摘要：目前我国城市化发展和人们生活水平的显著提高，轨道交通是人们的主要交通工具。城市化现象导致城市道路出现拥挤，已有的交通工具无法满足居民的出行需求。城市轨道交通单向每小时输送乘客数量可以达到上万人，且速度快、占用土地面积较小，可以有效缓解市民出行压力，解决交通拥挤问题，同时其专用轨道也避免了与地面交通相混合，很大程度降低了交通事故的发生率，因此近年来我国大力支持发展城市轨道交通。城市轨道交通信号系统是指挥列车安全运行，提供列车运行信息的重要系统，对信号设备采取合理的控制方式是保障城市轨道交通高效运行，实现列车运行自动化的重要手段。

关键词：信号系统;专业协同;功能安全

引言

优化信号系统的能力作为设计目标，并介绍了信号系统时钟同步的优化方案。信号系统能力分析的本质在于计算和评估系统的运营能力，基于系统采用的参数和控制流程选取参数并确定时序，以全线追踪间隔和折返间隔作为制约点，对占用时间进行分解和逐一分析的基础上采取相应的优化措施，再通过综合分析实现信号能力的提升。

1轨道交通信号系统的特点

轨道交通信号系统是组织和指导列车运行、确保列车安全、提高交通效率、提供信息和改善操作者工作条件的重要工具。轨道交通信号设备的技术水平是轨道交通现代化的重要标志，是轨道交通信号系统的基础，其质量和可靠性在轨道交通信号现代化背景下直接受到轨道交通信号系统的影响。轨道交通信号设备的主要问题最终反映在信号设备，为提高轨道交通运输的效率，必须注意信号的定位设备。我国的轨道交通信号系统可以根据特点分为：指挥轨道交通列车运行的行车信号系统以及指挥调车进行作业的调车信号系统;按照信号的设置位置，则可以分成车站信号系统、区间信号系统、行车指挥系统以及列车运行自动化系统等;按照信号显示制的方式进行分类，则可以分为选路制信号系统以及速差制信号系统;按照结构进行分类，则可以分为臂板信号系统、色灯信号系统、灯列信号系统以及信号机系统等。

2城市轨道交通信号系统的组成

城市轨道交通信号系统中的重要组成部分是列车自动控制系统ATC和联锁系统。联锁系统让信号、进路及道岔三者之间实现了相互制约的关系，通过信号设备计轴器或轨道电路可以检测进路的状态，若进路处于空闲状态，信号机是正常通行状态，则转辙机扳动尖轨打开道岔;反之若信号机关闭，则道岔锁闭。在联锁方式上，由于计算机联锁相比于早期的继电集中联锁具有安全可靠性高、维修方便等优点，目前被广泛采用。联锁系统使设备之间即互相制约又相互关联，提高了列车运行的安全保障。ATC是城市轨道交通信号系统的控制核心，它由ATO、ATP和ATS三个子系统构成，各子系统互相支撑，实现地面设备与车载设备相结合的自动控制系统。

3城市轨道交通信号系统的控制方式

3.1决策基础

PHM系统的决策需通过推理引擎完成，执行数据湖中的感知数据与知识库中的规则。数据湖用于汇聚存储感知数据和伴随处理流程产生的分析数据，分为事实型与预测型二大类型。作为核心执行单元的推理引擎，由基于原始数据动态修改规则的权重因子构建描述事实本质的模型，采用正向推理逻辑，匹配规则模型，预测健康指标;采用反向推理逻辑，根据异常结果追溯本质因素，作为知识库的经验信息，修正规则模型。

3.2物理安全

物理安全主要指减少触电危机、火灾隐患、辐射危机、机械危害以及化学危机等危险内容而导致的物理安全事故。预警系统存在的物理危害主要包括自然灾害、系统问题以及人为事件。其中自然灾害主要包括地震灾害、洪水灾害、暴风雪灾害以及雷暴灾害等内容;系统问题主要包括火灾事件、漏水事件、温湿事件、通信中断问题、停电问题以及电磁泄漏问题等内容;人为事件主要包括爆炸事件、破坏事件、抢劫事件、恐怖袭击事件等内容。当前，我国轨道交通信号室主要采用电源面板、接地系统、防雷体系、消防体系、空调功能、防水体系、防静电系统、防雷系统、灭鼠系统以及电磁波防护体系等措施。但是，对信号系统的人身安全注意不足，特别是缺乏具有必要监测工具的轨道设备。例如无源应答器被盗就会影响相关检查信息的准确性，导致列车员无法获得有关列车运行的相关信息;另外，如果信号系统对整条线路进行安全检查，还必须实时监测安装在轨道旁边断轨检查设备的完整性。因此提出利用互联网技术在物理空间引进不同类型设备，如机舱、轨道、车辆部件监控系统等。信号设备的远程备份。一个或多个安全云应作为一个整体轨道交通或轨道交通代理单位建立起来，所有有关应用程序的逻辑和应用程序的相关信息都应被支持并放置在安全云中。移动到其安全云的平台，确保轨道交通信号系统能够更加安稳地运行，实现各种缺陷的快速恢复。

