效、安全、大容量、低成 本的互联互通综合交通网络。
备注
二、互联互通全自动运行系统的关键技术
4、互联互通FAO系统的关键技术
统一的车地通信接口协议RSSP-I协议
车-地安全通信协议规范原 互联互通要求使用RSSP-II， 由于RSSP-II在工程应用中 存在一些问题，将协议更 新为RSSP-I协议
城市轨道交通全自动运行系统分析
城市轨道交通全自动运行系统分析一全自动运行系统现状（一）全自动运行系统的概念及发展过程1.全自动运行系统的发展过程国外全自动运行系统的运营发展过程是循序递进的。
1983年法国里尔开通了世界上第一条全自动运行系统的城轨线路，1998年法国巴黎14号线首次实现了无人值守，2003年新加坡东北线开通，标志着全自动运行系统在大运量的地铁中应用（见表1）。
|Excel下载表1 国外全自动运行系统发展过程2.全自动运行系统及自动化等级全自动运行系统是基于现代计算机、通信、控制和系统集成技术，由信号、车辆、综合监控、通信、站台门等与列车运行相关的设备组成，实现列车运行全过程自动化的系统。
根据中国城市轨道交通协会发布的团体标准《城市轨道交通全自动运行系统规范第1部分：需求》（T/CAMET 04017.1-2019），我国城市轨道交通不同运行自动化等级包括GoA0（人工驾驶运行模式）、GoA1（非自动化驾驶运行模式）、GoA2（半自动化驾驶运行模式）、GoA3（无人驾驶运行模式）、GoA4（无干预运行模式），其中全自动运行系统包含自动化等级GoA3、GoA4，即全自动运行系统的运行模式包括有人值守下的列车自动运行（Driverless Train Operation，简称DTO）和无人值守下的列车自动运行（Unattended Train Operation，简称UTO）。
3.全自动运行系统的主要特点全自动运行系统将列车司机执行的工作完全由自动化的、高度集中控制的列车运行系统完成，实现了行车计划自动匹配、列车自动唤醒、自检、列车自动出入库、列车自动运行及停站、自动开关车门/站台门、列车自动折返、列车自动回库休眠、自动洗车等主要功能，具有常规运行、降级运行和灾害工况等多种运行场景。
全自动运行系统实现了列车的全自动运行，关键运行设备采用了冗余技术，同时又具备状态自检测和故障自诊断等功能，不仅能够减少大量的人工操作，降低劳动强度，提高运营效率，而且能够提升系统可靠性，具备更高的可用性、安全性，受到了全球各个城市轨道交通运营商的青睐。
轨道交通灵活编组列车驾驶模式分析
URBAN RAIL TRANSIT轨道交通灵活编组列车驾驶模式分析王舟帆1，柴鹏鹏2，赵 兴2，杜金娟2（1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070;2．河北雄安轨道快线有限责任公司，河北保定 071700）摘要：灵活编组是轨道交通进一步提升列车运行效率，实现运能与需求动态匹配的关键。
结合灵活编组列车运行场景，针对驾驶模式，从编队形成、编队保持和编队解编3个方面重点分析全自动运行系统对灵活编组作业适应性，并提出一种可行的基于全自动运行系统的驾驶模式解决方案。
关键词：灵活编组;驾驶模式;全自动运行中图分类号：U292.3+1 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2022)05-0077-05Rail Transit Operating Mode of Flexible Coupling Train SetWang Zhoufan 1, Chai Pengpeng 2, Zhao Xing 2, Du Jinjuan 2(1. CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China)(2. Hebei Xiongan Rail Transit Co., Ltd., Baoding 071700, China)Abstract: Flexible coupling is the key to improve train operation efficiency and achieve dynamicbalance between transportation capacity and demand. Combined with the operation scenarios of flexible coupling trains, aiming at the operating mode, this paper analyzes the adaptability of Fully Automatic Operation (FAO) system to flexible coupling operation from three aspects of coupling, keeping and decoupling