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关于城市轨道交通系统的电气化探究前言1863年世界上第一条地下铁道于1月10日在伦敦建成。开始是采用蒸汽机车牵引。1881年第一辆有轨电车在德国柏林工业博览会上展示。1888年美国弗吉尼亚州里士满市世界上第一条有轨电车系统投入运行。1908年中国第一条有轨电车在上海建成通车。1969年中国第一条地铁北京地铁一期工程当年10月建成。1978年在比利时国际公共交通联合会上，确定了新型有轨电车交通的统一名称，简称轻轨交通（LRT）。二战后经过短暂的经济恢复后，地下铁道建设随着全世界经济起飞而启动、加快。二十世纪70年代和80年代是各国地下铁道建设的高峰。发达国家的主要大城市如纽约、华盛顿、芝加哥、伦敦、巴黎、柏林、东京、莫斯科等已基本完成了地铁网络的建设。但后起的中等发达国家和地区，特别是发展中国家地铁建设却方兴未艾。比如亚洲共有26个城市有地下铁道。除了东京与大阪在二次大战前就建有地下铁道外，其余24个城市均是在战后建成。20世纪50年代开始，世界各国大城市都纷纷拆除有轨电车线路，这阵风也波及到中国。到20世纪50年代末，我国各大城市也把有轨电车线基本拆完，仅剩下大连、长春个别线路没有拆光，并一直保留至今，继续承担着正常公共客运任务。20世纪60、70年代在地下铁道建设高潮发展时期，由于地下铁道造价昂贵，建设进度受财政和其他因素制约，西方大城市在建设地下铁道的同时，又重新把注意力转移到地面轨道上来。利用现代高科技开发了新一代噪声低、速度高、转弯灵活、乘客上下方便，甚至照顾到老人和残疾人的低地板新型有轨电车。在线路结构上，也采用了降噪声技术措施。在速度要求较高的线路上，采用专用车道，与繁忙道路交叉处，进入半地下或高架交叉，互不影响。对速度要求不高的线路，可与道路平齐，与汽车混合运行。回顾20世纪城市交通的发展历程，就是一个否定之否定的过程。有轨电车从大发展到大拆除；然后汽车登上历史舞台，逐渐成了城市交通的主角；到20世纪末，以地铁和轻轨为代表的城市轨道交通又恢复了它的主导地位，这是个螺旋式的上升过程。正文地铁也一种电气化铁路系统，运能与轻轨相比较大。它必须有单独的道路；车辆由多节车厢组成，速度及加速都较快；有复杂的信号系统；并需有较高的站台上下客。行驶的道路一般在地面、地下和高架线上。国外交通系统包括了市郊列车、地铁列车等。如上海地铁1号线、2号线、3号线都属于这一类。从运量来区分，地铁的运输量最大，单向每小时可以运送4万至6万人次，轻轨只可以运送2万至3万人次，有轨电车的运输量最小，每小时只有1万人次。空中轨道列车是一种悬挂式单轨交通系统。轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中。由于将地面交通移至空中，在无需扩展城市现有公路设施的基础上，可缓解城市交通难题。由于它设计上的独特性，从而具有造价低、工程快、无污染、占地面积小、可拆卸等优点。它每小时的运输量可达到1万5千人次。城市轻轨是城市轨道建设的一种重要形式，也是当今世界上发展最为迅猛的轨道交通形式。近年来，随着中国城市化步伐的加快，我国重庆、上海、北京等城市纷纷兴建城市轻轨。一时间，轻轨成为都市人的时髦话题。轻轨的机车重量和载客量要比一般列车小，所使用的铁轨质量轻，每米只有50公斤，因此叫做轻轨。城市轻轨具有运量大、速度快、污染小、能耗少、准点运行、安全性高等优点。轻轨可运送2万至3万人次，有轨电车的运量最小，只有1万人次。按照国际标准，城市轨道交通列车可分为A、B、C三种型号，分别对应3米、2.8米、2.6米的列车宽度。凡是选用A型或B型列车的轨道交通线路称为地铁，采用58节编组列车；选用C型列车的轨道交通线路称为轻轨，采用24节编组列车，列车的车型和编组决定了车轴重量和站台长度。上海轨道交通3号线采用6节编组A型列车，有90%的线路都是在高架上，但是按照车型分类标准仍然属于地铁线路；上海轨道交通6号线采用4节编组C型列车，有70%的线路都是在隧道内，但是按照车型分类标准仍然属于轻轨线路。A型车是目前最高端的城市轨道交通列车。其特点是车体宽和编组大，A型车宽度为3米，上海轨道交通10号线采用的阿尔斯通Metroplis地铁列车宽度达到3.2米； 6节编组A型地铁列车最大载客量为2460人，上海轨道交通1、2号线的阿尔斯通和西门子8节编组A型地铁列车最大载客量达到3280人。