通信控制系统(CBTC)的城市轨道交通信号控制系统探究

2021-09-10黄达跃

交通科技与管理 2021年14期

黄达跃

摘要：近年来，中国城市不断发展，交通压力不断加大，城市轨道交通的普及度和规模随着不断扩大，城市轨道交通城的管理难度不断提高，如何保障轨道交通安全成为一个大问题。城市轨道交通信号系统在保障城市轨道交通起着关键性作用。如何做到随时检测到列车运行状况，本文从对通信控制系统（CBTC）的城市交通轨道交通信号控制系统的优缺点等入手进行分析探究。

关键词：通信控制系统;城市轨道交通;信号控制系统

1 城市轨道交通信号控制系统

随着科学技术特别是无线通信快速发展，人们对轨道运行控制系统的需求也不断增大，因此，人们慢慢地开始探究无线通信的轨道运行控制系统。城市轨道交通信号控制系统可以通过无线通信去完成列车和地表的两面通信，以及利用及时报告列车相关信息和计算移动闭塞来代替固定的闭塞路线实现控制列车的运行等特点。

城市轨道交通信号控制系统可以通过监测列车的情况，保护列车人员的安全，在确保运行安全和列车安全行驶距离的情况下，同时最大程度提高列车运行速度。列车的自动控制系统（简称ATC）是城市轨道交通信号控制系统的核心。列车自动控制系统主要包括列车自动驾驶子系统（简称ATO、列车自动监控子系统（简称ATS）、计算机子系统（简称CBI）、列车自动防护子系统（简称ATP）四个部分构成。

2 我国轨道交通信号控制系统的优缺点

2.1 我国城市轨道交通信号控制系统的优点

第一，我国城市轨道交通信号控制系统信息传输容量大、速率快、效率高，能够实现自动闭塞;轨道系统利用通信控制系统不仅可以实现移动式的自动闭塞系统，还可以实现固定自动闭塞系统。自动闭塞系统是一个相对目前来说相对先进的列车信号控制系统，它可以很好地使用计算机技术、无线通信技术等一些高水平技术，以此改善轨道交通行驶的效果，还可以确保列车的安全运行。当列车在某一个车厢因停电等原因被紧急停车，列车轨道车厢控制系统就会自动向其他列车区间快速发出信号，保证其他列车区间能够及时接收到有问题的列车区间发送信号做出降速或停车动作。

轨道交通信号控制系统配有感应器、控制器等无线硬件设备，列车能通过这些无线设备与其他路线设备进行信息传输，互相发送列车当前所处位置、运行速度、运行状态等重要的信息。列车控制系统会通过列车前方道路的路况等客观因素结合接收到的列车信息对列车接下来的行驶方案进行智能调节，以此保证列车运行速度和保持列车间合适的距离。

目前我国的自动闭塞系统通过地面供应和轨道设备将列车传送到动车组的行车控制系统，将运行中的两列动车的行驶间隔时间控制在5分钟，有效避免发生列车相撞事故。

第二，我国轨道交通信号系统可以通过实现双向通信，提高列车区间通过能力;城市轨道交通信号系统既可以实现车辆与控制系统、列车与列车间的双向通信和信息双向传导，并且城市轨道交通系统还具有大容量、传导快的突出优势。城市交通轨道系统可以灵活地安排列车的双向运行和单向不间断发车，同时它的兼容性十分强大，能够适应各种车型。它能对不同牵引方式、不同类型、不一样的行驶速度的列车进行行驶管控。轨道交通双向通信系统，不单单能够完成有安全性信息的两方面运输，还要能够两面运输安全性不是很高的信息，就比如说，车号、乘务员的班号、车辆号、运行时刻、动车状态、等大量动车、人员等有关信息都可以进行双向传输。通过双向通信系统，列车控制中心能更充分掌握列车信息，全方位保障列车安全。

第三，城市轨道交通系统能够是进行自动化管控和行驶;城市轨道交通系统能够完成无人控制，全部是使用机械的自动化去运营。在现代城市交通中，为缓解大城市体量庞大的交通压力，城市轨道交通不断完善，交通线路的交织存在让城市轨道运行情况更为复杂。仅仅依靠人员进行驾驶、管理等作业，稍有疏忽，很有可能出现问题，自动化模式则依赖程序执行工作，不仅能提升工作效率还能保障安全。另外，自动化的实现意味着人工使用和人力成本的减少。

第四，通信信号控制系统成本相对较低;城市轨道交通信号系统能够完成自动化，减少了人工使用的成本。另外，正是因为城市轨道交通通信控制系统无线通信的优势，与传统的铁路交通信号相比，该系统无需铺设和维护大量的电缆和线路，节约了大笔的费用，同时减少大量铺设线路给列车带来的安全隐患。

2.2 我国轨道交通信号控制系统的缺点

第一，信号易受干扰，通信不稳定，轨道交通信号控制系统的控制器等对信号非常敏感的设备的信号非常容易受到干扰，导致轨道控制系统的信号强度减弱，甚至信号被严重破坏，致使信号不能及时地发送出去，很有可能造成控制失靈，甚至产生危急车内人员生命财产安全的严重后果。

因此车地之间无线传输、无线信号对信号稳定性及无线干扰的问题以及不同系统间的信号干扰对线路调试带来的问题，甚至是由于通信不稳定而导致的列车紧急制动等问题，在轨道交通信号系统的研发设计阶段就应尽早引起注意并尽力解决。

第二，轨道交通信号控制系统技术尚不够成熟，尽管我国已大规模地将轨道交通信号投入使用，但是长期以来，CBTC技术被国外个别大的企业所垄断，我国地轨道交通信号系统相关技术还是不够成熟，轨道交通信号系统尚不完善。此外，由于系统中所运用的许多设备我国都不能自主的研发生产而需要采用进口的方式，这大大提高了轨道交通信号系统的运营成本。另外因为我国目前缺少研发、改进、控制管理轨道交通控制系统的高端技术人才，所以系统维护和维修也是个阻碍轨道交通信号控制系统更好使用的大问题，因此我国在轨道交通信号控制系统方面的技术还有待提高。

第三，传输信号的速率慢，如果轨道交通信号控制系统传输信号传递速率慢，列车及列车间等无法及时接收列车信息若轨道交通信号控制，会对轨道交通安全造成极大的威胁。

3 轨道交通信号控制系统国产化需要关注的问题

目前，CBTC系统是成为城市轨道交通领域最核心的技术，世界上列车制造龙头企业在过去几十年里致力于研发出各种先进的轨道交通通信控制系统并迅速占领了全球各地市场。

中国是一个城市轨道交通运行速度最快以及发展规模比较快的国家，因此，中国的轨道交通信号系统的需求量十分巨大，前景也很开阔。创造出中国国产的通信控制系统不仅仅能够减少对中国建设地铁的投资，还能够让中国慢慢地打开市场并走向世界。为了更好推动我国轨道交通信号的国产化进程，我们必须重视并解决以下几个问题：

（1）车载冗余控制的转换问题。

（2）前后车运行联动的问题。

（3）CBTC系统互联互通的问题。

（4）信号干扰的问题。

4 结语

综上所述，轨道交通是为缓解我国现代城市交通压力的一个很好的方式。轨道交通的普及和规模的不断扩大对信号系统有越来越高的要求。因此为了更好地实现更高效安全的城市轨道交通，要对信息系统的不断地进行讨论探究和技术攻关。

参考文献：

[1]才让草.基于通信控制系统（CBTC）的城市轨道交通信号控制系统研究[J].信息系统工程，2020（9）：18-19.