文 献 综 述
- 研究意义
目前，城市之间错综复杂的铁路交通网是人们日常快速出行，缓解城市交通压力的重要方式，铁路出行在人们的生活中具有着重要的地位和作用。目前的城轨建设项目中，主要采用基于通信的列车自动控制系统（CBTC信号系统），通过高精度的无线通信技术来实现对列车的自动控制，是一种连续自动列车控制系统。CBTC系统虽然具有诸多优点, 但在实际应用中, 考虑到系统突发的故障问题或线路开通初期不具备CBTC必要的运行条件等情况, 为系统配置了后备模式，当信号系统在日常的CBTC模式下产生设备故障或者遭遇意外情况时，系统能够降级到后备模式来保持列车的持续和安全运行。所谓后备模式，是在保证车站联锁系统和车载列车自动防护系统（ATP系统）工作正常的基础上实现的, 利用轨道电路或计轴设备判断区间状态,联锁设备控制道岔定位或反位、轨道区段的开放或封闭，信号机的开放或关闭现阶段主要使用的后备系统大多为基于点式ATP (intermettent ATP, IATP) , 同时利用轨道电路或者计轴作为辅助检查设备的模式。
后备模式是移动闭塞系统在非列车自动控制系统模式下的一种简化运营。在该模式下，可以实现对信号机和道岔的控制和部分的或者全部的连锁功能，同时驾驶员根据信号机的显示和安全规则来进行对列车的驾驶。它不但可以解决移动闭塞系统全部或部分故障的情况下，城市轨道交通运营的问题，而且能够解决移动闭塞系统正式开通前的临时过渡问题。后备模式是当前列车自动控制系统的补充和扩展，也是列车能够安全可靠运行的完美保障，所以，对于我国目前采用移动闭塞系统的城市轨道交通越来越多的问题，研发出一套适合我国城市轨道交通需求的后备模式是很有必要且迫在眉睫的。进而，研究后备模式系统方案，对于方案的分析与设计也是很有意义的。
- 国内外研究现状
结合目前的已开通的城市轨道交通线路的配置，后备模式的方案主要有三种：联锁控制模式、点式ATP和点连式ATP。
方案一：连锁控制模式通过计轴器等配置在全线上的辅助检测仪器和信号机，对信号机、道岔、区段的的联锁控制来实现站间闭塞或者进路闭塞，在全线配置计轴设备，划分计轴区段来实现对非通信列车的占用检查。该制式未配置地面信号，无地面信号显示防护，非通信列车只能根据调度命令行车，并且只能按站间电话闭塞行车。
方案二：点式ATP系统是在联锁控制模式的基础上, 增加信号机与显示电路表示电路连接的LEU设备和有源应答器，采用联锁计算机和计轴区间组成站间或进路闭塞。与联锁控制模式相比, 点式ATP系统提供了超速防护、倒溜防护和冒进信号机时发出紧急制动、部分ATO、车门和站台屏蔽门联动等功能。
方案三：点连式ATP系统也是在联锁控制模式的基础上, 通过与连续的车-地无线通信 (可与CBTC系统共用) 连接, 车载CC设备实时与轨旁联锁设备进行安全信息交换。点连式ATP系统可提供超速防护、倒溜防护、冒进信号机时发出紧急制动等点式ATP系统的功能目标-距离式的点式 ATP 模式，通过设备提供点式超速防护，即通过轨旁信标点式地向列车传送可运行的目标距离，车载设备连续地并实时地计算允许的最大运行速度，并在司机操作面板上显示。当列车超过最大允许速度时，系统设备实施紧急制动，因此，系统提供安全制动控制曲线，运行安全是由设备保障的。但是，由于控制曲线的安全制动距离的长度与列车的参数相关，当不同批次采购的列车其参数发生变化时，需要对固定闭塞的边界作调整。该模式下的系统对列车参数的一致性要求较高，行车效率高低与系统提供的驾驶参数有关，与司机是否按照控制曲线准确驾驶的相关性较大。。
文[1]中着重分析了目前常配置的点式后备系统中所采用的可变的应答器，其中基于欧式应答器下的系统后备模式方案和基于美式信标下的系统后备模式方案的设计原理及差异。文[2]则针对市域快速轨道交通项目线路站间距大、运营间隔长等特点, 推荐采用基于计轴和可变应答器的点式列车自动控制系统。文[3]基于IEEE的CBTC推荐模型, 对CBTC系统移动闭塞模式及其后备模式下追踪间隔这一指标进行算法的研究和仿真。国外所采用的后备系统方案也基本上源于上述三种，西门子公司采用点式ATP方案，而且根据运行间隔的要求，还会考虑安装LEU和应答器以提高行车效率。ALSTOM公司采用的则是点式防护模式。该模式结合了站间闭塞模式中司机按照信号显示驾驶列车的特点, 但是具有全程的ATP防护。Alcatel公司使用的后备模式方案主要有两种，一种是站间闭塞后备模式，另一种是超速防护/简单点式ATP后备模式。虽然各个外国供应商的点式超防功能存在很大的差异, 甚至有的只是实现简单的超过线路限速的超防功能及闯红灯时的自动停车功能，但是一个良好的后备模式方案，应当具有比较完善的几个方面。首先在移动闭塞系统出现故障的情况下，后备系统能够实现简单的线路运行；其次要尽可能依靠系统来保证运行的安全而非工作人员；还需实现列车的定位功能以及自动闭塞功能；需要根据实际情况设计不同的后备模式；在保证信息安全传输和自动切换的同时也要满足后备系统的高可靠性、高安全性。
三.本次设计
3种后备模式方案均能对故障列车及未装备列车提供辅助列车位置检测, 但在系统复杂性、运营降级管理的场景、增加设备费用以及设备维护费用等方面, 还存在一定的差异。在保证日常运营效率的情况下，从实用的角度采用分阶段运营，初期可以采用联锁控制模式，中期持续运营时升级为点连式ATP系统，来保证其实用性和可靠性。
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