地铁信号ATS系统的功能探析

陈文婷 ,张朋杨

摘要：地铁是城市化建设快速发展的产物，地铁项目极大缓解了人们出行的压力，使得城市交通运输体系更加完善。ATS系统是地铁正常运行非常关键的内容，该系统的功能直接关系地铁运行的安全性。

关键词：地铁；远程信号；ATS系统；功能分析

地铁作为轨道交通的一种，此种交通方式的正常运行离不开ATS系统的强大支持。ATS系统在地铁运行中起到了非常重要的作用，凭借ATS系统的指挥作用可以确保地铁高效运行。构成地铁信号ATS系统的子系统较多，比如车站微机网络系统和车辆调度系统等。各个子系统在光纤通信的作用下可以彼此有效联系，凸显出地铁信号ATS系统的积极作用，确保地铁运行的安全性和平稳性。

1地铁信号ATS系统的构成

1.1网络通信系统

　　网络通信系统是地铁信号ATS系统非常重要的内容，该系统可以收集并分析地铁运行中的数据，根据铁轨运行的静态信号明确地铁运行的具体位置。在网络通信系统的辅助下可以收集全方位的信号，准确锁定地铁行驶位置，所收集到的信号可以整合在ATS系统中，二次修订信号，确保地铁在准确的轨道上运行。地铁网络通信系统的设计环节要借助区域控制器准确判断出地铁运行的方向，并将信号以程序的方式发送给车辆，由ATS系统对相应的指令准确计算，确保地铁在安全情况下运行［１］。

1.2信号采集处理系统

　　地铁信号采集处理系统可以收集到大量的信号，并在传感器的作用下将信号转变为电信号，实现全部信号的转换。在信号转换环节该系统可以提高信号的稳定性，避免信号转变过程中出现较大的波动。此外，信号采集处理系统采用光电隔离的方式可以避免电源对信号的干扰，提高隔离效果。信号转换完成后模拟量也会发生相应的变化，此时会生成大量的数字量，转换单片机数据。

1.3列车超速防护系统

　　列车超速防护系统由车载设备、地面设备组成，该系统可以超速防护驾驶的列车，并监控与列车安全行驶有关的系统或者设备，列车运行期间如果出现了超速行为，则该系统会立即启动制动方案有效保护列车间隔。列车超速防护系统中的控制中心可以将控制信息传递给行驶中的列车，在车辆计算机的帮助下计算出列车运行的实时速度和规定允许的速度，实现对列车行驶速度的实时监控。该系统的存在缩短了列车运行间隔，轨道线路利用率明显提高，确保了列车行驶的安全性［２］。

1.4列车自动驾驶系统

　　列车自动驾驶系统可以控制列车的自动运行，该系统主要由地面设备和车载设备构成，实现了地对车的控制，借助地面信息驱动并制动列车。列车自动驾驶系统确保了地铁运行的安全性，避免了行驶中的列车出现不必要的减速和加速情况，带给乘客更好的舒适感。该系统与列车再生制动配合在一起可以减少对电能的消耗，很大程度满足了节能降耗的需求。

2地铁信号ATS系统硬件设计

2.1信号监测站

　　信号监测站是地铁信号ATS系统非常重要的硬件之一，信号监测站可以实时监测地铁车辆运行信息，准确锁定地铁的运行情况。一旦地铁设备出现了故障在信号监测站的帮助下还可以准确明确故障信息，及时开展对故障设备的维修工作。LED信号机是信号监测站非常重要的设备，可以对地铁功能全面化分析，明确地铁运行实际情况。

2.2远程信号调理电路

　　地铁信号ATS系统非常关键的硬件之一就是远程信号调理电路。远程信号调理电路可以有效控制信号频率，确保信号频率控制在规定范围内。地铁运行中采用RC滤波器可以增强电路的抗干扰能力，但是采用此种方式要确保电阻和电容器件的标准性。地铁信号ATS系统中的传感器可以获取输入端口的信号，这些信号在铝箱电路的作用下可以进一步增强集成放大的效果，使得地铁远程信号更加稳定［３］。

