軌道交通通信信號設備與系統標準化發展研究

黃雅倩

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

軌道交通分為干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通。為全面提升國內軌道交通裝備技術水平和核心競爭力，實現從“中國制造”向“中國創造”轉型并推進國內軌道交通裝備“走出去”，我國圍繞軌道交通車輛、列車運行控制系統等重點領域的主要任務，進行一系列科研探索和創新實踐，極大地推動了國內軌道交通裝備產業向中高端邁進，進一步健全完善了軌道交通裝備產品體系。通信信號設備與系統是軌道交通運輸的基礎設施，是軌道交通科技創新核心領域，作為軌道交通運輸的“大腦和神經中樞”,是保障軌道交通運輸安全、提高運輸效率和服務質量的重要系統。標準為軌道交通持續快速高質量發展提供統一技術規范，為我國軌道交通設備與系統的設計、制造、檢驗、使用和監管提供技術依據。

2 軌道交通通信信號設備與系統國際標準化發展現狀

2.1 ISO/IEC

國際標準化組織（ISO）是全球最大最權威的國際標準化組織，其中，ISO/TC269 負責開展除鐵路電氣設備與系統之外的鐵路領域各系統、產品和服務的標準化工作。國際電工委員會（IEC）主要制定和發布電工電子領域的國際標準，其中，IEC/TC9 負責軌道交通電氣設備與系統領域的國際標準化工作。截止到2020 年底，IEC/TC9 已制定標準114 個,大致可以分為基礎通用，機車車輛，牽引供電和通信、信號及處理系統標準。我國軌道交通電磁兼容、信號安全防護軟件方面主要的國家標準均是采用IEC/TC9 相關標準。

2.2 國際鐵路聯盟（UIC）

國際鐵路聯盟（UIC）成立于1922 年，是國際鐵路最大的國際標準化機構，主要工作是加強技術合作以及鐵路系統的共性和互操作性。UIC 發布的國際標準內容涵蓋鐵路技術規章、客貨運輸、財務統計結算、運營維護、機車車輛、基礎設施、信息化、高速鐵路體系及建設等方面。

2.3 CEN/ CENELEC

歐洲標準委員會（CEN）負責電工電子以外所有領域的標準化工作，歐洲電工標準化委員會（CENELEC）下設 300 多個技術委員會，負責電工、電子方面的標準化。對應IEC/TC9,CENELEC設置了鐵路電氣電子應用技術委員會 CENELEC/TC9X，下設3 個分技術委員會，其中通信、信號及處理系統技術委員會CENELEC/TC9XA 是CENELEC 在軌道交通領域與軌道交通通信信號相關的分技術委員會，負責制定軌道交通領域的歐洲標準。CENELEC/TC9X 與TC9XA 現有標準包含電磁兼容性、RAMS、列車通信網絡、通信信號和處理系統、列車檢測系統等，除此之外還獨立承擔與互操作性指令相關的歐洲標準。

2.4 我國國際標準化工作

近年來，我國不斷加大國際標準化科研項目的支持力度，充分利用IEC/TC9，ISO/TC269 和 UIC等國際標準平臺，目前我國正在參與編制的通信信號相關標準有《鐵路列車時刻表》、《模擬駕駛器》等國際標準，申報的國際標準提案《列車占用檢查原則》已在ISO/TC269/SC3 下成立特別工作組。

3 我國軌道交通通信信號設備與系統標準化發展概況

依據《深化標準化工作改革方案》、《國家標準化體系建設發展規劃（2016-2020 年）》和《鐵路標準化“十三五”發展規劃》，圍繞促進鐵路改革發展等總體要求，軌道交通通信信號設備與系統標準體系由政府單一供給的標準體系，逐步形成符合國家要求的新型標準體系，包含由政府主導制定的標準和市場自主制定的標準,如圖1 所示。不同軌道交通通信信號設備與系統由于發展程度和技術水平不同，其標準化深度和廣度均不同。干線鐵路通信信號設備與系統的歷史基礎堅實，實踐檢驗充分，國家標準、行業標準、團體標準、企業標準相配套。城市軌道交通通信信號設備與系統發展時間不長，技術積累較少，國家標準數量不多，以團體標準為主。城際鐵路和市域（郊）鐵路現行的通信信號標準均為綜合性規范。

圖1 軌道交通通信信號設備與系統新型標準體系Fig.1 A new system of standards of the equipment and system of signaling and communication for rail transit

3.1 國家標準

通信信號設備與系統國家標準分為自主制定和采標兩類。自主制定的鐵路國家標準主要有鐵路道口信號設備、鐵路道岔轉轍機、鐵路信號繼電器、列車無線調度通信等標準；自主制定的城市軌道交通國家標準參照了鐵路的信號系統技術標準，結合自身特點形成了城市軌道交通信號系統通用技術標準。采標以采用IEC/TC9 標準為主，在軌道交通通信信號系統方面，主要有控制和防護系統軟件、信號用安全相關電子系統和傳輸系統中的安全性相關通信等通用標準；在城市軌道交通方面，主要有自動化城市軌道安全要求、城市軌道交通運輸管理和指令控制系統等綜合性標準。