B型车和C型车的造价和技术含量要小于A型车。大多数轨道交通工具采用钢轨-钢轮系统行走。近年来亦有采用混凝土轨道-胶轮系统行走的，法国巴黎及日本东京、神户等轨道交通工具已有采用，其优点是降低车辆运行时由钢轨和钢轮摩擦而产生的噪音，以及减小震动。传统的有轨电车大多亦为钢轨-钢轮系统，而现代新型有轨电车则采用单轨-胶轮系统，如天津滨海新区和上海张江高科的导轨电车，即铺设一条轨道作为“导向轨”，胶轮行走，电力驱动，轨道仅作为导向使用，不承担承重及行走功能，是一种新型轨道交通工具，与传统的有轨电车有本质的区别空轨空轨列车是悬挂式单轨交通系统。轨道在列车上方，由钢铁或水泥立柱支撑在空中。由于将地面交通移至空中，在无需扩展城市现有公路设施的基础上可缓解城市交通难题。又由于它只将轨道移至空中，而不是像高架轻轨或骑坐式单轨那样将整个路面抬入空中，因此克服了其他轨道交通系统的弊病，在建造和运营方面具有很多突出的特点和优点。根据城市轨道交通建设标准、地铁设计规范规定，以及现有德国车辆设计标准，每辆列车可运载75-100人左右。按一列车4辆列车编组，每列车旅客人数约为280-390人。本系统最高运行速度为50km/h，其速度风险远低于地铁系统的80km/h，列车编组4辆的长度为36.8m，不足地铁B型车2辆编组长度，且为胶轮系统，加上先进的刹车性能，使其制动距离远低于地铁的钢轮钢轨系统。因此发车间隔可以缩短。地铁或轻轨由于牵涉到大量的拆迁问题，隐性的成本要高得多，施工时间也长得多。与其他轨道交通相比较，H-Bahn 空轨的建设成本最低。空轨系统引入中国后，经过吸收、消化、创新，目前阶段国产化率达到了80%以上，随着国产化率不断提高和规模生产，制造成本将进一步降低。系统可以根据客户需求，配置不同的控制系统，也可以采用人工驾驶降低工程造价。系统综合平均每公里工程造价在1-1.5亿元之间。（和跨坐式单轨系统造价基本一样啊。但跨坐式单轨系统载客能力高）空中轨道交通列车不像地铁或轻轨，需要在现场进行大量的建造工程。H-Bahn 空轨所有的部件包括轨道梁、支柱等全是在工厂中批量完成的，现场施工十分简单快捷。支柱施工仅需在地下打孔，然后植入混凝土基础，不需要专用的机械设备。一般每处施工几天即可完成，全线只要几个月，即可将空轨竖杆组装完毕。整个系统建设周期在1-2年之间。空轨占地面积极小，形象地说只要将马路上的照明灯杆加粗，即可支撑起整个空轨。空轨系统除了车站需要占用一定地面空间外，轨道基础占地面积非常小，由于轨道曲线半径设计比较灵活，工程几乎不涉及既有建筑物的拆迁。商务区、机场和火车站还可以利用既有建筑或过街天桥作为车站。空轨可从一处很容易拆卸后移至另一处。这对发展中的城市尤为重要。在城市新区，人流太小，没必要建大流量的轨道交通，可先建H-Bahn 空轨，等商圈繁华、地价升高、人流增大后，再以大流量轨道交通替代，空轨可拆卸移走，用到它处。空轨为全程全自动无人驾驶系统。它采用自动列车控制（ATC）系统，全程由计算机控制。西门子公司开发的定位系统能保证在任何时间、任何情况下3公分的列车定位精度。列车全程自动运行（ATO），高效、节能、准时，消除人为错误。而自动列车保护（ATP）子系统能保证列车不会超时、冒进，发生追尾等事故。德国公共交通系统的安全指标可以说是全世界最严厉的，而空轨所有安全性能指标均超过国家标准。 空轨的轨道在封闭的钢梁内，所以绝对没有出轨的可能性。另外，在空中运行，不会发生与其它物体相撞行为。H-Bahn空轨系统是世界上最为安全的交通工具之一，运行已有多年，运行率几乎高达100%，无一起交通事故。空轨系统采用自动列车控制（ATC）系统，全程由计算机控制。西门子公司开发的定位系统能保证在任何时间、任何情况下3公分的列车定位精度。列车全程自动运行（ATO），高效节能准时，消除人为错误。而自动列车保护（ATP）子系统能保证列车不会超时、冒进，发生追撞等事故。车辆转向架上装有走行轮和导向轮，走行机理与钢轮钢轨系统完全不同，在列车运行过程中，走行轮和导向轮始终在箱形轨道梁内部，因此充分保障了系统的运营安全。空中轨道列车由于重心低及机械构造的特点，绝无出轨的可能。