导 言
上次带领大家开启了一场奇妙的地铁供电系统穿越梦幻之旅：正电荷的奇幻之旅 带你认识地铁供电系统，这一次是不是很好奇我们要去哪里穿越了呢？先卖个关子，知道复杂的地铁网络线路中，是谁指挥地铁列车实现安全、高效、快速的运行吗？地铁系统是否也拥有一个像人类大脑一样的高能“设备”呢？
别着急，先听听它的自述~
信号系统
我是地铁供电系统的好哥们，大家都觉得我很高冷神秘，其实我隐藏在每一列行驶的地铁列车内、车站内、轨道旁还有车辆段的控制中心内，时时刻刻守护着地铁安全运行。毫不谦虚地说，我可是地铁系统的“最强大脑”，我可以控制地铁列车进路、折返、停止，但我的能力远不止此，对地铁列车调度指挥、集中监控、自动驾驶等等，只有你想不到的，没有我做不到的。没错，我就是地铁信号系统。
今天的主角登场了，它可没在吹牛啊，地铁信号系统是指挥列车运行，保证列车安全，提高运输效率的关键设备。有了它，就相当于地铁线路中运行着的每一列车装备上了千里眼、顺风耳，列车可以实时的根据信号系统发送的信息运行。“最强大脑”这一称号实至名归。
这颗“大脑”都由哪些零件组成，每个子系统又具备哪些功能呢？我们请来了地铁的“脑科专家”—信号专业工程师为我们一一解答。
信号系统通常包括：
列车自动防护系统（ATP）
列车自动监控系统（ATS）
列车自动运行系统（ATO）
计算机联锁系统
信号系统设有行车控制中心，沿线各车站设置区域性设备集中站，设备集中站一般放置在有道岔的车站，列车上安装有车载控制设备。控制中心与车站通过有线传输网进行通信连接，控制中心与列车之间采用无线通信进行数据交换。
列车自动防护系统（ATP）
设备小白
这个防护系统是用来防护什么的，它在地铁信号系统里有什么作用呢？
在过去，没有列车自动防护系统的年代，列车司机是按照隧道里的信号机显示来行车的，红灯停，绿灯行。司机看到信号后，才能决定是否行车，但人的视力范围是有限的，所以司机只能在一个较近距离才能看清楚信号，（地铁隧道能见度低，司机的可视范围就更有限了。）这样就需要司机每次运行到这个信号机前的时候，需要控制列车减速，直至看到信号后才能决定是否继续行车，而无法让列车始终保持一个稳定的速度在区间运行，运营效率低。
脑科专家
地铁LED信号机示意图
自从有了ATP系统，行车信号不再以地面显示为主，它可以连续不断地将从地面获得的地理位置及移动授权信息通过无线传输系统上传至列车上，由车载设备计算出当前所允许的最大运行速度，将此速度作为列车实际运行不可逾越的速度，以此来对列车速度进行实时监督，这样司机就可以通过列车上ATP的人机界面的显示信息来驾驶列车了。
脑科专家
设备小白
明白了，ATP系统就是防护列车超速，用来监控地铁安全运行进行的设备啊。
ATP系统结构示意图
ATP系统主要包括区域控制器（ZC），数据存储单元（DSU）、应答器以及车载机柜等设备，他们分别被安装在场段及车站设备室、轨旁以及列车上。通过ATP系统各个设备的密切合作与精确计算，确保地铁列车在线路安全运行。
调试人员在进行动车调试
轨旁信号设备-应答器
信号设备安装与调试
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列车自动监控系统（ATS）
设备小白
这是哪里啊？大屏幕上显示的是什么？这和列车自动监控系统有什么关系呢？
这里是控制中心，大屏幕上显示的地铁线路运行图，也是ATS系统的终端显示。这个系统功能很强大，可以对在线所有的运行列车进行实时的监视和跟踪，自动记录列车运行实迹,自动生成、显示、修改和优化时刻表；还可以对列车运行的模式、等级、速度、方向以及停车时间进行控制，按行车计划自动控制轨旁信号设备等等。
脑科专家
设备小白
“最强大脑”名不虚传啊，那只有这里有ATS系统吗？
