浅谈信号系统在城轨系统中的应用

TOC\o"1-5"\h\z一、 弓I言 1\o"CurrentDocument"二、 信号系统的基本理论 12.1信号的组成 12.2信号的分类 12.3信号系统在城市轨道交通中的作用 1\o"CurrentDocument"三、 信号系统基础设备 23.1信号机 23.2转辙机 33.3轨道电路 43.4联锁 53.5闭塞 5\o"CurrentDocument"四、 信号系统的应用 84.1西门子信号系统 84.2副都心线信号系统 10\o"CurrentDocument"五、 城轨信号系统的应用案例与发展趋势 135.1实际案例 135.2城轨信号系统发展趋势 13\o"CurrentDocument"六、 总结 17参考文献 18致谢 19摘要：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是城市轨道，交通自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。其核心是列车自动控制系统，它由列车自动监控子系统、列车自动防护子系统、计算机联锁子系统和列车自动驾驶子系统组成。ATC系统自上世纪7O年代投入运用至今，经历了三十年的发展，技术日趋成熟，为使列车控制技术经济指标更加合理，世界各国纷纷开发了先进的ATC系统，ATC系统按闭塞方式分类有三种类型：固定闭塞方式的ATC系统、准移动闭塞式的ATC系统、移动闭塞式的ATC系统关键词：信号系统信号设备信号机ATC系统一引言城轨交通的信号系统担当着控制和指挥列车运行的任务，是影响整个城轨交通系统运营安全控制和效益的关键点。信号系统的水平也成为城市快速轨道交通现代化的重要标志。设计出一个优秀的系统方案不仅有利于保证行车安全,提高运输能力，实现迅速、及时、准确的行车调度指挥和运输管理现代化，提高服务质量，而且还有利于合理使用工程投资，降低工程造价。为了保障运营系统的安全、高效，配置一套科学、合理的信号系统成为大家关注的核心。本文主要阐述信号系统在城轨中的应用。随着我过城市轨道交通的迅猛发展，信号系统作为控制列车安全运行的核心设备，对其安全、可靠性的分析评价显得尤为重要。二、信号系统的基本理论2.1信号的组成城市轨道交通信号系统一般由正线和车辆段两大部分组成，其中正线信号系统是指列车自动控制系统（ATC），主要由列车自动保护系统（ATP）、列车自动驾驶系统（ATO）、列车自动监视系统（ATS）及计算机联锁系统四个子系统组成。车辆段信号系统一般采用计算机联锁，由信号楼值班人员操作控制。2.2信号的分类（1） 视觉信号：以颜色、形状、位置、显示数目和灯光状态等表达的信号。如信号机、信号灯、信号旗、信号牌、信号表示器、信号标志等。（2） 听觉信号（音响信号）：以不同器具发出的音响的强度、频率和音响长短时间等表达的信号。如停车信号显示不明或灯光熄灭时，列车停在信号机前用无线调度电话通知运转车长，通知不到时鸣笛一长声，停车等候2分钟，未显示信号时以遇到阻碍能随时停车的速度继续运行不超过20KM/H。2.3信号系统在城轨交通中的作用（1）确保列车运行的安全，防止追尾和冲突。先进的轨道交通信号系统能有效地对列车运行方向、运行间隔、运行进路及运行速度进行控制，防止列车出现追尾，冲突等事件。（2） 提高运行效率。信号系统通过高速的数据传输方式，先进的移动闭塞系统及各种清晰、明了的信号显示，有效的压缩列车运行间隔以提高列车运行效率。（3） 实现列车运行的自动化。信号系统对列车运行的各种数据进行收集、分析，根据不同的情况自动完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，送出车门和屏蔽门同步开关信号等指令，实现列车运行自动化。三、信号系统基础设备3.1信号机3.1.1色灯信号机色灯信号机以其灯光的颜色，数目和亮灯状态来表示信号。现采用透镜式色灯信号机，组合式色灯信号机则是为提高在曲线上的显示距离二研制的新型信号机3.1.2透镜式色灯信号机透镜式色灯信号机有高柱和矮型两种种类型，它们的区别主要在于高柱信号机的机构在信号机柱，而矮型信号机的机构安装在水泥基础上。城轨信号系统主要使用矮柱透镜式色灯信号机如图3-1所示。