中小运量跨座式单轨交通通信信号系统方案分析

■ 刘伟华 卓开阔

比亚迪汽车工业有限公司（简称比亚迪）推出的中小运量跨座式单轨——云轨系统，作为一种轻量级的跨座式单轨系统，得到越来越多客户的关注。跨座式单轨相比于地铁和轻轨，具有建设规模小、建设周期短、建设投入低的特点。跨座式单轨为胶轮驱动，在制动距离、转弯半径、爬坡能力等方面具有一定优势[1]。跨座式单轨通信信号系统作为线路运行的安全保证、效率提升和乘客体验的关键系统，在借鉴地铁和有轨电车通信信号系统方案的同时，可根据线路定位不同选择不同系统配置方案[2]。

1 中小运量跨座式单轨运行特点分析

比亚迪跨座式单轨系统最高运行速度80 km/h，最小转弯半径45 m，单车厢定员135人，支持多种不同编组形式，且支持动力电池供电，为城市轨道交通提供了更多选择。在跨座式单轨通信信号系统设计过程中，其建设标准和装备规格需与线路定位相匹配。根据跨座式单轨线路在城市交通体系中的定位，可分为以下几种类型：交通主导型（城市主动脉）、轨交延伸型（城市动脉）、轨交加密辅助型（城市毛细血管）、观光旅游型（城市局部循环）。

以上几种类型线路分别面向不同的城市地区和目标客户，其运行呈现不同特点。不同类型单轨线路特点分析见表1。

分析可知，不同定位的线路对系统的需求重点也不同。单轨通信信号系统可结合不同线路的定位和特点来优化系统配置，既满足运营和乘客服务需要，又避免系统性能过剩，从而达到较高性价比。

2 轨道交通通信信号系统在跨座式单轨中的适用性分析

目前我国在跨座式单轨行业的现行标准较少，在跨座式单轨通信信号系统的设计过程中可参照轨道交通行业现行规范，先期线路需考虑兼容行业标准并做减法，在项目实施过程中不断结合跨座式单轨交通的应用场景进行优化。

轨道交通典型机电系统主要包括供电、信号、专用通信、电力自动化监测（PSCADA）、火灾报警系统（FAS）、环境与设备监控系统（BAS）、综合监控系统（ISCS）、自动售检票（AFC）、安防与门禁、通风、空调与采暖、给排水、屏蔽门等，线路设置运营控制中心和车辆段。运营控制中心具备行车调度、电力调度、环境与设备调度、防灾指挥、客流管理、乘客信息管理、设备维修及信息管理等运营调度和指挥功能。

表1 不同类型单轨线路特点

传统地铁多为地下车站和隧道，空间相对封闭，对空调、通风、消防、应急指挥等方面要求高。跨座式单轨交通线路主要为高架形式，相比于传统地铁，可在高架特有的配置上进行适当简化。跨座式单轨交通由于车站占用空间较小，可根据运营需要不设置民用通信系统，鉴于警用通信系统需要根据公安部门要求进行配置，也不进行专门展开。结合各通信信号系统的用途、服务对象，对其系统适用性进行分析（见表2）。

从以上分析可知，跨座式单轨交通因其线路主要部分均为高架，列车编组较短，大部分车站采用非封闭式结构，同时车站面积相对较小，跨座式单轨交通车站可不设置FAS，对车站基础设施、BAS、AFC、门禁等系统的要求比地铁大大降低。另外由于机电设备点数较少，若设置综合监控系统，其规模可进行优化[3]。

3 跨座式单轨交通通信信号系统建议配置方案

针对不同类型的跨座式单轨交通需求，可以给出3种典型的系统配置，满足客户需求的前提下实现极高性价比。

A方案：面向乘客需求最高、服务体验最高的线路。A方案推荐6节编组列车，在车站设置站房，站台设置站台门并支持单门隔离；使用综合承载的LTE提供无线集群解决方案；信号系统采用满足GOA4级的FAO系统，满足全自动无人驾驶要求和90 s追踪间隔；在全线覆盖通信无线信号；车载PIS内容采用实时播送方式；车载视频实时回传并可进行实时分析；AFC采用站台检票方案；采用基于行车指挥的综合自动化TIAS系统实现智能联动和应急指挥功能[4]。该方案可使用太阳能储能电站作为后备电源。

B方案：推荐使用4节编组列车，在车站设置站房，站台设置站台门；使用专用的TETRA或LTE提供无线集群解决方案；信号系统采用标准CBTC系统，满足90 s追踪间隔；在全线覆盖通信无线信号；车载PIS内容采用实时播送方式；AFC采用站台检票方案。

C方案：推荐使用2节编组列车，在车站设置设备柜，不设置专门站房，站台设置固定防护门、选装站台门，车站不设空调；使用公网运营商提供的无线集群解决方案；信号系统采用点式增强式，选装ATO，使用简易调度系统，满足180 s追踪间隔；仅在站台和车辆段覆盖通信无线信号；车载PIS内容采用录播模式，在车辆段进行同步和更新，车载PIS采用GPS报站或信号精确报站；AFC可采用车上检票方案。电源系统后备容量采用较小容量。

因此，针对不同定位的线路，推荐配置见表3。

A方案通过增加数据的汇聚和集中联动处理来提高系统的自动化控制水平，能够支持全自动无人驾驶，从而优化运营人员数量配置；B方案在A方案上做了一定优化；C方案通过简化系统配置和区间施工量可以达到较高的性价比。A方案和B方案在硬件上增加的设备不多，但是在系统软件上将会增加较大的投入；C方案和B方案相比，能够大大降低硬件设备的投入。

表2 通信信号系统的用途、服务对象

表3 典型定位线路推荐配置

当然，由于轨旁AP设备单价较低，在总造价上体现并不突出，但由于取消了区间AP，区间主要设备都变成了免维护设备，将大大降低日常的巡检工作量，从而满足“经济适用”原则。不过设备简化的弊端是由于车地无线通信的覆盖范围受限，无法满足实时播控和车载视频监控效果，可能会影响到乘客体验。另外采用车载检票机也必然会增加逃票率，从而一定程度上降低票务收入[5]。

3种不同方案清单见表4。

表4 不同方案的完整配置清单

续表4

4 结论与建议

传统的轨道交通地铁通信信号系统构成体系完整，设备备份程度高，对于建设和运营维护都增加了一定的工作量[6]。通过识别跨座式单轨交通必要的通信信号设备及其相互关系初步设计系统的优化配置方案。该方案弱化传统的“大专业”方式，强化功能点选择必要的系统，并为未来系统数据打通和功能融合预留空间。在实际的线路建设管理过程中仍需以正式批复的设计文件为准。后续项目建设中不断优化方案，使其具有更广泛的适用性，为中小运量跨座式单轨交通提供优质服务。