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篇(1)

[關(guān)鍵詞]城市軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；分析

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在當(dāng)今社會(huì)中發(fā)揮著重要的作用，是軌道交通發(fā)展中必不可少的科研成果。隨著科技信息技術(shù)高速發(fā)展，列車對(duì)信號(hào)系統(tǒng)要求越來(lái)越高，不僅表現(xiàn)在安全方面，同時(shí)還表現(xiàn)在效率方面，都需要信號(hào)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)，為此，下文對(duì)城市中城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)

1.1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在生活中的作用

城市軌道交通在實(shí)際運(yùn)行中具有舒適性、不間斷性、準(zhǔn)點(diǎn)性等特點(diǎn)，基于城市軌道交通的這些特點(diǎn)，在城市軌道交通系統(tǒng)中采用軌道交通信號(hào)系統(tǒng)能夠?qū)⑿盘?hào)設(shè)備的作用充分發(fā)揮，達(dá)到事半功倍的效果。從世界上先進(jìn)的軌道交通運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)，只有高水平的信號(hào)系統(tǒng)，才能夠在交通中實(shí)現(xiàn)提高列車運(yùn)行的效率，并且安全性能比較高[1]。

1.2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)特征

第一，城市軌道交通中所承擔(dān)的客流量比較多，基于安全角度考慮，對(duì)于行車之間的最小行車間距要求比較高，進(jìn)而對(duì)列車的速度監(jiān)控提出了較高的要求，其主要的目的就是為了實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行中的安全保障。第二，對(duì)城市軌道交通運(yùn)輸速度進(jìn)行分析，城市軌道交通運(yùn)行中的實(shí)際速度與鐵路干線相比，數(shù)值上相差很多，所以，在實(shí)際的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中，不需要數(shù)據(jù)傳輸較快的信號(hào)系統(tǒng)，只需要傳輸速度較低的系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸功能；第三，由于在城市中，列車的運(yùn)行間隔比較小，運(yùn)行中所展現(xiàn)的規(guī)律性比較強(qiáng)[2]。

2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況

由于我國(guó)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)研發(fā)中起步比較晚，與國(guó)際水平間存在一定的距離。在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)階段，由于在各項(xiàng)技術(shù)上，外商對(duì)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)掌握著主動(dòng)權(quán)，因此，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，不得不對(duì)信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行比較長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試；在信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)階段，進(jìn)口設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行與維護(hù)上存在很多障礙，一些比較輕微的故障就需要外援，并且設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)比較大；在建設(shè)階段，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化比較復(fù)雜的城市，存在多種形式的信號(hào)系統(tǒng)，因此，在實(shí)際的信號(hào)系統(tǒng)投入使用中，要想實(shí)現(xiàn)多元化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際使用，需要在多種線路中進(jìn)行線路互聯(lián)，但是該種方式在某種程度上嚴(yán)重影響了資源的共享[3]。

3基于LTE技術(shù)的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)分析

3.1LTE技術(shù)概述

LTE技術(shù)是當(dāng)今比較適用的交通信號(hào)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)高傳輸速率，低時(shí)延，并支持信號(hào)系統(tǒng)中的多種功能，支持廣播組的播出業(yè)務(wù)，具有無(wú)線接入架構(gòu)。LTE技術(shù)的主體性能為：在20MHz頻譜帶寬條件下，技術(shù)系統(tǒng)能夠提供上行、下行分別為100Mb/s和50Mb/s的峰值速率。實(shí)現(xiàn)的城市軌道交通覆蓋率達(dá)到了100Km。為了實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)化的功能，LTE系統(tǒng)中采取一種網(wǎng)格化結(jié)構(gòu)，集成了適用于寬帶移動(dòng)傳輸?shù)谋姸嘞冗M(jìn)技術(shù)。LTE技術(shù)優(yōu)勢(shì)有很多，能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸效率高、頻譜使用靈活等功能[4]。

3.2LTE技術(shù)與WLAN技術(shù)性能對(duì)比

第一，在項(xiàng)目干擾方面，LTE技術(shù)能夠申請(qǐng)比較專業(yè)的頻段，有效避免外部設(shè)備的信號(hào)干擾，并且由ICIC來(lái)解決系統(tǒng)內(nèi)部干擾。但是WLAN技術(shù)在該方面采用的是開(kāi)放性的頻段，信號(hào)很容易受到外部的干擾。從技術(shù)的可維護(hù)性上進(jìn)行分析，LTE技術(shù)在網(wǎng)元上的數(shù)量比較少，實(shí)現(xiàn)無(wú)線覆蓋距離比較遠(yuǎn)，城市軌道交通軌旁設(shè)備之間的距離比較大。在WLAN技術(shù)下，其信號(hào)覆蓋距離比較短，每200米就需要設(shè)置無(wú)線設(shè)備，后者在維護(hù)比較困難；從移動(dòng)性上進(jìn)行分析，LTE自動(dòng)頻率校正技術(shù)性能比較高，能夠保證信號(hào)平穩(wěn)。而WLAN只適合于低速環(huán)境；從技術(shù)的服務(wù)質(zhì)量上進(jìn)行分析，LTE技術(shù)支持優(yōu)先級(jí)的設(shè)置，能夠保證信號(hào)系統(tǒng)的無(wú)線傳輸，但是WLAN技術(shù)卻不能實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)。