它由信号机构、电缆盒、信号机基础等部分组成。图3-1矮柱透镜式色灯信号机3.1.3信号标志定义：表示地铁线路所在地点的情况和状态，指示行车人员依据标志的要求及时正确地进行相关作业与操作的标志。与地铁行车相关的信号标志主要有以下几种：（1）停车牌：指示列车停车位置的标志。通常用于车站站台规定的乘客上下车的停车地点及列车折返时指示司机停车的地点，它固定设置在规定位置。（2）一度停车标志：指一切机车车辆运行至此时，需要停车，确认道岔和进路后，方可继续运行。（3） 站界标：在单线区段，车站以两头进站信号机中心线为界；在双线区段，出站方向没有进站信号机，车站与区间的界限以专设的标志来划分，称为站界标。（4） 鸣笛标：设在道口、大桥、隧道及视线不良地点的前方500~1000m处。列车驾驶员见此标志，须长声鸣笛提醒人们列车即将到达。（5） 接触网终止标：表示接触网已经终止的标志，设在接触网终端，警告司机不准越过该标，防止脱弓。3.2转辙机（1） 概述：转辙机是道岔控制系统的执行机构，用于道岔的转换与锁闭，以及对道岔所处位置和状态的监督。转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置（内锁闭方式没有）和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。（2） 作用：转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位；道岔转至所需位置而且密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔；正确地反映道岔的实际位置，道岔的尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示；道岔被挤或因故处于“四开”（两侧尖轨均不密贴）位置时，及时给出报警及表示。（3） ZD6系列电动转辙机ZD4型电动转辙机主要由电动机，减速器、摩擦连接器、主轴、动作杆、表示杆、移动接触器、外壳等组成，如图3-2所示图3—2ZD6-A型电动转辙机结构3.3轨道电路（1） 轨道电路：以两条钢轨作为单线，在一定长度的钢轨两端装设绝缘节，在送电端接上电源和在受电端接上继电器，而构成的电路，成为轨道电路。用于轨道区段空闲及占用检测，通过轨道区段可判断出列车的位置及运行情况。（2） 原理当闭塞区间内无列车行驶时，电流会从电源经由轨道流经继电器，并使其激磁带动接点，接通绿灯之电路（号志机立即显示平安通行）。当有列车驶入闭塞区间时，电流改行经列车车轴，并不会流经继电器，继电器因失去电流而失磁，接点接通红灯之电路（号志机立即显示险阻禁行）。假若轨道断裂，轨道电路因此阻断，造成继电器失磁，同样的号志机亦会显示险阻禁行的讯息，仍可保障列车行驶安全。当列车驶离整个区间，继电器便会重新激磁，绿灯便会再次亮起，其他列车便可进。当设有轨道电路的某段线路上空闲时；轨道电路上的继电器有足够的电流通过，吸起被磁化的衔铁，闭合前接点，从而接通色灯信号机的绿灯电路，显示绿色灯光，表示前方线路空闲，允许机车车辆占用。当机车车辆进入该线路区段时，由于轮对电阻很小，使轨道电路短路，继电器吸力减弱，释放衔铁，使之搭在后接点上，接通信号机的红灯电路，显示禁行信号。轨道电路的这一工作性能，能够防止列车追尾和冲突事故，确保行车安全。轨道电路的另一个重要作用是能发现钢轨发生断裂。在充当导线的钢轨安全无事时，轨道电流畅道无阻，继电器工作也正常。一旦前方钢轨折断或出现阻碍，切断了轨道电流，就会使继电器因供电不足而释放衔铁接通红色信号电路。此时，线路虽然空闲，信号机仍然显示红灯，从而防止列车颠覆事故。3.4联锁（1） 定义：联锁是指通过技术方法，使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件，才能动作或建立起来的相互关系。也就是指在信号机、道岔及进路之间建立的相互制约的关系。目的就是当一条进路建立后，防止其他进路进入该进路，保证该进路的行车安全。（2） 联锁设备控制道岔、进路和信号，并实现三者之间联锁关系的技术设备称为联锁设备。按照对道岔和信号机的操纵方式不同，联锁设备可分为非集中联锁和集中联锁两大类。