中小運量跨座式單軌交通通信信號系統方案分析

■ 劉偉華 卓開闊

比亞迪汽車工業有限公司（簡稱比亞迪）推出的中小運量跨座式單軌——云軌系統，作為一種輕量級的跨座式單軌系統，得到越來越多客戶的關注。跨座式單軌相比于地鐵和輕軌，具有建設規模小、建設周期短、建設投入低的特點。跨座式單軌為膠輪驅動，在制動距離、轉彎半徑、爬坡能力等方面具有一定優勢[1]。跨座式單軌通信信號系統作為線路運行的安全保證、效率提升和乘客體驗的關鍵系統，在借鑒地鐵和有軌電車通信信號系統方案的同時，可根據線路定位不同選擇不同系統配置方案[2]。

1 中小運量跨座式單軌運行特點分析

比亞迪跨座式單軌系統最高運行速度80 km/h，最小轉彎半徑45 m，單車廂定員135人，支持多種不同編組形式，且支持動力電池供電，為城市軌道交通提供了更多選擇。在跨座式單軌通信信號系統設計過程中，其建設標準和裝備規格需與線路定位相匹配。根據跨座式單軌線路在城市交通體系中的定位，可分為以下幾種類型：交通主導型（城市主動脈）、軌交延伸型（城市動脈）、軌交加密輔助型（城市毛細血管）、觀光旅游型（城市局部循環）。

以上幾種類型線路分別面向不同的城市地區和目標客戶，其運行呈現不同特點。不同類型單軌線路特點分析見表1。

分析可知，不同定位的線路對系統的需求重點也不同。單軌通信信號系統可結合不同線路的定位和特點來優化系統配置，既滿足運營和乘客服務需要，又避免系統性能過剩，從而達到較高性價比。

2 軌道交通通信信號系統在跨座式單軌中的適用性分析

目前我國在跨座式單軌行業的現行標準較少，在跨座式單軌通信信號系統的設計過程中可參照軌道交通行業現行規范，先期線路需考慮兼容行業標準并做減法，在項目實施過程中不斷結合跨座式單軌交通的應用場景進行優化。

軌道交通典型機電系統主要包括供電、信號、專用通信、電力自動化監測（PSCADA）、火災報警系統（FAS）、環境與設備監控系統（BAS）、綜合監控系統（ISCS）、自動售檢票（AFC）、安防與門禁、通風、空調與采暖、給排水、屏蔽門等，線路設置運營控制中心和車輛段。運營控制中心具備行車調度、電力調度、環境與設備調度、防災指揮、客流管理、乘客信息管理、設備維修及信息管理等運營調度和指揮功能。

表1 不同類型單軌線路特點

傳統地鐵多為地下車站和隧道，空間相對封閉，對空調、通風、消防、應急指揮等方面要求高。跨座式單軌交通線路主要為高架形式，相比于傳統地鐵，可在高架特有的配置上進行適當簡化。跨座式單軌交通由于車站占用空間較小，可根據運營需要不設置民用通信系統，鑒于警用通信系統需要根據公安部門要求進行配置，也不進行專門展開。結合各通信信號系統的用途、服務對象，對其系統適用性進行分析（見表2）。

從以上分析可知，跨座式單軌交通因其線路主要部分均為高架，列車編組較短，大部分車站采用非封閉式結構，同時車站面積相對較小，跨座式單軌交通車站可不設置FAS，對車站基礎設施、BAS、AFC、門禁等系統的要求比地鐵大大降低。另外由于機電設備點數較少，若設置綜合監控系統，其規模可進行優化[3]。

3 跨座式單軌交通通信信號系統建議配置方案

針對不同類型的跨座式單軌交通需求，可以給出3種典型的系統配置，滿足客戶需求的前提下實現極高性價比。

A方案：面向乘客需求最高、服務體驗最高的線路。A方案推薦6節編組列車，在車站設置站房，站臺設置站臺門并支持單門隔離；使用綜合承載的LTE提供無線集群解決方案；信號系統采用滿足GOA4級的FAO系統，滿足全自動無人駕駛要求和90 s追蹤間隔；在全線覆蓋通信無線信號；車載PIS內容采用實時播送方式；車載視頻實時回傳并可進行實時分析；AFC采用站臺檢票方案；采用基于行車指揮的綜合自動化TIAS系統實現智能聯動和應急指揮功能[4]。該方案可使用太陽能儲能電站作為后備電源。

B方案：推薦使用4節編組列車，在車站設置站房，站臺設置站臺門；使用專用的TETRA或LTE提供無線集群解決方案；信號系統采用標準CBTC系統，滿足90 s追蹤間隔；在全線覆蓋通信無線信號；車載PIS內容采用實時播送方式；AFC采用站臺檢票方案。

C方案：推薦使用2節編組列車，在車站設置設備柜，不設置專門站房，站臺設置固定防護門、選裝站臺門，車站不設空調；使用公網運營商提供的無線集群解決方案；信號系統采用點式增強式，選裝ATO，使用簡易調度系統，滿足180 s追蹤間隔；僅在站臺和車輛段覆蓋通信無線信號；車載PIS內容采用錄播模式，在車輛段進行同步和更新，車載PIS采用GPS報站或信號精確報站；AFC可采用車上檢票方案。電源系統后備容量采用較小容量。

因此，針對不同定位的線路，推薦配置見表3。

A方案通過增加數據的匯聚和集中聯動處理來提高系統的自動化控制水平，能夠支持全自動無人駕駛，從而優化運營人員數量配置；B方案在A方案上做了一定優化；C方案通過簡化系統配置和區間施工量可以達到較高的性價比。A方案和B方案在硬件上增加的設備不多，但是在系統軟件上將會增加較大的投入；C方案和B方案相比，能夠大大降低硬件設備的投入。

表2 通信信號系統的用途、服務對象

表3 典型定位線路推薦配置

當然，由于軌旁AP設備單價較低，在總造價上體現并不突出，但由于取消了區間AP，區間主要設備都變成了免維護設備，將大大降低日常的巡檢工作量，從而滿足“經濟適用”原則。不過設備簡化的弊端是由于車地無線通信的覆蓋范圍受限，無法滿足實時播控和車載視頻監控效果，可能會影響到乘客體驗。另外采用車載檢票機也必然會增加逃票率，從而一定程度上降低票務收入[5]。

3種不同方案清單見表4。

表4 不同方案的完整配置清單

續表4

4 結論與建議

傳統的軌道交通地鐵通信信號系統構成體系完整，設備備份程度高，對于建設和運營維護都增加了一定的工作量[6]。通過識別跨座式單軌交通必要的通信信號設備及其相互關系初步設計系統的優化配置方案。該方案弱化傳統的“大專業”方式，強化功能點選擇必要的系統，并為未來系統數據打通和功能融合預留空間。在實際的線路建設管理過程中仍需以正式批復的設計文件為準。后續項目建設中不斷優化方案，使其具有更廣泛的適用性，為中小運量跨座式單軌交通提供優質服務。