3.3LTE信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道交通中應(yīng)用

隨著科技不斷發(fā)展，LTE技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，LTE技術(shù)在諸多個(gè)城市軌道交通中應(yīng)用。信號(hào)系統(tǒng)主要涉及的問(wèn)題就是安全，無(wú)線信息系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性以及可靠性，對(duì)于信息系統(tǒng)的要求比較高。信號(hào)系統(tǒng)在進(jìn)行通訊傳輸時(shí)實(shí)時(shí)性要求比較高，而在PIS系統(tǒng)中，無(wú)線通信傳輸要求比較低，但是在寬帶方面的需求比較大。兩者在技術(shù)需求上的方向不同，因此，不能單一的將PIS系統(tǒng)中的LTE技術(shù)靈活應(yīng)用到城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中來(lái)[5]。2014年，在北京地鐵指揮中心的支持下，多家信號(hào)廠商對(duì)LTE技術(shù)在信號(hào)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，希望能夠通過(guò)專業(yè)的技能檢測(cè)，促進(jìn)城市軌道交通信號(hào)技術(shù)發(fā)展。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，具有代表性的廠商有華為、中興、普天等，通過(guò)這些廠商對(duì)LTE技術(shù)的實(shí)際測(cè)試，得出結(jié)論，并提出LTE技術(shù)在信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用的測(cè)試結(jié)果：第一，從延時(shí)方面，其傳輸時(shí)延的測(cè)試結(jié)果為10~25ms，其中最長(zhǎng)的延時(shí)為106.5ms；第二，從信號(hào)方面，信號(hào)丟包率上下行均為0.005%以下；切換延時(shí)為34~46ms左右，其中最長(zhǎng)時(shí)間為135ms；15MHz頻寬的平均吞吐量為，上行11Mb/s，下行19Mb/s。在實(shí)際的測(cè)量下，LTE技術(shù)能夠完全滿足信號(hào)系統(tǒng)在無(wú)線傳輸中的要求。在頻率信息選擇上，工信部了與無(wú)線接入系統(tǒng)頻率使用的相關(guān)事宜，對(duì)城市中軌道交通的申請(qǐng)使用提供支持以及肯定，換言之，城市軌道交通單位可以使用該頻段，并獲取得該頻段的使用權(quán)。民用手持設(shè)備中，對(duì)于信號(hào)的頻段占位將不會(huì)影響頻段的使用。與WLAN的開(kāi)放頻段相比，專用頻段能夠有效緩解外部信息的干擾。LTE技術(shù)逐漸成為移動(dòng)通信發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)，在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。

4結(jié)論

本文中所介紹的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，在軌道交通行業(yè)發(fā)展中作用突出，是城市軌道交通的主力軍。在科技不斷發(fā)展的進(jìn)程中，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)與科技相結(jié)合，逐步實(shí)現(xiàn)智能化與科技化。本文立足于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用、特點(diǎn)，針對(duì)目前我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展近況，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，為信號(hào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展研究提供了一定的幫助。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉曉娟.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].蘭州交通大學(xué),2009.

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[3]闞庭明.城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)鐵道科學(xué)研究院,2013.

[4]王東.軌道交通信號(hào)系統(tǒng)仿真測(cè)試與驗(yàn)證技術(shù)研究與應(yīng)用[D].浙江大學(xué),2014.

篇(2)

關(guān)鍵詞　基于通信的列車控制，移動(dòng)閉塞，信號(hào)系統(tǒng)

基于通信的列車控制(簡(jiǎn)為CBTC)技術(shù)，利用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)，突破了固定閉塞的局限，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)閉塞，技術(shù)和成本上較傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)有明顯的優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)無(wú)需在軌道上進(jìn)行固定長(zhǎng)度、固定位置的閉塞分區(qū)，而是把每一列車加上前后的一定安全距離作為一個(gè)移動(dòng)的分區(qū)，列車制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)都是動(dòng)態(tài)的。列車的安全間距是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動(dòng)距離加上安全余量計(jì)算得出的。列車的最小運(yùn)行間隔在90s以內(nèi)，個(gè)別條件下可實(shí)現(xiàn)小于60s的間隔時(shí)間。和傳統(tǒng)的固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞技術(shù)相比，移動(dòng)閉塞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車載設(shè)備與軌旁設(shè)備不間斷的信息雙向傳輸，使列車定位更精確、控制更靈活，可以安全有效地縮短列車間隔，提高列車運(yùn)行的安全性與可靠性，降低列車的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本[1，2]。我國(guó)于2004年投入運(yùn)營(yíng)的武漢輕軌是國(guó)內(nèi)第一條采用CBTC方案的城市軌道交通線路。然而對(duì)于仍在運(yùn)營(yíng)的軌道交通系統(tǒng)，如何在不影響服務(wù)的條件下應(yīng)用先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)，是運(yùn)營(yíng)商在考慮對(duì)信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)時(shí)必須面對(duì)的問(wèn)題。本文結(jié)合一個(gè)工程實(shí)例說(shuō)明CBTC技術(shù)在信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)中的應(yīng)用。

1 信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)需求

歐洲的許多軌道系統(tǒng)設(shè)備超過(guò)了30年的歷史，潛在的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)業(yè)務(wù)巨大。在亞洲也存在著類似的情況。信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)的需求來(lái)自以下幾個(gè)方面。

·技術(shù)過(guò)時(shí):20世紀(jì)70年代建造的軌道系統(tǒng)都使用了當(dāng)時(shí)的先進(jìn)技術(shù)，如香港MTR使用當(dāng)時(shí)先進(jìn)的基于軌道的模擬列車自動(dòng)防護(hù)(ATP)和數(shù)字化的列車自動(dòng)運(yùn)行(ATO)系統(tǒng)。而現(xiàn)在這樣的信號(hào)系統(tǒng)已過(guò)時(shí)，組成系統(tǒng)的構(gòu)件或子系統(tǒng)部件已很難獲得，甚至無(wú)法找到合適的替代品用以更換。同樣，維護(hù)這些過(guò)時(shí)系統(tǒng)所需的人力成本也相當(dāng)高。缺少可替換元件及相應(yīng)的維修人員，使維護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性下降。

