城市軌道信號控制技術的現狀與未來發展探討

摘 要：近年來，隨著產業信息的高度自動化發展，中國主要城市的軌道交通網絡在逐步實現信息互聯、網絡智能化的路上已取得成效，在軌道交通領域，全自動駕駛技術、車輛通信技術、互聯網鏈接和信息技術等得到了迅速發展。高自動化，高集成度，軟硬件資源共享是發展智能城市交通信號系統技術的方向。

關鍵詞：城市軌道;信號控制技術;現狀與未來發展

一、 引言

城市軌道交通運營中信號控制的目的是提高運營效率和保障運輸安全，進行城市軌道交通信號的選型項目建設，當前采用自動控制技術提升城市軌道交通信號控制水平，涉及列車運行控制和指揮控制。

二、 城市軌道信號控制技術現狀

城市軌道交通信號系統的本質是一個以計算機技術為基礎的復雜控制系統，在保證列車運行安全和提升運行效率方面，其主要對當前時間、環境、線路和信號指示等狀況進行實時采集和監控，并根據這些信息進行列車相關控制。是典型的軟硬件結合的電子技術裝備。其目標是對軌道交通行車進行調度，并分析控制可能的運行沖突和潛在風險。信號系統在解決運行調度問題時，本質是一個全局的優化問題，要求信號系統必須實時對列車調度的多方面信息進行監控，并按照既定的調度計劃進行列車運行方向和動作道岔的切換，生成指導性的行車憑證，指導列車司機的行車決策。目前，城市軌道交通軌道交通信號系統逐漸由集中式控制、人工駕駛階段向分散式控制、自動駕駛方向發展，控制和調度功能復雜，是一種軟硬件結合的結構。城市軌道交通提速戰略的實施，主要應當從提升列車運行速度、提高列車運行密度、提高列車運行效率等方面考慮。提高軌道交通信號系統的可靠性是一項重要任務。

三、 城市軌道信號控制技術未來發展

（一）應用云技術

軌道交通系統涉及車輛、供電、通信、運輸、信號、環控等方方面面，各專業之間彼此獨立卻又密切關聯，為了保證系統的高效運行，需要對各個專業的信息進行采集、存儲、分析與管理。云技術可與城軌建設需求融合，建立城軌云平臺，將城市軌道交通信號系統中的部分子系統接入到云平臺中。將云技術應用到信號ATS子系統中，可進一步提升信號系統的數據采集、處理、分析效率，將行車調度信息進行整合，提供更豐富的運營調度界面，以便調度更快的運營決策。呼和浩特1號線作為一個將云技術、5G、大數據融合的典型實踐項目，將ATS子系統接入數據共享平臺，云平臺設置了災備中心（異地災備），為信號系統提供了應用級服務，為其他專業提供了數據級災備的服務，可最大限度地整合資源，提升資源的利用率。同時，對服務器、網絡設備、存儲設備、安全設備等實現統一監管及綜合運維，可極大提高運營維護效率和降低維護成本，信號系統的可靠和穩定是城市交通信號系統的命脈。而云技術憑借其優越的性能為城市軌道交通信號系統的穩定運行提供了更加可靠的保障。

（二）面向等保2.0的信息安全

隨著《中華人民共和國網絡安全法》的正式實施，國內進入網絡安全建設新時代。目前，信號系統網絡安全并未受到高度重視，即便進行了網絡安全防護建設，但是業務現場仍處于傳統的被動的安全防護階段，主要采用“封、堵、查、殺”的方式筑起安全防線。面對新形勢下有目的性的新型網絡攻擊，必須調整安全建設思路，在網絡和信息系統安全防護被攻擊之前，構建主動防御體系，保障城市軌道交通信息基礎設施的運行安全。目前，既有信號系統的安全防護大部分僅限于采用傳統防火墻、防病毒等初級的防護措施。傳統防火墻主要進行兩網之間的邏輯分區隔離控制，主要是訪問控制、安全域管理等功能。但傳統防火墻不能理解工業控制協議的支持，一般不加載工業協議解析模塊，傳統防火墻的架構不能很好適應工業網絡實時性和生產環境的要求。另外，目前國內軌道交通信號系統無安全認證機構，安全認證體系還未建立，信號系統的安全保證存在較大的不確定性和風險。

（三）形成泛在網絡

基于泛在通信網的自主式列控系統：城市軌道交通系統中的每列車、地面設備以及障礙物等都可以作為通信節點，網絡內任意節點間可以發起通信。相當于列車不僅可以給列控中心發送數據，也可以直接將列車位置信息發送給其他列車，從而增加通信鏈路和安全信息的冗余。即使其中一路信息發生丟失或產生錯誤，其他鏈路也能將列車信息以及障礙物信息傳送至各列車，使得各列車能夠實現自主的多維信息閉環安全控制。在現有GSM-R基礎上，研發先進LTE-R無線通信技術、5G技術的軌道交通應用。如表1所示展示新型通信技術的特性對比，應用新型通信技術，將提升通信網絡的可靠性、降低通信信息交互延遲、降低結構復雜度。

四、 結語

在建設發展城市軌道交通過程中，作為綜合性較高的列車運行控制系統，列車的運行指揮問題和列車實際的運行控制是列車自動控制系統所牽涉的主要問題。保證乘客的安全、增強列車運行的安全性能以及提高列車的工作效率是城市軌道交通信號控制系統必須做到的。除此之外，城市軌道交通信號控制系統也在不斷提高自身智能化和科技化的水平，這一目標也因為科學技術的不斷成熟與發展，正在逐漸向現實靠近，城市軌道交通信號控制系統也因此被廣泛應用。

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作者簡介：王艷，重慶市軌道交通（集團）有限公司。