第一节　信号系统的定义与功能

一、信号系统

信号系统是传统的“信号、联锁、闭塞”的总称，是由各类信号显示、轨道电路、道岔转辙机等设备及其他附属设施构成的完整的体系。信号系统担负着路网上各种行车设备、运行列车的实时控制及状态监督任务。形象地说，它犹如人的“耳目”和“中枢神经”，在轨道交通运输中发挥着协调列车、地面设备运行的重要作用。

铁路信号系统是为了保证运输安全而诞生和发展的，它的第一使命是保证行车安全，没有铁路信号，就没有铁路运输的安全。由铁路信号构成的信息与控制系统、铁路固定设备（线路、桥、隧）和移动设备（机车、车辆）等是铁路运输系统不可分割的技术基础，在铁路运输中占有非常重要的地位。

信号系统的主要作用可概括为：

（1）确保行车安全；

（2）缩短运行间隔，提高线路通过能力；

（3）提高列车运行自动化水平；

（4）提高运输组织效率；

（5）改善职工劳动条件。

二、列车运行控制系统（现代信号系统）

随着列车运行速度提高、追踪间隔加密，完全靠人瞭望、人工驾驶列车不能保证行车安全。因此，必须装备列车运行控制系统（简称列控系统），以实现对列车间隔和速度的自动控制，提高运输效率，保证行车安全。列控系统涉及很多关键技术，包括车—地间大容量、实时、可靠的信息传输，以及列车定位，列车精确、安全控制等，可以称为现代铁路信号系统。

为了实现高速度、高密度、安全可靠的交通运输，必须采用先进的信号技术。特别是现代通信技术和信号技术的互相渗透和结合，以及电子和计算机技术在信号系统中的应用，使得信号系统的作用更为突出。城市轨道交通系统作为大容量、高密度的公共交通工具，需要有一套安全可靠的列车自动控制（Automatic Train Control，简称ATC）系统。

城市轨道交通ATC系统是保证行车安全、提高区间和车站通过能力，实现行车指挥和列车运行控制自动化、提高运输效率关键设备的总称。一般它由自动列车监督（Automatic Train Supervision，简称ATS）系统、列车自动防护（Automatic Train Protection，简称ATP）系统、自动驾驶（Automatic Train Operation，简称ATO）系统、计算机联锁（Computer Interlock，简称CI）系统四部分组成（注：为便于描述，本书中提到的ATC包含ATS、ATP、ATO、CI四部分）。

城市轨道交通ATC系统中最核心的子系统是列车自动防护ATP系统，ATP安全控制技术的发展方向是基于通信的列车运行控制（Communication Based Train Control，简称CBTC）系统，采用CBTC系统实现移动闭塞变得更为简单和可行，一般将基于点式应答器的ATP系统作为CBTC系统的后备模式。这些系统之间的关系如图1-1所示。

安全、快捷、可靠、准点、舒适、节能、人性化是城市轨道交通发展的目标，这些目标很大程度上需要城市轨道交通ATC系统来实现，具体体现为：

（1）“安全”，即任何影响因素不能导致超速、撞车、翻车等涉及安全的事故，安全完善性等级达到最高的SIL4级；

（2）“快捷”，即可以实现列车追踪为90s甚至更小的设计间隔；

（3）“可靠”，即要求系统全天候不间断运行，任何一个小故障将影响效率；

（4）“准点”，即通过系统自动调整，保证列车准点到发，误差在5s内；

（5）“舒适”，即列车自动驾驶，运行中乘客不用抓扶手，停车精度30cm；

（6）“节能”，即通过线路节能坡、单列车和列车群优化控制，节约能源10％以上；

（7）“人性化”，即提高系统自动化，完善自动驾驶和推进无人驾驶，解放司机与调度员烦琐重复性劳动，通过实现多线路间的互联互通，减少乘客换乘次数和换乘时间，最终提供更优质的服务。