·性能:在亞洲，許多城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)滯后于交通需求的增長(zhǎng)，使得投入運(yùn)營(yíng)的線路馬上達(dá)到了其設(shè)計(jì)通行能力甚至超負(fù)荷運(yùn)行。上海軌道交通1號(hào)線北延伸段就是一例，為了緩解運(yùn)能緊張，不得不采用地面公交分散客流。提高運(yùn)能最直接的手段就是縮短發(fā)車間隔，而這又受到信號(hào)系統(tǒng)本身能力的限制。

·標(biāo)準(zhǔn):一個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中存在多條線路運(yùn)營(yíng)，如采用了不同供應(yīng)商的系統(tǒng)，則不同信號(hào)系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)可能不同，這不利于軌道網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通[3]。而采用CBTC，其控制系統(tǒng)間的接口均通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，采用開(kāi)放式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，有利于實(shí)現(xiàn)不同線路的互聯(lián)互通。

2 升級(jí)中應(yīng)考慮的問(wèn)題

在確定了信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)需求后，對(duì)升級(jí)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃是非常必要的。有三種可以考慮的方案:

·使用兼容新舊兩個(gè)ATP系統(tǒng)的軌旁設(shè)備，使車輛始終在信號(hào)控制系統(tǒng)中運(yùn)行;

·使用兼容新舊兩個(gè)ATP系統(tǒng)的車載設(shè)備，使升級(jí)工程在局部展開(kāi);

·停止服務(wù)或使系統(tǒng)運(yùn)行于沒(méi)有ATP的特殊環(huán)境下，更換所有ATP設(shè)備。

選擇以上任一方案時(shí)，應(yīng)考慮以下問(wèn)題。

(1)列車應(yīng)照常運(yùn)行

世界上只有少數(shù)的城市軌道系統(tǒng)能保證在列車運(yùn)行時(shí)進(jìn)行維護(hù)工作。紐約的軌道交通系統(tǒng)是一例，它在部分區(qū)段有4條并行的線路，保證了列車運(yùn)行和維護(hù)工作完全隔離。其它許多軌道系統(tǒng)沒(méi)有這樣的條件，也不可能在進(jìn)行信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)時(shí)將整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉，通常每晚只有3～4h可以進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)工作，且同時(shí)必須兼顧正常維護(hù)工作的進(jìn)行。這使得系統(tǒng)升級(jí)必須分階段實(shí)施，并制定周密的計(jì)劃保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

(2)可用空間

信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)過(guò)程中必然有一個(gè)階段是新舊兩個(gè)系統(tǒng)共同存在的，這就要求軌旁、列車及控制系統(tǒng)中有足夠的空間。這個(gè)問(wèn)題往往在制定計(jì)劃時(shí)被忽略。如果需要在列車上同時(shí)安裝兩套設(shè)備，這個(gè)問(wèn)題就更加突出了。

(3)設(shè)備的兼容性

如果新的設(shè)備或ATP系統(tǒng)能從已有系統(tǒng)中獲得信息并發(fā)送給新的信號(hào)系統(tǒng)，這將使升級(jí)中的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。現(xiàn)有的聯(lián)鎖系統(tǒng)和ATP系統(tǒng)可工作到所有ATP都更換完成時(shí)，而這要求新系統(tǒng)對(duì)已有系統(tǒng)的兼容能力。為此，新系統(tǒng)的模塊化(包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)等方面)是有效手段。

3 應(yīng)用實(shí)例

于1968年開(kāi)始運(yùn)行的倫敦維多利亞線使用的系統(tǒng)，雖然經(jīng)過(guò)一些小的改造，但基本保留了建設(shè)初期使用的信號(hào)系統(tǒng):電壓聯(lián)鎖和單機(jī)，基于軌道代碼的ATP和基于軌道電路的ATO系統(tǒng)、控制機(jī)和控制中心。其升級(jí)目標(biāo)為:計(jì)算機(jī)控制聯(lián)鎖，高性能車輛控制系統(tǒng)(包括先進(jìn)的基于無(wú)線通信的ATP及ATO)，先進(jìn)的控制中心。

由于列車內(nèi)可用空間和站臺(tái)空間的限制，決定在新列車上使用新的ATP和ATO，并改造軌旁系統(tǒng)使其能兼容兩套信號(hào)系統(tǒng)直到所有舊的列車被替換。升級(jí)工程包括:過(guò)渡性設(shè)備的安裝，車輛測(cè)試，信號(hào)系統(tǒng)更新，控制中心升級(jí)等。

1) 過(guò)渡性設(shè)備的安裝

新列車的安裝、調(diào)試和運(yùn)行需要在非運(yùn)營(yíng)時(shí)間進(jìn)行，包括如下工作:在設(shè)備方面安裝聯(lián)鎖機(jī)和ATP系統(tǒng)的接口設(shè)備，安裝ATP處理器以及無(wú)線電通信設(shè)備;在軌旁安裝漏泄電纜無(wú)線電通信設(shè)備，安裝絕對(duì)定位參照信標(biāo)。上述工作可采用不同的次序進(jìn)行。在實(shí)際工程中，首先從維多利亞線的北端一段線路開(kāi)始;一旦這一段線路的安裝、調(diào)試和試運(yùn)行完成，就可以進(jìn)行下一段線路的升級(jí)工程。

2) 車輛測(cè)試

車輛測(cè)試同樣要分階段進(jìn)行，這包括在不斷擴(kuò)大的范圍內(nèi)進(jìn)行的測(cè)試:在試車場(chǎng)進(jìn)行;非運(yùn)營(yíng)時(shí)間單車測(cè)試;非運(yùn)營(yíng)時(shí)間多車測(cè)試;運(yùn)營(yíng)時(shí)間單車測(cè)試;運(yùn)營(yíng)時(shí)間多車測(cè)試。經(jīng)過(guò)這些系統(tǒng)的測(cè)試，才能確保新舊車輛、新舊信號(hào)系統(tǒng)安全可靠地聯(lián)合運(yùn)行。

