城市信号系统轨道交通论文

摘要：城市轨道交通的安全运行对国家安全、社会稳定有着重大的影响，安全事件的频繁出现，使得安全问题引起了人们的广泛关注，急需解决。国家、行业和建设运营单位应加大这方面的研究，制定新政策、新规范，加大专项资金投入，解决城市轨道交通安全问题，保障运行安全。今天小编给大家找来了《城市信号系统轨道交通论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

城市信号系统轨道交通论文 篇1：

城市轨道交通信号系统可靠性分析探讨

摘要：近些年，我国各大城市纷纷开展轨道交通建设，以缓解城市路面的交通压力。而轨道交通基础设施的数量不断增多的同时，轨道交通的管理也更加复杂。作为保证轨道交通系统正常安全运行的一种重要手段，交通信号系统就显得很有必要。文章主要分析了城市轨道交通信号系统的安全性、可靠性，以供参考。

关键词：城市轨道交通;信号系统;安全性;可靠性

1轨道交通信号系统概述

轨道交通信号系统主要是由连锁装置与列车自动控制系统(ATC)组成。ATC系统又包括列车自动监控系统(ATS)、列车自动防护系统(ATP)及列车自动运行系统(ATO)。其中，ATS的主要作用是对列车的实际运行情况进行监督与控制，这样可以使行车调度工作者对整个线路的列车进行全面、系统、完整的管理。ATP的作用主要是对行驶中的列车进行监控和安全防护，避免其出现连锁设备或自身系统中出现问题故障而影响列车运行安全。ATO则主要是通过分析地面情况来对列车进行控制，这样就可以避免列车在行驶中突然的加速或减速，提高列车运行的舒适性和节能性。

2轨道交通信号系统设计要求

2.1高度自动化

轨道交通与一般意义上的公路交通、铁路交通存在显著区别，公路交通、铁路交通发展历史较长，同时，公路交通面临市区限速等管理内容，铁路交通运输里程长、功能范围也更大，这意味公路交通和铁路交通起都可以在固有信号模式下得到规范管理，而轨道交通功能性强，往往只针对旅客运输，模式化程度高，因此管理方式、交通信号系统也需具有针对性，采用高度自动化的系统更为妥当。

2.2具备控制功能

控制功能是轨道交通信号系统的基本功能，其是指在轨道交通的具体工作中，根据实际情况给定信号，使相关工作能够有序进行。比如在轨道交叉处，两列列车同时接近，交通信号系统可以针对这一情况变更信号，其中某一列列车收到信号后减缓速度，使两列列车能够先后通过。控制功能是交通信号系统的基本功能，在现代条件下可以进一步完善和提升。

2.3具备监控功能

监控功能是轨道交通信号系统的核心功能之一，在高度信息化的管理调价下，应用监控功能可以优化系统的能力，使其发挥更多、更大的作用。具体来说。监控功能是指轨道交通信号系统对运行的列车进行实时监控，了解其速度状况、载客状况等，同时自动向连锁设备下达列车进路命令，使列车按规定的运行图时刻表驾驶列车运行。提升运行的规范性和安全性。

2.4具备多环境适应性

多环境适应性是是轨道交通信号系统设计的附加要求，是指系统应该能够适应不同工作环境，确保给定适当的信号，满足轨道交通的要求。如传统模式下的交通信号系统在面对磁场干扰时可能出现传输速度慢、信号失真等问题，新的轨道交通信号系统应具备更好的抗干扰能力，以应对磁场环境。此外，系统在一些高湿度、温度环境下工作能力也需加以考虑。

3轨道交通信號系统的安全性分析

对于轨道交通信号系统而言，安全性主要是指行车的安全和乘客的人身安全。在列车的行驶过程中，无论是因为设备出现故障，还是因为电路、软件出现问题，都可能会影响到列车的正常行驶，而由此造成的误动或错误操作，极有可能造成严重的安全事故。为此，在轨道交通信号系统的设计与应用中，应该将以故障为导向的安全性能放在首要地位。在此过程中，需要解决的问题主要包括轨道数据处理、数据采集与驱动以及数据传输等三个方面的故障-安全问题。可以采用当前先进的计算机技术，如容错技术、故障检测和诊断技术以及多重化技术等，均能够为提高轨道交通信号系统的安全性提供技术支持。以下主要对列车自动控制系统的各个子系统的安全性进行分析。