train set formation, and puts forward a feasible solution of operating mode based on FAO system.Keywords: flexible coupling; operating mode; FAODOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2022.05.015收稿日期：2021-04-12；修回日期：2022-03-21基金目号：国家重点研发计划项目（2017YFB1200700）第一作者： 王舟帆（1991—），男，工程师，硕士，主要研究方向：轨道交通信号自动控制，邮箱：wangzhoufan@ 。
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2.6 传统CBTC与FAO的安全对比
碰撞
脱轨 人身伤害 火灾 触电 恶劣天气
危险事件
列车追尾 列车侧面相撞 列车迎面相撞 列车与轨道上的物体相撞 列车与系统结构物相撞 列车超速 未确保安全时列车进入道岔区域/不安 全的道岔移动 人员受困 人员摔倒跌落 人员被设备撞伤 站台/停车场/区间火灾 列车火灾
CBTC
正线
√ √ √ × √ √
车辆段
× × × × × √
√
×
×
×
√
×
×
√
×
×
×
×
×
×
FAO
正线
√ √ √ √ √ √
车辆段
√ √ √ √ √ √
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
×
×
√
√
2.6 传统CBTC与FAO的安全对比
车上设备工
紧急制动 蠕动 FAM/CAM车辆制动车门状态 站台门
再关门 车门故障站台门故障
眠 18
17
16
15
14
回库 13
2.6 基于场景的风险识别方式
示例：停车保证功能
不安全控制行为
致因因素
致因场景
安全需求
H1: 对应进路前的第一辆CBTC列车不能保证在当前MA终点前停车 的情况下，CI错误认为列车可以停车。
S1:对应进路前的第一辆CBTC列车不能保证在当前MA终点前停车的 情况下，ZC给CI发送对应进路前可以保证停车信息
F火A灾S设信备息
车站丙
2.5 环境安全—远程紧急制动
全自动运行系统保证可能与车辆有相互作用人员的人身安全。系统在设计过程中，不仅考虑了 乘客的安全，同样对维修人员、闯入轨道的人员的安全进行了防护。
乘客跌落
解 决 方 案
异物入侵
控制中心远程紧急制动
站台紧急停车按钮
2.5 环境安全—人工作业
在车辆段和区间，设置有SPKS开关用于人员进入轨道区域进行临时作业的防护，确 保列车无法进入作业区域
• 信号车辆运行及故障信息实 时上传，加强运营功能
• 实现24小时不间断运输服务
• 列车休眠/唤醒
• 控制列车秒级运行，实 现列车合理交会，避免 集中负载
• 调整空调、照明等参数
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2 FAO安全保证
2 安全管理体系—全生命周期、全方位
2 安全管理体系—透明厨房理论
危险源 审核
生成 危害日志
2.7 多层次、全覆盖的测试验证确认体系
测试项 预期 实际
休眠唤 醒
99.79%
99.80%
车库门 开关
99.72%
99.78%
燕房线稳定性测试预期指标与实际指标对比
站台门 车门隔离 站台门隔 紧急呼 洗车机 紧急
开关 站台门 离车门
叫
拉手
100% 100%
99.99% 100.00%
99.99% 100.00%
98.14% 100%
98.77% 100%
98.14 %
100%
折返成 功率
99.98%
运营图 兑现率
99.94%
运营图 正点率
99.94%
100.00% 100.00% 100.00%
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3
总结
3 总结—FAO安全保证
环境安全 运营安全
功能安全
应急安全
FAO
安全保证
更少的人为错 误，更安全
精准的应急处 理，更好的客
户服务
司机长时间 计划运行图与实际 工作后的疲劳 存在偏差
突发场景处理依 每个司机具有
靠调度经验
不同的驾驶习惯
更准时的到达和旅 行的时间
统一的用户体验， 全局调度，节约能 源
2.1 行为安全—自检唤醒列车
全自动运行系统可根据运行图自主的从休眠状态自动唤醒，自动完成列车上电自检、设备自 检、静态测试、动态测试30余项的全面列车检查，包括以往人工不进行的测试项和无法实现检
运营后
洗车库示意图
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人工洗车事故 危险！
2.2 运营安全—换乘防护
车站站台门故障或被人工锁闭隔离后，列车在该站台时，该侧站台的所有列车相对应的车门