3) 信號(hào)系統(tǒng)更新

由于在聯(lián)鎖機(jī)和ATP系統(tǒng)安裝了接口設(shè)備，故可將現(xiàn)有的聯(lián)鎖機(jī)更新。新的聯(lián)鎖機(jī)設(shè)備是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，這使得更新過(guò)程中涉及到的只是輸入輸出數(shù)據(jù)的改變和相應(yīng)的測(cè)試。當(dāng)舊的列車都被更換掉后，將舊的聯(lián)鎖機(jī)、代碼選擇電路和ATP、ATO系統(tǒng)停止工作。其他設(shè)備的更新如軌道電路、報(bào)文頭等也同時(shí)展開(kāi)。

4) 控制中心升級(jí)

控制中心的安裝可與信號(hào)系統(tǒng)的安裝相互獨(dú)立。本地計(jì)算機(jī)(LocalSiteComputers)和接口設(shè)備以及無(wú)線電通信設(shè)備一起安裝，并通過(guò)接口設(shè)備與已有信號(hào)系統(tǒng)交互。在經(jīng)過(guò)必要的出廠測(cè)試后，控制中心可以在受控模式下運(yùn)行，此時(shí)控制輸出被屏蔽。一旦系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，控制中心開(kāi)始對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，這時(shí)新舊系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)可相互切換的狀態(tài)。一旦相關(guān)的控制設(shè)備更換完成，新的信號(hào)系統(tǒng)完全控制聯(lián)鎖系統(tǒng)，這時(shí)舊控制中心可以被拆除了。

從以上的應(yīng)用實(shí)例中可以歸納出如下信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

·覆蓋方式:在進(jìn)行新舊系統(tǒng)的更新時(shí)，必然會(huì)以一定的方式用新設(shè)備將舊設(shè)備覆蓋，但又要保證過(guò)渡時(shí)期設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性。CBTC實(shí)現(xiàn)靈活高精度的列車控制，提高了系統(tǒng)的集成度，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，本身能為互聯(lián)互通提供技術(shù)基礎(chǔ)，可以疊加在已有信號(hào)系統(tǒng)上，便于已有系統(tǒng)的改造。使用無(wú)線通信技術(shù)很大程度上提高了這種方法的可行性。只要符合頻率和通信協(xié)議的要求，任何一個(gè)廠商的無(wú)線電系統(tǒng)都可以被采用，這增加了系統(tǒng)的靈活性。

·模塊化:在升級(jí)項(xiàng)目中不可避免地將工作分階段進(jìn)行，因此信號(hào)及車輛控制設(shè)備的模塊化相當(dāng)關(guān)鍵。通過(guò)使用接口設(shè)備使新設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)已有設(shè)備的干擾最小，這樣也減少了測(cè)試所需的時(shí)間。

·系統(tǒng)安全保障:從技術(shù)特點(diǎn)來(lái)講，CBTC提供的是基于軟件和信息安全的控制，使得系統(tǒng)調(diào)度安全控制向自動(dòng)化、智能化、信息化的方向發(fā)展。系統(tǒng)安全在設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、測(cè)試和運(yùn)行的每個(gè)階段都必須予以統(tǒng)一考慮。在工程的每個(gè)階段，都需要用戶及監(jiān)管部門的授權(quán)以降低風(fēng)險(xiǎn)，這也是工程順利進(jìn)行的必要保障。

希望通過(guò)本文的介紹，加深對(duì)信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)中涉及的控制技術(shù)、工程技術(shù)等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)CBTC技術(shù)及相關(guān)信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

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篇(3)

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；互聯(lián)互通

中圖分類號(hào)：TL372文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

所謂城市軌道交通的“互聯(lián)互通”，是指列車可以在包含不同廠商設(shè)備的線路或網(wǎng)絡(luò)中安全運(yùn)營(yíng)。若買現(xiàn)路網(wǎng)間的聯(lián)通、聯(lián)運(yùn)，軌道交通的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理就可以買現(xiàn)資源共享，減少軌道交通的建設(shè)、維修和運(yùn)營(yíng)成本等優(yōu)點(diǎn)。還有利于不同車輛的共線混跑;有利于不同線路的車輛綜合備用;有利于線路改造及延長(zhǎng)。

1城軌互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)的條件

城市軌道交通線路之間運(yùn)營(yíng)互聯(lián)互通是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及土建、軌道、車輛、行車組織、供電、信號(hào)、安全門/屏蔽門等多個(gè)專業(yè)，需要各線路統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)同配合才有可能買現(xiàn)(如圖1)。

2城軌信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通的優(yōu)點(diǎn)

可以獨(dú)立于軌旁設(shè)備，自由的采購(gòu)車載設(shè)備;列車能夠在多條線路上運(yùn)行，而只裝備一套車載ATC設(shè)備;對(duì)于既有線路的延長(zhǎng)，能夠有具有競(jìng)爭(zhēng)力的報(bào)價(jià);可提供替代設(shè)備的供應(yīng)商數(shù)量增加;降低了信號(hào)系統(tǒng)全生命周期成本;由于標(biāo)準(zhǔn)化，降低了培訓(xùn)的成本。

3城軌信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通方案

目前，隨著我國(guó)城軌信號(hào)系統(tǒng)核心技術(shù)設(shè)備從自主研發(fā)已走向成熟應(yīng)用，使得我國(guó)城軌信號(hào)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通已不再是霧里看花，根據(jù)國(guó)鐵互聯(lián)互通成功實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)，城軌實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通已完全成為可能。但我們需要清晰地看到目前已經(jīng)研發(fā)出來(lái)的幾家國(guó)產(chǎn)化信號(hào)系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，使得雖然實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能基本相同，但系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、子系統(tǒng)的功能分配、子系統(tǒng)間的接口等存在著諸多的不同點(diǎn)，這就需要制定統(tǒng)一的信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合各家的開(kāi)放的接口，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通。

