城市轨道交通列车运行控制研究学生姓名：畅龙专业班级：城市轨道交通控制学号：08301942指导老师：孙鑫列车运行控制系统是保证城市轨道交通列车和乘客安全的，是实现列车快速、高密度、有序运行的关键系统，是整个系统中的重中之重。
本文文介绍了国、内外基于通信的列车运行控制在我国地铁的应用，从列车的运行模式，到列车的定位停车，列车速度调整、自动折返等几个方面进行了阐述。
【关键词】：城市轨道交通的诞生和发展已经有一百多年的历史了，城市轨道交通在当今城市交通中已经占据了重要的作用，城市轨道交通是现代化都市的重要基础设施，它安全、快速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度的满足城市市民的出行需要。
在城市各种公共交通工具中，具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式的干扰小，对改变城市拥挤、乘车困难、行车速度慢行之有效的。
随着城市轨道交通行车间隔的缩短，依靠人工控制车速的传统运行方式已经不能满足城市客运的要求了，于是，以列车速度自动控制为中心的列车运行控制系统（Automatic Train Control,简称A TC）应运而生，随着计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）和控制技术（Control）的飞跃发展，综合利用3C技术给列车的控制带来了很好的发展机遇，形成了基于无线双向大容量的车地通信模式，使对车辆的控制更加安全可靠。
城市轨道交通列车运行控制主要包括列车运行中的驾驶模式、列车运行中的超速防护、列车的制动模式、列车定位停车、列车的折返、运行速度控制等来实现对列车整个运行过程中的控制。
这样使列车更加安全可靠、高速有效的运行。
1.列车运行中的驾驶模式。
目前比较先进的地铁车辆的列车驾驶模式主要有以下几种：列车自动驾驶模式（A TO/AM模式）、列车自动折返模式（AR模式）、受监控的人工驾驶模式（SM/CM模式）、受限制的人工驾驶模式（RM模式）、非限制人工驾驶模式（UEM模式/关断模式）。
1．1．列车自动驾驶模式（A TO/AM模式）。
列车自动驾驶模式是优先级最高的驾驶模式，通过A TC信号系统实现。
该种模式下。
列车自动启动、加速、维持惰行、减速、停车和自动开门，司机只负责启动A TO、监控列车运行和在车站按压关门按钮进行关门。
此时A TO设备来实现司机监督，有必要时才干预。
列车出发前，在列车进路已设置完毕、车门及屏蔽门已关闭的条件下，驾驶员可操作列车进入自动驾驶模式。
车载A TO系统根据从线路上接收到的速度码，自动控制列车加速、巡航、惰行、制动，控制列车按要求停车，并自动控制车门、屏蔽门的开启。
车门、屏蔽门的关闭是由司机按压关门按钮完成的。
必要时可以人工进行干预，以保证行车安全。
列车在站台停车时如果超出了停车区域，则车门和屏蔽门都不能打开的。
1．2．受监控的人工驾驶模式（SM/CM模式）。
在A TO故障的情况下，但车载和轨旁的A TP设备良好，列车发车前，列车进路已经设置完毕、车门和屏蔽门已经在关闭的条件下了，司机对列车进行操作进入A TP监控的的人工驾驶（SM/CM）模式。
里车又司机驾驶，运行速度受“列车超速防护（A TP）系统”的实时监督。
当列车运行速度接近A TP限制速度时，系统给司机声管、光报警信号，提醒司机注意。
如果司机没有采取措施，列车的运行速度超过了限制速度，并达到了列车“紧急制动曲线”确定的速度，A TP将对列车实行紧急制动。
一旦产生紧急制动，不能进行人工缓解，必须等候列车停稳并经过特殊处理后，才能重新启动列车。
1．3．受限制的人工驾驶模式（RM模式）。
司机根据信号显示等要求，操作列车进入“限制人工驾驶模式”，一般设定的限制速度是25㎞/h ，若列车运行速度超过ATP的限制速度，则产生紧急制动。
在此模式下运行，司机对列车的安全进行负责，自运行模式主要作用是为了联锁设备故障情况下的降级模式及列车在车辆段内的运行模式。
1.4.非限制人工驾驶模式（UEM模式/关断模式）。
在此模式下A TP系统将不起任何作用，列车运行的安全由调度员、车站值班员和司机认为保证的，司机必须使用特殊的钥匙才能进入这种模式。
1．5．列车折返模式。
线路的终点站的折返线，中间站的存车线，以及其他列车面临运行交路需要的折返线路上，会有列车折返作业。
折返模式有三种，分别为列车自动折返、A TP监控的人工驾驶和人工折返。
1．5．1．列车自动折返（AR）模式折返。
列车自动折返（AR）模式仅存在某些特定区段的使用。
对于站前折返，列车进入到达线站台即完成了折返作业，最后由此发车；对于站后折返，列车以允许的速度从到达停车线自动驾驶进入和驶出折返线，最后进入发车股道。
当列车进入折返线停车时，列车自动转换前后驾驶室的控制权，原列车的后驾驶室作为列车的前进驾驶室。
1．5．2．A TP的监控人工驾驶（A TO或SM）模式折返。
A TP的监控人工驾驶（A TO或SM）模式折返时，对于站前折返，列车进入到达线站台即完成列车折返作业，最后由此发车；对于站后折返，列车在司机驾驶下从到达股道进入和折出折返线，最后进入发车股道。
当列车进入折返线停车时，列车自动转换前后驾驶室的控制权，远列车的后驾驶室控制列车的前进。
1．5．3．人工折返在某些站的存车线及其他临时列车运行交路需要的折返线路，可按非自动转换模式折返。
2．列车运行中的制动模式。
列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式。
