基于互联互通的轨道交通研究与探索

张海燕

摘 要：随着社会的发展和经济水平的提高，轨道交通两种主要制式信号系统在具体技术规格、系统架构和实现方式等方面存在的差异，深入探讨了信号系统的兼容性及互联互通的途径。

关键词：互联互通;轨道交通研究

引言

21世纪以来，随着我国经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通正式步入了快速发展的阶段，轨道交通线网不断拓展与延伸，网络的通达性增强，且城市轨道交通具有安全、准点、快捷等优点，城市轨道交通成为一线城市公共交通的最主要出行方式之一。但是，在轨道交通成网的情况下，国内大部分城市地铁线路仍是单线运营模式，乘客的出行需求没有得到很好的满足，一般乘客需要换乘不同线路才能抵达目的地，乘客的体验感稍差。此外，各线路独立建设和运营，资源共享不足。因此，基于互联互通思维的轨道交通的研究应运而生，并且成为研究的热点和方向，也是解决城市交通拥堵、提高轨道交通运营效率的有效途径之一。

1轨道交通互联互通现状

目前，国内对于城市轨道交通互联互通应用案例并不多，仍普遍采用单线独立运行的模式。轨道交通作为城市中心区与市郊区连接线路，具有线路长、站间距长、高架站多的线路特征，同时设置了多个避让车站，具备了开行快慢车条件。进一步缩短了乘客在途时间，提升了出行效率。但是，当前国内互联互通运营模式仅限于极个别的快慢车运营案例，并未真正实现跨线运行，更未达到路网层面上的互联互通。

2基于互联互通的轨道交通研究与探索

2.1合理设置跨线点、跨线方向

跨线点及跨线方向一经确定，后期更改工程量、工程费用等较大。后期运营中，客流需求与跨线方向不相符时，跨线点、跨线方向的设置作用不大。跨线运营组织，本线列车跨线后会导致本线运能损失，跨线运能增加的情况。因此，跨线客流需要达到一定强度，跨线运营组织才有实际意义。可见，设计阶段需做好客流预测，跨线点、跨线方向布置与客流相匹配。为满足运能与客流匹配，跨线点、跨线方向选取宜为断面出现明显变化的车站，有条件的线路增设跨线方向。

2.2CBTC系统轨旁设备与CTCS-2+ATO系统轨旁设备的通用性

在CBTC系统与CTCS-2+ATO系统中：转辙机设备可通用，只是安装装置尺寸差异较大;CBTC系统与CTCS-2+ATO系统的信号机设备可通用，只是显示方案目前无法兼容;应答器设备可通用，但报文信息受系统制式差异影响，内容差别较大;计轴设备可通用，但TCC、ZC及LC（区间控制器）设备的功能差异较大，实现功能的方式及通信协议差异也极大，目前不具备兼容条件，需要重新开发设备或采用冷备切换的方式来满足跨线运营需求。

2.3优化配线设计，提高运营组织灵活性

互联互通运营模式存在本线运营列车与互联互通运营列车相互干扰、相互制约情况，可从以下几个方面优化设计：一是互联互通线路车辆基地选址可考虑选择靠近互联互通联络线附近车站。实施互联互通线路列车共享时，减少列车运行时间，提高列车共享可实施性。二是行车间隔较小的线路，互联互通交路常用折返站可增加折返股道设计。三是快慢车运营模式下存在追踪、避让等情况，计划实施快慢车的线路，可增加避让线配置。四是目前互联互通联络线往往采用单渡线连接形式，存在本线列车和跨线列车共用站台情况，会出现早晚点现象，可优化配线升级，避免出现相互干扰、延误等情况。

2.4建立全局调度系统

互联互通运营模式下，使用单线列车运行图系统以及单线行车调度方法，存在互联互通跨线衔接、全网列车监控、线路间调度指令传递、故障情况协调处置等问题。为此，互联互通运营须建立全局调度系统，解决互联互通列车运行图编制和行车调度问题，提高了运营组织的灵活性。