普通轨道列车重心高，列车前方有障碍物时或弯道处速度异常，有出事故或出轨的可能磁悬浮列车磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥结果是一“推”一“拉”。磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为110cm），因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有2025年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，普通路轨只有60年。此外，磁悬浮列车启动后39秒内即达到最高速度，目前的最高时速是552公里。据德国科学家预测，到2014年，磁悬浮列车采用新技术后，时速将达1000公里。而一般轮轨列车的最高时速为300公里。磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400500公里，适合于城市间的长距离快速运输。而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标，德国青睐前者，集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者，全力投入高速超导磁悬浮技术之中城市轨道交通信号系统城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：、 列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）二 、列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）三、 列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，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列车自动控制系统。列车自动控制系统（ATC）1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。1、 速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属7080年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。以出口防护方式为例，轨道电路传输的信息即该区段所规定的出口速度命令码，当列车运行的出口速度大于本区段的出口命令码所规定的速度时，车载设备便对列车实施惩罚性制动，以保证列车运行的安全。由于列车监控采用出口检查方式，为保证列车安全追踪运行，需要一个完整的闭塞分区作为列车的安全保护距离，限制了线路通过能力的进一步提高和发挥。能提供此类产品的公司有：英国WSL公司、美国GRS公司、法国ALSTOM公司、德国SIEMENZ公司等。2、 目标距离码模式（曲线式）目标距离码模式一般采用音频数字轨道电路或音频轨道电路加电缆环线或音频轨道电路加应答器，具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。通过音频数字轨道电路发送设备或应答器向车载设备提供目标速度、目标距离、线路状态（曲线半径、坡道等数据）等信息，车载设备结合固定的车辆性能数据计算出适合于列车运行的目标距离速度模式曲线（最终形成一段曲线控制方式），保证列车在目标距离速度模式曲线下有序运行。不仅增强了列车运行的舒适度，而且列车追踪运行的最小安全间隔缩短为安全保护距离，有利于提高线路的通过能力。如上海地铁2号线引进美国US&S公司、明珠线引进法国ALSTOM公司和广州地铁1、2号线引进德国西门子公司的ATC系统均属此类。移动闭塞ATC系统移动闭塞方式的ATC系统通常采用无线通信、地面交叉感应环线、波导等媒体，向列控车载设备传递信息。列车安全间隔距离是根据最大允许车速、当前停车点位置、线路等信息计算得出，信息被循环更新，以保证列车不间断收到即时信息。移动闭塞ATC系统是利用列车和地面间的双向数据通信设备，使地面信号设备可以得到每一列车连续的位置信息，并距此计算出每一列车的运行权限，动态更新发送给列车，列车根据接收到的运行权限和自身的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，实现精确的定点停车，实现完全防护的列车双向运行模式，更有利于线路通过能力的充分发挥。