2．1．分级制动分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率进行调制的，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。
分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。
2．1．1．阶梯型分级制动模式俗称大台阶型。
它将一个列车全制动距离划分为3～4个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车距离确定限速值。
自动闭塞为四显示，带有防护区，当闭塞分区被列车占用时其前方两架信号机均显示红灯，然后依次为黄灯、绿黄灯和绿灯。
当列车速度高于检查值时，列车自动制动。
其为滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以为确保安全，必须设有“保护区段”。
2．1．2．曲线型是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的(或将各种制动模式曲线储存调用)。
列车制动曲线如图4-11所示。
出口速度2．2．一级制动一级制动是按目标距离制动的。
根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。
信息传输有数字编码轨道电路传输和无线传输两种方式。
无论何种方式，传输的信息必须包括线路允许速度、目标速度、目标距离。
一级制动方式最能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的发展方向。
3．列车定位技术。
轨道交通列车运行密度高、车站间的距离近、安全性要求高，列车自动控制系统及列车本身需要实时了解列车在线路上的精确位置，列车的控制信息在列车自动控制技术中具有重要的地位，几乎所有的控制都需要列车的位置信息作为参数之一。
所以说列车定位是列车控制技术中一个重要的环节。
其主要作用体现在以下几个方面：（1）：为保障列车安全间隔提供依据;(2)：在某些自动控制系统中，提供区段占用、出清信息，作为速度控制信息的发送依据；（3）：为列车自动防护提供准确位置信息，作为列车在车站停车后打开车门以及站内屏蔽门的依据；（4）：为列车运行（A TO）子系统提供列车精确位置信息，作为列车计算速度曲线、实施速度自动控制的主要参数；（5）：为列车自动监控（A TS）子系统提供列车位置信息，作为显示列车运行状态的基础信息；3．1．轨道电路定位轨道电路是最简单的列车定位设备，其优点是无需对当前设备做大的改动就可以实现列车定位。
它的定位精度取决与轨道电路的长度。
目前我国大部分城市轨道交通列车的定位技术采用的是轨道电路定位的方法。
轨道电路分为机械绝缘和电气绝缘两种类型，目前城市轨道交通中普遍采用“S棒”进行电气隔离的数字音频轨道电路。
利用数字轨道电路对列车进行定位是目前城市轨道交通系统中应用最广的技术方法。
在数字轨道电路中全部有源器件都集中在控制室内，室外设备仅包括电容、线圈等组成的调谐盒及轨间的S型连接导线，调谐盒中有发射与接收线圈。
数字轨道电路的发射单元以差分模式向另一端通过轨道传送一个调制信号，在轨道电路的另一端提取这个信号。
接收的信息和传输的信息经逐位比较确认相同时，完成对接收信息的验证，判断钢轨和轨道电路的工作状态。
当轨道电路有车占用的时候由于列车车轴的分路作用，接收端检测出信号的变化，从而判断是否有车到达该轨道电路。
在线路设计时，根据用户对列车运行密度的要求将整个线路用S棒分割成若干个轨道区段，并对所有轨道区段进行编号。
对线路地形及线路设备进行数字化描述后形成线路地图，存储在轨旁和车载计算机中。
在每个区段的始端和终端加上发送和接收器件，构成一个信息传输回路。
区段空闲时，信息由发送端通过回路传输到接收端，接收端继电器励磁吸起；当列车进入区段时，车轮对两根钢轨短路，信息不能到达接收端，接收端继电器失磁落下，达到列车检测定位的目的。
当列车在线路中运行时，其所在区段的轨道电路会给出占用的指示，对轨道电路占用的占用状态连续跟踪，就实现了对列车在线路中所处的位置连续跟踪。
基于轨道电路的列车定位如图为了保障安全并遵循故障导向安全的原则，轨道电路任何形式的故障都表示为有车占用。
为了避免错误的跟踪，系统对轨道电路的“连续占用”与“顺序出错”进行逻辑判断，保证列车跟踪的可靠性和安全性。
列车定位轨道电路法既可以实现列车检测定位，又可以检测轨道电路的完好情况，满足故障导向安全原则，是一种高安全可靠的列车检测定位方法，所以目前依然得到广泛的应用。
轨道电路定位的优点有：（1）：轨道电路原理简单，安全性比较高，同时可以对断轨故障进行检测（2）：轨道电路采用列车的运行轨道——钢轨作为列车定位的信息传输通道，这个通道同时又可以作为列车A TC信息传输的通道，节省了大量的设备，具有较高的性价比；（3）：技术成熟。
目前轨道电路是使用做多的、使用时间最长的列车定位方法，经过几十年的发展，积累了丰富的施工、维护经验。
（4）：地理环境的适应性强，在隧道、地下都可以使用该方法；（5）：使用速度范围宽，无论高速还是低速均可以使用这种方法；轨道电路定位的缺点：（1）：定位误差大；（2）：传输距离有限；（3）：设备维护量大；3．2．计轴定位用轨道电路定位最基本的一个条件是两根钢轨能构成信息传输通道，由于轨道电路的电气特性对道床条件的依赖性强，同时随着电力机车变流控制技术的发展，牵引电流高次谐波对轨道电路的干扰也越来越大，用轨道电路对列车定位面临着各种不利条件的挑战。