城市轨道交通运能提升策略研究

李石养

摘要：近年来，我国的基础建设的发展迅速，随着城市轨道交通的快速发展，越来越多城市进入了网络化运营时代。与此同时，部分早期建设的城市轨道交通主干线路面临巨大客流压力。因受制于较高的改造成本等因素，线路增能方案较为复杂。结合仿真计算结果提出了若干提升列车追踪及线路折返能力的策略和手段，可为相关工程提供参考。

关键词：城市轨道交通运能;提升策略;研究

引言

为保证日常列车安全稳定运行，各大城市必须采取相应措施，不断完善运输体系，确保同一线路不同列车之间有足够的安全距离，避免发生列车碰撞和重伤事故，损害人民生命财产安全，这样可有效规范列车行驶速度，防止列车日常超速运行，提高城市轨道交通的经济效益。轨道交通信号系统合理应用，可为城市发展创造有利条件，有利于实现列车自动化管理。

1城市轨道交通运能评估因素分析

1.1线路运行能力

线路运行能力是评价城市轨道交通综合设计、运营能力的直接指标。一条城市轨道交通线路的运行能力，是指系统中的各项固定设备在单位时间内（通常是高峰小时）所能通过的列车数。线路每小时通过列车对数直接反应整条线路的乘客运载能力。对运行能力的精准评估将有利于进一步优化设计、提升运营服务水平。

1.2运能评估因素构成

线路运行能力评估可遵循先独立分析核心区域的列车开行能力，再综合分析各相关区域能力匹配性的原则，进而实现对线路总体运能的综合评估。线路运行能力评估可分为区域能力及区域能力匹配性两个方面。区域能力包括正线运行能力及出入段/场能力两个关键部分。正线运行能力主要包括端站折返能力、大小交路分叉汇合能力和正线追踪能力。出入段/场能力评估主要是指列车晨间的出库能力。区域能力匹配则是指线路不同关键区域间的运能设计应相互匹配，尽可能避免特别突出的能力短板点。例如：出库能力与正线开行间隔的要求应相互匹配，终端站的连续折返能力应与单一交路正线追踪能力相相匹，大小交路分叉汇合点的开行间隔应与不同交路的列车开行比例相匹配。

2轨道交通信号系统重要性

2.1为出行提供方便

轨道交通信号系统可为乘客乘车安全提供基础保障，若是没有安全保障，就谈不上旅行的方便。同时，信号系统在运行中为乘客提供可靠的运行间，使列车没有延误和拥堵发生，这也是乘客选择列车出行的重要原因。而另一方面，轨道交通受人们欢迎的同时，也减少了道路拥堵，以及人们出行时间缩短。所以说，信号系统的可靠性和安全性是乘客乘车的重要保证。大城市有着众多的人口，因此交通压力也相对较大，随着人口和车辆数量的增加，交通流量迅速上升，相对交通服务水平下降，事故率随着交通流量的增加而上升，运输效率的降低直接影响城市经济的发展速度，每年都会因运输问题造成一定程度的经济损失，提高运输效率对改善运输环境至关重要。

2.2确保轨道交通顺利运行

铁路信号系统的可靠性和安全性是保障道路安全和人身安全的重要基础，轨道交通信号系统就是为了保障安全性以及运行效率而出现，在保障安全的基础上提高运营效率。对旅客安全和列车运行负责，无论列车是轨道设备故障还是机械设备故障，都会导致列车不能正常运行，导致事故率上升。为避免这种情况发生，轨道交通信号系统的设计应优先考虑安全，信号系统的可靠性是安全的基础，信号系统的安全是保障运营安全的基础，当然，运营商的正确操作也是保证运营安全的基础条件。