3.1 ATS系统

(1)在控制中心设立两套ATS系统，互为热备份，即其中的一个系统在线时，另一个系统也在不断更新其数据信息，当出现故障需要切换时，热备份系统在很短时间内完成对轨旁信息的扫描，从而保证系统获取最新的数据。

(2)控制中心ATS主机与车站ATS设备间采用双通道(主、备)或环路方式构成系统(由通信专业提供)，以保证某点或某段通信信道发生故障时，系统仍能正常工作。

(3)当系统中某些单元出现故障或运营过程中出现异常情况时，系统具备降级运行的功能，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，如在车站可以完成自动进路调整或根据列车识别号进行自动信号控制。

(4)当列车运行偏离运行图时，系统自动生成调整计划或自动调整列车的停站时间、区间运行时间。当偏离误差较大时，可由调度员人工介入，指定列车的停站时间和区间运行时间，或对系统实施运行图进行调整。

(5)通过列车识别装置(PTI)能自动完成全线监控区域内的列车跟踪(服务号、目的地号、车体号、车次号)。随着列车的运行，跟踪显示从一个轨道区段向下一个轨道区段移位、显示。

3.2ATP系统

由于ATP系统主要是对列车的设备和系统进行安全监控，因此其安全性设计应该将重点放在保证设备系统安全上。首先，ATP系统可以利用双层网络与全冗余的模式来进行设计，将系统中的所有设备都设置相应的冗余接口，并做好备份，以保证系统某个节点出现故障后系统也可以不受影响而正常运行。其次，编码软件也可以利用冗余技术，且编码中不可出现循环语句，这样是为了保证某个编码控制程序出现中断后可以继续对系统进行控制，且不会形成死循环的问题。第三，为了进一步的保证系统的安全性与可靠性，对于一些较为重要或者较为容易出现故障的设备，应该进行双重备份。同时，为了避免强信号对系统产生干扰，还要在电路中设计一定的防冲击电路和防干扰措施。这样才可以很好的保证系统的安全运行。

3.3 ATO系统

作为以地控车的控制系统，ATO系统应该能够在列车超速运行时给予一定的警告，并利用系统中的车载设备采取一定制动措施。正常情况下ATO系统是自动运行，但是如果其因故障无法自动运行，应该要能够尽快转入人工操作的程序中，以保证列车安全运行。同时，在系统的运行中需要大量的实时数据，因此数据传输应该首先循环传送。为了保证行驶中的列车和地面工作站点之间可以随时联系沟通，在列车出站之前，要对ATO系统进行检查，尤其是要对接口处进行仔细检查，以保证系统的安全工作。

4轨道交通信号系统的可靠性分析

要充分发挥轨道交通信号系统的作用，不但要保证其安全性，还要保证其可靠性。因为只有确保系统的可靠，才能保证其高安全性。尤其是在实践中，可靠性是评价轨道交通信号系统安全性的重要指标。在国际上目前已经提出了定量可靠性性分析指标，并规定列车超速防护的车上设备的平均无故障时间(MTBF)不低于104h，地面设备的平均无故障时间不低于105h。

在城市轨道交通中由于ATP系统在正常驾驶模式下使用，是惟一能连续控制列车运行，并长期确保列车安全运行的驾驶模式。降级驾驶模式是ATP系统出现故障情况下，在限速条件以人工驾驶来降低列车运行风险所采用的一种驾驶模式。不过，该模式并不能避免所有风险，所以要求正常驾驶模式必须非常稳定可靠，以尽量减少采用降级驾驶模式。鉴于上述因素，在国外城市轨道交通工程中，提出ATP系统正常驾驶模式的可靠必须高于99.99%。

5结语

总之，在现代城市轨道交通事业的发展中，加强列车运行的安全控制是非常重要的。这就需要合理的设计和运用轨道交通信号系统，从每个子系统的角度出发来确保其安全性与可靠性，为人们出行提供安全可靠的交通设施。

参考文献

[1]肖培龙.城市轨道交通信号系统设计与系统集成设计差异分析[J].铁路技术创新，2020(5).