3.1從眾共性的基礎(chǔ)設(shè)備

實(shí)現(xiàn)城軌信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通首先要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，基礎(chǔ)設(shè)備的統(tǒng)一是互聯(lián)互通的前提條件、基礎(chǔ)設(shè)備的統(tǒng)一不是狹義的統(tǒng)一生產(chǎn)廠家，而是統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)備的類型、性能和設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)備采取的原則為“從眾共性”的原則，保證基礎(chǔ)設(shè)備的選擇滿足大多數(shù)供貨商的設(shè)備選型需求，從而減少大多數(shù)供貨商實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的工作量和實(shí)現(xiàn)難度。基礎(chǔ)設(shè)備主要包括:通用基礎(chǔ)設(shè)備(包括信號(hào)機(jī)、計(jì)軸、轉(zhuǎn)轍機(jī)等)、應(yīng)答器、無(wú)線通信設(shè)備等。

3.2統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)系統(tǒng)解決方案

3.2.1互聯(lián)互通需求分析

在實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通前，必須統(tǒng)一地進(jìn)行功能需求分析，所有需要互聯(lián)的子系統(tǒng)必須有統(tǒng)一的功能需求書。然后通過(guò)功能需求細(xì)分，進(jìn)而將整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的功能變成各子系統(tǒng)的功能，從而得到大家都認(rèn)同的系統(tǒng)需求書，并對(duì)系統(tǒng)間的接口進(jìn)行詳細(xì)定義。按照目前信號(hào)系統(tǒng)的組成，大致可以分為軌旁系統(tǒng)、車載系統(tǒng)、車地通信系統(tǒng)和列車自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)是列車和軌旁ATP的相互通信和安全功能的共同實(shí)現(xiàn)，還有列車和ATS系統(tǒng)的相互通信和非安全調(diào)整功能的共同實(shí)現(xiàn)。可以通過(guò)系統(tǒng)功能分配，建立各子系統(tǒng)需求書。

(1)車載系統(tǒng)需求

線路間識(shí)別能力;存儲(chǔ)所有線路的地圖數(shù)據(jù)，且和軌旁系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)必須完全兼容;同一類型車載系統(tǒng)可以和不同供應(yīng)商提供的軌旁ATP通信;車載系統(tǒng)和不同供應(yīng)商提供軌旁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換可以保證列車的運(yùn)行安全;車載系統(tǒng)可以適應(yīng)不同類型的列車性能和線路條件，保證列車安全和列車自動(dòng)運(yùn)行。

(2)軌旁系統(tǒng)需求

同一類型軌旁ATP系統(tǒng)可以和不同供應(yīng)商提供的車載系統(tǒng)通信;和不同供應(yīng)商提供車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換可以保證列車的運(yùn)行安全;和不同供應(yīng)商提供車載系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)必須完全兼容;和不同供應(yīng)商提供軌旁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換可以保證列車在跨區(qū)時(shí)運(yùn)行安全。

(3)車地通信系統(tǒng)需求

車地通信系統(tǒng)必須是選明傳輸;必須建立統(tǒng)一的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，并采用共同認(rèn)可的通用制式、

(4)ATS系統(tǒng)需求

ATS系統(tǒng)可以和不同供應(yīng)商提供的車載系統(tǒng)通信;和不同供應(yīng)商提供車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換可以保證列車的運(yùn)行調(diào)整;可以識(shí)別不同供應(yīng)商提供車載系統(tǒng)的位置報(bào)告;可以和不同供應(yīng)商提供軌旁ATP系統(tǒng)通過(guò)通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。

3.22互聯(lián)互通接口要求

CBTC系統(tǒng)是模塊化設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化系統(tǒng).提供了靈活的接口。圖2展示了互聯(lián)互通接口

（1）通信接口條件

CBTC互聯(lián)互通包括以下通信接口:

車載設(shè)備與軌旁ATP設(shè)備接口;軌旁ATP設(shè)備與相鄰軌旁ATP設(shè)備接口;ATS與軌旁ATP設(shè)備接口;ATS與車載設(shè)備接口。

(2)軌旁連續(xù)式通信

建議軌旁連續(xù)式通信系統(tǒng)依據(jù)開(kāi)放無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)，并以選明傳輸方式支持所有IP協(xié)議。對(duì)于ATC設(shè)備，車地通信系統(tǒng)就像是兩個(gè)冗余的標(biāo)準(zhǔn)連接的路由器。連續(xù)通信系統(tǒng)允許如下的直接通信:車載系統(tǒng)和 ATS系統(tǒng);車載和軌旁ATP系統(tǒng)。連續(xù)式通信系統(tǒng)必須完全獨(dú)立于ATC系統(tǒng)，只是為ATC系統(tǒng)提供一個(gè)傳輸通道。

(3)軌旁點(diǎn)式通信

根據(jù)國(guó)內(nèi)業(yè)主的需求和互聯(lián)互通的需求對(duì)應(yīng)答器報(bào)文預(yù)留字段的補(bǔ)充定義，制定統(tǒng)一的國(guó)內(nèi)應(yīng)答器報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)。使用主流產(chǎn)品S供應(yīng)商提供的歐式應(yīng)答器即可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

3.2.3統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)系統(tǒng)解決方案

目前軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通常具有三種控制級(jí)別，分別是聯(lián)鎖控制等級(jí)，點(diǎn)式控制等級(jí)和連續(xù)式控制等級(jí)。從這三個(gè)等級(jí)方面，各家信號(hào)系統(tǒng)供應(yīng)商可以通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的互聯(lián)互通。互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)按照控制等級(jí)可以劃分為聯(lián)鎖控制等級(jí)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)式控制等級(jí)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)和連續(xù)式互聯(lián)互通控制等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)制定的完成和信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備的統(tǒng)一將成為互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

(1)聯(lián)鎖控制等級(jí)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)

