地铁全自动运行条件下的城轨交通信号实训项目研究

引言

随着城市轨道交通向智能化转型，全自动运行成为发展趋势，对信号系统的设计与运维提出更高要求。传统实训难以覆盖复杂工况下的信号逻辑变化与故障处理过程。项目以真实场景为基础，设计模块化实训内容，涵盖从正常运行到异常状态的全链条操作，使掌握信号设备状态监测、故障定位与恢复策略，切实提升在高可靠性要求环境下的专业胜任力，满足行业高质量发展对人才的需求。

1 全自动运行对信号系统提出的要求

全自动运行对信号系统提出更高要求，需具备高可靠性的联锁逻辑与精准的列车定位能力，确保在无司机干预下实现自动进路排列、车门与站台门同步控制及紧急制动响应。系统必须支持多级故障容错机制，如冗余通信通道与双系热备架构，保障关键功能持续可用。与此同时，应具备智能诊断与自愈能力，实时监测设备状态并触发预警，提升运行安全性与运维效率，满足全生命周期内稳定可靠的运营需求。

2 实训内容模块设计

2.1CBTC 系统原理认知

CBTC 系统原理认知是全自动运行信号实训的基础。联锁逻辑确保进路、道岔与信号机之间的安全互锁关系，防止冲突进路建立；移动授权由区域控制器根据列车位置与运行状态动态生成，限制列车行驶范围；列车定位通过轨道电路与应答器实现精确位置感知，支持连续速度控制。ATS与区域控制器、线路控制器及车载设备之间通过安全通信协议传输命令与状态信息，形成闭环控制体系，保障列车在无人干预下安全、高效运行。

2.2 自动驾驶模式切换实操

自动驾驶模式切换实操要求严格遵循安全校验流程，从手动模式向自动驾驶模式转换时，系统需确认列车停稳、站台门关闭、线路空闲及车载设备自检合格后方可授权切换。降级运行如限制人工模式下，信号系统自动启用固定闭塞控制逻辑，通过轨道电路与联锁设备实现进路防护，限制列车速度并强制执行区间占用检查，确保在通信中断或设备故障时仍能维持基本运行安全，保障乘客生命财产安全。

2.3 故障模拟与应急演练

故障模拟与应急演练聚焦信号设备典型故障，如计轴区段占用丢失、道岔表示异常或联锁采集模块失效，系统自动触发告警并记录故障代码。列车紧急制动触发后，需通过人工确认故障原因，确保轨道区段空闲、进路正确且设备状态正常，方可执行复位操作。恢复流程中，系统依据安全逻辑校验参数如制动距离、速度限制及站台门状态，逐步解除封锁，重新建立移动授权，保障列车在安全条件下恢复运行，最大限度减少运营中断时间。

2.4 数字孪生仿真平台应用

数字孪生仿真平台应用通过构建高保真虚拟环境，复现计轴故障、道岔失表等典型信号设备异常场景，支持实时数据注入与多变量参数调整，如列车速度设定值、移动授权范围及联锁逻辑延迟时间。可在不干扰实际运行的前提下，执行信号干预策略，如人工排列进路、切换控制模式或启动降级运行方案。系统自动记录操作时序与响应结果，评估不同控制策略对列车追踪间隔、正点率及安全冗余的影响，为优化运营组织与提升应急处置能力提供科学依据。

3 实训组织与实施方式

3.1 分组实训

分组实训采用五人小组模式，角色分工明确，包括调度员、司机、信号工程师、维护人员与安全监督员，各岗位协同完成列车运行任务。调度员负责 ATS 系统操作与行车计划调整，响应时间控制在 30 秒内；司机执行驾驶指令并监控状态参数如速度、制动压力；信号工程师分析联锁逻辑与移动授权变化，确保进路安全；维护人员记录设备故障代码与处理时长；安全监督员全程校验操作合规性，确保每项动作符合《城市轨道交通信号设计规范》要求，提升团队协作效率与应急响应能力。

3.2 硬件平台

硬件平台采用真实信号设备模型或半实物仿真系统，集成联锁逻辑控制器、轨道电路模拟单元与车载控制模块，支持电压波动范围± 10% 的电源输入测试与通信延迟 ≤50 毫秒的实时交互。通过HIL 接口实现物理设备与虚拟列车模型的闭环联调，验证信号系统在不同工况下的响应特性，如道岔动作时间 ≤1.5 秒、紧急制动触发距离误差 ≤2 米，确保实训环境高度还原实际运行条件，提升对关键设备性能与安全边界的理解与操作熟练度。

3.3 评价机制

评价机制采用过程考核与结果评估相结合方式，过程考核关注在实训中的操作规范性、角色协同效率及故障识别速度，要求故障响应时间控制在90 秒内；结果评估依据决策准确性、恢复流程完整性与安全逻辑执行正确率进行量化评分，如移动授权生成误差≤1 米、联锁校验通过率 ≥95‰ 。系统自动记录操作日志与关键参数，形成可追溯的绩效档案，实现从技能掌握到应急能力的多维评价，确保实训效果科学、客观、可量化。

4 预期成果与能力提升

掌握全自动运行条件下信号系统的整体工作逻辑，需理解联锁防护机制、移动授权生成原理及列车定位精度控制，熟悉ATS 与区域控制器间通信延迟 ≤50 毫秒的实时交互流程。应能分析进路排列、道岔转换与站台门联动的安全逻辑，掌握故障情况下自动降级运行策略，如 RM 模式下限速25 公里每小时，并确保系统在轨道电路占用误差≤2 米内维持安全间隔，具备独立判断与处置典型信号异常的能力。提升多专业协同应对突发状况的能力，需掌握信号、车辆、通信与站务等系统间的接口逻辑，熟悉故障信息传递时效性要求。应能在紧急情况下快速定位故障源，执行跨专业处置流程，如道岔失表时调度员调整进路、司机确认车门状态、信号工程师复位设备，确保列车在限速25 公里每小时下安全运行，保障运营秩序不中断，提升整体应急联动效率与安全性。形成可复用的实训案例库与标准操作手册，需系统整理典型故障场景、处置流程及关键参数，如移动授权生成误差≤2 米、联锁校验通过率 295‰ 。案例涵盖信号设备异常、列车紧急制动等常见工况，SOP 明确各岗位职责与操作步骤，确保响应时间控制在90 秒内。

结束语

总之，该实训项目通过系统化设计与沉浸式，有效实现了全自动运行信号知识从理论到实践的转化。未来将持续优化实训内容，融入AI 辅助诊断与远程监控等新技术，推动轨道交通信号人才培养模式升级，助力智慧城轨安全高效发展。

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