城市軌道交通信號系統(tǒng)兼容推廣可行性分析

吳礦寧，蔡 娟

（重慶公共運輸職業(yè)學(xué)院 重慶 402247）

1 引言

目前，我國城市軌道交通建設(shè)與運營的模式以：單線建設(shè)，單線運營：為主，該模式下各地方政府對城市軌道交通信號系統(tǒng)制式的選取各不相同，各家信號系統(tǒng)供應(yīng)商遵守的設(shè)計規(guī)范很是寬泛，導(dǎo)致一條地鐵線路信號系統(tǒng)從施工建設(shè)到運營維護只能由一家信號設(shè)備供應(yīng)商完成，若要進行既有線路改造，需對信號系統(tǒng)進行重新設(shè)計，易造成資源浪費。隨著城市發(fā)展及市域快速軌道、城市及城市群軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，開發(fā)符合具有兼容性的互聯(lián)互通的CBTC系統(tǒng)將成為業(yè)主進行信號系統(tǒng)招標(biāo)投標(biāo)時的基本需求。

2 互聯(lián)互通與信號系統(tǒng)兼容簡介

中國城市軌道交通協(xié)會組織發(fā)布的《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）接口規(guī)范——互聯(lián)互通接口規(guī)范》對信號系統(tǒng)互聯(lián)互通進行了定義，城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通是指裝備不同信號廠家車載設(shè)備的列車，可以在裝備不同信號廠家軌旁設(shè)備的一條軌道交通線路內(nèi)或多條軌道交通線路上無縫互通安全可靠運營。采用相互兼容信號系統(tǒng)是指采用成體系的標(biāo)準(zhǔn)化信號系統(tǒng)。確定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各信號系統(tǒng)生產(chǎn)廠商依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)具有兼容性的城市軌道交通CBTC系統(tǒng)。

3 信號系統(tǒng)兼容推廣可行性分析

3.1 歐洲標(biāo)準(zhǔn)（ETCS）為信號系統(tǒng)兼容的推廣提供思路

歐洲是世界上鐵路信號技術(shù)最發(fā)達的地區(qū)之一，面積小國家數(shù)量多，在未確定ETCS標(biāo)準(zhǔn)之前，歐洲鐵路網(wǎng)上，共有7大鐵路公司，各個國家的鐵路部門使用各自不同的信號制式管理列車的運營，列車運行控制系統(tǒng)多達十余種。例如：如LZB系列、TVM系列等，這些信號和控制系統(tǒng)之間互不兼容。因此，列車若要跨國境運營需要穿過邊境到達另一個國家后要么停下來更換機車，要么根據(jù)線路的不同裝備多種不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)列車穿抵達另一個國家后，切換相應(yīng)的運行控制系統(tǒng)（需在列車上安裝多種制式的車載設(shè)備）。兩種方式均降低運輸效率，同時又因列控系統(tǒng)價格昂貴，使運營及維護成本上升。

為了高速列車能夠不受限制穿越國家邊界限制，不同廠商的關(guān)鍵子系統(tǒng)、車載和地面設(shè)備能夠兼容互換同時降低設(shè)備運營維護成本，研究并訂立了歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETCS，其目的就是為了使不同國家之間列車能夠互通，歐盟已通過立法，強制要求歐洲高速鐵路實行ERTMS/ETCS技術(shù)規(guī)范。ERTMS/ETCS技術(shù)規(guī)范確定了ETCS0級～ETCS3級共5個應(yīng)用等級，逐步脫離地面信號設(shè)備，例如軌道電路、計軸器等，實現(xiàn)基于無線通信的列車控制。歐洲標(biāo)準(zhǔn)(ETCS)的建立，說明軌道交通不同型號信號系統(tǒng)之間實現(xiàn)系統(tǒng)兼容是可以實現(xiàn)并得到推廣與運用的。

3.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定為信號系統(tǒng)兼容的推廣提供基礎(chǔ)條件

中國城市軌道交通協(xié)會技術(shù)裝備專業(yè)委員會從2014年起已經(jīng)開始組織進行《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）接口規(guī)范-互聯(lián)互通接口規(guī)范》系列標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，共分為12個部分，包括《互聯(lián)互通系統(tǒng)框架和功能分配技術(shù)要求》、《互聯(lián)互通應(yīng)答器報文規(guī)范》等文件，針對信號基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，共有14項，包括了車載電子地圖規(guī)范、應(yīng)答器地車報文規(guī)范、CBTC系統(tǒng)徹底連續(xù)通信協(xié)議規(guī)范、CI與CI接口協(xié)議規(guī)范、ZC與ZC協(xié)議接口規(guī)范、ATS與ATS接口協(xié)議規(guī)范、MSS與MSS接口協(xié)議規(guī)范、車載ATP/ATO與車輛接口規(guī)范、互聯(lián)互通測試驗證技術(shù)規(guī)范（點式部分）、互聯(lián)互通測試驗證技術(shù)規(guī)范（CBTC部分）等其他四項內(nèi)容。一套完整的具有中國特色的城市軌道交通互聯(lián)互通CBTC信號系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為信號系統(tǒng)兼容的推廣提供了有力的技術(shù)支持。

