上次从一位普通乘客的角度讲了下信号系统的雏形，应大家提议，需要再局部展开下，我试下。为什么说试下呢，因为我不想让该讲述沦为学术copy，我仍旧坚持我的两个原则，一是用我自己的语言，二是站在外行的角度。要做到这两个原则并非易事，当然如果从学术文件或技术文档里copy/paste相对容易，但大家没有兴趣看也看不懂的，同时也倒置了我写这个专栏的目的。闲话不说了，开始吧。（注，不是所有信号系统都是完全符合我下述功能实现的，这里只介绍一般典型的或常见的一类，请勿对号入座。）

　　《基础篇》里我介绍了信号系统的最低控制级别，联锁级的基本控制原理。即操作员人为排列进路，联锁系统根据进路表进行安全逻辑判断后执行道岔任务再按信号机指示是否许可，然后司机看着信号灯行车。这种方式肯定不是目前地铁运营的方式，只是信号系统的最低后备控制模式。其中提到了司机看着信号机指示行车。其实，对于坐地铁的乘客而言，他能看到的只有列车。所以他去理解地铁信号系统也不由自主的从列车的角度。那我们也从这个角度来展开吧。

　　地铁列车车头没有前后之分，两边各有一套司机室，列车朝哪个方向开车头就是哪个。当然信号系统很重要的一部分，车载单元（业内叫OBCU,OnBoard Controlling Unit，或TBU，TrainBoard Unit），就坐落在司机座位和乘客之间的机柜里。既然需要司机看信号灯行车是一种安全运营模式，那能否让机器帮司机做这个事情呢。当然可以，司机看着信号灯来观察当时情景来判断下一步操作，这些代有机器来完成，这就是一种稍高级的模式，点式（这不是所有信号系统都有的一种半高级模式，西门子的系统称为ITC，Intermittent Train Controlling）。这种模式其实就是让机器代替司机看信号机灯位行车，要实现这个其实不难，但必须要在列车上以及信号机旁安装检测设备来实现。这一方面先打住，后面再一并展开。

　　其实，如果仅仅依靠列车前方的信号机指示来行车，虽然信号灯指示由负责进路安全的联锁来体现，但每条单位进路是由两架信号机作为基础的，所有以进路作为单位来运营效率是很低的。试想下，一条地铁全线公里，得装多少信号机啊，再说再高的密度最起码也得数百米一个吧。更重要的是一条单位进路内的列车该怎么走才能安全并高效呢，开多快，哪里开快些，哪里开慢些，哪里是上坡得加速，哪里有转弯需要限速防止脱轨，列车出现危及安全的险情需要立即停车等等。我们能想象到，对于上述这些要求，联锁系统是无能为力了，联锁一系列操作和判断后指示完信号机红绿灯后，等列车进入到一个单位进路里面后，就“推卸责任”了。那谁来接手这个重大责任呢。答案是列车自动防护系统（业内称ATP，Automatic Train Protection）。ATP来决定列车该怎么走等一系列问题，他和联锁是好基友，一起来保障列车的安全。

　　ATP和列车密切相关，因为我们知道在一条单位进路外能不能进来是联锁说了算，但单位进路内列车怎么走是ATP说了算。ATP来决定车怎么走，他就必须得获得起码的必要信息，如列车当前位置和速度，这个完全可以理解。那ATP是通过哪些检测设备来获得所需信息的呢。让我们逐个介绍。

　　首先这里我不得不给大家展开一点，介绍个设备，它叫应答器（业内叫balise，最早发源于欧洲，所以也叫欧式应答器）。这是个高科技玩意，它是一块2cm厚A3纸大小的模块，不怕风吹雨淋，因为它是密封的。被浇筑在中心的是一块烟盒大小的电路板，很灵敏，能接受电磁波信号。把它安装在轨道中间某个位置，提前用特殊的编程器用电磁波信号为其编程，烧入位置ID信息。另外列车头底部也安装一套与之匹配的应答器天线，它负责加载电磁波并检测反馈信号。轨道上的应答器一般处于没电沉睡中，列车通过时加一电磁波信号，为其充电，其开始工作并迅速把器位置ID信息反馈电磁波给列车，整个过程在几十毫秒时间内完成，然后继续沉睡。高科技吧，据说造价还不高。如果在进路里面装上一些应答器，列车上也安装有与其配套的应答器天线，列车在经过应答器时就能收到位置ID信号，这样列车的准确位置信息就有了，而且还很精确，因为应答器可以被很精确的安装（最高精度+/-2cm）。

　　另外还有一种由此延伸的应答器，叫可变应答器，大体相同，区别是尾部有根线。干嘛有线呢。这就要回到刚才提到的让机器帮司机看信号机灯位的问题。

　　既然要看信号机灯位，就必须要有一套设备来检测信号机灯位，叫轨旁电子单元（LEU，Lineside Electronic Unit）,原理很简单（主要是串联进信号机的电灯电路里，用电流互感原理来检测电流来判断信号灯是否点亮），它与可变应答器尾部那根线连接。即LEU读取信号机灯位状态，发给可变应答器，列车通过可变应答器时再发给列车的ATP。这样，我们就已经解决了ATP帮司机看信号机灯位的问题。

　　截止现在，ATP已经拿到了列车的位置ID信息和信号机灯位信息（此处不宜展开太多，如实际ATP有轨道数据库，即TDB，其中存有全线所有应答器、信号机、道岔位置以及线路坡度、弯道等线路信息）。但这还不够，ATP需要速度和距离信息。

　　首先是测速电机（业内叫OPG），它安装在列车轮子上，每转一圈会脉冲计数一次，一个脉冲就是一个车轮周长，相乘脉冲数就是走了多远，貌似简单实用，但有缺陷，假如刹车时轮子打滑，。。。。那怎么办。然后又引入一个高科技玩意，即雷达，安装于车头，其原理简单，多普勒测速原理。这玩意是通过发送信号和遇障碍后反射回信号的频率差来计算速度和距离的，原理高大上，但也有缺陷。如果下雨时流动的雨滴会误导它，所以雨天效果不好。但如果测速电机和雷达结合起来，perfect！完美。就这样吧。

　　好，总结一下。ATP收集到信号灯灯位信息（业内及系统内部叫移动授权，moving authority），宏观方向上得以把握。进入单位进路内，通过测速电机、雷达和应答器得以列车准确速度位置信息，然后呢。这些信息会归结于ATP的安全计算机内，结合内建的轨道数据库信息，计算后给出列车安全保障和高效运行建议。

　　到此，我已经从列车的角度讲述了一种典型的非连续式ATP的基本原理和架构。很明显，这比上篇提到的联锁级更有安全保障，也体现了引入ATP的目的，即对于列车安全的防护，这是整个信号系统的关键部件，也是各家信号供应商的技术核心。但上述通篇讲到的只是基础ATP的一种形式，也算是典型的一种，这种形式的ATP只发挥了小小的能量。其实，涉及到整个区域的所有列车之间的安全防护和运筹帷幄才是ATP的用武之地，这就是连续式或准连续式ATP的内容了。我们下次再展开。