青島城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通的思考

孟 臻

（珠海城建現(xiàn)代交通有限公司，519075，珠?！喂こ處煟?/p>

隨著城市軌道交通發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)階段，各線路之間的“互聯(lián)互通，資源共享”作為一種先進(jìn)的理念，受到了廣泛的關(guān)注和推崇。青島地鐵也已啟動(dòng)互聯(lián)互通規(guī)劃，在膠南-黃島-膠東機(jī)場(chǎng)區(qū)域規(guī)劃了8、12、13、14及16號(hào)線，以組成互聯(lián)互通交通網(wǎng)絡(luò)。12、13及8號(hào)線互通，可將膠南火車站區(qū)域與膠東國(guó)際機(jī)場(chǎng)聯(lián)通；16及8號(hào)線互通，可將即墨區(qū)域與膠東國(guó)際機(jī)場(chǎng)聯(lián)通；14及8號(hào)線互通，可將平度與膠東國(guó)際機(jī)場(chǎng)聯(lián)通。實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通后，各線路可共享車輛資源，各區(qū)域乘客均可不換乘直達(dá)膠東國(guó)際機(jī)場(chǎng)和火車站。

1 互聯(lián)互通研究現(xiàn)狀

1.1 中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)相關(guān)規(guī)范

中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備專業(yè)委員會(huì)從2014年起，開(kāi)始組織編制《城市軌道交通基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CBTC）接口規(guī)范-互聯(lián)互通接口規(guī)范》。其總體目標(biāo)是支持城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的資源共享。該規(guī)范共分為17部分。目前，《互聯(lián)互通系統(tǒng)總體要求》、《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CBTC系統(tǒng)車地連續(xù)通信協(xié)議規(guī)范》、《互聯(lián)互通應(yīng)答器報(bào)文規(guī)范》等文件已正式發(fā)布實(shí)施，其余文件正在編制評(píng)審中。

1.2 北京

北京計(jì)劃在京津冀重點(diǎn)城市群之間建設(shè)“1小時(shí)軌道交通圈”，著手構(gòu)建涵蓋高鐵、城際鐵路、市郊鐵路和地鐵等4個(gè)層次的快速軌道交通網(wǎng)，著眼于將三地交通基礎(chǔ)設(shè)施互通互聯(lián)。規(guī)劃建設(shè)的新機(jī)場(chǎng)快線、平谷線、S6線等區(qū)域軌道交通系統(tǒng)線路具有客流聚集和資源共享的特點(diǎn)。

北京軌道交通針對(duì)當(dāng)前北京區(qū)域軌道交通運(yùn)營(yíng)的互聯(lián)互通潛在需求，結(jié)合城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向，已開(kāi)展編制《北京市互聯(lián)互通規(guī)范》的工作，旨在為北京城市軌道交通互聯(lián)互通提供參照標(biāo)準(zhǔn)，并在后續(xù)工程項(xiàng)目中實(shí)施。

1.3 重慶

重慶軌道交通已經(jīng)啟動(dòng)列車網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行和車站網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的專題研究，其成果已應(yīng)用于2014年開(kāi)始的重慶市軌道交通第二輪建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃中。相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)也納入《重慶市地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、《重慶市城市軌道交通換乘銜接設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》等地方標(biāo)準(zhǔn)文件中。

重慶軌道交通第二輪建設(shè)規(guī)劃中的4、5、10號(hào)線和環(huán)線，已按照互聯(lián)互通的規(guī)范開(kāi)工建設(shè)。4線均采用統(tǒng)一的規(guī)范，可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

2 互聯(lián)互通需要滿足的技術(shù)條件

要實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的互聯(lián)互通，需滿足的技術(shù)條件為：①軌道結(jié)構(gòu)形式相同，線路能夠互通；②滿足跨線列車通行的限界；③有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的車輛制式；④供電方式能兼容；⑤路網(wǎng)內(nèi)使用的信號(hào)系統(tǒng)能兼容。