2.3光电隔离电路

　　光电隔离电路是地铁信号ATS系统非常重要的硬件。在采集地铁信号的过程中，单片机在使用时会受到一定的影响，此时为了减轻对单片机使用带来的影响，接收全部的信号，需要在系统设计环节采用光电隔离的方式。光电隔离的方式可以增强单片机的抗干扰能力，确保了信息传输的稳定性。光电隔离电路中信号的传输速度较快，且传输距离也较远。因此在光电隔离电路设计环节需要确保环路连接电阻在30欧姆之内，以免在电阻值较大的情况下，影响电路的正常运行。

2.4单片机控制电路

    单片机控制电路是地铁信号ATS系统非常重要的硬件部位。单片机在系统运行中起到了非常重要的作用，数据转换完成后就可以直接读取。单片机控制电路在读取数据时可以先中断，此时系统仍然可以正常运行。信号输入后电压随之上升，上升的轨道电压可以输出大量的高频信号。在容差输入端电源监测中如果发现了电压波动，此时TOL端处于接地状态，则需要将电源电压波动控制在５％之内。如果TOL端与VCC连接在一起则电源电压波动要控制在１０％以内。单片机在４０S内如果可以接收到大量的脉冲信号则说明电路正常［４］。

3地铁信号ATS系统软件和接口设计

3.1软件设计

　　地铁信号ATS系统软件设计环节非常重要，该环节可以充分发挥单片机的作用，实现对地铁的长距离且集中化控制。非线性方式可以收集大量的信号，这些信号在软件系统的帮助下可以统一化分析计算，确保了数据分析的精准度。在非线性分析环节采用分段处理的方式可以确保软件处理环节的准确性，得出高度精准的输出值。一般情况下单片机数据转换后可以定时采样，此种采样方式可以获得更多的数据，占据更多的中央处理器资源，减慢了中央处理器的运行效率。针对这样的问题可以采取定时采样的方式，此种采样方式实时性更强，可以加快中央处理器的运行效率。在中央处理器停止转换后，芯片也会自动中断向中央处理器发送文件，此时的程序也会停止，此种方式进一步完善了中央处理和芯片的功能，明显加快了系统运行的效率。

3.2接口设计

　　接口设计是地铁信号ATS系统非常关键的内容。ATS系统中接口数量较多，其中无线通信模块接口和GPS主时钟接口最为关键。其中在无线通信模块接口设计中，地铁远程信号监控系统可以实时发布车辆运行情况，确保数据传输的实效性，避免了信息在传输环节出现的遗失。接口设计中可以采用串行四线线路设计方式，此种设计方式使得点对点数据通道接口设计更加完善，该模式下数据传输会采用帧格式，进一步提高了链路数据传输的时效性。车载控制器和ATS系统通信格式设计中涉及的传输数据较多，比如地铁运行定位、列车行驶速度、列车行驶线路等。GPS主时钟接口设计中可以采取两线控制方式，此种控制方式满足了在线传递时间信息的需求。除了以上两种接口外，电力监控模块接口、车站设备监控接口等也是非常重要的地铁信号ATS系统接口，科学合理化的接口设计可以将报警信息及时传递给工作人员［５］。

4结语

　　综上所述，以上就是本文对地铁信号ATS系统功能有关内容的分析，希望可以全面凸显地铁信号ATS系统的积极作用，确保城市轨道交通的安全有序运行。

参考文献

[1] 黄毅,胡文龙. 地铁信号系统ATS子系统冗余功能分析[J]. 科技创新与应用,2019(24):83-84.

[2] 卢婼琪. 地铁信号系统ATS子系统冗余功能分析[J]. 商品与质量,2019(52):214.

[3] 谢镇楚. 地铁ATS系统功能及故障问题研究探讨[J]. 数字化用户,2018,24(40):60.

[4] 刘芳. 地铁信号ATS系统更新改造的探讨[J]. 中国科技投资,2018(23):243.

[5] 温彤彤. 论地铁信号ATS系统功能与应用[J]. 科学与财富,2021,13(33):179-180.