2.5市域铁路的兼容方案

基于上述两种制式信号系统兼容性及可行性分析，针对市域铁路运营特点，为实现同CBTC系统及CTCS系统的互联互通。STCS包括行车调度设备、临时限速TSRS设备、TCC设备、车站联锁设备、区域控制器设备、车载控制设备、DCS（数据通信系统）设备、应答器/LEU设备、维护监测设备、培训设备、信号电源、计轴设备、信号机等。STCS的区域控制器和车载控制设备采用CBTC制式。此外，STCS采用CTCS2+ATO制式的设备有：TCC、LEU（线路电子单元）、TC（轨道电路）、有源应答器、无源应答器、BTM、TCR及TSRS。ZC设备可用于列车追踪，能追踪管辖范围内所有列车的位置。STCS采用连续移动授权计算方法，能根据其他列车的位置、道岔状态、轨道区段状态等信息为列车预留轨道并计算移动授权。跨线运营的车载设备通过应答器来读取不同线路的轨旁线路信息，并通过读取应答器的模式转换信息来进行驾驶等级转换。STCS不仅能兼容不同的供电制式，还能兼容不同的车地无线通信制式。

2.6合理安排互联互通运营

核心区客流较大，实施互联互通存在联络车站大量清客、不利于行车组织的问题。在首尾连接线路、存在显著单向换乘客流的线路、高峰时段具有典型潮汐客流特征的线路实施互联互通，可有效减少乘客换乘次数，实现快速直达。此外，跨线运行列车可与快慢车列车组合运用，进一步提升乘客出行效率。为便于乘客记忆互联互通列车开行时间，吸引客流，可采用固定时刻表的方式，并向社会公布互联互通时刻表。

2.7CBTC系统与CTCS-2+ATO系统相关设备互联互通的可行性

车载设备安装了5G/LTE、BTM、TCR（轨道电路读取器）、GSM-R等多种模式的传输设备，利用模块化软件来实现不同通信方式接口协议的同步传输。线路之间通过继电接口（或互联互通通信接口）来交互道岔状态、信号机、照查及上电锁闭状态等信息。车载设备只有经过重新研制改造，才能实现互联互通，否则只能通过硬切换方式来实现跨线运营。有线通信系统须统一其各类联锁通信接口，并采用RSSP（铁路信号安全通信协议），以满足EN50159-1安全通信要求。关键复示信息采用安全可靠的接口。CBTC系统的联锁子系统或ATP子系统须支持CTCS的轨道电路接口。车-地无线通信接口兼容VOBC-ZC（车载控制器）、VOBC-CI、VOBC-ATS通信接口，以及WLAN、GSM-R等接口，并采用RSSP和私有安全通信协议，以满足EN50159-2《开放传输系统中的安全相关通信》的安全通信要求。应答器通信接口的安全编码和解码采用欧州标准Subset-036安全编解码技术。各设备之间的通信接口和通信协议目前尚不能通用。基于传统测速定位方式，将北斗卫星精准定位、激光雷达定位及惯性导航定位方式融合，形成可兼容CBTC系统与CTCS-2+ATO系统的列车定位关键技术。开发一体化的界面设计，并探索使用界面切换技术，进而实现统一人机界面设备对于不同制式的兼容。面对四网融合的需求，上述问题亟待解决。

结语

互联互通运营模式的运用有效节约了乘客出行时间，缓解了换乘站客流压力，丰富了行车组织方式，实现了运输资源的共享，但同时也带来乘客引导复杂、成本与运能平衡、运行图编制与行车调度难度增加、运营公司清分困难等问题。目前，重庆轨道交通互联互通尚未进入载客运营阶段，具体开行方案与客流匹配情况还不得而知。因此，互联互通运营过程中不同客流需求条件下的运营组织方案制定是下一步需要解决的关键问题。

参考文献

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