3 信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通的實(shí)施方案

3.1 關(guān)鍵問(wèn)題與實(shí)施方案

隨著我國(guó)軌道交通相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)互通需滿足的技術(shù)條件中，僅有軌道交通信號(hào)系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)兼容。作為軌道交通的“大腦和神經(jīng)”，信號(hào)系統(tǒng)是保證行車安全的核心系統(tǒng)。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)采用的制式較多，廠家眾多，沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)兼容。這已成為城市軌道交通實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的技術(shù)瓶頸。

信號(hào)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，是指裝備不同信號(hào)廠家車載設(shè)備的列車，可在裝備不同廠家軌旁設(shè)備線路上安全可靠地運(yùn)營(yíng)。根據(jù)文獻(xiàn)［1］，目前，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)的實(shí)施方案主要有以下幾種：①列車上安裝多套信號(hào)車載設(shè)備；②軌旁安裝多套地面設(shè)備；③多線路網(wǎng)內(nèi)采用同一家信號(hào)設(shè)備廠家的設(shè)備；④基于統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

在這些方案中，基于統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的方案，能實(shí)現(xiàn)不同家信號(hào)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)，符合城市軌道交通的發(fā)展需求，更宜于推廣和應(yīng)用，是目前主流的發(fā)展方向。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

若要實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的互聯(lián)互通,就要實(shí)現(xiàn)不同廠家的車載設(shè)備與地面設(shè)備兼容。這首先需使不同廠家的設(shè)備接口統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)車地之間的信息交互和解析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同線路數(shù)據(jù)的識(shí)別和使用。涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：①統(tǒng)一區(qū)域軌道交通互聯(lián)互通信號(hào)系統(tǒng)需求和系統(tǒng)架構(gòu)；②采用車地通信方式與接口通信協(xié)議兼容技術(shù)；③實(shí)現(xiàn)滿足互聯(lián)互通需求的信息傳輸?shù)陌踩幋a與解碼技術(shù)；④實(shí)現(xiàn)滿足互聯(lián)互通需求的列車安全防護(hù)和精確控制技術(shù)；⑤實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通下不同地面設(shè)備控制下的列車平穩(wěn)切換技術(shù)；⑥統(tǒng)一的電子地圖與變更維護(hù)管理技術(shù)；⑦不同安全授權(quán)單位間交叉許可的安全管理技術(shù)；⑧統(tǒng)一共線、跨線運(yùn)營(yíng)組織與管理模式等。

3.3 統(tǒng)一電子地圖

統(tǒng)一線路電子地圖是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全高效控制的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)線路的拓?fù)涿枋?可實(shí)現(xiàn)列車在線路中的精確定位,實(shí)現(xiàn)列車的精確控制；通過(guò)對(duì)線路的坡度、曲率及限速等信息的描述，車載控制設(shè)備可完成列車的實(shí)時(shí)限速曲線，實(shí)現(xiàn)超速防護(hù)；通過(guò)應(yīng)答器的布置和站臺(tái)區(qū)域的描述，可實(shí)現(xiàn)列車在站臺(tái)的精確停車等。

由于線路電子地圖在列車控制系統(tǒng)中起重要作用，因此在互聯(lián)互通中，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的電子地圖和變更管理尤為重要。實(shí)現(xiàn)不同廠家線路信息識(shí)別一致性的途徑為：首先，應(yīng)采用統(tǒng)一的線路拓?fù)涿枋龇绞剑ＷC設(shè)備位置和連接關(guān)系描述的一致性；其次，跨線列車需要使用的數(shù)據(jù)屬于互聯(lián)互通的共有部分，應(yīng)單獨(dú)提取出來(lái)統(tǒng)一管理，并配置單獨(dú)的版本號(hào)進(jìn)行控制；最后，地面控制設(shè)備使用的數(shù)據(jù)僅供地面控制設(shè)備在本線內(nèi)使用，不涉及路網(wǎng)內(nèi)共用，故可由各線單獨(dú)管理，不納入共有數(shù)據(jù)部分，以降低共有數(shù)據(jù)的范圍和數(shù)據(jù)量。

