城市軌道交通互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)研討

劉甫勝

【摘 要】目前我國(guó)各城市軌道交通由單一線路向網(wǎng)絡(luò)線網(wǎng)發(fā)展，越來越多的城市開展軌道交通的建設(shè)及城市軌道交通運(yùn)營(yíng)中單線運(yùn)營(yíng)存在的問題日益顯著，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)是適應(yīng)城市軌道交通建設(shè)發(fā)展的新趨勢(shì)，也是城市軌道交通必然要經(jīng)歷的新階段。本文從城市軌道交通的發(fā)展趨勢(shì)著手，分析城市軌道交通互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的目的，闡述設(shè)計(jì)原則，提出構(gòu)成城市軌道交通CBTC系統(tǒng)幾大子系統(tǒng)的初步構(gòu)想。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通 CBTC 互聯(lián)互通

目前在國(guó)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)理念尚未廣泛運(yùn)用于城市軌道交通建設(shè)與運(yùn)營(yíng)。隨著城市軌道交通線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大、城市發(fā)展和居民出行要求的提高，單一交通模式已不能滿足乘客多樣化的出行需要，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)是適應(yīng)乘客各種出行需要的必然趨勢(shì)。本文重點(diǎn)針對(duì)軌道交通互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的目的、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面提出設(shè)想，期望對(duì)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通提供相關(guān)依據(jù)。

1 城市軌道交通互聯(lián)互通的目的

實(shí)現(xiàn)不同線路的軌道、車輛、供電、信號(hào)、通信、屏蔽門及運(yùn)營(yíng)組織等相互兼容，從而節(jié)約資源、降低成本、提高資源使用效率和服務(wù)質(zhì)量。對(duì)乘客來說是方便快捷；對(duì)運(yùn)營(yíng)單位來說是提高車輛及設(shè)備的運(yùn)營(yíng)效率，降低維護(hù)成本；對(duì)工程建設(shè)管理方來說是提高資金使用效率、減少投資。以互聯(lián)互通的理念，平衡好近、中、遠(yuǎn)期，線路和路網(wǎng)，線網(wǎng)和周邊資源，軌道和航空、鐵路、地面公交等多方關(guān)系，建設(shè)綠色、科技、人文的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)體系。

2 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

CBTC系統(tǒng)是利用高精度的列車定位，雙向連續(xù)、大容量的車地?cái)?shù)據(jù)通信，以及車載、地面的安全功能處理，實(shí)現(xiàn)的一種連續(xù)自動(dòng)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，目前各大城市都存在著不同廠商的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通難度比較大，為了在未來實(shí)現(xiàn)多條線網(wǎng)的互聯(lián)互通，必須對(duì)既有線路部分系統(tǒng)進(jìn)行改造，新線建設(shè)從設(shè)計(jì)上提出統(tǒng)一的需求。

（1）規(guī)范不同廠商之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌趨f(xié)議。（2）相同系統(tǒng)不同廠家間的兼容性。（3）各條線路同類各子系統(tǒng)間交換的數(shù)據(jù)信息必須一致，線路數(shù)據(jù)庫(kù)必須能被所有廠商子系統(tǒng)識(shí)別。（4）規(guī)范各類設(shè)備類型、控制模式、接口開放程度、互聯(lián)互通程度，以及工程中如何驗(yàn)證、設(shè)計(jì)和規(guī)劃等系列問題。

3 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)構(gòu)成

為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通互聯(lián)互通，將互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)劃分為幾大模塊。具體如下圖1所示。

圖1 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)構(gòu)成圖

3.1 互聯(lián)互通線路系統(tǒng)

線路是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的先決條件，采用理論分析和例案分析相結(jié)合的方法，分析研究城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的基本內(nèi)涵及其實(shí)現(xiàn)方式，提出互聯(lián)互通的先決條件，同時(shí)提出線路互聯(lián)互通的實(shí)施條件，一條線路要滿足不同結(jié)構(gòu)形式的列車的運(yùn)行。做好列車運(yùn)行線路分析（如線路運(yùn)行速度、曲線半徑、坡度等參數(shù)）。