非集中联锁包括臂板电锁器联锁和色灯电锁器联锁，采用非集中联锁时，道岔由扳道员就地操纵。信号机如采用色灯时，则由值班员集中操纵：如采用臂板时，则由扳道员就地操纵。但扳道员可否操纵道岔或信号机又受到车站值班员控制。非集中联锁系统已基本淘汰。集中联锁包括电气集中联锁和计算机联锁，采用集中联锁时，所有道岔和信号机都由值班员集中操纵。电气集中联锁是由继电器组成的逻辑电路来实现各种联锁关系3.5闭塞闭塞是按照一定的规律组织列车在区间内运行的方法。诚实轨道交通系统的信号自动闭塞方式有固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞3种。3.5.1固定闭塞固定闭塞一般基于传统的音频轨道电路传输信息。（1）固定闭塞的定义。固定闭塞系统是将轨道分成若干个闭塞分区，每个闭塞分区只能被一列车占用：而且闭塞分区的长度必须满足司机确认信号和列车停车制动距离的要求。在所有的固定闭塞系统中，列车位置是通过它说占用的闭塞分区来确定的。因此闭塞分区的长度和数量就决定了线路的通过能力。（2）固定闭塞的特点。固定闭塞模式传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码。从控制方式来分，可分成入口控制和出口控制两种。以出口控制方式为例，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。（3）固定闭塞系统中列车的速度通知。采用固定闭塞方式的信号系统，列车得到的信息仅为将要进入的闭塞分区的速度等级命令，由于列车定位是以固定区段为单位的，所以固定闭塞的速度控制模式必然是分级的，即阶梯式的。根据ATP速度码序的规定和列车前锋轨道电路的空闲状态，生成相应的速度码信号向轨道电路发送。ATP车载设备检测接收每个轨道电路区段的速度码，经译码后将限制速度显示在司机台速度表上。司机根据速度表显示速度驾驶列车。当列车运行速度超过限制速度时，ATP车载设备接通列车常用制动系统，将列车司机速度降低到限制速度下。图为3-3基于固定闭塞速度控制方式示意图。3-3基于固定闭塞速度控制方式示意图3.5.2准移动闭塞准移动闭塞基于报文式轨道电路传输信息。（1） 准移动闭塞的定义。准移动闭塞对前、后列车的定位方式是不同的。前行列车的定位扔沿用固定闭塞的方式，而后续列车的定位则采用连续的或移动的方式。（2） 准移动闭塞的特点。准移动闭塞具有如下特点；线路划分为若干固定的闭塞分区，一个闭塞分区只能由一列车占用，闭塞分区长度按最长列车、满载、最高允许速度、最不利制动率及运行间隔时间等最严格条件来设计。列车间隔为若干闭塞分区。一般采用数字式音频无绝缘轨道电路、音频无绝缘轨道电路+感应电缆环线或计轴+感应电缆环线方式作为列车占用监测和ATP信息传输媒介，具有较大的信息传输量和较强的抗干扰能力。目前广州地铁一号线、二号线、八号线、便是采用这种闭塞系统。（3）准移动闭塞系统中列车的速度控制。列车制动起点根据列车实时速度计算距离，生成速度-距离制动保护线，终点是前方列车占用闭塞分区的边界。采用连续曲线速度控制方式只需要一定的保护距离。采用准移动闭塞时，列车控制精度较高，运行舒适度较好，降低了司机的劳动强度，站间闭塞比较容易实现。列车间隔要求越短，闭塞分区数量越多，轨旁设备数量也就越多。图3-4示为基于准移动闭塞连续曲线速度控制方式示意图。3-4示为基于准移动闭塞连续曲线速度控制方式示意图3.5.3移动闭塞移动闭塞主要采用交叉感应环线或无线扩频等通信方式实现列车定位和车-地之间双向大信息量数据传输。（1） 移动闭塞的定义。能按照列车性能自动调整列车运行间隔，追踪间隔距离由前、后列车的关系和线路情况等动态确定，故称为移动闭塞系统。（2） 移动闭塞的特点。与基于轨道电路的闭塞方式相比，移动闭塞方式具有以下主要特点：实现车地双向，实时，高速度，大容量的信息传输。列车定位精度高列车运行权限更新快受牵引回流的干扰旁设备简单、可靠性高缩短列车追踪间隔，提高通过能力能适应不同性能列车的运行目前广州地铁四号线、五号线及广佛线便是采用这种闭塞系统。（3）移动闭塞系统中列车的速度控制。在移动闭塞信号系统中，列车之间的安全间隔是根据列车当前的运行速度、制动曲线以及列车在线路上的位置动态计算得出的。