3.2 行業標準

通信信號設備與系統行業標準主要有鐵道行業標準。鐵道行業標準包含基礎通用、信號系統、通信系統、通信信號接口規范和防護等200 多項標準。

1）基礎通用標準主要包括鐵路通信信號詞匯、鐵路通信信號符號、鐵路通信信號產品環境條件、鐵路通信信號產品的安全要求標準。

2）信號系統與設備標準包含調度指揮、聯鎖標準、閉塞、列車運行控制系統、軌道占用檢查設備、道岔轉換設備、編組站信號、鐵路道口系統及設備、信號系統接口、信號設備及器材標準。

3）通信系統與設備標準主要有移動通信系統、通信電源、調度通信、站場通信、應急通信、鐵路時間同步、視頻監控系統、通信系統接口標準。

4）通信信號接口規范標準主要有列車運行控制系統與鐵路數字移動通信系統（GSM-R）接口標準。

5）防護標準主要包含列車接近預警地面設備、鐵路通信信號及電力設備防雷裝置、鐵路電氣電子設備雷擊試驗方法等方面標準。

3.3 團體標準

通信信號設備與系統團體標準作為我國標準化改革的重要內容之一，是打破政府單一供給的標準格局、構建新型標準體系的不可或缺的組成部分。

2017 年11 月7 日，中國鐵道學會標準化通信信號專業技術委員會在北京成立。中國鐵道學會正在制修訂的技術標準，有市域鐵路與其他軌道交通信號系統互聯互通、鐵路云計算平臺等標準。

中國城市軌道交通協會標準化技術委員會于2017 年6 月成立，發布的城市軌道交通通信信號信號設備與系統方面主要有城市軌道交通全自動運行系統、CBTC 信號系統、車地綜合通信系統（LTE-M）等標準。

中關村軌道交通視頻與安全產業技術聯盟成立于2011 年，發布了鐵路衛星應急通信、鐵路視頻監控等多項軌道交通視頻與安全領域關鍵技術標準。

與此同時，多家通信信號相關社會團體在全國團體標準信息平臺注冊，公布多項團體標準，有力地推動了軌道交通團體標準化工作。

3.4 企業標準

中國國家鐵路集團有限公司是通信信號設備和系統領域標準的最大相關方、使用方，在國鐵管轄領域保證標準的實施。此外，多家軌道交通企業制定了通信信號設備和系統企業標準，作為軌道交通國家標準和行業標準的細化和補充。

4 軌道交通通信信號設備與系統標準化工作的完善措施建議

4.1 積極參與制修訂國際標準工作

目前，我國參與制修訂的軌道交通通信信號國際標準極少，話語權主要掌握在歐盟、日本、美國和加拿大等國家。加快軌道交通通信信號標準的國際化步伐要結合“ 一帶一路”倡議，聚焦軌道交通通信信號領域的技術交流和標準國際化合作；重點關注IEC/TC9、CENELEC/TC9X 和TC9XA 擬制修訂的國際標準項目，推進國內國標與對應國際標準之間的對標工作；加強電磁兼容性、RAMS、列車通信網絡、通信信號和處理系統、列車檢測系統等國際標準前期調研和動態跟蹤，提出以我國自主創新技術為基礎的標準提案。

4.2 引領多種制式軌道交通互聯互通

由于歷史發展原因，我國干線鐵路發展較早，在技術方面處于世界領先地位，已經擁有比較完善的標準，但是城市軌道交通、城際鐵路、市域鐵路發展時間不長，技術積累較少。對于干線鐵路通信信號設備與系統技術發展較為領先的情況，可以適當推廣，針對不同的軌道交通通信信號設備與系統特點加以消化吸收，相互借鑒相關的技術，加快制定城市軌道交通、城際鐵路、市域鐵路互聯互通的技術標準，成為交通強國“多網融合”的技術支撐。

4.3 推動軌道交通與新興技術融合發展

面對軌道交通產業不斷創新發展的新形勢，通信信號設備與系統標準化工作在新技術、新產品方面較弱。標準的發展要和技術同步推進、共同發展。隨著“新基建”重要戰略部署的持續推進，通過深度應用5G、北斗、云計算、物聯網、大數據、人工智能、工業互聯網等新興技術與軌道交通基礎設施深度融合，在軌道交通通信信號技術領域內統一規劃智能軌道交通基礎設施標準，支撐既有軌道交通基礎設施的轉型升級，保證軌道交通行業良性持續發展。

4.4 建立通信信號國際標準化人才隊伍

制約我國軌道交通通信信號設備與系統國際標準化發展的一個重要原因是缺乏國際標準化人才。培養具有過硬的通信信號專業知識、較強的外語水平和熟悉國際標準制定規則的人才，承擔國際標準化召集人工作。通過組織參與國際標準化培訓，以IEC/TC9、ISO/TC269 國內技術對口單位國際標準化為平臺，選拔和培養技術專家參與國際標準制修訂工作，建立軌道交通通信信號領域的國際標準化人才隊伍。

5 結語

通信信號設備與系統作為軌道交通運營的“大腦”和“神經系統”，是軌道交通安全、高效運行的中樞控制系統，是實現軌道交通與新興技術融合發展、多種制式軌道交通互聯互通的關鍵系統。在制定通信信號設備與系統標準時，要統籌考慮標準的先進性、可行性和協調性，補充缺失的標準，不斷完善標準體系。加強通信信號設備與系統重要技術領域的標準化工作，發揮標準先行作用，促進國際交流，以標準規劃和標準制定引領產業創新發展。