电子信息技术在智能交通信号控制系统中的运用分析

2021-11-21

无线互联科技 2021年2期

（杭州文广投资控股有限公司，浙江杭州 310000）

1 现代智能交通信号控制概述

1.1 信号处理技术的应用性分析

信号处理技术在近些年取得了飞速发展。硬件技术和控制技术的发展，促进信号处理技术获得了新的发展机遇。各种先进的技术（如大数据技术、物联网技术、人工智能技术以及云计算技术）和信息处理技术有机结合起来，使得信号处理系统发展到了一个新的阶段。自然界的各种信号都需要进行一定的处理，包括语音信号、文字信息、图像信息以及各种物理信号都需要转换为电信号，经过信息系统处理得到一系列的规律和结论，然后通过控制相应的执行器（如伺服电机）来完成各种控制任务、通信任务等。人们生活的方方面面都离不开信息处理技术，它的发展在提高人们生活质量方面发挥着至关重要的作用。硬件技术和加工技术的发展使得信息系统逐渐朝着微小化的方向发展，很多系统能够集成在一个很小的电路板之上，系统之间的耦合性以及集成度越来越高，使得信息系统能够满足各种场合的需求。随着大数据技术和人工智能技术的发展，信号系统处理的规模越来越大，而且系统也朝着智能化的发展不断发展，对各种信号的处理能力越来越强。因此我们可以总结出信号处理系统逐渐朝着集成化、智能化、规模化以及集成化的方向发展，在未来能够满足不同领域的各种需求。

1.2 现代智能交通信号控制的重要性

城市轨道交通在这些年取得了很大的发展，为人们的交通出行带来了很大的便利，也是一个城市发展的重要基础设施。而交通信号控制方式在列车控制系统中发挥着至关重要的作用，具有以下功能：列车进站引导、信号传输、列车速度自动规划和调整。通过信号空盒子能够保障列车始终运行在一个安全稳定的状态。城市轨道列车大多是高速列车，这对信号控制的精度和可靠性提出了更高的要求，在控制方式方面也需要对于相关技术进行有效的调整，从而保障列车在运行过程中能够完成列车启动、加速、制动等环节。另外，交通信号控制方式也影响着列车运行性能、使用寿命，对设备维护起到保障作用[1]。现代城市轨道列车处于高速运转状态，长时间的运转会使得设备常年出现不同程度的磨损。而轨道交通信号控制方式直接影响到列车的运行状态。通过选择合理的控制方式能够有效地降低设备的损坏速度，有效提高设备的使用寿命。因此，选择合适的轨道交通控制形式对现代城市交通行业的发展发挥着重要的作用。

2 电子信息技术的应用优势

2.1 加强对系统的监视

电子信息技术的应用能够进行实时监测和诊断，实时发现系统中可能存在的安全隐患，及时进行处理，减少故障带来的影响。另外，电子信息技术的应用能够保障系统始终运行在稳定状态下。以列车速度监控系统为例，通过相关传感器能够实时监测列车运行的速度信息，根据列车运行的速度有效地评估列车运行的状态，判断列车是否处于正常运转状态，从而更好地保障列车能够运行在稳定的状态下。

2.2 增强信息处理的灵活性

现代化的电子信息技术不断朝着多元化的方向发展，能够处理各种语音信息、图像信息以及文本信息。电子信息技术处理信息的灵活性很强，能够对各种信息做出相应的处理。传统技术的发展能够为信息处理提供可靠的数据，只有保障了信息来源的可靠性，信息处理才是有意义的。另外，技术信息处理算法不断提高，例如滤波技术、数据增强技术、数据融合技术以及人工智能技术。通过对原始数据的处理，能够发现信号中传达出的本质信息。很多信号在时域中很难处理，但是通过傅里叶变换、小波变换等能够将信号放在频域中进行分析和处理，从而得到理想的结果。

2.3 提高信息处理的速率以及可控性

信号的处理既可以在软件上完成，也可以在专用的芯片上完成，可以有效提高信号处理的速度。而且随着智能硬件的发展，各种信号处理的芯片需求越来越大，这种信号处理速度的增加主要得力于架构的不同，芯片的架构能够完成数据并行化处理，这和传统的串行处理存在很大的区别。而且这种定制化处理可以将信息处理模型的面积做到很小，从而满足不同场合的需求[2]。另外，信号处理都需要将各种非电信号转化为电信号，信息系统只能够完成对电信号的处理。在非电信号向电信号转换的过程中需要考虑到信息的损失问题。这种集成度更高的芯片逐渐被应用到交通信号系统中。