聯(lián)鎖控制等級(jí)屬于互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)中最低等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，其他兩個(gè)等級(jí)能夠向下兼容本控制等級(jí)，由于本控制等級(jí)只由基礎(chǔ)的信號(hào)設(shè)備構(gòu)成，因此基礎(chǔ)的信號(hào)設(shè)備及信號(hào)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一即能滿足本控制等級(jí)的互聯(lián)互通，例如統(tǒng)一信號(hào)機(jī)的顯示制式，統(tǒng)一設(shè)計(jì)保護(hù)區(qū)段、接近區(qū)段等，因此本控制等級(jí)最容易實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，該控制等級(jí)能夠滿足裝備列車和非裝備列車混跑的功能需求。由于沒(méi)有車載ATP的防護(hù)，這種互聯(lián)互通方式效率和安全性比較低。此方式只運(yùn)用到非運(yùn)營(yíng)時(shí)段的列車跨線調(diào)車中。

(2)點(diǎn)式控制等級(jí)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)

點(diǎn)式控制等級(jí)是基于點(diǎn)式應(yīng)答器及軌道檢測(cè)設(shè)備的列車運(yùn)行控制信息的點(diǎn)式系統(tǒng)，本控制等級(jí)的信號(hào)設(shè)備是通過(guò)聯(lián)鎖控制等級(jí)增加點(diǎn)式信號(hào)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式控制等級(jí)，點(diǎn)式控制等級(jí)的地面設(shè)備由軌道檢測(cè)設(shè)備、點(diǎn)式應(yīng)答器設(shè)備、聯(lián)鎖設(shè)備以及列車自動(dòng)監(jiān)督設(shè)備組成，車載設(shè)備由車載ATP設(shè)備及設(shè)備構(gòu)成。速度傳感器、HMI、信標(biāo)天線等)，系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)如圖3所示。

互聯(lián)互通需要確定和分配的主要功能如下:

列車定位功能;點(diǎn)式下列車安全防護(hù)功能(包括接近鎖閉和解鎖，保護(hù)區(qū)段鎖閉和解鎖，進(jìn)路和道岔保護(hù)等);點(diǎn)式下的屏蔽門聯(lián)動(dòng)功能;點(diǎn)式下的臨時(shí)限速功能;點(diǎn)式下列車自動(dòng)駕駛功能。

其中列車定位和列車安全防護(hù)功能是強(qiáng)制需求，其他功能是可選需求，可以根據(jù)具體用戶需求確定。對(duì)于上面的功能實(shí)現(xiàn)，需要各供應(yīng)商共同協(xié)商和制定統(tǒng)一的功能需求書和接口說(shuō)明書。

對(duì)于點(diǎn)式下的互聯(lián)互通由于關(guān)鍵接口比較少，車地設(shè)備相對(duì)較獨(dú)立，相對(duì)于CBTC模式下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通在統(tǒng)一功能需求、系統(tǒng)需求以及接口需求方面都相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。采用歐式應(yīng)答器標(biāo)準(zhǔn)，效仿歐洲的URTMS根據(jù)國(guó)內(nèi)的需求出具統(tǒng)一報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)，便可以方便享用互聯(lián)互通成果，如與干線鐵路、市郊鐵路和城際鐵路聯(lián)通聯(lián)運(yùn)。而且可在最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)式ATP的互聯(lián)互通之前，率先實(shí)現(xiàn)在點(diǎn)式ATP上的互聯(lián)互通。

篇(4)

關(guān)鍵詞：信號(hào)系統(tǒng)；自動(dòng)閉塞；行業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)；ATC

1 引言

信號(hào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大運(yùn)量、高密度的軌道交通自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，保證列車和乘客的安全，對(duì)列車高速、有序運(yùn)行起到重要的作用。閉塞技術(shù)是信號(hào)系統(tǒng)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。閉塞是指為保證列車運(yùn)行的安全，防止列車相撞和追尾，在同一區(qū)間同一時(shí)間之內(nèi)只準(zhǔn)許一列列車占用(即列車已經(jīng)進(jìn)入?yún)^(qū)間或列車雖未進(jìn)入?yún)^(qū)間，但已取得占用區(qū)間的許可)，為了達(dá)到這一技術(shù)要求而采取的方法。

閉塞技術(shù)經(jīng)歷了半自動(dòng)閉塞時(shí)期到如今的自動(dòng)閉塞時(shí)代。并逐步建立起我國(guó)的自動(dòng)閉塞、機(jī)車信號(hào)和列車運(yùn)行超速防護(hù)的完整體系。實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)量、高密度安全可靠行車。

2 自動(dòng)閉塞技術(shù)

自動(dòng)閉塞是在列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）控制下，根據(jù)列車運(yùn)行及有關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動(dòng)變換通過(guò)信號(hào)機(jī)顯示而司機(jī)憑信號(hào)行車

的閉塞方法。按閉塞制式分為固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞、移動(dòng)閉塞。

2.1 固定閉塞

運(yùn)行列車間的空間間隔是若干個(gè)閉塞分區(qū)，閉塞分區(qū)數(shù)依劃分的速度級(jí)別而定。一般情況下，閉塞分區(qū)是用軌道電路或計(jì)軸裝置來(lái)劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。固定閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，后行列車從最高速開(kāi)始制動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)為要求開(kāi)始減速的閉塞分區(qū)的始端，這兩個(gè)點(diǎn)都是固定的，空間間隔的長(zhǎng)度也是固定的。