[2]周留运，梁君.轨道交通信号系统安全性评估的实施[J].铁道通信信号，2019(11).

作者：赵雄

城市信号系统轨道交通论文 篇2：

城市轨道交通信号系统安全问题及对策研究

摘 要：城市轨道交通的安全运行对国家安全、社会稳定有着重大的影响，安全事件的频繁出现，使得安全问题引起了人们的广泛关注，急需解决。国家、行业和建设运营单位应加大这方面的研究，制定新政策、新规范，加大专项资金投入，解决城市轨道交通安全问题，保障运行安全。

关键词：轨道交通;信号系统;安全问题;对策

1轨道交通信号系统概述

轨道交通信号系统一般是由连锁装置和列车自动控制系统(ATC)两大结构组成。ATC又分为列车自动监控系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)和列车自动运行系统(ATO)三个部分。它们利用信息交换网络构成闭环系统的方法，实现地面控制与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合。组成一个列车自动控制系统，包含集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能，它是一个安全基础设备。ATS是ATC的核心功能，是由OCC(控制中心)内的设备实现，自动和人工都可以进行监督与控制，从而给外部系统提供真实有效的信息。ATP具有列车检测的功能，可保障列车运行的安全。ATO利用分析地面情况来进行控制，不管列车加速还是减速，都能保证舒适、节能。这三个系统相互作用才能提高列车的安全运行，各式各样的科技化产物造就了轨道交通系统，具有成本低、效率高的特点。总体来说，速度提高、效率变快、安全性更有保障。

2轨道交通脆弱性分析

2.1平台脆弱性

平台脆弱性包括平台硬件脆弱性、平台软件脆弱性和平台配置漏洞。其中，平台硬件脆弱性是指硬件设备由国外提供，有恶意植入问题。平台软件脆弱性主要有运维依赖国外，软件恶意后门，为了满足远程数据调试、信息收集的常规技术后门3个方面。平台配置问题包括访问控制策略不合理、口令策略不恰当、补丁更新不及时、使用默认配置、开启不必要的服务、未安装恶意防护软件和更新不及时等。

2.2网络的脆弱性

网络的脆弱性主要体现在以下几个方面。

a)信號系统网络架构不合理，未划分安全域。生产系统所处网络未划分安全域，缺乏安全隔离和防护设备。例如：各种生产系统之间仅通过VLAN的划分形式，未采用防火墙等安全设备进行逻辑隔离。一旦某台终端违规外联、感染病毒，或者发起网络攻击，将会造成网络大面积服务中断，并且无法快速地定位攻击源和感染源，从而引起地铁长时间无法正常运营。

b)网络传输采用标准协议，对数据、用户和设备的验证不充分。在系统设计初期，缺少网络安全防护设计，大量使用明码传输，极易被破译和伪造。虽然目前安全意识已提高，但仍存在客户端与接入点之间的验证不充分、数据保护不够等问题。2012年4月对某市地铁10号线的扫描检测发现，轨旁AP隐蔽性差，安全性低，例如：广播SSID未采用任何加密机制和任何接入认证机制，对接入终端未做限制，攻击者可通过利用这些安全性较低的AP，直接接入到无线网络中，对其进行恶意攻击;而对某市地铁4号线的检测发现，其机车驾驶室车顶信号AP使用了WEP的加密方式，该加密方式极易被破解。攻击者可利用破解后的WEP密钥接入到无线系统中，对4号线机车正常运营构成严重的安全威胁。

c)无线通信易被物理干扰。CBTC模式下的轨旁AP信标及点式固定闭塞模式下的LEU应答器在与列车通信时均采用开放的无线通讯方式，所以传输的信号很容易被干扰。假如遭到干扰就会导致ATP轨旁系统无法获得列车传递的信息，ATP系统将无法正常工作，最终影响地铁正常运营。

