關(guān)于城市軌道交通信號系統(tǒng)國產(chǎn)化的戰(zhàn)略思考

劉威 梅夢婷

【摘 ?要】軌道交通信號系統(tǒng)是對鐵路交通安全進行保護的一種系統(tǒng)。基本上可以將城市軌道交通信號劃分成三種類別，而確定該部分類型的重點需要結(jié)合對模擬軌道電路的分析，同時還要根據(jù)數(shù)字軌道電力與運行控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢和不足展開考慮，而在研究分析完該部分數(shù)據(jù)之后還要對符合國情的交通信號系統(tǒng)進行決策，以期更好的促進城市軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】城市軌道;交通信號;系統(tǒng)控制

城市軌道交通系統(tǒng)不但能夠確保鐵路交通運行的安全，對其進行合理規(guī)劃也能夠在一定程度上增強運輸能力。由于科學技術(shù)不斷進步，能夠?qū)⑵渫度氲杰壍澜煌ㄏ到y(tǒng)當中，其中信息技術(shù)、計算機技術(shù)的應(yīng)用可以合理確保軌道交通系統(tǒng)的安全性。在全部交通信號系統(tǒng)運行過程中，通常會經(jīng)歷模擬軌道電路、數(shù)字軌道電路和無線通信這幾個環(huán)節(jié)。

1城市軌道交通信號系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢

1.1基于模擬軌道電路的ATC系統(tǒng)

最原始的交通信號系統(tǒng)就是對軌道電路進行模擬，其關(guān)鍵功能就是劃分一段區(qū)間內(nèi)的線路，并將所劃分的固定區(qū)段對列車實施占用檢查，在該部分區(qū)段當中還要給列車所設(shè)置的車載ATC發(fā)出信號。該系統(tǒng)具有較好的固定閉塞能力，其主要管理對象就是將固定的軌道電路區(qū)段當作定位單位的車輛，該種設(shè)備利用對軌道的模擬能夠給列車中設(shè)置的車載設(shè)備提供數(shù)據(jù)資料，能夠同時給車載設(shè)備傳遞10-20種信息，并且可以對列車的速度實施階梯式管控。而對軌道電路系統(tǒng)進行模擬的方式在我國取得了普遍的應(yīng)用。雖然該部分系統(tǒng)依舊在應(yīng)用，然而根據(jù)模擬軌道系統(tǒng)的綜合情況可以得知，在對該系統(tǒng)進行分類時較為分散，而各個子系統(tǒng)都位于較為分立的狀態(tài)，因此工作效率較低，技術(shù)水平也無法順應(yīng)現(xiàn)階段的發(fā)展，因為系統(tǒng)較為分散，在維修過程中也需要花費較大的工作量，該部分問題都使得列車行駛的安全性與運行速度被限制，也已經(jīng)逐漸被其他設(shè)備所替代。

1.2基于數(shù)字軌道電路的ATC系統(tǒng)

還有一項系統(tǒng)為數(shù)字軌道電路系統(tǒng)，該種電路系統(tǒng)重點應(yīng)用了數(shù)字編碼的形式，利用地面設(shè)立的裝置給車載設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，輸送的形式長達十位，該種傳輸方式的優(yōu)點為可以對列車實施曲線式的安全防護，不但能夠縮短列車的運行距離，還能夠提高區(qū)間內(nèi)運行車次的數(shù)量，極大的優(yōu)化了列車的舒適度。其和模擬電路系統(tǒng)存在差異的有，其應(yīng)用的是準移動閉塞。與模擬軌道相比，數(shù)字軌道電路在我國的應(yīng)用更加普遍，其存在于上海、廣州、南京等地區(qū)的地鐵建設(shè)當中。而數(shù)字軌道電路中的ATC系統(tǒng)在技術(shù)的使用上與模擬軌道電路系統(tǒng)相比來說改進較大，并在全部系統(tǒng)當中使用了微電子技術(shù)，計算機技術(shù)與數(shù)字通信技術(shù)，該部分高新技術(shù)的使用能夠在一定程度上增加安全性能保證，正是由于其安全性與穩(wěn)定性取得了較好的保障，因此不但在我國，甚至是世界上的全部應(yīng)用范圍中都是非常廣泛的。然而數(shù)字軌道電路中依舊存在著大量的不足：由于存在于軌道電路中的信息電流通常十分小，可列車的牽引回流電流卻非常大，這也導致信息電流非常容易被影響，因此要求軌道電路中的信息電流具備較強的抗干擾能力。另外，即使數(shù)字軌道電路具備較強的信息傳輸能力，可是其特性也限制了數(shù)據(jù)傳輸性能，現(xiàn)階段僅能滿足地面設(shè)備對列車實施的單向運輸，這也限制了信息傳輸量，每次的傳輸量僅有數(shù)十比特，傳輸量較小使得系統(tǒng)的綜合性能被影響。同時最主要的不足就是數(shù)字軌道電路不能實現(xiàn)列車的精準定位，只能大致掌握區(qū)段中的軌道電路，因為該種區(qū)段內(nèi)不能實施精確定位，因此需要維持列車的間距在合理的距離當中，這使得列車的間隔縮減被制約，進一步妨礙了運行速度。

