城市轨道交通信号系统新技术发展前景

2020-10-15姜长海

四川建材 2020年9期

姜长海

(中咨泰克交通工程集团有限公司，北京 100083)

1 工程概况

北京地铁14号线项目在实际施工设计时将安全以及可靠摆在首位，具体表现为：于车辆段/停车场自动运行以及信号管理等中引入大量信号技术，使用LCF-300型ATP/ATO为核心的CBTC信号系统，该系统是无线通信列车自动控制信号系统，能够最大程度地保证列车的先进性以及最小间隔。

2 城市轨道交通信号系统的发展情况

2.1 现状

如今，国内大部分城市轨道交通进行无线通信传输的方式主要有以下三种：无线AP、漏线电缆、感应环线。这三种模式各有利弊，无线AP模式下传输方式耗费较低、安装不繁琐，然而传输长度较短，易受其他因素影响；相对于无线AP，漏线电缆传输方式不易受其他因素影响，覆盖较广，缺点为耗费多；感应环线方式能够实现车以及站两者双向传输，缺点为无法对线路进行日常养护。

国内主流运营线路信号采用的方案大都以CBTC方案为基础，之所以大规模使用该方案，其主要原因为深受先前轨道交通建设的影响。当前我国CBTC设施大部分从外国进口，成本较高，所以下一步实现CBTC设备国产化是相关人员应当重视的工作。

2.2 工作内容

城市轨道交通信号系统具体工作内容为对派遣列车进行合理的调度，把握列车实际运行情况，并记录列车运行数据，从而进一步对其进行适当整理，确保列车安全运行。随着大量媒体信息技术被运用到轨道交通中，列车逐渐实现自动运行，实现信号可点式以及连续式传输、列车双向以及自动化控制。

3 城市轨道交通信号系统新技术的实际应用情况

3.1 全自动驾驶FAO新技术

该技术优势较多，能够弥补城市轨道交通的许多不足，比如让列车运行性能更加优越、有效减少运输所需要的费用、更加安全等[1]，为轨道交通技术大趋势。应用FAO新技术的列车出库并在投入运营之前，列车能够被自动唤醒并上电自检，随后自动出库于转换轨，紧接着到正线等，具体流程如图1所示。

图1 全自动驾驶日常运营流程

全自动驾驶FAO包含两个模式：DTO模式无需列车司机便能够自动驾驶，但是需要专人值班看守；UTO模式能够实现无人运行，借助信息监控以及信号系统等运行。该系统在运行过程中需要的功能如下。

1)联动功能。联动可以借助列车系统准确把握和控制地铁实际运行情况，从整体上监控列车运行状态。

2)自动化功能。实现该功能的关键为在信号CBTC系统处添加新设备，由此保证列车正线正常运行，进而没有人工参与也能实现列车全部运营路线的自动化，并有效监控列车运行过程中的各种情况。

3)冗余技术。该系统在运行过程中还需要冗余技术，冗余技术能够为列车提供更加完善的设备，去除不必要的技术，比如：车载系统中所配备的速度传感器以及地面系统所配备的继电器等。

4)稳定性。和先前CBTC系统比较来看，全自动驾驶系统最大的不同之处为功能性需求增加，因此，该系统需较多外部接口以保证它和外部保持密切联系，进而实现综合监视以及联动。该系统庞大复杂，在涉及之时应从软件架构层面入手，借助软件升级的方法确保系统处于稳定运行状态(模块以及层次化的软件设计能够保证系统稳定升级并实现外部扩展)。

3.2 基于车-车通信的新型CBTC系统

现阶段国内城市轨道大多使用的系统为车-地通信CBTC，在现代信息技术迅速发展的背景之下，车-车通信新型CBTC系统会成为大趋势，其主要原因为该系统能够弥补传统CBTC系统的不足，具有不可比拟的优越性：车载设备集成度高以及系统接口比较少，能够确保列车正常运行的情况下，为列车运营提供诸多可行性运输方案[2]。

基于车-车通信新型CBTC系统，列车车载控制器VOBC不仅能够与ATS通信，还能够接收ATS发出的通信信息，借助轨旁对象控制器转换道岔并开通进路，该系统还能和前行列车无线通信，准确接收前车准确的位置数据，并根据这些位置数据以最快的速度计算列车移动授权以及制动曲线，改变了以前先要经由地面轨旁算出移动授权，再借助互联网传送到车载控制器的繁琐现状，使数据传输更快捷，确保轨旁安全性。此外，该系统拥有轨旁ZC以及CI等系统，无需ZC以及CI子系统，有效节省设备空间，降低成本。

3.3 城市轨道交通信号系统互联互通

CBCT系统为现阶段最常使用的信号，该系统之所以能够实现互联互通，其主要原因为不同类型厂商的列车可以于不同轨道上运营，形成城市轨道交通综合运行网络以及系统化运营，实现城市轨道信号资源共同享用。在使用该信号系统过程中应当遵循以下标准：①使用相同的系统功能定义；②使用相同系统架构以及功能分配、互联互通接口规范(接口协议从物理层、协议层和应用层必须保持统一)；③使用相同轨旁设计以及设备安装原则(应答器、信号机、计轴等安装位置应统一或兼容、DCS轨旁漏缆、天线安装位置应统一或兼容)以及一致的人机界面和操作方式，以确保为调度员以及司机带来便利。

4 城市轨道交通信息化建设的发展前景

在城市轨道交通的六大系统之中，信号系统为主要构成部分，是系统不可缺少的组成部分[3]，但是它在信息建设方面依旧存在诸多问题，具体为：缺乏先进的信息系统整体架构、架构十分落后，不符合现代技术的要求，效率比较低、安全防护措施不足、没有健全的运行以及维护系统，加之没有标准化管理，导致信号系统实际运行效率低。在对交通信息化进行架构之时，应从以下方面入手。

1)感知层以及网络层。该系统的具体功能为采集相应的信息，并借助感应器等其他机械，通过现代射频以及蓝牙技术进一步识别外界物体。其中网络层能够进一步增强信息有线以及无线交流，提高数据传输效率。

2)数据层以及平台层。数据层的功能为：可有效统合整理轨道系统的大部分数据资源，并根据业务性质提供不同数据信息，从而确保轨道交通信号系统处于正常运行状态；平台能够充分发挥大数据技术的优势，为轨道系统设置专门的云计算平台，进而有效调整以及科学处理轨道系统中的多项信息，确保数据安全，达到资源共享的目标。

3)应用层以及展示层。其中，应用层和列车运营挂钩，它不仅负责生产指挥工作，而且直接关乎乘客服务以及公司管理，具体包括轨道交通的基本建设以及管理等。展示层设置专门交通门户网站，为内部以及外部提供访问平台。

不仅如此，建构城市轨道交通系统还应当注意：①设置健全技术标准规范系统，确保技术管理标准化，增强系统技术力量，保证轨道系统运作正常规范；②设置完善的网络信息安全体系，加大对交通信息系统的安全保护力度，从平台以及数据等入手确保信息稳定安全。