由于列车位置定位精度高，后续列车可以按该线路区段最大允许速度安全的接近最后一次确认的前行列车尾部位置，并与之保持安全距离。同时，列车不需要在被占用的轨道电路前方停车，运行间隔显著缩短。四、信号系统的应用4.1西门子信号系统应用“TrainguardMT”系统主要由列车自动监控系统（ATS）、计算机联锁系统（IXL）、轨道空闲检测系统（TVD）、列车控制系统（列车自动防护ATP及列车自动运行ATO）、和双向通信系统（WLAN）等5个子系统组成。这5个子系统被划分到4个层级，以便分级实现系统指定的功能。第1层：ATS系统的集中控制层。包括中心控制和车站2级。VICOSOC501实现集中控制功能及其备用功能；VICOSOC101则为车站控制和后备模式的功能提供操作员工作站和列车进路计算机（TRC）。第2层：沿着线路分布的轨道层。包括联锁系统（IXL）、ATP轨旁系统、轨道空闲检测系统（TVD）及信号机、应答器部件等，执行联锁和ATP轨旁功能。联锁系统（IXL）采用西门子计算机辅助信号（Sicas）。Sicas基于联锁表原理，能够灵活调整，适应相关铁路运营商的运行规则和不同的用户需求。第3层：通信层。包括局域网络、无线WLAN通信系统，以及应答器等车-地通信设备。第4层：连续式或点式通信级别时，Train-guardMT的车载ATP和ATO控制功能。“TrainguardMT”系统特点与以往的固定闭塞和准移动闭塞相比，西门子“TrainguardMT”系统属于移动闭塞控制系统，通过配备在列车上以及轨道旁的无线设备，实现车地间不中断的双向通信。控制系统可以根据列车实时的速度和位置动态计算和调整列车的最大制动距离，两个相邻列车能以很小的间隔同时前进，从而极大地提高运营效率。“TrainguardMT”系统在保证安全的前提下提供了大量的自动化功能，例如ATO和无人折返功能，不仅使司机从繁重的例行工作中解放了出来，还保证了列车在站台屏蔽门前的精确制动，极大地缩短了运行时间和行车间隔，从而确保了安全、可靠、稳定舒适的载客环境。除此之外，“TrainguardMT”还具有以下显著特点支持混合运营模式“TrainguardMT”系统是西门子在以往系统的基础上进行创新、完善的成果。一方面，各个子系统都相对独立、完整的保留在系统中；另一方面，各个子系统相互接口逐层逐级扩充系统功能。这种设计理念使得“TrainguardMT”系统能够区分对待其管辖范围内的非装备列车、点式控制列车和连续式控制列车，为列车提供不同的安全防护策略，从而允许不同控制级别的列车在同一信号系统的控制下安全运行。对于非装备列车，联锁系统提供进路保护；对于点式控制列车，联锁系统通过应答器为车载ATP提供安全移动授权；对于连续式控制列车，则由轨旁ATP设备通过无线系统向车载ATP提供安全授权。采用“TrainguardMT”方案，将点式列车控制和连续式列车控制融合在一个系统中，让客户在特定情况下拥有多种运营策略和建设策略的选择。列车控制级别和信号机的自动切换“TrainguardMT”系统中，列车在进入线路、具备升级条件后，可以自动从联锁级升级到点式控制级，最后到连续式控制级，无需人工介入对于连续级控制列车，信号灯处于灭灯状态，司机依据车载提供驾驶；对于点式控制列车或非装备列车，信号灯点灯，司机必须遵守实际信号。信号灯的点灯或灭灯控制，完全由信号系统依据信号灯前的列车控制级别来自动选择。列车控制级别和信号机的自动切换设计，极大地简化了复杂情况下运营人员的操作强度。车载设备的前后冗余功能“TrainguardMT”系统大量采用冗余设计提高系统的可靠性。其中，车载设备的前后冗余功能是难点。当一端车载无线设备、ATO设备、ATP设备、ITF设备发生故障时，另一端的车载设备会接管列车，在乘客毫无察觉的情况下继续保持列车的平稳运行。WLAN和无线加密技术出于在成本、可维护性、可用性和通信稳定性等方面的考虑，“TrainguardMT”采用基于无线AP的WLAN作为车-地通信通道。WLAN无线通道提供了一个强大的数据传输通道，其功能可以在整体系统中进行扩展。WLAN数据通信基于IPSec标准，专用加密模块在应用层为数据提供256位加密、专用数据通道格式和密匙协商，防止对数据的访问和篡改；在AP数据链路层采用防火墙机制，拦截非法的数据报文。