對城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展的探討

李丹陽

摘 要：本文對現(xiàn)行的城市軌道交通信號系統(tǒng)存在的不足以及實現(xiàn)信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的基本條件進行分析，在簡要敘述城市軌道交通CBTC信號系統(tǒng)互聯(lián)互通技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通規(guī)劃建設(shè)進行分析探討，并提出幾點設(shè)想和建議。

關(guān)鍵詞：城市交通;軌道信號;信號系統(tǒng)

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展過程中的常見問題

1.1 維護方式不統(tǒng)一

雖然城市軌道交通信號系統(tǒng)在城市軌道發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用，但是其具體應(yīng)用和發(fā)展的時候還存在一些突出性的問題，這些問題的存在影響著其應(yīng)用優(yōu)勢的發(fā)揮。很多企業(yè)在維護支持方式方面缺乏統(tǒng)一性，如部分企業(yè)采用預(yù)防性計劃修，即遵循日巡查、月巡查、季度巡查、年度整治的順序進行故障檢修，部分企業(yè)則采用預(yù)知性狀態(tài)修，即利用CBTC系統(tǒng)監(jiān)督運行狀態(tài)，結(jié)合故障顯示情況展開維修等。信號系統(tǒng)在不同線路上選擇的維護支持方式不盡相同，所以工程建設(shè)的時候，由于用戶并不能對信號系統(tǒng)有充分的了解，對其應(yīng)用優(yōu)勢也不能完全掌握，使維護功能無法發(fā)揮。再加上城市軌道交通運輸量在增加，用戶對運行的要求也越來越明朗，所以缺乏維護支持方式的統(tǒng)一性和用戶不斷發(fā)展的需求之間存在較大的矛盾。

1.2 過度依賴人工進行維護

信號的維護支持工作不能將信息技術(shù)有效地應(yīng)用其中，導(dǎo)致維護管理工作往往需要借助人工才能夠完成，特別是在進行數(shù)據(jù)分析處理的時候如果應(yīng)用人工，會使工作量成倍增加，嚴(yán)重影響工作效率。而且在城市交通網(wǎng)密集度不斷豐富的背景下，人工維護的負(fù)擔(dān)也在不斷增多，在有限的時間內(nèi)很難達到預(yù)期的維護效果，很多情況下會出現(xiàn)漏檢的情況，這樣也導(dǎo)致最終采集到的信息完整度較差，不能將此類信息作為系統(tǒng)下一階段發(fā)展規(guī)劃的參考依據(jù)，從而限制了交通信號系統(tǒng)的發(fā)展速度。

1.3 信息處理結(jié)果科學(xué)性較低

信號維護支持系統(tǒng)對正線設(shè)備信息數(shù)據(jù)分析和處理過程相對簡單，只需要負(fù)責(zé)對報警反饋信息的收集和處理即可，但是卻不能分析報警信息的由來。軌道交通的線輪長度較大，如果在接收預(yù)警信息后卻不能鎖定信息來源，這也將影響后續(xù)檢修工作的順利展開，增加了維修時間成本的投入。而且部分城市還沒有形成比較完善的信息處理體系，在對信息進行處理時，很容易導(dǎo)致處理結(jié)果片面性較強，降低了采集數(shù)據(jù)的實用價值。

2 基于CBTC信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通技術(shù)方案

就目前城市軌道交通CBTC信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通的發(fā)展情況而言，正處于理論研究和小范圍的實驗性起步階段。目前只有重慶軌道交通二期工程中的4，6，10號線和軌道交通環(huán)線作為國家級的城市軌道交通互聯(lián)互通的示范工程，將對制定的CBTC互聯(lián)互通的一系列技術(shù)規(guī)范進行驗證。這四條軌道交通工程在設(shè)計階段，就從軌道線路，車站劃定，信號系統(tǒng)傳輸形式以及信號設(shè)備布設(shè)，還包括與此相關(guān)的供電，車輛類型等諸多方面進行統(tǒng)一的設(shè)計，策劃和部署施工。待這一系列的工程全部完成后，CBTC互聯(lián)互通信號系統(tǒng)也得到了實際項目的驗證，在積累了技術(shù)條件和技術(shù)經(jīng)驗的同時，這一規(guī)范同樣也可以納入其他城市的軌道交通信號系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通不僅僅只涉及信號系統(tǒng)本身以及子系統(tǒng)和相關(guān)信號設(shè)備的互聯(lián)互通，還對其他各類支持設(shè)備條件和車輛類型等方面有著嚴(yán)格的要求。這些要求的最終目的都是為了讓搭載著不同生產(chǎn)商的信號系統(tǒng)的地鐵車輛能夠在不同的線路上無縫切換運行，同時在運行過程中還必須滿足列車發(fā)車時間控制，車與車之間的運行時間間隔以及運行切換過程中安全可靠等一系列要求。