移动闭塞ATC系统在我国还未有应用实例，国外能提供此类系统的公司有：阿尔卡特公司交叉感应电缆作为传输媒介的ATC系统，在加拿大温哥华“天车线”和香港KCRC西部铁路等应用，技术比较成熟，但交叉感应轨间电缆给线路日常养护带来不便；美国哈蒙公司基于扩频电台通信的移动闭塞应用在旧金山BART线，其系统结构、系统运用尚不成熟；阿尔斯通公司基于波导传输信息的移动闭塞正在新加坡西北线试验段安装调试。信号系统基本功能1、 列车自动监控子系统（ATS）ATS系统由控制中心、车站、车场以及车载设备组成。ATS系统在ATP系统的支持下完成对列车运行的自动监控，实现以下基本功能：（1）通过ATS车站设备，能够采集轨旁及车载ATP提供的轨道占用状态、进路状态、列车运行状态以及信号设备故障等控制和监督列车运行的基础信息。（2）根据联锁表、计划运行图及列车位置，自动生成输出进路控制命令，传送至车站联锁设备，设置列车进路、控制列车停站时分。（3）列车识别跟踪、传递和显示功能。系统能自动完成正线区段内列车识别号（服务号、目的地号、车体号）跟踪，列车识别号可由中央ATS自动生成或调度员人工设定、修改，也可由列车经车地通信向ATS发送识别号等信息。（4）列车计划与实迹运行图的比较和计算机辅助调度功能。能根据列车运行实际的偏离情况，自动生成调整计划供调度员参考或自动调整列车停站时分，控制发车时间。（5）ATS中央故障情况下的降级处理，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，由ATS车站完成自动进路或根据列车识别号进行自动信号控制，由车站人工进行进路控制。（6）在计算机辅助下完成对列车基本运行图的编制及管理，并具有较强的人工介入能力。通过设在车辆段的终端，向车辆段管理及行车人员提供必要的信息，以便编制车辆运用计划和行车计划。（7）列车运行显示屏及调度台显示器，能对轨道区段、道岔、信号机和在线运行列车等进行监视，能在行调工作站上给出设备故障报警及故障源提示。（8）能在中央专用设备上提供模拟和演示功能，用于培训及参观。能自动进行运行报表统计，并根据要求进行显示打印。（9）能在车站控制模式下与计算机联锁设备结合，将部分或所有信号机置于自动模式状态。（10）向通信无线、广播、旅客向导系统提供必要的信息。2 、列车自动防护子系统（ATP）ATP系统由地面设备、车载设备组成，监督列车在安全速度下运行，确保列车一旦超过规定速度，立即施行制动，主要实现以下功能：（1）自动连续地对列车位置进行检测，并向列车发送必要的速度、距离、线路条件等信息，以确定列车运行的最大安全速度。提供列车速度保护，在列车超速时提供常用制动或紧急制动，保证前行与后续列车之间的安全间隔，满足正向行车时的设计行车间隔和折返间隔。对反向运行列车能进行ATP防护。（2）确保列车进路正确及列车的运行安全。确保同一径路上的不同列车之间具有足够的安全距离，以及等防止列车侧面冲撞。（3）防止列车超速运行，保证列车速度不超过线路、道岔、车辆等规定的允许速度。（4）为列车车门的开启提供安全、可靠的信息。（5）根据联锁设备提供的进路上轨道区间运行方向，确定相应轨道电路发码方向。（6）任何车地通信中断以及列车的非预期移动（含退行）、任何列车完整性电路的中断、列车超速（含临时限速）、车载设备故障等均将产生安全性制动。（7）实现与ATS的接口和有关的交换信息。（8）系统的自诊断、故障报警、记录。（9）列车的实际速度、推荐速度、目标速度、目标距离等信息的记录和显示。具有人工或自动轮径磨耗补偿功能。3、 列车自动驾驶子系统（ATO）ATO子系统是控制列车自动运行的设备，由车载设备和地面设备组成，在ATP系统的保护下，根据ATS的指令实现列车运行的自动驾驶、速度的自动调整、列车车门控制。（1）自动完成对列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动的控制，以较高的速度进行追踪运行和折返作业，确保达到设计间隔及旅行速度。（2）在ATS监控范围的入口及各站停车区域（含折返线、停车线）进行车地通信，将列车有关信息传送至ATS系统，以便于ATS系统对在线列车进行监控。