也保持锁闭，不参与停站的开、关门作业，并对乘客进行指示灯提示和车门隔离故障广播提
示，确保乘客的安全乘降功能。
1.1 FAO定义
优点：
«
u 隔离车门/站台门上方亮
2.3 功能安全—完全兼容
UTO等级建设的线路具备完整的驾驶模式，即使由于意外情况系统无法继续进行全自动 运行，系统还能够通过一系列安全操作，使列车停留在站台，等待站务人员处理后自动 运行或降级为传统的CBTC列车继续运行。
2.4 应急安全—设置雨雪模式
在运营过程中，全自动运行系统能够响应各种突发紧急事故，发出告警信息并及时采取措施， 快速恢复正常运营，将乘客风险和事故影响范围控制在最小。
1.1 FAO定义 查的测试项，如：车辆设备自检、车载设备自检、网络通信自检、照明测试、开门测试等。
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运营前
列车自动唤醒功能
列车将检查结果自动上报给控制中心，控制中心根据上报的检查结果，自动决定是否唤醒备 用列车，大大提高上线列车的安全性，降低列车在正线运营故障发生的概率，保证运营效率。
2.1 行为安全—智能回库洗车
CONTENTS
1 FAO应用介绍 2 FAO安全保证 3 总结
«
1 FAO应用介绍
1.1 FAO发展历程
基于UITP（国际公共交通协会）的数据，截止至2017年3月 -国际上已有38个城市开通运营56条，850公里，890个车站全自动运行线路。 -国外75%新线将采用FAO技术，40%的既有线改造时将采用FAO技术。 -预计2025年全球2300公里的全自动运行线路。 未来FAO发展趋势
社会人员死亡人 数占比17%
乘客死亡人数 占比32%
职工死亡人数占 比51%
年份 相撞 脱轨 人员事故 平交道口 列车火灾 其他事故 总数
2014 365 230
898
172
71
3
1739
2013 350 262
799
158
53
7
1629
2012 396 239
798
176
64
9
1682
2011 307 289
670
178
66
12
1522
2010 401 321
643
221
60
16
1662
人员事故百分比 51.64% 49.05% 47.44% 44.02% 38.69%
2.1 行为安全—系统替代人工
根据人因工程研究，即使是经过良好培训的有经验的操作人员，其失误概率也高达10-3到10-4， 而全自动运行系统关键安全控制设备的故障概率均小于等于10-8到10-9。 全自动运行系统通过自动化技术和智能化运行，大量通过设备或技术手段替代人员操作、固化 人员经验，不仅提高相关操作的可靠性，同时也大大提升了整体系统的安全性。
雨雪天气
设置 雨雪模式
降低车速 加大安全距离
天气转好
二次确认取消雨 雪模式
2.4 应急安全—障碍物/脱轨检测
系统安装有障碍物检测装置，即使出现这样的异常情况，仍可使列车安全停车，将伤害降低 至最低的程度，实时通知中心，指导乘客安全撤离。
紧急制动 切除牵引
通知 控制中心
联动CCTV
自动形成 安全防护区域
红色指示灯
u 车门/站台门整体控制变
为单个控制
u 联动车内广播、车载
对位隔离功能
CCTV
站台门防夹功能
优点：在乘客换乘时间段 内，持续对站台门与车门 间隙进行扫描，防止乘客 或物品被车门夹住，实现 安全防护。
2.2 运营安全—与乘客互动
列车上安装紧急停车按钮（紧急刹车手柄）供乘客使用，紧急停车需求激活时应告知控制中 心。列车上安装紧急呼叫设备，该设备可保证乘客和控制中心之间的通信。
2.6 基于引导词的风险模式识别技术
01
02
03
ü FAO系统 包含所有系统及外部接口
ü 基本不同场景的危害分析
ü FAO信号系统：
ü 丰富的实践经验
包含信号系统所有子系统
ü 基本不同子系统的危害分析
开始
确定引导词
确定危害 模式
分析模版 设计
危害识别
GMHIT
安全经理 多功能小组 危险源审核委员会
作状态远程
缓解 模式运行模式转换 系统故障 丢失 状态丢失
控制 隔离站台门隔离车门
监2督8
09
08
27
26
25
24 23
22 07 21
20
19 06
05
扣车 跳停 10
折返换端
站台发车
进站停车 轨道车运行
清客
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40 41
11
紧急手柄
紧急呼叫
车辆火灾
站台火灾
快速的捕捉和挖掘符合行业技 术发展的用户和客户的需求
以最快的速度、最低的成本，按照 规范，把需求转化为安全可靠的产 品并推向市场
用户需求
2.1 行为安全—人员的错误
2014年，德国铁路共发生事故1739起，其中人员事故为898起，占总比例的51.6%，且在 2010至2014年间，人员事故百分比呈逐年上升趋势。人在应对日趋复杂的轨道交通系统 时，越来越容易出错。