d)工业领域的通信设备为非自主可控产品。工业领域的交换机、路由器多数为国外品牌，存在较大的安全隐患。此外，持续外包国外服务的可靠性、安全性也难以保证。

2.3管理脆弱性

管理脆弱性主要体现在以下几个方面。

a)安全政策规范欠缺，安全意识薄弱。城市轨道交通领域安全管理有待提高。通过访谈了解到，大部分地铁在信息安全管理方面，体系架构尚未考虑信息安全问题，同时也缺乏从设计、开发、运营和维护等各个环节的信息安全规范准则。员工对安全的理解还主要停留在传统的行车安全方面，针对信息安全风险防范、安全意识等方面有待进一步地加强。

b)生产系统服务器未及时更新升级补丁。部分服务器已发现存在远程认证绕过、缓冲区溢出和conficker蠕虫等高危漏洞，没有及时更新，存在恶意人员利用这些已有的高危漏洞访问、甚至破坏系统的危险。

c)生产系统终端管理不完善。部分终端未安装杀毒软件或者未及时升级，未对USB接口进行封锁，发现USB违规使用的痕迹。若USB设备带入病毒，则可能大面积感染整个系统设备，导致整个系统无法正常运营。其次，还存在终端安装了非正常工作需要的软件，用户名和口令张贴于显示器等问题。

3轨道交通信息安全对策建议

3.1采用故障树分析法对故障进行分析

故障树分析法是分析系统安全性与可靠性最常用的方法，从一个可能的故障开始，由上至下，一步一步寻找导致这一故障发生的可能原因，直到原因不能够被分析为止，并将这些事件的逻辑关系以树形图的方式表达出来。根据信号系统的组成将ATP、ATO、ATS和车辆基地信号控制系统作为顶事件;找到引起各子系统发生故障的直接原因及原因组合;分析所有能够引发子系统故障的事件，如果该事件依然能够被分解，则将其作为下一级的输出事件;逐级向下、层层分解，直到输入事件不能再分解或者不必再分解为止;对故障树进行定性分析，即找出引发系统故障的所有可能性。在对故障树进行定量分析过程中，判断引发故障的各底事件发生故障时引发信号系统故障的概率，即底事件概率重要度，从而找出容易触发信号系统故障的原因，作为重点监控对象。

3.2利用故障诊断系统进行动态监测

故障诊断系统是一种智能诊断系统。故障诊断系统一般由信号设备故障推理机、数据库、解答机以及图形显示等构成。图形显示的主要作用是让该故障诊断系统能够和外部进行数据信息的交换，数据库是用来存放信号设备可能出现的问题的集合，它包含了以往信号设备出现的种种问题。故障推理机能够利用数据库当中的存有的资料信息，结合现在信号设备的运行现状，进行故障原因的推理，找到引发故障的原因。解答机是根据系统内部所具有的数据库资料，用来解答用户的问题团。故障诊断系统除了能够完成故障的发现、故障问题的分析、故障原因分析和提出故障解决方案，它还能够在故障解决以后对整个信号设备进行监测和二次诊断，防止同样的故障再次发生。

3.3建立状态评价及风险监测模型

及时检测信号设备的运行状态，用健康指数进行表示，用信号设备发生故障的概率为依据对健康指数进行校正，对信号设备未来故障率进行评估和计算，明确信号设备故障的严重程度，建构风险监测模型。通过对信号设备运行状态的评估及时发现不良情况，并进行风险评定，根据评定结果确定安全隐患。

结束语

近几年来安全事件的频繁发生，使得城市轨道交通安全问题备受关注，其信息系统所面临的安全问题也日益突现。依据城市轨道交通的运行现状，结合信号系统的特性，对国家基础设施城市轨道交通信号系统的脆弱性、安全威胁和风险点进行了分析，最后提出了相应的对策建议。

参考文献：

[1]侯多林.浅析轨道交通信号系统可靠性与安全性[J].城市建设理论研究(电子版)，2017(32)：18+28.

