關于軌道交通信號系統發展與趨勢探討

上海電氣泰雷茲交通自動化系統有限公司 上海 201206

引言

隨著信息技術以及電子技術的發展,軌道交通信號系統的技術也在不斷進步,隨著現代的電力系統進入了信號領域,使得我國的信號系統開始了有了翻天覆地的變化,這些變化使得我國軌道交通的安全性得到了提高,并且也提升了列車了運行頻率,為我國的經濟發展做出了很大的貢獻。本文主要是針對信號系統的發展趨勢進行探討,以列車的安全運行為中心,梳理了軌道交通工具信號系統的五個大的功能,最后對目前的一些最新技術進行了探討。

一、特點分析

軌道交通是一個比較復雜的大系統,其具有運量大并且速度快、全天候的特點,不過同時軌道交通的前期投資比較高,對于技術的要求也比較苛刻,維護的成本也是相對比較高昂的。以我國高鐵來計算,每公里的造價有上千萬,而全世界掌握高鐵技術的國家也不過一掌之數,對于高鐵的維護基本上每輛列車在運行之后都需要進行檢查,確保其不會有安全隱患[1]。

軌道交通的列車運行是比較需要多個專業以及多個工種進行配合的工作,整個系統都是圍繞著安全行車這個中心。而信號系統就是保障列車安全運行的一個溝通機制,目前我國的鐵路系統施行的是無沖突運行圖,在進行該圖編制之前就已經將會出現的安全隱患進行了考慮。當列車運行時出現一些不確定的因素時,列車的運行圖將會出現隨機的波動,避免列車運行沖突的發展,降低事故發生的可能性。

所以從本質上來講,信號系統的作用就是用它來避免列車運行過程中發生沖突的專用系統,這個系統是由調度員進行控制。由調度員將列車運行的各個要求傳遞給司機,然后輔助司機進行駕駛,保障列車運行的安全性。

二、系統發展的過程和功能的變遷

(一)信號系統發展

信號系統的本質就是將故障變為安全的過程進行信息化,整個過程一共經歷了三個階段,第一個階段是機械階段,這個階段軌道列車的運行效率是非常低的,而且列車的運行頻率以比較低。第二個階段是電氣階段,這使得軌道交通真正服務于國家經濟,促進了社會的發展和交流、第三個階段是電子以及計算機應用階段,在這個階段中列車的運行頻率在不斷增加,而且信號系統的精準性也在不斷增加。這三個階段將信息系統從人工控制變為了信息控制,而且隨著科技的發展很多原先需要人進行的工作變為了自動化控制,大大縮短了系統的反應時間。目前的軌道交通信號系統已經安全地打破了原先信號動能單一、控制分散并且相對比較獨立的理念,而是將所有的系統進行了集合,將軟件與和硬件進行了結合,最后使得系統具有的網絡化,這大大提高了系統的運行效率。

(二)信號系統功能

1．保障行車安全。這是信號系統的一個核心功能,以我國鐵路系統使用的信號系統為例,不但可以輔助司機進行駕駛,而且還可以在調度室清晰的顯示每一輛火車的位置,為接下來的調動工作提供可視化的基礎,這很好的保障了行車的安全,避免了列車之間的沖突[2]。

2．提高運輸效率。軌道交通要想提高運輸效率有兩個辦法,第一就是提高列車的運行速度,第二則是提高列車的運行頻率。這兩者都離不開信號系統的支持,我國鐵路目前已經六次提速,而進行提速的基礎就是軌道交通的閉塞方式發生了翻天覆地的變化,對于列車的追蹤間隔已經發展到了個位數,其中對于高鐵的追蹤間隔只有三分鐘。

3．提升運營水平。我國的信號系統從原先的繼電聯鎖變為計算機聯鎖,整個通信也從單向通信變為雙向通信,這使得我國的各地鐵路信號設備開始以網絡化的結構運行,這大大地提高了對于列車運行信息額的采集以及處理能力,進而為相關的運營決策提供了更加準確的信息和豐富的手段[3]。

4．改善工作條件。信號系統的進步會使得很多信號設備的自動化增加,這也減少了工作人員的工作量,并且也改善了行車人員所處的勞動條件。比如我國信息管理系統中的T D C S和CT C的推出,實現了列車的自動追蹤,這使得列車調度員的工作量被減少。

5．降低運行能耗。自動駕駛技術在軌交交通領域已經具有成熟的應用經驗,再加上信號系統的作用,使得整個軌道交通在運行的過程中會降低運行的能耗。尤其是針對電氣化鐵路區,能耗的降低可以很好地降低運輸的成本,這有利于鐵路公司盈利能力的增加,而且信號系統的現代化還可以提高線路的優化速度,使得運輸的時間得到降低。

三、發展趨勢和技術難點

(一)高鐵信號系統

高鐵目前已經成為我國出行的一個新選擇了,作為速度更快的一種軌道交通,其對于信號系統的五大功能就會有更高的要求。目前高鐵的總體運行速度在三百公里左右,因為信號系統的限制以及技術方面的研制,五百公里以上的速度是無法達到的。不過隨著我國北斗衛星系統的建設完成以及5G通訊技術的普及,已經有了攻克高鐵列車位置以及速度的移動閉塞技術的基礎,而且在集中控制和精細化控制方面的技術也可以進行一些突破。并且隨著人工智能技術的發展,具有更高智能的智能駕駛技術也可以進行試驗,這些技術的發展可以更好地服務于現在的經濟發展,提高列車的運行速率以及運輸的效率[4]。

(二)地鐵信號系統

相比于高鐵信號系統,地鐵的信號系統發展比較快,目前已經實現了全自動駕駛以及互聯互通,而且相比于高鐵,單線的地鐵所面臨的情況比較少,最重要的是基本上地鐵的全套設備都是一個廠商提供的,在各個設備以及系統的兼容性方面具有很高的優勢。當然為了提高地鐵的運輸效率,可以考慮使用虛擬連掛技術。

四、結束語

總而言之,軌道信號系統最后的發展是趨于智能化以及自動化的,作為保障列車安全運行的核心設備,在新技術的應用上應該以安全為保障,這樣才可以確保列車的運行安全。