3 智能交通信号控制方式

3.1 ATS子系统控制方式

集中控制方式是对轨道列车整体运行的状态以及相关参数进行宏观的控制，这种控制方式一般是一个相对控制的过程。控制的方式和控制指标主要是列车入站的相关状态以及列车整体的运行计划等。而列车运行状态参数以及运行轨迹信息可以通过光缆方式进行传输。而数据的来源主要是对车上相关设备以及车站的相关信息进行有效的传输，通过对相关数据的计算和分析，能够分析出列车运行的状态以及安全等信息。但集中控制方式在控制过程中也存在着一定的局限性和弊端。由于集中控制方式是对设备进行集中控制，容易出现设备系统出现负荷量较大，一旦集中控制出现问题，就容易导致设备无法进行集体协调控制，影响列车的正常工作。因此在控制过程中可以采用集中控制加分散控制的方式。不同的控制中心具有不同的任务，终端控制中心需要对列车运行进行整体控制，而不能进行阶段性或者局部控制[3]。另外，将集中控制和分散控制有机结合起来能够对列车整体运动状态进行全面控制和全面监督，保障列车始终运行在一个状态之内，更好地实现列车稳定和安全的运行。

3.2 ATP子系统列控方式

分级速度控制系统被广泛应用到我国列车系统中。该系统可以根据目标速度实现多阶段的加速过程，同时保障加速的平稳性和安全性。其中，ATP设备利用列车系统建立的基站可以为运行的列车提供各种数据传输服务，最重要的可以为列车实时分析下一闭塞区域的相关数据。而且ATP设备能够实现和列车中各种设备的关联，根据列车运行状态自动调整列车实时运行的速度[4]。而且能够根据列车运行规划合理设置下一站的进、出速度。同时闭塞区也可以将设备采集的数据反馈给列车控制系统，包括闭塞区真实的数据类型以及闭塞等信息等，从而更好地使列车控制系统根据闭塞区的相关信息合理控制列车的实时速度等。

ATP设备可以通过铁路系统的基础设施保障列车和地面控制中心的实时传输，传输的数据主要包括前行数据信息、入口数据信息等。另外，数据在传输过程中还要进行一定的加密，保障数据传输的可靠性[5]。在系统采用保密技术对运行列车进行控制时，列车在运行过程中会对目标距离进行进一步的判断和分析，根据分析的结果进一步调整列车的实时速度，并且通过相应的调整使得列车的速度调整到一个十分合适的速度。行车速度的确定和计算是通过相应的合理评价标准进行计算的，在速度调整方面仍然采用分阶段的速度调整策略。另外，也可以通过 ATP设备向运行的列车发出相应的控制指令。例如“允许列车运行权限 LMA”命令。这条命令的功能是不允许运行的列车在进站前采取相应的制动行为，这样能够有效地保障列车运行的安全性和可靠性，从而实现轨道列车安全稳定地运行，缩短运行间隔。

3.3 西门子SICAS信号系统

西门子SICAS信号系统是一种高效能安全保障型微机连锁系统，可以对其城市轨道列车道岔、轨道灯区段进行实时监督与合理控制，并可以对信号机、室外设备部件等进行检测控制，其中还包括进行单独操作、相关排列进路、实施辅助操作等。该系统的核心为进站占用及解锁，对列车自动控制系统设备进行集成等。西门子 SICAS信号系统是一种能够集约本地操作的 ATS系统，具有加强的系统可用性及扩展性，并完全兼容ETCS标准系统，进而实现其互联、互通[6]。

4 电子信息技术在智能交通信号控制系统中的应用趋势

4.1 绿色化方向发展

电子信息技术应用在智能交通信号控制系统中，还会产生大量的能量消耗，同时还容易对生态系统造成一定的破坏。为了减少产业发展对生态系统的影响，我国不断进行产业结构调整，旨在更好地淘汰那些三高产业。为了更好地促进电子信息技术在产业结构中的作用，需要通过技术提高工艺的效率，减少一些不必要的能量消耗[7]。绿色化方向是交通信号控制系统发展的一个重要趋势。在发展过程中要重点探究绿色材料、绿色工艺、绿色技术的应用，从根本上提升自动化系统运行的效率。而且未来EDA技术和智能化技术的发展，使得整个系统的运行都能够处于一个稳定状态，系统能够对每一个环节运行的状态以及功耗进行有效的监控和反馈，不断调整系统运行的状态，使得系统始终运行在最佳效率，在提高系统安全稳定运行的同时，最大程度地提高系统运行的经济性。

4.2 加强电子信息技术在信号安全控制系统中的应用

工业数据的安全等级很高，需要加强对数据的保护，保障数据的安全性和可靠性。因为这些数据一旦被黑客窃取，就容易对系统安全运行造成很大的影响[8]。这就需要在建设信号安全系统过程中，加强对信息防护系统的建设和完善，保障系统能够抵挡外部的恶意攻击，直接对非法访问进行有效的识别。具体可以从以下几个方面着手，第一，需要对信息防护系统进行定期升级改造，及时发现系统存在的安全漏洞，通过系统升级来有效地解决这些问题，尽量减少系统中存在的安全漏洞等问题[9]。可以对不同的数据建立不同的加密级别，切实保障核心数据的安全性和可靠性。第二，建立完善的入侵检测系统，对各种访问进行询问，判断访问是否为非法访问，对非法访问的用户进行有效的抵御和拦截，防止这些访问入侵系统内部。另外，还要加强系统安全建设，提高系统安全程度，能够抵御各种非法攻击。