地鐵信號系統通信控制的技術的分析

郭睿

摘要：近年來，城市化建設不斷深化，軌道交通系統在實踐中的應用范圍愈發廣泛，由于地鐵等軌道交通基建成本較高，需要高速度、高密度方式運營，務必要依靠先進的通信信號設備予以控制和管理。隨著計算機、控制及通信等技術快速發展，為地鐵信號系統建設和完善提供了極大的支持。

關鍵詞：地鐵信號系統；通信控制；技術

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0012-02

隨著科學技術快速發展，為軌道交通建設和發展提供了極大的支持，能夠為車與地面之間的信息、數據傳輸創建平臺，將軌道電路變為無線信道。相比較以往傳統固定閉塞、準移動閉塞，無線通信移動閉塞系統通過安裝在軌道旁的無線設備，實現了車、地之間的雙向通信，實現對列車速度、位置的實時監督和控制，從而有效提高運營有效性。

1 基于通信列車控制系統核心技術

基于通信的列車控制技術建立在連續列車控制基礎之上，具體可以分為無線、環線及漏纜等多種形式，在實踐應用中，能夠擺脫用軌道電路判別對閉塞分區的占用，且能夠顯著突破規定閉塞局限性。從硬件結構來看，系統以控制中心設備為核心，車載與車站設備為執行機構，就功能而言，聯鎖、閉塞等功能通過軟件統一設計，具有系統性，更為簡潔和便利。系統不再需要新增設備，能夠實現雙向運行，且能夠根據實際需求制定對應的調度策略[1]。實現通信控制的技術具體涉及如下幾項：

1.1 自動控制技術

列車自動控制系統由兩種制式構成，實現對列車的直接控制，根本是列車定位技術，利用盡量少的軌旁設備，與車載設備相連接，擺脫了運用軌道電路判斷區間的閉塞局限性。在實踐應用中，車載控制器所在區域的設備，能夠發送列車所在位置，根據信息以列車行駛的方向，接入無線設備，作為授權重點，然后將此信息反饋給車載控制器，使得列車能夠以有效地速度曲線向前行駛，從而達到對運營間隔的高效優化和調整。

1.2 自動監控技術

列車自動監控系統主要是對列車運行全過程的監督和控制。通過對列車運行數據信息收集和分析，通過自動調節列車運行等級、停站時間，以此來維持時刻表與運行間隔。一般來說，監控系統收到區域與車載控制器運行狀況信息后，能夠與其他子系統相互協同，對列車運行狀態進行遠程診斷，有效解決故障，確保地鐵能夠始終保持在穩定狀態下。

1.3 數據通信技術

數據通信系統主要存在于各設備之間，提供雙向、安全數據交換，具有通信接口、體系架構。地鐵運行中，該項技術非常關鍵，在任何情況系不允許出現故障，實現通信安全、可靠，從而為地鐵通信提供更多支持。

2 列車通信控制系統設計

系統設計前，要分析和了解控制系統需求。通常情況下，城市軌道交通最大的特點就是密度大、正點要求高，尤其是對于新線的設計。數據通信系統架構，能夠提供獨立、完整的列車控制業務通道，對于該類頻率通道的分類，能夠顯著提高通信安全性。數據通信系統能夠在多個區間內通信，如區域與相鄰控制器之間、區域與車載控制器之間等。

2.1 定位設計

在具體設計中，數據通信系統設備在設置過程中，要按照冗余方式予以設計，簡而言之，就是當任一數據通信系統設備發生故障，都能夠迅速響應，由備用設備接替，確保系統始終處于正常狀態下工作。對于通信系統來說，所有列車子系統的通道都為透明，按照UDP/IP協議，完成報文同路[2]。同時，還可以增添旅客廣播系統、向導系統等，以此來為地鐵信號系統運行提供更多支持。系統具備與同頻段其他業務協調功能，能夠確保各子系統均處于良好的狀態下運行，實現頻段資源共享。

2.2 安全防范

無線通信處于開放狀態，面臨著諸多安全威脅，為了避免攻擊者惡意修改和轉發，應在設計時充分考慮安全防范體系的構建。具體來說，可以引入標準的通信協議、密鑰進行管理，保障報文認證與編碼保密性，支持IKE協議，以此來管理所有密鑰信息。或者設計網絡保密系統，由數據通信系統邊緣加密/解密裝置及中央系統授權認證，是通信列車控制系統的關鍵，在具體應用中，能夠實現對信任網段的保護，且能夠避免未經授權的操作和訪問。

3 數據通信系統設計

3.1 總體設計框架

網絡通信子系統主要是由地面骨干網絡、子網及無線網絡構成。其中，骨干網絡，主要是為了承載多個獨立的專用局域網為基礎的多個系統提供獨立通道，為用戶數據傳輸提供寬帶。同時，還要利用雙網并行冗余設計，所有信息報文，都能夠通過獨立的網絡傳送到終點，從而實現冗余通信目標[3]。在設計中，主要采用SDH同步數字交換、以太網傳輸技術，通過光纖連接，構建環形拓撲結構。網絡節點設備可以安裝在沿線的設備集中站等位置。

3.2 有線接入網設計

接入網，是以太網承載IP數據包，為終端之間數據傳輸的網絡，在地鐵信號系統當中，它能夠為移動的列車之間提供連續的數據通信，在設計中，可以將其與自動控制等接口相連接，并將各個子系統設備接入到SDH骨干網當中，通過區域控制器等提供通信通道。

3.3 定位系統設計

列車定位技術在列車控制系統中占據重要位置，在應用中，主要是確保安全列車間隔提供依據，收集信息并計算出列車之間的距離，實現對列車速度的高效控制。具體來說，常見的定位技術主要有測速定位法、衛星定位法等，本文主要采用無線擴頻列車定位在沿線設置無線基站，發射具有位置信息的擴頻信號，從而實現對列車的高效控制。隨著技術不斷發展，技術人員還要進一步加強對系統的研究，優化系統結構和形態，使得系統功能日益多元，最大限度上滿足地鐵運行需求。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術不斷發展，地鐵在城市道路交通體系中的運用范圍愈發廣泛，為人們出行帶來了諸多便利。地鐵數據通信系統，以列車控制系統為基礎，能夠實現地面與列車設備之間雙向信息交換，同時，要積極引入先進的定位等技術，使得數據通信更加高效，另外，還要加強對系統安全防護處理，通過對數據傳輸全過程的安全防范，不斷提高數據傳輸有效性，從而促進數據通信系統在地鐵信號系統中綜合作用的有效發揮。

參考文獻

[1]龔仁樹.基于CBTC的DCS通信系統的介紹與網絡風暴的成因及其處理方式[J].鐵路通信信號工程技術，2015，（6）：69-74.

[2]桂志艷.關于地鐵信號系統自動控制功能分析[J].江西建材，2016，（22）：135.

[3]王磊.關于高鐵通信系統技術的探討——ASON技術的應用分析[J].科技風，2015，（8）：125-126.endprint