青島城市軌道交通信號系統互聯互通的思考

孟 臻

（珠海城建現代交通有限公司，519075，珠海∥工程師）

隨著城市軌道交通發展到網絡化運營階段，各線路之間的“互聯互通，資源共享”作為一種先進的理念，受到了廣泛的關注和推崇。青島地鐵也已啟動互聯互通規劃，在膠南-黃島-膠東機場區域規劃了8、12、13、14及16號線，以組成互聯互通交通網絡。12、13及8號線互通，可將膠南火車站區域與膠東國際機場聯通；16及8號線互通，可將即墨區域與膠東國際機場聯通；14及8號線互通，可將平度與膠東國際機場聯通。實現互聯互通后，各線路可共享車輛資源，各區域乘客均可不換乘直達膠東國際機場和火車站。

1 互聯互通研究現狀

1.1 中國城市軌道交通協會相關規范

中國城市軌道交通協會技術裝備專業委員會從2014年起，開始組織編制《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統（CBTC）接口規范-互聯互通接口規范》。其總體目標是支持城市軌道交通網絡化運營，實現城市軌道交通線網建設和運營的資源共享。該規范共分為17部分。目前，《互聯互通系統總體要求》、《互聯互通系統框架和功能分配技術要求》、《互聯互通CBTC系統車地連續通信協議規范》、《互聯互通應答器報文規范》等文件已正式發布實施，其余文件正在編制評審中。

1.2 北京

北京計劃在京津冀重點城市群之間建設“1小時軌道交通圈”，著手構建涵蓋高鐵、城際鐵路、市郊鐵路和地鐵等4個層次的快速軌道交通網，著眼于將三地交通基礎設施互通互聯。規劃建設的新機場快線、平谷線、S6線等區域軌道交通系統線路具有客流聚集和資源共享的特點。

北京軌道交通針對當前北京區域軌道交通運營的互聯互通潛在需求，結合城市軌道交通信號系統標準化的發展方向，已開展編制《北京市互聯互通規范》的工作，旨在為北京城市軌道交通互聯互通提供參照標準，并在后續工程項目中實施。

1.3 重慶

重慶軌道交通已經啟動列車網絡化運行和車站網絡化運營的專題研究，其成果已應用于2014年開始的重慶市軌道交通第二輪建設項目的規劃中。相關的要求和標準也納入《重慶市地鐵設計規范》、《重慶市城市軌道交通換乘銜接設施標準》等地方標準文件中。

重慶軌道交通第二輪建設規劃中的4、5、10號線和環線，已按照互聯互通的規范開工建設。4線均采用統一的規范，可實現互聯互通。

2 互聯互通需要滿足的技術條件

要實現城市軌道交通的互聯互通，需滿足的技術條件為：①軌道結構形式相同，線路能夠互通；②滿足跨線列車通行的限界；③有統一標準的車輛制式；④供電方式能兼容；⑤路網內使用的信號系統能兼容。

3 信號系統互聯互通的實施方案

3.1 關鍵問題與實施方案

隨著我國軌道交通相關技術的發展，互聯互通需滿足的技術條件中，僅有軌道交通信號系統尚未實現兼容。作為軌道交通的“大腦和神經”，信號系統是保證行車安全的核心系統。軌道交通信號系統采用的制式較多，廠家眾多，沒有形成統一的標準，無法實現兼容。這已成為城市軌道交通實現互聯互通的技術瓶頸。

信號系統的互聯互通，是指裝備不同信號廠家車載設備的列車，可在裝備不同廠家軌旁設備線路上安全可靠地運營。根據文獻［1］，目前，實現城市軌道交通信號系統互聯互通運營的實施方案主要有以下幾種：①列車上安裝多套信號車載設備；②軌旁安裝多套地面設備；③多線路網內采用同一家信號設備廠家的設備；④基于統一的規范和標準實現互聯互通。

在這些方案中，基于統一的規范和標準實現互聯互通的方案，能實現不同家信號系統間的互聯互通運營，符合城市軌道交通的發展需求，更宜于推廣和應用，是目前主流的發展方向。

3.2 關鍵技術

若要實現信號系統的互聯互通,就要實現不同廠家的車載設備與地面設備兼容。這首先需使不同廠家的設備接口統一，才能實現車地之間的信息交互和解析，從而實現對不同線路數據的識別和使用。涉及的關鍵技術包括：①統一區域軌道交通互聯互通信號系統需求和系統架構；②采用車地通信方式與接口通信協議兼容技術；③實現滿足互聯互通需求的信息傳輸的安全編碼與解碼技術；④實現滿足互聯互通需求的列車安全防護和精確控制技術；⑤實現互聯互通下不同地面設備控制下的列車平穩切換技術；⑥統一的電子地圖與變更維護管理技術；⑦不同安全授權單位間交叉許可的安全管理技術；⑧統一共線、跨線運營組織與管理模式等。