由于地鐵的特殊條件，對(duì)安全的要求更加嚴(yán)格，因此必須配備列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)列車間的安全間隔、超速防護(hù)及車門控制來(lái)保證列車運(yùn)行的安全暢通。在固定劃分的閉塞分區(qū)中，每一個(gè)分區(qū)均有最大速度限制。若列車進(jìn)入了某限速為零或被占用的分區(qū)，或者列車當(dāng)前速度高于該分區(qū)限速，列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)便會(huì)實(shí)施緊急制動(dòng)。列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)地面設(shè)備以一定間隔或連續(xù)地向列車傳遞速度控制信息。該信息至少包含兩部分：分區(qū)最高限速和目標(biāo)速度(下一分區(qū)的限速)。列車根據(jù)接收到的信息和車載信息等進(jìn)行計(jì)算并合理動(dòng)作。速度控制代碼可通過(guò)軌道電路、軌間應(yīng)答器、感應(yīng)環(huán)線或無(wú)線通信等傳輸，不同的傳遞方式和介質(zhì)也決定了不同列車控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。為了保證安全，地鐵列車在兩列車之間還增加了一個(gè)防護(hù)區(qū)段，即雙紅燈區(qū)段防護(hù)。后續(xù)列車必須停在第二個(gè)紅燈的外方，保證兩列車之間至少間隔一個(gè)閉塞分區(qū)。如圖1所示。

2.2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞

傳統(tǒng)的固定閉塞制式下，系統(tǒng)無(wú)法知道列車在分區(qū)內(nèi)的具置，因此列車制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)總在某一分區(qū)的邊界。為充分保證安全，必須在兩列車間增加一個(gè)防護(hù)區(qū)段，這使得列車間的安全間隔較大，影響了線路的使用效率。

準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式采取目標(biāo)距離控制模式。在控制列車的安全間隔上比固定閉塞進(jìn)了一步。它通過(guò)采用報(bào)文式軌道電路輔之環(huán)線或應(yīng)答器來(lái)判斷分區(qū)占用并傳輸信息，信息量大；可以告知后續(xù)列車?yán)^續(xù)前行的距離，后續(xù)列車可根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動(dòng)，列車制動(dòng)的起點(diǎn)可延伸至保證其安全制動(dòng)的地點(diǎn)，從而可改善列車速度控制，縮小列車安全間隔，提高線路利用效率。但準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中后續(xù)列車的最大目標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在先行列車占用分區(qū)的外方，因此它并沒(méi)有完全突破軌道電路的限制。

目標(biāo)距離控制模式根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動(dòng)曲線，不設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)速度等級(jí)，采用一次制動(dòng)方式。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，當(dāng)然會(huì)留有一定的安全距離，而后行列車從最高速開(kāi)始制動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算決定的。目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車的走行而變化，而制動(dòng)的起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長(zhǎng)度是不固定的，由于要與移動(dòng)閉塞相區(qū)別，所以稱為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。顯然其追蹤運(yùn)行間隔要比固定閉塞小一些。一般情況下，閉塞分區(qū)是用軌道電路或計(jì)軸裝置來(lái)劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。

2.3 移動(dòng)閉塞

目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時(shí)變化的，而制動(dòng)的起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長(zhǎng)度是不固定的。

通過(guò)車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)計(jì)算列車的最大制動(dòng)距離。列車的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個(gè)與列車同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)。由于保證了列車前后的安全距離，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn)，這使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。

移動(dòng)閉塞的線路取消了物理層次上的分區(qū)劃分，而是將線路分成了若干個(gè)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先定義的線路單元，每個(gè)單元長(zhǎng)度為幾米到十幾米之間，移動(dòng)閉塞分區(qū)即由一定數(shù)量的單元組成，單元的數(shù)目可隨著列車的速度和位置而變化，分區(qū)的長(zhǎng)度也是動(dòng)態(tài)變化的。線路單元以數(shù)字地圖的矢量表示。如圖2所示，線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖由一系列的節(jié)點(diǎn)和邊線表示。任何軌道的分叉、匯合、走行方向的變更以及線路的盡頭等位置均由節(jié)點(diǎn)(Node)表示，任何連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的線路稱為邊線。每一條邊線有一個(gè)從起始節(jié)點(diǎn)至終止節(jié)點(diǎn)的默認(rèn)運(yùn)行方向。一條邊線上的任何一點(diǎn)均由它與起點(diǎn)的距離表示，稱為偏移。因此，所有線路上的位置均可由[邊線，偏移]矢量來(lái)定義，且標(biāo)識(shí)是唯一的。邊線e7連接節(jié)點(diǎn)n5和n6，默認(rèn)方向?yàn)閺膎6到n5方向；節(jié)點(diǎn)n5與邊線e7、e8和e11相連。

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中列車和軌旁設(shè)備必須保持連續(xù)的雙向通信。列車不間斷向軌旁控制器傳輸其標(biāo)識(shí)、位置、方向和速度，軌旁控制器根據(jù)來(lái)自列車的信息計(jì)算、確定列車的安全行車間隔，并將相關(guān)信息(如先行列車位置、移動(dòng)授權(quán)等)傳遞給列車，控制列車運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)與香港地鐵運(yùn)營(yíng)培訓(xùn)公司的合作調(diào)研分析，并通過(guò)模擬實(shí)踐操作，更深刻地體會(huì)到不同制式下的應(yīng)用。可以看出，在固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中是利用前行列車所在分區(qū)的始端作為后續(xù)列車行車的觀測(cè)點(diǎn)，在這種技術(shù)中分區(qū)的設(shè)置對(duì)行車的速度、密度等起著重要的作用；在移動(dòng)閉塞中采用先進(jìn)的通信方式進(jìn)行大容量的地-車信息雙向傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)列車精確定位，后續(xù)列車以前行列車的尾部作為觀測(cè)點(diǎn)，大大提高了行車的密度，縮短了行車間距，易于實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。

參考文獻(xiàn)

[1]林瑜筠.城市軌道交通信號(hào).中國(guó)鐵道出版社，2008(2).