从而，使无线系统满足CTC系统对数据通信高实时性的要求之同时，最大限度的减少了黑客侵入的风险。4.2副都心线信号系统1985年7月日本运输政策审议会答申第7号计划中提出了池袋向南至涉谷的地铁副都心线，2000年1月运输政策审议会答申第18号计划提出在涉谷实现其与东急东横线相互直通运输的规划。1987年8月25日有乐町线的和光市一小竹向原区段开通，1994年12月6日小竹向原一池袋复线区段有乐町线(新线)开通，2008年6月14日副都心线的池袋一涉谷区段开通，并实现了有乐町线与副都心线和光市一涉谷的贯通。该线路在和光市一涉谷间长20.2km，有16个车站，具有“连接东京都西部埼玉县、神奈川县和市中心的池袋、新宿、涉谷三大副都心”的特色，故命名为副都心线如图4-1。图4-1线路图1地面信号装置副都心线列车自动控制装置采用和有乐町线相同的车载信号S-ATC（CabSignal-AutomaticTrainControl），其子系统有ATC/TD（TrainDetection，列车监测）地面装置、临时限速设定装置、电子联锁装置、联锁用不停电电源装置以及辅助维修用的信号维修信息处理装置。在集中设备室内设有ATC/TD地面装置、临时限速设定装置、电子联锁装置和信号信息处理装置。当联锁站内无集中设备室时，在卫星设备室内设置有电子终端。为保证安全性和可靠性并便于组成系统，信号系统使用具有故障导向的光纤局域网的“信号-LAN”及“ET-LAN”。信号-LAN在集中设备室内使用子系统间和邻接设备室间的接口。ET-LAN使用组成电子联锁装置的联锁逻辑模块和电子终端间的接口。2列车自动运行装置（ATO）和站台安全门系统、活动踏板在该线路的小竹向原一涉谷间，为了防止乘客从站台上跌落到线路内而设置有站台安全门系统。采用在车一地间接收有关信息以判断车辆停止范围和控制安全门开闭的ATO装置，不仅适用于东京市8辆和10辆不同编组长度的列车，也可用于东武铁道、西武铁道和将来东急电铁列车的运行。为此，ATO装置可高精度判断位置，并能判别车辆。站台安全门为左右非对称活动门的组合。该系统的子系统包括有地面装置的车辆信息传送装置、无电源地面单元、站台安全门和活动踏板，还有车载装置的ATO收发器。ATC/TD地面装置为便于和有乐町线的相互通行，副都心线和有乐町线同样采用SINPL(Simple,Integrated&ParalleL)系列的设备。处理系统的集约化:ATC/TD地面装置采用高性能的故障导向CPU,其控制部为双系统并列动作冗余方式，可用一个控制部实现多条线路列车的检测处理和多条线路的ATC处理。并利用信号-LAN接口实现与控制部分之间的信息共享。ATC信息发送柜：由最大达36条轨道电路的逻辑显示、信号发生、变调、故障检测等综合处理的ATC控制部和以轨道为单位放大信号的信息发送部分组成。TD信息收发柜：由最大达60条轨道电路的信号发生、变调、信息接收检定、故障检测等综合处理的TD控制部分和以轨道为单位放大信号的信息发送部分组成，并包括消除输入杂音的信息接收部分。每1台信息发送部分最多可以同时向10条轨道区段发送信息。地震对策：在发生地震时，为使列车安全停车，设有地震仪，具有接收紧急停车信号并切断ATC信号的功能。为切断ATC信号，新设紧急停车信号柜，在发生地震时，该柜动作，切断ATC信号如图4-2。图4-2地震对策系统构成图五、城轨信号系统应用案例与发展趋势5.1实际案例2011年9月27日14:10，上海地铁10号线交通大学——南京东路出现信号故障，信号系统时好时坏，14:45左右，行调决定采用电话闭塞法行车，14:50，在豫园站发出的列车与停在豫园一老西门区间的列出追尾相撞。当日14:10左右，交通大学一南京东路联锁区出现信号故障，信号系统时好时坏，区段列车运作缓慢，影响运营效率，14:45左右，行调通知全线司机，故障区段采用站间闭塞法组织行车（凭证为路票，最高速度60km/h）。行调在发布命令后，没有确认区间列车情况，老西门站确认站台空闲后，通知豫园站发车。而当时，在豫园一老西门区间有一列车因信号问题停车，司机未接到行调的动车命令，一直在原地待令。