3.3 信號系統(tǒng)兼容順應(yīng)城市軌道交通互聯(lián)互通的發(fā)展需求

要實現(xiàn)列車、車輛段、車輛維修裝備的資源共享和資源的合理分配，制定更加科學(xué)的調(diào)度計劃，同時為旅客提供更舒適便捷的服務(wù)，信號系統(tǒng)實現(xiàn)互通是實現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)互聯(lián)互通跨線運營組織的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。同時信號系統(tǒng)兼容有效降低信號系統(tǒng)運營維護成本，有利于進行既有線改造，確定國產(chǎn)化、自主化信號系統(tǒng)的優(yōu)勢地位，避免產(chǎn)生無序競爭。

3.4 重慶市軌道交通互聯(lián)互通示范工程的實施為信號系統(tǒng)兼容的推廣提供模板

實現(xiàn)信號系統(tǒng)兼容下的互聯(lián)互通，首先在保障不喪失安全性的前提下各線路需要有統(tǒng)一的軌旁設(shè)計原則和設(shè)備安裝原則，統(tǒng)一根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出的性能指標(biāo)計算出設(shè)計參數(shù)，例如設(shè)置間距，也要考慮相應(yīng)安全余量；其次線路電子地圖統(tǒng)一定制與描述，可以使各信號系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)間相應(yīng)接口，如區(qū)域控制器與車載控制器之間的接口更加規(guī)范，根據(jù)線路電子地圖可以進行信號系統(tǒng)的整體設(shè)計，招標(biāo)方依據(jù)線路電子地圖進行招標(biāo)，廠家依據(jù)要求進行系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)整。當(dāng)然除了信號系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間要兼容外，與通信、供電、車輛、視頻監(jiān)控等設(shè)備系統(tǒng)之間都要實現(xiàn)匹配。重慶市互聯(lián)互通國家示范工程的實施為信號系統(tǒng)兼容的大范圍推廣運用提供模板。

重慶地鐵二期工程的4、5、10和環(huán)線作為國家示范工程，正在嘗試采用互相兼容的信號系統(tǒng)模式下的互聯(lián)互通，對CBTC系統(tǒng)的互聯(lián)互通規(guī)范進行驗證。該工程從設(shè)計階段開始就對線路、車站、供電、限界、車輛等各個環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一策劃與部署。此次試驗互聯(lián)互通的是4、5、10號線和環(huán)線。其中4號線建設(shè)時間相對靠后，現(xiàn)階段正在調(diào)試的是5、10環(huán)線三條線路。而此次試驗實際上是按互聯(lián)互通統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進行招標(biāo)和實施的，其跨線接口、車地通信接口及車地通信制式等均已統(tǒng)一，由不同廠家生產(chǎn)出符合接口標(biāo)準(zhǔn)的信號系統(tǒng)。在技術(shù)層面上能實現(xiàn)以上線路的信號系統(tǒng)互聯(lián)互通，其中5號線的廠家是中國通號，采用的FZL300型CBTC互聯(lián)互通信號系統(tǒng)，這是為城市軌道交通互聯(lián)互通量身定制的一套系統(tǒng)，真正意義上建立了不同廠家之間、車載信號與地面信號系統(tǒng)之間，互相兼容、互相交流的基礎(chǔ)。10號線的廠家是鐵科院，采用MTC-I型CBTC系統(tǒng)，系統(tǒng)可確?？刂浦行呐c車站、軌旁設(shè)備與車載設(shè)備間的安全控制信息傳遞無誤，保證車輛基地與正弦信號系統(tǒng)間信息傳遞無誤。環(huán)線的廠家是交控科技，4號線的廠家是眾合科技，采用BiTRACON型CBTC系統(tǒng)。重慶軌道交通互聯(lián)互通示范工程的實施為信號系統(tǒng)兼容的推廣提供模板。

4 結(jié)語

實現(xiàn)互聯(lián)互通是城市軌道交通的發(fā)展趨勢，其中各信號系統(tǒng)子系統(tǒng)之間實現(xiàn)兼容，各跨線接口、車地通信接口及信號系統(tǒng)制式統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，為城市軌道交通系統(tǒng)互聯(lián)互通的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定、市場的需求、軌道交通的發(fā)展趨勢以及重慶市互聯(lián)互通國家示范工程的成功實施，證明中國城市軌道交通信號系統(tǒng)兼容互聯(lián)互通是可行的、可推廣的。

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