綜上所述，CBTC信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通只是其中的重要組成部分，而信號系統(tǒng)內(nèi)部之間的接口，信號設(shè)備的安放以及相關(guān)信號的采集就是信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的關(guān)鍵組成部分。對于信號系統(tǒng)內(nèi)部的接口而言，應(yīng)該采用統(tǒng)一的定制和描述方法，以此來規(guī)范各個信號系統(tǒng)之間的接口條件，從而達到接口的互聯(lián)互通條件。例如根據(jù)軌道線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行標(biāo)準(zhǔn)化，即將軌道交通線路依據(jù)實際需求劃分為不同的邏輯拓?fù)鋮^(qū)間，在各個區(qū)間定義相同的互相連接關(guān)系。這樣，整條軌道線路就可以表示為由一個個邏輯拓?fù)鋮^(qū)間所組成。從而列車在運行過程中，車載的信號系統(tǒng)便能夠在一個個的邏輯拓?fù)鋮^(qū)間內(nèi)互聯(lián)互通，于是也就在整個運行路徑上達到了信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的要求。對于信號設(shè)備的安放，同樣可以根據(jù)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行定制。例如在不同的線路位置，如道岔處，站臺，車輛段等不同位置的信號設(shè)備的安放，可以根據(jù)實際的要求，選擇不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方法，將上述設(shè)備按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求安放并連接，從而實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，便于列車在運行過程中能夠與這些信號設(shè)備無縫連接，從而在信號設(shè)備和車載信號之間達到互聯(lián)互通的要求。軌道交通的數(shù)據(jù)采集涉及軌道交通系統(tǒng)的各個方面，所以要將其統(tǒng)一化較為復(fù)雜。

從廣義上來說，數(shù)據(jù)采集過程可以劃分為數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)推送和數(shù)據(jù)分析三個階段。而信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通要求數(shù)據(jù)收集要與各類信號子系統(tǒng)以及其他的保障系統(tǒng)聯(lián)通，如監(jiān)控系統(tǒng)，站臺管理系統(tǒng)等等。要實現(xiàn)規(guī)模和數(shù)量級如此巨大的數(shù)據(jù)采集，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃可以借鑒通信行業(yè)的對于的信號傳輸過程，將其劃分為核心層，傳輸層，承載層和接入層四個部分組成。其中核心層的信號設(shè)備必須具備信號高速互聯(lián)和交換的能力，并在傳輸節(jié)點之間進行大冗余連接，避免傳輸信號之間的干擾;傳輸層的光纖數(shù)量要充足，并且一條信號傳輸線路的光纖不少于兩組，避免其中一組因故中斷時信號無法傳輸;承載層必須具備大容量的數(shù)據(jù)路由和高性能的防火墻設(shè)備，同時各個路由節(jié)點都要與核心層節(jié)點捆綁連接;接入層應(yīng)該具備高速的濾波和分析功能，快速篩選出所需的信號數(shù)據(jù)。同時，在實際設(shè)計過程中，應(yīng)廣泛采用低延時高冗余的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，從而提升數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，更好的滿足信號系統(tǒng)互聯(lián)互通在信號傳輸方面的要求。

目前CBTC信號系統(tǒng)的無線通信頻段是2.4GHz，作為一個公共頻段，十分容易受到外界其他因素的干擾和影響，造成行車調(diào)度安全方面的不可控因素，十分容易造成重大安全事故。為此工信部于2015年確定了1.8GHz作為城市軌道交通的專用頻段。因此LTE-M平臺也應(yīng)運而生，作為城市軌道交通的專用通信平臺。發(fā)現(xiàn)其在運行過程中可持續(xù)性強，并且隨著技術(shù)更新可以同步升級。同時在安全保障機制，信號傳輸速率，信號傳輸質(zhì)量，后期的維護和抗干擾等方面具有巨大的優(yōu)勢。因此，LTE-M平臺有更好的實際應(yīng)用前景，也更加符合城市軌道交通信號系統(tǒng)控制平臺的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

城軌交通信號系統(tǒng)是技術(shù)含量高、行車指揮自動化和保障安全的重要技術(shù)裝備。面對我國城軌交通現(xiàn)代信號尚處于依賴進口、國產(chǎn)化進程滯后的現(xiàn)狀，必須引起城軌界的高度關(guān)注。盡快提高我國信號裝備的技術(shù)水平，發(fā)展具有中國特色的城軌交通現(xiàn)代信號系統(tǒng)具有深遠的戰(zhàn)略意義。

參考文獻

[1]杜圓榮.城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展研究[J].智能城市，2020，6（06）：154-155.