3.3优化进站前列车的最大速度

目前，行车间隔的缩短可通过优化进站前列车最大行驶速度实现，具体可通过减小列车进站前一定区域内的速度实现。一般情况下，行车间隔在约40km/h的进站速度下最小。为有效避免列车先降速再加速影响乘客的乘车舒适度，可通过站台限速的方式对列车进站前的速度进行限制，对于80km/h的线路可降低10s左右的追踪间隔。

3.4多分辨的信号变换

基于上述分析可知，交通信号的信号能量普遍处于信号的低频位置，基于短时傅里叶变换方法，以交通信号中低分辨率为基础，获取信号的时间分辨率。首先基于多分辨分析方法将信号分解为不同尺度的若干信号分量;再将获取的尺度分量进行对应的短时信号变换，将变换结果进行叠加处理，获取信号完整的时频构造;最后基于优势互补原则，对信号频率信息进行整合，获取信号准确时间量。

3.5存储器设计

存储器内部芯片为LPC292芯片，LPC292芯片可用作代码和数据的储存单元，因其搭载256k的FLASH高速存储器，适用于临时数据的高速写入，支持8/32位访问，具有64k字节静态储存，包含回写缓冲模块，可以作为临时代码和数据的储存器。缓冲模块会保存最后一次接收到的字节数据，并在软件下一次请求时，将该数据写入SRAM，该回写缓冲模块能够防止大量的数据写入造成CPU停止响应，但是在芯片复位情况下，SRAM内数据将会初始化，不再保存最后一次接收到的字节数据，也不会反映出来。通过内置串行接口可实现高速储存器内程序的编程和擦除，方便数据储存和固件升级。

3.6闭塞方式

按照闭塞方式划分信号系统可以分为三种。第一种是固定闭塞，线路被固定划分为多个闭塞分区且有相应的速度限制，速度控制模式采用阶梯式。通过信号设备轨道电路或计轴器划分区间并进行线路状态的检测，当检测到轨道线路处于占用状态时，按照当前区段设置的速度值对列车施加制动力，使速度降至规定速度范围内;准移动闭塞虽然也将线路划分了若干个闭塞区间，但它和固定闭塞不同的是，每个分区没有设速度限制，准移动闭塞计算制动距离的两个端点中的追踪目标点是以前方列车闭塞分区的始端为基准是固定点，而制动点根据后方列车的性能计算是非固定点，其控制模式采用速度距离曲线模式;移动闭塞是行车效率最高的一种闭塞方式，取消了固定闭塞区间的划分，追踪目标点和制动点都是非固定点，信号系统根据车地双向通信确定前方列车位置，再依据后方列车自身性能动态计算列车制动距离，由于前后列车都处于动态运行中，所以列车制动距离也处于动态变化中，这种闭塞方式没有固定的间隔距离，极大地缩短了行车间隔时间，为行车效率提升了保障。

结语

轨道交通信号设备是确保行车安全的重要基础设施，是轨道交通信号系统的关键执行单元，涉及类型多，内部构造复杂，地理位置分散，导致监测难度较大。当前，针对轨道交通信号设备的监测系统主要包括信号集中监测与道岔缺口监测，一方面，资源的整体利用率低，运维投入成本大;另一方面，具有关联的数据存储于不同介质中，存在数据孤岛，且受限于资源条件，一般都不会长时间存储，无法充分挖掘数据的潜在价值。

参考文献

[1]高文.城市轨道交通信号自动控制系统发展现状[J].数字通信世界，2019（9）：151-152.

[2]张萍.浅谈城市轨道交通信号系统的设备评估方法[J].城市建设理论研究（电子版），2018（7）：177-178.

[3]陈智慧.城市轨道交通信号系统信息安全设计方案探析[J].建筑技术开发，2018（6）：85-86.