1.3基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）

CBTC是現(xiàn)階段比較優(yōu)秀的鐵路交通信號系統(tǒng)，和之前的兩者對比來說，其效率與安全性也更加穩(wěn)定可靠。CBTC通常應(yīng)用了動態(tài)信息的傳輸方式，在前后車上都設(shè)置了動態(tài)定位的系統(tǒng)，該部分系統(tǒng)能夠共享兩車的位置信息，這樣就能夠較快的讓后車安全快速的了解到前車的位置信息，并維持一定的距離。該種信號傳輸?shù)男问剑軌蜻M一步增強對突發(fā)事件的預(yù)防，而且可以更好的提高鐵路交通的安全防護措施。無線通信的傳輸方式十分多樣化，并且都有著較大的差異，現(xiàn)階段為止我國重點應(yīng)用的方式大概為四類，第一類就是無線AP傳輸形式，該種形式在設(shè)置與施工過程中非常便利，并且成本非常低，通常是朝著軌道前進的方向進行線路敷設(shè)，從而實現(xiàn)信息傳輸，該種傳輸形式的傳輸距離能夠達到200—400 m。然而定向天線的強弱遍布不夠均勻，也會對其性能造成影響。第二類就是漏纜傳輸方式，該種傳輸形式需要花費較高的成本，其主要原理就是對同軸的電纜外部導體進行處理，并在外部導體上設(shè)置槽口，在電纜中進行電信號的傳輸，在通過槽口時，會將部分電磁能量通過電磁波形式的方式向外輻射到附近的環(huán)境中，這樣不但有著傳輸線作用，還具備無線電發(fā)射天線特性，因此在傳輸過程中具有較好的性能，由于是雙重線路，因此其場強的分布均勻，并且具有較強的適應(yīng)能力。第三類就是波導管傳輸方式，該種形式的傳輸具有較好的效果，由于其作為一種雙向數(shù)據(jù)傳輸，其居于頻帶跨度大、耗能低、工藝技術(shù)非常繁瑣，常常會被環(huán)境干擾，這也使其普及受到限制。第四類就是感應(yīng)環(huán)線方式，重點是在軌道附近鋪設(shè)交叉型的環(huán)形感應(yīng)線路，進一步滿足全面的無線通信。

2我國城市軌道交通信號系統(tǒng)的國產(chǎn)化發(fā)展戰(zhàn)略方向

（1）因為我國具有較大的國土面積與人口，在對城軌交通進行修建時所規(guī)劃的城市非常多，所以信號系統(tǒng)國產(chǎn)化只能由政府進行統(tǒng)一的領(lǐng)導與規(guī)劃。

（2）信號系統(tǒng)國產(chǎn)化需要憑借“引進一消化一吸收一創(chuàng)新”的形式，讓該項工作的起點平臺和國際水平一致。因為我國的城市軌道交通正位于超常進步階段，所以將該機會掌握好，并利用“市場換技術(shù)”的方式滿足信號系統(tǒng)國產(chǎn)化的目的。

（3）由于城市軌道交通的運用區(qū)域存在一定的局限性，無法要求具備全國統(tǒng)一制式的信號系統(tǒng)，所以我國在將信號系統(tǒng)國產(chǎn)化過程中，需要始終堅持“從實際出發(fā)”的原則，在各個條件與需求下的城市能夠采用相應(yīng)的方式，然而不得過多泛濫，尤其是同個區(qū)域或城市中更應(yīng)如此。

3國產(chǎn)化的主要內(nèi)容

（1）要是將“準移動閉塞”當成最基本的形式，而國產(chǎn)化的重點內(nèi)容包括安全型計算機的故障安全操作系統(tǒng);數(shù)字軌道電路的傳輸與接收;車載ATP裝置;ATS子系統(tǒng)等，同時還涵蓋了運行控制中心的設(shè)備配置，在對列車運行信息進行集中、輸送和顯示，列車運行圖的產(chǎn)生與管理，列車運行仿真系統(tǒng)等;ATO子系統(tǒng)，涵蓋了列車運行速度曲線的產(chǎn)生、定點停車、運行路線自動排列等;對準移動閉塞的區(qū)間閉塞規(guī)劃。

（2）要是采用無線移動閉塞當成最基本的制式，就需要在國產(chǎn)化內(nèi)容當中增加這些內(nèi)容：創(chuàng)建技術(shù)規(guī)范;確定數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（的綜合結(jié)構(gòu)，對所采用的信號調(diào)制形式進行確定，對DCS與車載設(shè)備及地面設(shè)備的標準接口進行確定等;信源碼及信道碼的生成和解碼技術(shù);直接序列擴頻或跳頻、無線信號的發(fā)射、連接與接收裝置;開放式傳輸系統(tǒng)中的密鑰技術(shù)，安全防護技術(shù)。

結(jié)束語

在我國的城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展過程中，其戰(zhàn)略方向應(yīng)該結(jié)合當?shù)氐木唧w發(fā)展水平進行決定，應(yīng)該合理采用適當?shù)能壍澜煌ㄐ盘栂到y(tǒng)，強化對城市軌道交通信號系統(tǒng)的主動研發(fā)，創(chuàng)建全面合理的城市軌道交通信號系統(tǒng)管理機制，并且培養(yǎng)出更具專業(yè)化技術(shù)水平的高素質(zhì)人才，增強城市軌道交通信號和通信設(shè)備一體化建設(shè)，才可以進一步讓其和國際優(yōu)秀的水平相連接。

參考文獻：

[1]陳光武.軌道交通安全計算機系統(tǒng)及安全控制機制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].蘭州交通大學，2014.

[2]華宇虹.我國城市軌道交通戰(zhàn)略成本動因研究[D].北京交通大學，2014.