3.3 統一電子地圖

統一線路電子地圖是列車運行控制系統實現安全高效控制的基礎。通過對線路的拓撲描述,可實現列車在線路中的精確定位,實現列車的精確控制；通過對線路的坡度、曲率及限速等信息的描述，車載控制設備可完成列車的實時限速曲線，實現超速防護；通過應答器的布置和站臺區域的描述，可實現列車在站臺的精確停車等。

由于線路電子地圖在列車控制系統中起重要作用，因此在互聯互通中，實現統一的電子地圖和變更管理尤為重要。實現不同廠家線路信息識別一致性的途徑為：首先，應采用統一的線路拓撲描述方式，保證設備位置和連接關系描述的一致性；其次，跨線列車需要使用的數據屬于互聯互通的共有部分，應單獨提取出來統一管理，并配置單獨的版本號進行控制；最后，地面控制設備使用的數據僅供地面控制設備在本線內使用，不涉及路網內共用，故可由各線單獨管理，不納入共有數據部分，以降低共有數據的范圍和數據量。

相應的電子地圖規范統一過程如圖1所示。

圖1 電子地圖規范統一過程

3.4 具體實施建設方法

在解決信號系統互聯互通關鍵技術后，應在軌道交通路網規劃初期,就將互聯互通作為規劃方案的選擇,制定符合本地需求的互聯互通標準,并將相關的標準納入路網信號系統的招標要求［2-3］。特大城市和大城市的軌道交通路網規模不同，不同城市的軌道交通規劃存在各自的特點，也存在幾條線路同期建設（如重慶）和幾條線路分期建設（如青島）的情況，故應采用不同的實施方法，從更好地實現互聯互通。一般互聯互通路網建設方法見圖2。

圖2 互聯互通路網建設方法

青島市互聯互通網絡建設的各線采用分期建設方式。為推進青島互聯互通的順利實施，應在青島軌道交通路網規劃的初期，即將互聯互通作為規劃方案的一部分，同時結合青島本地的具體情況和特殊需求，編制《青島互聯互通標準規范》。在互聯互通線路招標時，將中國城市軌道交通協會的《互聯互通技術規范》和《青島互聯互通技術規范》作為招標要求的一部分，并要求各線預留與后續互聯互通線路的接口，最終實現青島軌道交通的互聯互通網絡化運營。

4 互聯互通的應用前景及建議

“十二五”期間，國內主要城市深入實施“全域統籌、三城聯動、軸帶展開、生態間隔、組團發展”的城市空間發展戰略，向著組團式、生態化的大都市發展。城市軌道交通是改善城市公共交通條件、提高市民生活品質的重要環節。根據各個城市軌道交通最新的規劃，城市軌道交通線網對城市發展起到重大作用。

到2020年，青島全市規劃線網共有11條軌道線路，線路長度將達到470 km。城市軌道交通線網密度大，具備實行互聯互通及網絡化運營的客觀條件，其必要性及優勢體現在：

（1）國內的旅游城市，每年接待大量游客，高峰期對公共交通需求很高，公共交通壓力非常大。

（2）路網規劃大體呈網格狀，線路密度大，換乘站多，符合實施互聯互通的先決條件。

（3）城市與周邊城市、地區聯系緊密，非常適合發展市域交通。

（4）實施互聯互通及網絡化運營，能夠最大化利用既有的線路資源，有助于節約能源，建設清潔城市。

（5）更多城市的軌道交通線網剛剛開始建設，在初期建立起完善的互聯互通規范，將有利于整個路網的整體建設規劃。

［1］ 郜春海，唐濤，寧濱.基于通信的互聯互通i-cbtc列車運行控制系統 CN 100536456［P］.2009-09-02.

［2］ 金世杰，郜春海.城軌交通信號系統資源共享與互聯互通［J］.都市快軌交通，2007，20（2）：92.

［3］ 仲建華，梁青槐.城市軌道交通互聯互通網絡化運營的思考［J］.都市快軌交通，2015，28（5）：10.

［4］ 嚴蘭.互聯互通+數字智能一體化在現代有軌電車中的應用［J］.都市快軌交通，2016，29（5）：125.