豫园站列车司机接到车站给出的路票后，以45km/h的速度驾驶列车出站，经过弯道后发现前方停有列车，马上采取措施，但为时已晚，列车以17km/h的速度撞向前方列车。•环境因素豫园站一一老西门站区间存在弯道，影响司机瞭望。信号故障不断反复出现，导致正线运作混乱，行调未能判断故障区段内列车位置。信号系统出现故障，行调不能对故障区段内的行车情况进行监控•人为因素行调在发布采用电话闭塞法的命令前，没有确认故障联锁区的列车位置。正线行车经常出现的信号故障情况：正线联锁区SICAS故障。信号机故障不能开放，行调授权越过关闭信号机。车载信号故障，列车以URM模式驾驶。正线联锁区出现SICAS故障的危险性，以及URM驾驶的风险，在本次上海地铁追尾事故中已体现。而司机在正线经常遇到需越过关闭信号机的情况，其中的操作风险，在国内铁路及广州地铁均不乏类似的案例信号系统作为行车指挥和列车运行的控制设备，在保证行车安全，提高通过能力，节能及改善运输人员的劳动条件等方面起着至关重要的作用保证列车运行的安全性。作为列车安全运行的核心设备，信号系统在城轨中的应用不容马虎。5.2城轨信号系统发展趋势地铁信号系统的发展趋势主要体现在三个方面:一是通信网络技术在地铁信号中的应用，形成了以通信为基础的AATC系统;二是随着通信安全性、可靠性的提高和通信手段的多样化，目前普遍采用的站间AT。方式将向全程无人AT。方式发展;三是利用先进的网络技术与计算机技术,单一的ATS系统将向集成化的综合地铁控制系统方向发展。1AATC系统科技的进步、用户的需求，促进了地铁信号系统的发展。1995年在美国华盛顿召开的第一届“基于通信的列车控制系统”国际研讨会上，与会代表的关于“作为信号基础设施的轨道电路将被日新月异的现代通信技术所代替”的预言即将变成现实,ALCATEL公司、ALSTOM公司、HARMON公司都开发出了基于通信的实现移动闭塞的地铁信号系统。通信手段有很多种,ALSTOM公司就采用了在轨道间铺设电缆环、利用钢轨本身沿地铁线铺设泄漏波导或同轴电缆等多种方法。ALCATEL公司则把在高速铁路上取得的经验和采取的技术应用到了地铁信号系统中,利用其公司在通信领域方面的丰富经验,使用在轨道沿线铺设电缆环的方式进行列车与轨旁间的双向通信，从而实现了移动闭塞。HARMON公司1997年就在密西根美国铁路客运公司的集成列车控制系统(ITCS)中成功地应用了基于射频通信的列车控制系统。HARMON公司采用以无线扩展频谱通信为基础的信号系统，正在对纽约的一条旧地铁线进行改造，预计最近新的系统可以投入运行。HARMON公司的基于无线扩展频谱通信技术的ATC系统的原理，与ALCATEL和ALSTOM公司基于电缆环或泄漏电缆等通信手段的ATC系统的原理不一样。基于电缆环或泄漏同轴电缆等通信手段的ATC系统是通过车站设备交换列车位置信息的，如图6-1所示。列车1在线路中的位置需要列车通过车载里程仪(借助电缆环的交叉点同步)测量后经车载通信天线发送给轨道上的电缆环,通过轨旁设备处理后送到设备集中站，车站的控制设备再把这一信息以相反的通信路径转发给后续列车2,后续列车知道了前行列车的位置，可以根据事先定义的安全行车原则，保持最小的行车间距,实现移动闭塞

HARMON公司的基于无线扩展频谱通信技术的ATC系统则采用了军用定位系统的技术。利用车站、轨旁和列车上的扩频电台，一方面通过这些电台在列车与控制中心间传递安全信息，另一方面也利用它们对列车进行定位。列车的位置是通过接收轨旁电台的信号计算出来的，而不是用里程仪测量出来的。其原理可用图5-2来说明图5-2AATC系统框图图5-2为基于无线扩频通信的AATC的系统组成原理图。AATC系统将轨道分割成不同的控制区，每个控制区由车站设备房内的车站计算机控制，在AATC控制区由分布的电台构成无线通信网,各控制区彼此交替，以免出现盲区。利用时分多址(TDMA)方法将0.5s分割成256帧，最多可同时控制20辆列车。多数情况下，站间可以被无线电可靠地覆盖，而且有冗余，不需要在站间安装电台。这种冗余是一种自愈式的结构，当其中一个电台故障时，系统可以重新组织，并自动报告故障电台位置或编号，不会影响通信和对列车的控制。通常一个电台的信息会有两个甚至三个电台接收,扩展频谱技术最初是为军事应用而设计的，具备在恶劣电磁环境下可靠传输的能力。