（3）控制列车按照运行图进行运行，达到节能及自动调整列车运行的目的。（4）ATO自动驾驶时实现车站站台定点停车控制、舒适度控制及节省能源控制。（5）能根据停车站台的位置及停车精度，自动地对车门进行控制。（6）与ATS和ATP结合，实现列车自动驾驶、有人或无人驾驶。信号系统运营模式1 、ATS自动监控模式正常情况下ATS系统自动监控在线列车的运行，自动向联锁设备下达列车进路命令，列车在ATP的安全保护下由司机按规定的运行图时刻表驾驶列车运行。控制中心行车调度员仅需监督列车和设备的运行状况。每天开班前，控制中心调度员选择当日的行车运行图/时刻表，经确认或作必要的修改，作为当日行车指挥的依据。2 、调度员人工介入模式调度员可通过工作站发出有关行车命令，对全线列车运行进行人工干预。调整列车运行计划包括对列车实施“扣车”、“终止站停”、改变列车进路、增减列车等。3、 列车出入车场调度模式车辆调度员根据当日列车运行图/时刻表编制车辆运用计划和场内行车计划，并传至控制中心。车场信号值班员按车辆运用计划设置相应的进路，以满足列车出入段作业要求。4、 车站现地控制模式除设备集中站其他车站不直接参与运营控制，车站联锁和车站ATS系统结合实现车站和中央两级控制权的转换。在中央ATS设备故障或经车站值班员申请，中央调度员同意放权后，可改由车站现地控制。在现地控制模式下，车站值班员可直接操从车站联锁设备，可将部分信号机置于自动模式状态，也可将全部信号机设为自动模式状态，控制中心行车调度员应通过通信调度系统与列车驾驶员、车站值班员保持联系。5、 车场控制模式列车出入场和场内的作业均由场值班员根据用车计划，直接排列进路。车场与正线之间设置转换轨，出入场线与正线间采用联锁照查联系保证行车安全。6、 列车运行控制模式列车在正线、折返线上的运行作业时，常用ATO自动驾驶模式和ATP监督下的人工驾驶模式，限制人工驾驶和非限制人工驾驶模式均为非常用模式。（1）ATO自动驾驶模式列车启动后，在ATP设备安全保护下，车载ATO设备自动控制列车加速、巡航、惰行、制动，并控制列车在车站的停车位置，开关车门，司机仅需监督ATP/ATO车载设备运行状况。（2）ATP监督下的人工驾驶模式列车启动后，车载ATP设备根据地面提供的信息，自动生成连续监督列车运行的一次速度模式曲线，实时监督列车运行。司机根据ATP显示的速度信息驾驶列车，当列车运行速度接近限制速度时，提出报警；当列车运行速度超过限制速度时，ATP车载设备将对列车实施制动。（3）限制人工驾驶模式司机以不超过车载ATP的限制速度行车，列车运行安全由司机负责，当列车超过该限制速度时，ATP车载设备则对列车实施制动。（4）非限制人工驾驶模式在车载ATP设备故障状态下运用，ATP将不对列车运行起监控作用。列车运行安全由司机、调度员、车站值班员共同负责。7 、列车折返模式列车在ATP监督人工驾驶模式下折返时，列车由人工驾驶自到达股道牵出至折返线，由司机转换驾驶端，并折返至发车股道。在ATO有人驾驶模式下折返时，列车能以较合理的速度从到达股道牵出至折返线，由司机转换驾驶端和启动列车，然后从折返线进入发车股道。信号ATC系统依据控制方式以及信息传输方式的不同，系统结构组成和配置方式也完全不同，在工程设计中选择何种配置，须根据行车组织、车辆性能、车站规模、线路条件等，以安全性、可靠性为基本原则，兼顾成熟性、经济性、合理性，以发挥最大效能为目标，并需适当考虑先进性等。城市轨道交通列车自动控制系统自城市轨道交通问世以来，人们不断地为提高其安全程度和通过能力而努力，其中一项重要的技术措施就是采用列车运行自动控制系统。列车运行自动控制系统Al，C（AutomaticTrainControl）包括三个子系统：列车自动监控系统盯s（AutomatieTrainSupervision）、列车自动保护系统ATP（AutomaticTrainProteetion）、列车自动运行系统ATO（AutomatiCTrainoperation），简称“3A”系统。城市轨道交通所用的列车自动控制系统。简称为ATC系统。ATC是对列车运行全过程或一部分作业，实现自动控制的设备的总称，其核心是列车超速防护（Automatic Train Protection，ATP）子系统。ATP是ATC系统最重要的部分。