3轨道交通自动运行控制技术

轨道交通自动运行系统（FullyAutomaticOperation，FAO）是通过人工智能、5G通信、智能控制和系统集成等前沿数字技术实现列车运行全过程自动化的新一代轨道交通控制系统，它能够提升当前基于常规通信的列车运行控制（Communication-basedTrainControl，CBTC）系统的安全性和效率，是全球范围内公共交通行业认可的发展方向。国际公共交通协会报告指出，截至2017年3月，全球已有38个城市的56条公共运输线路使用了自动运行系统，里程累计达到850km，其中包括车站890个。FAO系统与现有的CBTC系统相比，具有如下优势：（1）自动化程度高、系统间集成度深，不同专业系统之间高效联动，能够全面监控列车运行过程中产生的海量数据，同时为乘客提供全方位的服務功能。（2）车辆运行稳定，系统内进行了充分的冗余配置，保证车辆系统运行的高稳定性。（3）安全等级高，自动运行系统通过数据的快速传输与实时监控，提高了列车运行的安全性能，同时增强了列车在紧急情况下的安全防护。（4）高效、节能，通过系统顶层设计，在机电设备、供电系统等多方面联动调整，降低列车运行能耗。（5）兼容常规驾驶模式，列车除了能够实现全自动驾驶，还兼容驾驶员人工驾驶模式，可以在系统故障时，由驾驶员接管操控列车。列车全自动运行系统是城市轨道交通技术的发展方向，我国的城轨自动运行系统处于起步阶段，技术和理念与国际先进水平有着较大差距，但我国信号、车辆、综合监控等关键系统已实现自主化，且技术较为成熟，已经具备研发全自动运行系统的条件。因此，发展自主化全自动列车运行系统的时机已经到来。

4轨道交通系统安全性分析

4.1ATP系统

由于ATP系统主要用于列车的相关设备和系统的安全监控，因此安全架构必须关注设备和系统的安全。首先，确保ATP系统应用双层网络以及全冗余模式设计，系统所有设备必须配置相应的冗余接口，必须进行备份工作，以确保在某个节点发生故障时，系统也能正常工作而不受影响。其次，编码软件也可以接管冗余技术，编码中不能有循环指令，这是为了保证编码控制程序在中断后能继续控制系统，不存在死环问题。最后，为了进一步确保系统的安全性和可靠性，相对较重要设备或容易发生故障的设备，必须采用双重安全模式，进行双重备份。并且必须避免强信号导致的系统干扰问题，电路中的防冲击开关和抗干扰措施的设计应保证系统的安全运行，从而提高轨道交通系统的可靠性。

4.2ATS系统

ATS子系统是ATC系统的重要子系统，包括现代数据通信技术、计算机技术、网络技术、信号技术、实施技术和分布式控制系统。系统主要特点有：①控制中心包含两个ATS系统，两个系统缺一而不可，换句话说，当两个系统中的一个系统在线运行时，另一个系统也在不断更新数据，同时进行工作。如果系统运行发生问题，需要进行系统切换时，热备用系统扫描可在极短时间内完成轨道信息扫描，这种系统的好处是保证了系统的准确性和及时性;②系统由车站ATS设备与控制中心ATS主机之间的环路和通道组成。如果列车在运行中遇到通信通道某一点或某一区段的故障，系统也能正常工作而不受影响;③当列车运行过程中出现系统故障时，降级功能指示灯就实现了自身功能价值。它可允许调度员调整列车进行人工操作。例如：可在车站进行自动进路设置，也可根据列车识别号进行自动信号控制;④日过列车行驶轨道出现偏差状况，系统可自动生成行驶计划，并对行驶轨道进行调整，确定列车停站时间和区间运行时间。如果出现较大偏差，发送器可手动干预调整列车停车时间和间隔运行时间，或调整系统运行图。

结语

行业也将通过研究，持续改进智能运行管理系统的稳定性和实用性，并不断丰富系统的智能管理能力。在自动运行系统的实际运用过程中，要不断总结经验，不断优化智能系统的原理和运行模式，进一步提升系统的运行弹性和智能水平，为轨道交通事业的发展贡献智慧力量。

参考文献

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[2]李明伟，安小刚，潘士琦，等.基于数字孪生的船闸安全智慧管理方法[J].水运工程，2021（6）：212-217.