1.2 安全相关轨道交通系统

轨道交通系统主要以轨道承载列车运行为导向，以信号系统为控制手段，其构成主要包括车辆、线路、限界、车站、轨道、供电系统、信号系统、环控系统和运营组织系统等，其中安全性要求最高的是信号系统。一种典型的信号系统组成架构如图1-1所示。

信号系统的核心是列车自动控制（ATC）系统。ATC系统由计算机联锁（CI）子系统、列车自动防护（ATP）子系统、列车自动驾驶（ATO）子系统、列车自动监控（ATS）子系统构成。各子系统之间相互渗透，实现地面控制与车载控制相结合、现场控制与中央控制相结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的自动控制系统。ATC系统是现代轨道交通核心控制技术之一，它直接关系到乘客和列车的安全，以及是否能够正确实现列车快速、高密度、有序运行的功能。

其中：

（1）列车自动监控（ATS）子系统主要功能包括：

● 列车识别号追踪、传递和显示；

● 列车运行图编制及管理；

● 列车运行的自动调整；

● 列车进路的控制；

● 实时监视在线列车运行和信号设备的状态（其中含道岔、信号机、电源等）；

● 成为与无线通信、乘客导向、综合监控等系统的接口；

● 提供司机发车指示；

● 培训和运行模拟；

● 统计、管理与记录。

ATS子系统主要实现对列车运行的监督和控制，辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理。它给行车调度人员显示全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况。在列车因故障偏离运行图时及时做出反应。此外，该系统还通过与ATO的接口，向旅客提供运行信息通报（列车到达时间、出发时间、运行方向、中途停靠站名等）。

（2）列车自动防护（ATP）子系统主要功能包括：

● 列车定位/测速；

● 安全列车间隔控制；

● 列车速度和方向的监督防护；

● 经济制动使能（实施）；

● 列车完整性监督；

● 轮径确认及磨损补偿；

● 车门/屏蔽门监控；

● 轨道终点、工作区域和折返作业的防护。

ATP子系统是ATC系统的核心和关键。

（3）列车自动驾驶（ATO）子系统主要功能包括：

● 列车在区间运行的自动控制及调整：

● 控制列车按运行图规定的区间运行，自动实现对列车的启动、加速、巡航、惰性、减速和停车的合理控制；

● 在正线车站、折返线和试车线自动实现列车的精确停车控制；

● 在ATP子系统的允许下，向列车和屏蔽门控制系统发送开/关车门和屏蔽门的命令；

● 向车辆自动广播系统提供相关信息；

● 记录和统计系统事件的时间和日期。

ATO子系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制。使用ATO子系统后，可以使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速或减速，可以明显提高乘坐的舒适度，提高列车准点率及减少轮轨磨损。

除信息系统外，基于微机控制的机车制动系统也是典型的安全相关系统。机车制动系统实现列车自动制动与机车单独制动、空气制动与动力制动的联锁、断钩保护、列车充风流量检测、无动力回送、制动重联、列车速度监控配合、备用制动等功能，具备单机自检、故障诊断、数据记录与存储等智能化、信息化功能，具备MVB、CAN、RS485等网络通信接口，通过网络能实现远端制动重联控制，适应现代机车制动机信息化以及网络控制的发展要求。

机车制动系统软件的开发为适应机车制动系统微机化和网络化功能的应用要求，一般分为三个部分：制动控制单元、制动显示屏和通信单元。

制动控制单元实现的功能包括：紧急制动、惩罚制动、常用制动、单独制动、单独缓解、重联控制、联锁、状态检测、故障诊断、自检、备用制动等。制动显示屏是制动控制系统的一部分，通过RS485通信协议与制动控制单元之间实现数据交互，实现机车制动系统的初始化和运行状态的监视，记录制动系统的事件和故障信息，为司机提供准确的、实时的系统数据。通信单元主要用于制动系统与其他系统（如中央控制单元、机车牵引系统）的交互。

在中国铁路总公司发布的《交流传动机车微机控制空气制动系统暂行技术规范》中规定，机车制动系统要求至少达到SIL2等级以上。

除上述系统外，在轨道交通各类装备中，凡因功能失效可能导致安全事故发生的系统均为安全相关系统，诸如列车控制和管理系统、列车运行监控装置、塞拉门系统等，其研发过程、技术措施必须符合IEC 62279：2015等相关标准的技术要求，从而有效地降低产品潜在的安全风险。