城市軌道交通信號系統(tǒng)新技術(shù)發(fā)展前景

甄向龍

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

近年來，隨著產(chǎn)業(yè)信息的高度自動化發(fā)展，中國主要城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)在逐步實現(xiàn)信息互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)智能化的路上已取得成效，在軌道交通領(lǐng)域，全自動駕駛技術(shù)，車輛通信技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)連接和信息技術(shù)等得到了迅速發(fā)展。高自動化，高集成度，軟硬件資源共享是發(fā)展智能城市交通信號系統(tǒng)技術(shù)的方向。

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容

從理論上講，對城市軌道交通信號系統(tǒng)的大致分類主要依據(jù)系統(tǒng)運行的不同場景，在列車調(diào)度環(huán)節(jié)，由系統(tǒng)掌控列車運行行程，通過一系列智能傳感設(shè)備對列車的實際運行情況進行檢測，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)有效的控制，并通過數(shù)字化信息予以展現(xiàn)，為列車的正常運行提供安全保障。系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)基于計算機信息技術(shù)，以便列車的行駛實現(xiàn)自動控制，并保障在監(jiān)控下對列車進行雙向控制，使列車各項系統(tǒng)具備自動化條件。

2 城市軌道交通信號系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 全自動駕駛?cè)粘＿\營場景描述

城市列車的自動駕駛系統(tǒng)是鐵路運輸技術(shù)發(fā)展的方向，因為它具有改善列車運行安全性和可靠性的功能，在增加運輸能力和降低的運輸成本方面的優(yōu)點十分明顯。在全自動列車投入運行之前，系統(tǒng)模式會自動喚醒，運行前進行充分測試，自動駕駛到過渡軌道，進入干線，升級為CBTC系統(tǒng)，按時運輸乘客并在車站之間進行駕駛。能夠調(diào)控車輛在車站進行準確的停車，在開門和關(guān)門動作以及自動折回入庫方面均有很好的自動化優(yōu)勢，完成停車操作后能夠及時上傳數(shù)據(jù)，自動進入睡眠狀態(tài)。

2.2 城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通

當前用于城市軌道交通的CBCT系統(tǒng)是主要的應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)的交互作用是指來自不同制造商的列車可以在不同的鐵路上運行，其目的是開放并系統(tǒng)地操作整個城市的鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)，共享有關(guān)使用城市鐵路的使用信息。不斷改進科學(xué)技術(shù)，建立未來的城市信號系統(tǒng)和發(fā)展互聯(lián)互通的首要條件是建立標準化的信號系統(tǒng)并形成系統(tǒng)特性。我們可以考慮以下內(nèi)容：建立統(tǒng)一的系統(tǒng)框架，以集成系統(tǒng)功能和體系結(jié)構(gòu)，標準化互連和操作界面，遵循一致的設(shè)計和安裝原則，促進后期調(diào)度工作的順利開展。CBCT系統(tǒng)之間的連接必須在技術(shù)，車輛接地端口，外部接口和測試方面進行規(guī)范。規(guī)范包括闡明系統(tǒng)設(shè)計的總體目的和技術(shù)要求，系統(tǒng)架構(gòu)的集成，功能的良好分配以及電子地圖的標準化；必須從連續(xù)通信協(xié)議和應(yīng)答器角度考慮車輛基本接口的屬性[1]。

2.3 城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通

連接線路之間的鐵路運輸?shù)腃BTC系統(tǒng)的連接意味著，配備有不同CBTC制造商提供的船舶設(shè)備的列車將在不同線路制造商的線路上運行。互連的總體目的是支持聯(lián)通多式聯(lián)運的鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)的運營，并實現(xiàn)鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)資源的共享和管理。目前，中國的CBTC鐵路運輸系統(tǒng)直接依賴進口，因此由于與不同供應(yīng)商的CBTC系統(tǒng)接口標準不兼容而無法互連。伴隨著城市中城市交通建設(shè)的擴大，中國對軌道交通提出了新的要求，即“節(jié)省成本，避免再投資并進行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，運營和管理”。隨著中國城市發(fā)展協(xié)會互連標準和技術(shù)規(guī)范的不斷發(fā)展，CBTC系統(tǒng)的互連旨在成為進一步發(fā)展的方向。

2.4 自動化功能

（1）正線運行。包括站臺點的自動對位調(diào)整、發(fā)車過程減少人因操作、遠程自動清客等。

（2）車輛段實現(xiàn)自動化。此階段包括車輛自動喚醒與休眠的實現(xiàn)，列車自動出入以及調(diào)度工作的高自動化。在運維方面，尤其在庫門防護和有人區(qū)與無人區(qū)隔離上可以實現(xiàn)基本自動控制。

