城市轨道交通信号系统互联互通工程应用关键技术浅析

张恩广

摘 要：随着经济和信息技术的快速发展，目前，国际上较通用的列车控制系统中，但至今未达到互联互通的投运条件;日本东京轨道交通线路基本实现互联互通，但由于未统一标准，列车加装多套信号车载设备，需由人工手动切换。在国内，为保证各地铁线路的列车安全可靠运行，所有线路均采用单线运营，本线路的车辆及其车载信号系统只能与本线路的地面信号系统进行“交流”，乘客通过步行换乘不同线路列车。随着国内轨道交通事业的快速发展，人们对公共交通便利性的要求越来越高，城市轨道交通线网的互联互通研究成为热点。

关键词：轨道交通;信号系统;互联互通

引言

随着科学技术不断创新发展，信息化技术与人工智能技术应用愈发广泛，城市轨道交通运输应用新技术变了传统的信号控制方式，为实现无人驾驶奠定了基础。文章首先论述智能化背景下城市轨道交通信号系统的发展现状，再探析智能化下轨道交通信号系统应用技术，最后分析未来的发展趋势，并提出有效的发展建议，以促进轨道交通信号系统更好发展。城市交通运输建设不断完善，轨道交通运输成为国内一线城市的基础配置，传统的城市轨道交通在控制上需要人工辅助控制，在效率与安全上存有一些不足。轨道交通信号系统是控制系统中的重要组成部分，可保障列车安全运行，是一种高效的自动化系统。

1互联互通现状

轨道交通运营商基于多方面探索实现不同线路互联互通的途径和技术：（1）生产系统终端管理不完善。从城市轨道交通信号的系统运行来看，在其部分终端内，尚未进行杀毒软件的安装，以及尚未进行及时的升级。包括USB方面也没有落实好有效的封锁，从而导致了USB的违规使用问题。期间，一旦通过USB设备带入了病毒，便极容易威胁整体的系统设备，从而给系统的运行带来负面影响。此外，从部分终端来看，也存在安装了非工作需要软件的问题，同样需要对其进行及时的解决。（2）在地面加装多套信号设备。如香港将军澳线，基于SACEM系统，在保证车载设备不改造的情况下，采用在地面安装多套轨旁设备实现线路间的互联互通。（3）采用通用的信号车载设备。如北京地铁八通线采用通用式机车信号，实现国产LCF-100（DT）车载设备与英国西屋地面信号系统的兼容。（4）轨道交通互联互通应用工程基于统一的、规范的、标准的信号系统互联互通设备配置，实现了真正意义上的信号系统互联互通，乘客无需通过换乘就可以到达目的地，实现“大站快车”运营模式，从而便利乘客出行，缩短出行时间。

2信号系统互联互通关键技术

2.1统一互联互通信号系统的需求及系统架构

统一的信号系统架构是实现互联互通的基础，统一的系统需求又是统一系统架构的前提。典型的信号系统由CI（联锁系统）、ATS（列车自动监控系统）、ATP/ATO（列车自动防护/驾驶系统）及DCS（数据通信系统）等子系统组成，由于不同线路需求和各厂商的子系统功能实现方法不同，设计的原则也不同，因此系统总体架构和功能分配也不相同。通过多方面调研，在系统功能分配方面，制定了《CBTC互联互通系统总体需求规格说明书》、《CBTC互联互通系统功能需求分配技术要求》及各子系统需求规格说明书，识别了CBTC（基于通信的列车自动控制系统）下所有系統和子系统的互联互通需求，并对功能分配进行了定义，解决了功能需求差异的问题。

2.2轨道交通信号系统互通互联

在人工智能技术应用更加广泛的背景下，完善轨道交通信号系统的互通互联较为重要。列车交通信号系统的互通互联是在物联网的基础上，改善了传统厂商单一ATC设备的通信，使列车、车站及站点不同资源实现数据共享，提高了列车调度与运行效率。该系统的连接使不同厂家的列车可以在不同厂家的铁路设施上运行。系统互通互联中需要新的通信技术即CBTC系统，可以保障车辆与站点之间的双向通信。由于不同厂家之间的CBTC系统数据传输接口存有差异，造成列车实际运行难以采用不同厂家的CBTC系统通信，无法实现互通互联。因此，在互通互联系统中需要明确标准，统一系统基础功能与接口模式，保障轨道交通信号系统互联互通，实现万物互联的通信目标，为轨道列车智能化发展奠定基础。

2.3引进先进的技术安装方案

在城市轨道交通系统的运行中，安装设计问题是首要问题。如果安装设计问题无法得到解决，便容易拖慢基础设施的建设进度，降低问题的可控性。但是，从实际的施工进度来看，不仅关系着施工人员和企业的意识，也关系着相关的技术。通常情况下认为，城市的轨道交通建设工程，应该不遗余力地提高投资建设，尤其是在工程的安装技术方面。当前随着相关技术的不断发展，在安装与调试中，也已经实现了电动机，以及安装技术的三维动画讲解，以此协助工作人员更多地对城市轨道交通信号系统进行安装与调试。同时，在具体的技术安装中，也需要涉及网络技术的配合，以此确保各项工作的顺利展开，并减少系统在实际运行中的风险。

2.4安全防护体系设计

由于城市轨道交通信号系统本身就是实时控制的数据传输系统，并且其网络也是独立的专网，因此在信号系统安全防护体系的设计中需要采用工控防火墙实现与其它互联系统的安全隔离，并通过安全策略的配置实现系统间数据传输的限制，以及非授权通信行为的禁止。信号系统与其它互联系统间的隔离，通过部署工控防火墙来实现。以此来保证信号系统的独立性、完整性，避免其它系统的波及，并且能够对进出信号系统的流量进行有效管控，防止非法、异常流量流入信号系统网络。在信号系统网络中，部署在网络边界的工控防火墙是以最小通过性原则进行策略配置，根据业务需求采用白名单机制，逐条梳理业务流程，增加开放IP和开放端口，实现严格的流量管控。

2.5车通信的轨道交通信号系统

在未来的发展过程中，在车辆与站点之间通信模式下，CBTC系统将得到更加广泛的应用。使用CBTC系统通信后，提高了列车与地面站点数据传输效率，提高了列车运行安全。同时，CBTC系统是列车自动控制的基础，可保障列车高速行驶过程中传输信号的质量，减少了区域电缆的铺设与维护。在提高列车不同区域灵活调度性能的基础上，改善了安全数据信息的双向传输。在CBTC系统中，无须计算机控制的联锁系统CI，只需管理站台门和轨道上的信号机。在车-车通信轨道交通信号中应用CBTC系统后，需要在列车控制器与列车ATS监控系统增加有关算法，通过算法优化传统通信模式，以实现智能化数据分析与信号发送，与其他车辆共享列车运行的实时位置，计算列车的最快运行速度与制动曲线，保障列车进出站点的精确无误。

结语

城市轨道交通中的信号系统是轨道交通的核心，直接关系到行车安全。随着计算机和网络技术的发展，特别是通信技术与信号系统的深度融合，信号系统以各种方式与综合监控系统功能网络、旅客信息、语音广播等公共网络互连，容易造成病毒、木马等威胁向信号系统扩散，再加上信号系统自身存在的安全漏洞，一旦被不法分子利用，可能造成重大行车事故与社会影响，因此信号系统的安全防护体系建设已经刻不容缓。为今后我国城市轨道交通、高速铁路信号系统互联互通的技术发展和工程应用研究奠定了基础，提供了借鉴。

参考文献

[1]张荣琨.浅析城市轨道交通信号系统的发展趋势[J].商品与质量，2017（32）：194.