[2]刘龙.城市轨道交通信号系统安全的三级等级保护[J].城市轨道交通研究，2017，20(S1)：20-21.

作者：张军涛

城市信号系统轨道交通论文 篇3：

探析城市轨道交通与通信信号系统

摘 要：随着我国经济水平的不断提升以及社会的不断发展进步，交通问题已经成为影响我国经济发展，维系我国社会稳定的主要因素，加强城市轨道交通建设就显得尤为重要。通信信号系统的建立有利于为城市轨道交通提供稳定便捷的服务，有利于减少城市轨道交通运行过程耗费的成本，强化管理力度，方便交通系统的运行合理性，有利于强化城市轨道交通的联系，从而促进我国城市化进程的不断发展。本文将针对城市轨道交通与通信信号系统展开论述。

关键词：城市轨道;交通;通信信号系统

Analysis of Urban Rail Transit and Communication Signal System

BAO Xiaowei

(China Railway Seventh Group Electric Engineering Co.，Ltd.，Zhengzhou 450000，China)

0 引 言

當前我国交通量的增长与车辆数量的增多导致了我国道路运输情况不容乐观，为了更好地进行城市交通建设，减少交通问题带给城市环境的不良影响，就需要发展城市轨道交通，采用通信信号系统，不断对其进行管理与完善，充分利用城市轨道交通运输量大、安全性能高、时间观念强、运输速度快、能源耗费少等特点来解决我国交通情况严峻的问题，并坚持我国可持续发展战略。

1 城市轨道交通通信信号系统

1.1 城市轨道交通通信信号系统的基本功能

1.1.1 自动防护功能

城市轨道交通列车自动防护子系统主要由地面制动承载设备及列车自身的设备组成，主要负责对列车行驶过程中的安全情况进行把握，若是列车行驶过程中速度超出了限定的速度，地面制动设备与车载设备就会自行启动，及时控制列车前行，减少交通安全事故的发生。自动防护子系统功能主要能够对列车位置进行监测，监测过程具有连续性和自动性，能够有效保证列车的安全运行，不会因为列车速度加快而导致事故问题出现，能够为乘客提供更加安全的服务，为城市轨道交通提供可靠的信息。

1.1.2 自动驾驶功能

城市轨道交通通信信号系统具备自动驾驶功能，通过能够自主控制列车运行的设备，让列车自动驾驶运行，根据实际路段情况及时调整自身速度，并能够自主调节列车车门，方便安全有效。

1.1.3 自动监控功能

城市轨道交通通信信号系统具备自动监控功能，主要由总控制中心、车站以及车载装置组成，主要负责对城市轨道交通中的各种信息进行收集，并将信息进行分析处理，生成控制的主要资料，并对其进行跟踪识别，统一对交通情况进行调度调节[1]。

1.2 常见的城市轨道通信信号系统的运行方式

1.2.1 调度列车出入车场

列车工作人员根据列车运营状况对列车的运营时刻表进行观察记录，并整理成列车运行计划，对城市轨道交通的行车安排进行制定，然后将其上传至通信信号系统的控制中心，由值班人员对进路信息进行调整，实现列车的运行要求。

1.2.2 自动监控方式

在列车运行过程中，通信信号系统会在线对其进行监控，并且随时以自动化的形式向列车发出进路的指令，以在充分保护列车运行安全的基础上确保列车的按时运行。

1.2.3 人工介入方式

在人工下达列车的运行质量过程中，会对列车运行进行全程的干预，主要保证对列车的扣车、换线和列车数量等内容进行控制。

1.2.4 车站现地控制方式

将通信信号系统的设备集中站设计到列车行驶控制过程中，当自动监控系统发现列车故障后，经由值班人员将情况上报，然后采用车站现地控制的方式进行[2]。

2 当前城市轨道交通与通信信号系统状况

2.1 国内信号兼容问题

当前我国引进的通信信号系统大都先应用于科技水平较为发达的城市，而后在较为发达的大中型城市也有应用，虽然这样能够在一定程度上节约引进成本，但是却并不能保证各区域之间的信号系统能够相互联系，进而造成区域之间列车的运行出现问题以及列车运营时间的偏差，从而直接导致区域沟通困难问题的出现。国内信号兼容问题直接造成了区域之间列车行驶速度不能合理掌控的情况，导致列车行驶过程中极易发生安全事故。对地域内的城市轨道交通能够有效进行把控，却并不能有效进行区域合作，且信号不兼容的问题也直接导致了系统维护的困难，对通信信号系统维修困难直接造成了检修工作效率的低下，更严重影响了对各个区域的统一管理。