（3）應(yīng)急處理。蠕動、站臺門與車門對位隔離、緊急手柄與列災(zāi)等系統(tǒng)聯(lián)動、車輛監(jiān)測信息處置及上報、遠程操控、乘客疏散及應(yīng)急逃生、站臺關(guān)車門與清客確認。以冗余方式處理地面、車載系統(tǒng)和車輛硬件設(shè)備。其中，車載系統(tǒng)包括列車信息管理系統(tǒng)，例如TDMS，速度傳感器，天線等。而在針對地面系統(tǒng)的設(shè)備包括ATP與軌旁ATS繼電器等[2]。

2.5 系統(tǒng)軟件升級并提高運行的穩(wěn)定性

與傳統(tǒng)的CBTC系統(tǒng)相比，全自動CBTC系統(tǒng)需要更多功能，這要求將信號系統(tǒng)連接到多個外部系統(tǒng)以實現(xiàn)集中控制和集成通信。需要從應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)中重新設(shè)計一個大型而復(fù)雜的控制系統(tǒng)。通常，它會逐步改進現(xiàn)有系統(tǒng)的軟件（模塊化和分層的軟件模型使升級系統(tǒng)和外部擴展變得容易）。通過軟件系統(tǒng)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性保障[3]。

3 城市軌道交通信息化建設(shè)的發(fā)展前景

為了加快我國城市軌道交通的發(fā)展，有必要朝著城市建筑交通信息化建設(shè)的方向發(fā)展，這是中國城市軌道交通發(fā)展的當務(wù)之急。盡管城市的鐵路信號系統(tǒng)的建設(shè)取得了良好的效果，但仍保留在傳統(tǒng)的建設(shè)模式中。面對這些挑戰(zhàn)，必須充分實施基于計算機信息技術(shù)的系統(tǒng)改良并將其有效地用于城市中的列車運輸環(huán)節(jié)。從城市的軌道交通信息的總體架構(gòu)中，我們可以總結(jié)出以下六個角度：

3.1 設(shè)計感知層

感知層主要完成對外部信息的采集和歸納匯總分析，通過集成外部傳感設(shè)備，充分發(fā)揮現(xiàn)代射頻技術(shù)和先進藍牙技術(shù)的產(chǎn)品優(yōu)勢來完成對外部環(huán)境的模擬。

3.2 設(shè)計網(wǎng)絡(luò)層

這一部分主要是加強系統(tǒng)中信息的有線交流和無線交流，提高系統(tǒng)交互效率，使系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞更快，保證系統(tǒng)在面對各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)條件情況下都能有正常的反饋。

3.3 設(shè)計數(shù)據(jù)層

這部分主要是將系統(tǒng)中的各項數(shù)據(jù)都集中在一起進行管理，針對不同的業(yè)務(wù)來提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，以保障城市軌道交通信號系統(tǒng)的正常運行[4]。

3.4 設(shè)計平臺層

這一層有效應(yīng)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)建云計算平臺，科學(xué)而快速地處理各項數(shù)據(jù)信息，保障信息數(shù)據(jù)的安全行，并逐步實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享。

3.5 設(shè)計應(yīng)用層

這一層主要是負責(zé)列車的運營，除了生產(chǎn)指揮工作之外，還設(shè)計到乘客服務(wù)和企業(yè)管理部分，包括了基本建設(shè)和管理的各大業(yè)務(wù)。

3.6 設(shè)計展示層

這部分主要是建設(shè)鐵路運輸門戶，實現(xiàn)良好的訪問反饋。城市鐵路運輸系統(tǒng)可以分為兩個大方向：①創(chuàng)建一個全面的技術(shù)規(guī)范系統(tǒng)，實現(xiàn)技術(shù)層面的標準化管理。②建立可靠的信息安全網(wǎng)絡(luò)，規(guī)范系統(tǒng)性能。建立用于城市列車運輸信息系統(tǒng)的可靠安全保護。信息必須以多種方式存儲，存儲安全包括平臺，數(shù)據(jù)，通信，應(yīng)用程序和管理等多個方面[5]。

4 結(jié)束語

我國的經(jīng)濟基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處于穩(wěn)步的發(fā)展當中，城市化水平正在提高，通過交通運輸行業(yè)的發(fā)展，城市軌道體系建設(shè)已進入網(wǎng)絡(luò)化的新時代，許多城市在專業(yè)人才的需求上都有較大缺口，運輸通信系統(tǒng)方面的培訓(xùn)具有良好的發(fā)展前景。