因城市轨道交通列车运行速度高，在高峰期列车密度大，而且运输对象为乘客，发生行车事故后果严重，依靠运行人员防止运行事故远不能满足运行安全要求，因此必须使用列车自动保护系统Al，S。ATP系统根据故障一安全原则，执行列车间安全间距的监控、列车的超速防护、安全开关门的监督和进路的安全监控等功能，确保列车和乘客的安全。列车超速防护（ATP）子系统主要对列车驾驶进行速度防护，有防止列车超速和越过禁止信号机等功能。按工作原理不同，ATP子系统可分为“车上实时计算允许速度”及“地面集中计算后直接向列车传送速度信息”两大类。前者的工作原理是：通过车地通信，不断将地面信息、线路参数信息、前方目标点的距离和允许速度信息等等传至车上，由车载计算机实时计算得出即时的运行速度，依此对列车速度实现速度监控。在ATP基础上建立的ATC，其功能还包括对列车的起动、加速、惰行的监控。它是按规定程序结合有关地面信息来实施操作的，可以使列车经常处于最佳运行状态，避免了不必要的、过于剧烈的加速和减速，因此明显提高了旅客的舒适度，提高了列车的准点率，以及减少了轮轨磨耗。若与列车的再生制动配合，可以最大限度地节省电能。城市轨道交通的另一要求是必须实行统一指挥调度，才能充分发挥其运输快捷、准时的特点，在列车运行发生偏差时也容易通过集中调度使之恢复正常。Al，S子系统便是实现这一目的的系统。它的主要作用是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进行管理。它给行车调度人员显示出全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，在列车偏离运行图时及时做出反应（提出调整建议或自动修整运行图），从而保证列车按时刻表正点运行。ATO系统以列车自动保护系统为基础、配置车载计算机系统及必要的辅助设备，主要执行站间自动运行、列车在车站的定点停车、在终点的自动折返等功能。它对于列车运行规范化、减少人为影响，在高密度、高速度运行条件下保证运行秩序有很大好处，在节约列车能耗方面也有一定作用，同时还可以减轻司乘人员的劳动强度。轨道交通的优点及运营中存在的问题及未来的前景城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点。世界各国普遍认识到：解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。轨道交通有很多的特征，比如说是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轮轨交通系统（有别于道路交通），主要为城市（有别于市际铁路，郊区及大都市圈范围）公共客运服务，是一种在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。作为城市交通公共系统的一个重要组成部分，在中国国家规定，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。”目前国际轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，城市轨道交通和其他公共交通相比，具有以下特点：用地省，运能大，轨道线路的输送能力是公路交通输送能力的近10倍。每一单位运输量的能源消耗量少，因而节约能源；采用电力牵引，对环境的污染小。既然有特点，那肯定会存在问题。主要体现在：处理盲目且不够合格，信息沟通效率低，缺乏整体观念，缺乏对事件发展的预判力，分工不明确，责任不清楚，标准化作业执行不到位，调度专业能力不足等。造成这些的主要原因有：1.我国轨道交通发展起步较晚，调度经验不足；2.近年城轨跨越式发展后，人才分流严重；3.没有规范的培训机制；4.管制层对行车调度定位不清等。中国轨道交通设备在全面建设初期主要依靠进口，价格昂贵，地方财力难以承受，在一定程度上限制了我国城市轨道交通规模的扩大。自从实施城市轨道交通设备国产化政策以来，中国城轨车辆国产化成绩斐然，国产城轨车辆不断涌现，自主创新能力显著增强。当前全国各地纷纷掀起城市轨道交通建设高潮，国产轨道交通设备的市场需求大幅提升，广阔的市场空间将有力拉动我国轨道交通设备制造业的长足发展。随着城市化建设步伐的加快，中心城市不断在向周边辐射，轨道交通