2.2 通信信号系统建设成本高

进行城市轨道交通通信信号系统建设需要极高的成本，比如在上海这一发达城市，每建设一公里就需要五亿以上的成本，将前期投入成本回收的时间最短也需要三十年。其成本建设高的主要原因是我国建设的城市轨道交通通信信号系统大都依靠外国先进的技术进行，系统设备大都依靠国外进口，外国商人在中国市场中占据商机，这给我国经济造成了极大的压力，且通信信号系统在建设过程中需要分阶段进行，一旦选定建设厂商就无法在后期进行更改，这也就导致了城市轨道交通通信信号系统的后期修理及维护过分依赖国外企业，不仅给我国的城市轨道交通安全带来影响，还会影响我国的经济发展。

2.3 通信信号的材料与核心技术

我国交通需求的不断增加，然而我国城市轨道交通通信信号技术大都被国外企业承包。我国厂商对信号材料和核心技术的研发缺少实际生产场地，缺少有效的理论与技术指导，也就造成了产品与实际应用不符，所以使我国的通信信号技术研发向国外的研发水平靠拢是十分重要的[3]。

3 城市轨道交通通信系统的发展

3.1 传输系统

由于传输系统是构成城市轨道交通通信系统的重要组成部分，所以需要根据当前通信技术的发展方向，并结合城市轨道交通的运行安全性问题，对各种交通通信业务的复杂内容和多样性质进行分析，发展具有综合业务接入的传输系统。

3.2 人性化服务

由于城市轨道交通建设的主要目的是为了方便人们的出行与运输，那么为了适应当前人们的需求，就需要将通信信号系统向着人性化的方向发展，以便不断优化交通通信系统，为其提供更加广阔的发展空间。当前，在城市轨道交通中大都已经采用了全覆盖的无线网络，设计了有效的安全监控设施，在发达城市甚至能够利用监控设备对乘客的身份进行识别跟踪，不仅能够提升乘客的满意度，还能够加强乘客的舒适感，且城市轨道交通通信信号系统未来还会在视频影像和广播媒体等多方面不断进行内容的丰富，为乘客提供更加人性化的服务。

3.3 安全性能

随着城市轨道交通通信信号系统的不断发展，它不仅能够更加独立地进行系统维修，还能够有效地对系统进行检测。根据可靠性的原则对城市轨道交通通信信号进行建设，尽可能地减少故障的发生，增强城市轨道交通系统应用的安全性能，还能够减轻过分依靠国外技术的状况，改变我国通信信号系统维修管理困难的情况，实现节约成本[4]。

4 结 论

综上所述，随着我国城市轨道交通与通信信号技术不断发展，它能够面对当前通信信号技术中存在的缺陷，并不断进行技术的研发，以便能够对系统进行统一的管理与调控，保证列车在行驶过程中的安全，并及时对故障进行维修检查，保证我國交通情况的正常。

参考文献：

[1] 李晋.广州地铁信号系统 [J].地铁与轻轨，1997(4)：36-40.

[2] 肖宝弟，贾学祥.对我国城市轨道交通信号系统发展战略的思考 [J].现代城市轨道交通，2004(2)：44-47.

[3] 周庭梁，张兵建.地铁的信号维护支持系统地铁的信号维护支持系统 [J].城市轨道交通研究，2010，13(8)：101-104.

[4] 杜平.城市轨道交通信号系统的发展 [J].铁道通信号信号，2010(5)：56-58.

作者简介：鲍晓伟(1970.10-)，男，汉族，河南新郑人，经理，工程师，学士。研究方向：轨道通信技术。

作者：鲍晓伟