相應(yīng)的電子地圖規(guī)范統(tǒng)一過(guò)程如圖1所示。

圖1 電子地圖規(guī)范統(tǒng)一過(guò)程

3.4 具體實(shí)施建設(shè)方法

在解決信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)后，應(yīng)在軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃初期,就將互聯(lián)互通作為規(guī)劃方案的選擇,制定符合本地需求的互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn),并將相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)納入路網(wǎng)信號(hào)系統(tǒng)的招標(biāo)要求［2-3］。特大城市和大城市的軌道交通路網(wǎng)規(guī)模不同，不同城市的軌道交通規(guī)劃存在各自的特點(diǎn)，也存在幾條線路同期建設(shè)（如重慶）和幾條線路分期建設(shè)（如青島）的情況，故應(yīng)采用不同的實(shí)施方法，從更好地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。一般互聯(lián)互通路網(wǎng)建設(shè)方法見(jiàn)圖2。

圖2 互聯(lián)互通路網(wǎng)建設(shè)方法

青島市互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各線采用分期建設(shè)方式。為推進(jìn)青島互聯(lián)互通的順利實(shí)施，應(yīng)在青島軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃的初期，即將互聯(lián)互通作為規(guī)劃方案的一部分，同時(shí)結(jié)合青島本地的具體情況和特殊需求，編制《青島互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》。在互聯(lián)互通線路招標(biāo)時(shí)，將中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)的《互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》和《青島互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》作為招標(biāo)要求的一部分，并要求各線預(yù)留與后續(xù)互聯(lián)互通線路的接口，最終實(shí)現(xiàn)青島軌道交通的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)。

4 互聯(lián)互通的應(yīng)用前景及建議

“十二五”期間，國(guó)內(nèi)主要城市深入實(shí)施“全域統(tǒng)籌、三城聯(lián)動(dòng)、軸帶展開(kāi)、生態(tài)間隔、組團(tuán)發(fā)展”的城市空間發(fā)展戰(zhàn)略，向著組團(tuán)式、生態(tài)化的大都市發(fā)展。城市軌道交通是改善城市公共交通條件、提高市民生活品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)各個(gè)城市軌道交通最新的規(guī)劃，城市軌道交通線網(wǎng)對(duì)城市發(fā)展起到重大作用。

到2020年，青島全市規(guī)劃線網(wǎng)共有11條軌道線路，線路長(zhǎng)度將達(dá)到470 km。城市軌道交通線網(wǎng)密度大，具備實(shí)行互聯(lián)互通及網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的客觀條件，其必要性及優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

（1）國(guó)內(nèi)的旅游城市，每年接待大量游客，高峰期對(duì)公共交通需求很高，公共交通壓力非常大。

（2）路網(wǎng)規(guī)劃大體呈網(wǎng)格狀，線路密度大，換乘站多，符合實(shí)施互聯(lián)互通的先決條件。

（3）城市與周邊城市、地區(qū)聯(lián)系緊密，非常適合發(fā)展市域交通。

（4）實(shí)施互聯(lián)互通及網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)，能夠最大化利用既有的線路資源，有助于節(jié)約能源，建設(shè)清潔城市。

（5）更多城市的軌道交通線網(wǎng)剛剛開(kāi)始建設(shè)，在初期建立起完善的互聯(lián)互通規(guī)范，將有利于整個(gè)路網(wǎng)的整體建設(shè)規(guī)劃。

［1］ 郜春海，唐濤，寧濱.基于通信的互聯(lián)互通i-cbtc列車運(yùn)行控制系統(tǒng) CN 100536456［P］.2009-09-02.

［2］ 金世杰，郜春海.城軌交通信號(hào)系統(tǒng)資源共享與互聯(lián)互通［J］.都市快軌交通，2007，20（2）：92.

［3］ 仲建華，梁青槐.城市軌道交通互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的思考［J］.都市快軌交通，2015，28（5）：10.

［4］ 嚴(yán)蘭.互聯(lián)互通+數(shù)字智能一體化在現(xiàn)代有軌電車中的應(yīng)用［J］.都市快軌交通，2016，29（5）：125.