審核專家：胡啟洲

南京理工大學自動化學院 副教授

“各位乘客：北京地鐵10號線設備故障，列車運行緩慢，請您聽從車站工作人員的指揮，有急事的乘客建議您選擇其他交通工具，給您帶來的不便敬請諒解！”在北京坐地鐵通勤的小伙伴們，對這段聲音不會陌生吧。

就在3月13日早高峰時間，地鐵10號線信號系統發生故障，大量乘客滯留，北京地鐵官方數據顯示，當天10號線客流量相較一周前減少了約十分之一，地鐵故障嚴重影響了公共交通秩序及上班族的出行。

來源丨網友@道格金絲Goer

不僅北京，全國各地的地鐵運營也出現過故障，比如重慶、南京、深圳、上海、廣州等地。據統計，最頻發的地鐵故障當屬信號故障。那么，什么是地鐵信號系統？為什么會發生地鐵信號故障？為什么在地鐵里手機經常沒信號？

1 什么是地鐵信號系統？

地鐵信號系統是通過現代自動控制與遠程控制技術、計算機網絡技術、通信技術等先進技術指揮和控制地鐵運行的系統。一般來說，信號系統通過控制道岔來決定列車行駛方向的，道岔就是指利用軌道旁邊的電機帶動鋼軌移向另一組鋼軌以實現軌道方向的轉換。

地鐵道岔

來源丨天津地鐵

另外，信號系統還會根據內部復雜的邏輯計算以及各列車所在時間、位置信息等決策列車的運行速度，并將信號傳遞至列車控制界面或者信號機上為列車司機提供指引。這樣說可能有點復雜，大家可以簡單地理解為：“列車司機通過信號系統傳來的各種信號，在隧道里控制地鐵運行”。目前應用最廣泛的信號系統是CBTC系統，是指利用先進的調度和組織技術同時控制列車的運行，并可以縮小乘客的候車時間，提高地鐵線路的運輸能力。該系統有兩種運營模式：標準模式和后備模式。標準模式也就是正常運營模式，指的是列車司機依據控制界面的信息控制列車運行。如下圖所示，數字標注1部分為車輛的車門信息以及站臺門顯示等，用于為司機提供車門及站臺門的工作狀態顯示；數字標注2部分為列車的目標運行速度；數字標注3部分為信號推薦速度（表盤中的黃標）以及緊急制動觸發速度（表盤中的紅標），便于司機按照推薦速度駕駛列車，且不超過緊急制動觸發速度。

車載信號界面

來源丨李春明,高春兵,楊逸凡. 地鐵車輛和信號系統顯示屏融合方案研究[J]. 鐵道通信信號,2023,59(2):70-74.

一旦信號系統發生故障，CBTC系統將啟動后備模式，地鐵需要依靠軌道旁的地面信號機行車到指定位置后進行故障恢復。地面信號類似于道路交通的紅綠燈，包括色燈信號機、手信號等。此時，車廂內的乘客需要在密閉的空間里等待故障修復。

地鐵信號機

來源丨南寧地鐵

2 為什么會發生地鐵信號故障？

了解了地鐵信號系統的作用，我們來說說為什么地鐵信號故障頻發。CBTC信號系統是一個復雜的系統，包含多個子系統，其主要子系統包括區域控制器、車載控制器、列車自動監控數據信息系統和司機顯示等等，涉及設備眾多，不僅包括列車控制設備，還有信號傳輸設備。因此，大到車載設備/地面設備故障，小到信號傳輸錯誤，都可能引起信號系統故障。

總體來說，信號故障主要分為硬件故障、軟件故障和通信故障三類。硬件故障主要是設備故障、連接器松動、線路故障、保護電路故障、設備老化等等。比如，2019年最后一天，深圳地鐵4號線因接觸網故障導致車輛行駛緩慢。2021年11月12日，上海地鐵1號線由于供電設備故障，導致列車延誤。

來源丨新浪微博

軟件故障包括程序運行出錯、接口錯誤等。比如，2018年10月16日，香港地鐵4條列車線同時故障，超百萬人交通出行受限，交通癱瘓，而事故原因是由于新舊系統轉換時信號系統的軟件計數器重置互不協調導致。

來源丨中新網

通信故障主要有網絡故障和信號干擾問題等。2012年10月8日，一培訓學員誤操作，將“王鵬你妹”四個字發送到北京地鐵5號線站臺上的顯示屏上，影響了乘客查看出行信息。

來源丨網絡

因此，地鐵作為城市的關鍵基礎設施，仍需加強安全風險分析，提高應急能力，以最大程度避免故障發生。

3 為什么在地鐵里手機經常沒有信號？

除了地鐵信號故障，很多小伙伴在地鐵上遇到的另一個困擾就是手機沒信號。盡管目前幾乎所有線路都已經實現了信號覆蓋，但仍有乘客反應信號不太好，網絡連接時斷時續。這又是為什么呢？地鐵通信系統主要分為專用、民用、警用通信三大部分，手機信號屬于民用通信范圍，是由三大運營商建設的移動通信網。

移動通信網絡的好壞與基站的網絡覆蓋水平相關，而網絡覆蓋水平往往與基站數量相關。由于手機發射信號是微波，障礙物或雨雪天氣會阻擋、衰減一部分微波。因此，手機信號的好壞與基站的網絡覆蓋水平、離基站的遠近、地鐵站環境、天氣等等都有關。

基站

來源丨百度百科

接下來我們聊聊地鐵通信系統的分布和搭建。由于地鐵不同地段的環境有所差異，通信系統的搭建也有一定差異。比如，對于控制中心而言，一般將傳輸信號的天線架設在室外鐵塔上，或根據覆蓋面積決定天線和基站配合的方式；而站臺的通信系統通常將無線網絡的電纜設置于隧道中；對于車輛行駛路段而言，因有大量的信號覆蓋盲區，所以通常用漏泄同軸電纜來使信號覆蓋均勻。盡管地鐵通信系統覆蓋面已經很廣了，但由于基站負荷能力有限，流量需求較大依然會一定程度上影響手機網絡信號。另外，當地鐵在快速運行時，可能剛進入一個基站范圍，短時間又再接入下一基站范圍，不同基站的快速變化也會使乘客通信體驗變差；當然，部分位置信號覆蓋較弱，無法與用戶流量需求的增長速度相匹配........這些也都會導致手機信號變弱。

地鐵信號故障及手機沒信號的回答就寫到這里啦~希望大家下次再遇到類似情況可以冷靜對待噢~

來源: 北京科學中心