3.2 互聯(lián)互通車輛系統(tǒng)

首先從地區(qū)氣候特征出發(fā)，提出車輛適應(yīng)本地區(qū)氣候和地理環(huán)境的條件，通過研究分析車輛定距和車輛軸距在通過最小半徑時(shí)對(duì)輪緣磨耗的影響，提高列車通過最小曲線半徑線路的能力，通過線路的曲線半徑、坡度、限界要求，折返能力、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、故障運(yùn)行和救援能力、供電方式（接觸網(wǎng)或三軌）等方面進(jìn)行理論研究和技術(shù)分析，給車輛制造提供合理的技術(shù)參數(shù)。

3.3 互聯(lián)互通信號(hào)系統(tǒng)

城市軌道交通的互聯(lián)互通中信號(hào)系統(tǒng)是能否實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的關(guān)鍵因素，需要確保列車安全高效運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)不同廠商的同一制式信號(hào)設(shè)備互聯(lián)互通，整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)包括CBTC地面設(shè)備和車載設(shè)備，地面設(shè)備和車載設(shè)備通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成系統(tǒng)的核心。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，將CBTC每個(gè)主要功能分配到不同的子系統(tǒng)中。開展列車速度防護(hù)車地接口安全研究、列車間隔防護(hù)接口安全研究、列車安全管理車地接口安全研究、車地通信安全通信協(xié)議研究，統(tǒng)一應(yīng)答器報(bào)文、統(tǒng)一車地通信協(xié)議格式、統(tǒng)一車載電子地圖等，按照先易后難、先點(diǎn)式后連續(xù)的方式，分級(jí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通功能。

3.4 互聯(lián)互通供電系統(tǒng)

目前城市軌道交通運(yùn)行線路中，主要采用接觸網(wǎng)或三軌的供電方式給列車供電，要實(shí)現(xiàn)軌道交通的互聯(lián)互通，就必須采用相同制式的供電方式，要求在設(shè)計(jì)階段提前做好互聯(lián)互通的相關(guān)設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)相同的供電模式，不同線路的供電情況可以通過綜合監(jiān)控平臺(tái)集中到控制中心，由控制中心實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度管理。

3.5 互通互通通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)列車安全運(yùn)行的安全保障，需要構(gòu)建全網(wǎng)通信系統(tǒng)、中心數(shù)據(jù)庫(kù)，制定專用的通信頻段，統(tǒng)一接口協(xié)議和傳輸模式，建立網(wǎng)絡(luò)化通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車地通信、無線通信，能夠在不通線路間自由轉(zhuǎn)換和接收。

3.6 互聯(lián)互通調(diào)度系統(tǒng)

調(diào)度系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的大腦，通過模擬跨線運(yùn)行、越線運(yùn)營(yíng)組織方案進(jìn)行分析和研究，提出互聯(lián)互通調(diào)度系統(tǒng)的前提條件，建立調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、建立中心監(jiān)控平臺(tái)、建立中心ATS平臺(tái)、建立中心調(diào)度平臺(tái)、建立中心電調(diào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)線由中心統(tǒng)一調(diào)度管理，軌道交通線網(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)應(yīng)具有可拓展性、開放性和可靠性特征，軌道交通線網(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)應(yīng)具有三級(jí)實(shí)時(shí)控制和三層指揮管理的運(yùn)營(yíng)體制。

4 結(jié)語

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化的不斷發(fā)展，互聯(lián)互通將是未來城市軌道發(fā)展趨勢(shì)，上述僅從系統(tǒng)機(jī)構(gòu)面對(duì)互聯(lián)互通提出要求和設(shè)想，要真正實(shí)現(xiàn)城市軌道交通互聯(lián)互通還任重道遠(yuǎn)。