ATS系统包括中央和车站ATS设备、车辆段ATS分机。每个控制站设一台ATS分机，用于采集车站设备的信息和传送控制命令，并实现车站进路自动控制功能。车辆段ATS分机用于采集车辆段内库线的列车占用情况，以及进/出车辆段的列车信号机的状态。
脑科专家
ATS系统结构示意图
中心ATS系统正在进行调试
车站ATS界面
列车自动运行系统（ATO）
带你见识下地铁信号系统里最高大上的子系统——ATO系统。
你可以把它当成虚拟的地铁司机，ATO系统通过地面传送控制信息实现对列车牵引、制动的控制，完成发车、区间自动运行、自动折返、车站自动停车、车门开关控制、车门/站台门联动控制等，能够大大减轻司机劳动强度，保证轨道交通运输安全，提高轨道交通运营效率。
脑科专家
设备小白
那安装了这个系统的地铁列车就可以实现无人自动驾驶了，是这个意思吗？
大错特错，自动驾驶不等于无人驾驶。先跟你科普下国际上的自动驾驶分类。
脑科专家
国际标准（IEC 62290）按照轨道交通线路自动化程度定义了4层自动化等级，自动化程度从低至高为GOA1至GOA4。
1
不连续监督下的人工驾驶（GOA1a）：列车运行控制系统在特定的位置上监督列车速度。
连续监督下的人工驾驶（GOA1b）：列车运行控制系统连续地监督列车速度。
以上都是由司机控制列车的所有运行，包括启动、停车、运行速度、站台停靠、开关车门等，并由司机对列车运行中的突发情况进行处理。由于信号系统的更新换代，目前GOA1等级的信号系统已经十分罕见了。
2
自动驾驶（GOA2）
等同于装有自动驾驶系统（ATO），自动化程度相比上一等级有了进一步提升，又称为ATO模式，或者STO模式。由信号系统提供安全防护，控制列车运行和站台停车，关门和发车指令可以自动下达或司机人工下达。这也是目前大部分地铁都采用的模式。如天津地铁1、2、3、5、6、9号线。
3
全自动驾驶（GOA3）
列车上不再安排专职司机。司机职能被ATO等系统功能所取代，自动化程度进一步提高，仅安排乘务人员以应对突发事件，又称为DTO模式。
这一模式下，列车已基本具备全自动驾驶的功能，由信号系统对列车运行进行全程控制，列车的启动、停站、运行均由信号系统控制，但列车上仍需配备一名随车人员，以应对突发情况，如已运行多年的北京机场线。
4
全自动无人驾驶（GOA4）
列车上不安排任何工作人员。也就是我们通常所说的无人驾驶，是目前轨道交通运营的最高级别。列车的休眠、唤醒、启动、停车、车门开关、洗车、车站和列车的设备管理以及故障和突发情况的应对全部由系统自动管理，无任何人员参与。如北京地铁燕房线。
在未来的天津地铁8号线及后续的新线工程中，我们将全面以全自动无人驾驶（GOA4）作为轨道交通建设的实施标准。
全自动无人驾驶的地铁列车
随着地铁信号技术的不断发展，相信天津城市轨道交通无人驾驶时代即将到来。
地铁信号系统是地铁安全运行的重要保证同时也是地铁施工中的重要一环，做好地铁信号系统的安装、调试和验收是确保地铁信号系统施工质量的重要保证。
在地铁安装调试期，为了做好这项工作，设备管理部的信号工程师日夜奋战在施工现场第一线，在5号线、6号线以及1号线东延线与既有线贯通试运行期间，他们经常要在车辆停运后才能带领人员开始工作，甚至凌晨摸黑进入施工现场工作至天明，即使在节假日期间，他们依然尽职尽责、坚守岗位，确保在有限的工期内顺利完成地铁全线信号系统功能调试，为了地铁列车安全、正点运送旅客付出了辛勤劳动。
信号专业工程师正在紧张调试
设备小白
每天都乘坐地铁来来回回，今天才完全知道了“地铁最强大脑”的威力呢！
“看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛”，地铁列车便捷、舒适运营的背后，离不开庞大的设备系统，更离不开设备专业工程师的艰辛付出，给他们点个大大的赞吧！
脑科专家
图文来源：设备管理部 王彤 边兴悦
编辑审核：党群工作部