篇(5)

關(guān)鍵詞：軌道交通；通信；信號(hào)；技術(shù)；趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：U213文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，城市人口數(shù)量也不斷增多。每年都有大量的農(nóng)村勞動(dòng)力進(jìn)入城市與城市人一起勞動(dòng)生活，這給城市的公共交通造成了巨大的壓力。目前的城市道路建設(shè)已經(jīng)與日益增長(zhǎng)的交通需求不相適應(yīng)，需要采取一定的措施進(jìn)行改善。經(jīng)過(guò)探索，目前已經(jīng)有多個(gè)城市開(kāi)始增加軌道交通建設(shè)，并把高速公路、等級(jí)公路與城市進(jìn)行接軌，形成多種布局的城市交通格局，為人們的出行提供了極大的便利。隨著現(xiàn)代交通技術(shù)的發(fā)展，城市地鐵與輕軌受到了城市管理者更多的青睞，一方面是由于能源利用少，緩解交通作用明顯，另外就是速度快，占用地面面積非常少，使城市資源得到合理配置，促進(jìn)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動(dòng)周邊沿線的消費(fèi)水平。目前高鐵的應(yīng)用已經(jīng)充分表明了城軌交通可以為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)大生命力。[1]

城市需要軌道交通技術(shù)的進(jìn)步，而軌道交通技術(shù)則需要完善的通信信號(hào)系統(tǒng)支持。交通通信信號(hào)對(duì)于軌道交通來(lái)說(shuō)十分重要，軌道交通通信信號(hào)能夠有效指導(dǎo)軌道上的運(yùn)行秩序，避免造成安全隱患，從而極大地保護(hù)了人民的財(cái)產(chǎn)安全與生命安全。軌道交通如果想要完成安全運(yùn)行與提高通過(guò)率，必須需要有軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用支持。隨著近年來(lái)電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，軌道交通信號(hào)技術(shù)將會(huì)面臨新的改善更新。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)為安全與通過(guò)提供了強(qiáng)力保障，甚至實(shí)現(xiàn)了列車自動(dòng)化運(yùn)行。

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)組成

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)各種各樣的信號(hào)顯示、軌道應(yīng)用電路、道岔裝置以及其他設(shè)施共同組成的一個(gè)完整系統(tǒng)。就城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)而言，一般包括聯(lián)鎖裝置與列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)包括自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)以及自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，這三個(gè)子系統(tǒng)的相互配合促進(jìn)了軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行，極大地保護(hù)了使用安全。列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)需要接收來(lái)自地面的信息，來(lái)對(duì)列車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自行控制。通過(guò)對(duì)軌道運(yùn)行速度的監(jiān)測(cè)，根據(jù)不同的參照速度做出相關(guān)的反應(yīng)。這種自動(dòng)控制作用將會(huì)使列車速度自動(dòng)下降，確保安全。同時(shí)這種控制手段有易于實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的智能化，減少人為原因造成了失誤與其他問(wèn)題。相對(duì)于傳統(tǒng)的軌道信號(hào)系統(tǒng)而言，目前的軌道交通信號(hào)技術(shù)較為先進(jìn)，傳統(tǒng)的軌道信號(hào)系統(tǒng)主要還是靠駕駛員對(duì)列車的速度進(jìn)行控制與調(diào)整，現(xiàn)代軌道交通已經(jīng)不再依賴人為工作因素。軌道交通智能化系統(tǒng)將會(huì)把列車主要信號(hào)傳給列車指揮中心，數(shù)據(jù)包括速度、距離等。通過(guò)智能化的運(yùn)行系統(tǒng)，列車可以在站點(diǎn)自動(dòng)停止、啟動(dòng)并進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整。[2]

3.軌道交通信號(hào)技術(shù)

我國(guó)軌道交通的不斷發(fā)展，將會(huì)促進(jìn)信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步。目前我國(guó)多是以進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)與軌道交通通信進(jìn)行結(jié)合，國(guó)內(nèi)目前只能提供信號(hào)系統(tǒng)配套設(shè)備與技術(shù)服務(wù)。針對(duì)目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的ATP子系統(tǒng)，需要不斷加快研制的進(jìn)度，結(jié)合我國(guó)的軌道交通實(shí)際國(guó)情與輕軌需要，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)備運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，消化吸收國(guó)外先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備與技術(shù)。

在輕軌交通信號(hào)系統(tǒng)中，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的一種技術(shù)。而冗余技術(shù)則是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)可靠性的一種常用技術(shù)，可以有效提高信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，冗余配置部分將會(huì)承擔(dān)不良部件進(jìn)行操作，減少了因故障造成的停機(jī)時(shí)間，確保系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬件冗余技術(shù)從雙機(jī)冷備、雙機(jī)準(zhǔn)熱備，再到雙機(jī)熱備技術(shù)。[3]

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)均有列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)可供選擇的系統(tǒng)方案有三種，一是固定閉塞方式的點(diǎn)式系統(tǒng)、準(zhǔn)移動(dòng)式系統(tǒng)與基于通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。固定閉塞點(diǎn)式系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的是連續(xù)式系統(tǒng)，這主要是基于通信方式的不同進(jìn)行劃分的，點(diǎn)式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車與地面進(jìn)行信息傳輸，連續(xù)式的固定系統(tǒng)已經(jīng)不再滿足現(xiàn)代軌道交通業(yè)的發(fā)展。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞式的系統(tǒng)多采用數(shù)字式音頻無(wú)絕緣軌道形式來(lái)進(jìn)行列車占道檢測(cè)與信息傳輸，具有較強(qiáng)的抗干擾能力與大量的信息傳輸能力，通過(guò)一定的信息發(fā)射設(shè)備可以向車載設(shè)備中提供諸如速度、目標(biāo)距離等參數(shù)，ATP車載設(shè)備結(jié)合本身的車輛性能，可以計(jì)算出適合列車運(yùn)行的最佳參數(shù)，從而傳送給列車的控制系統(tǒng)，維持安全穩(wěn)定的運(yùn)行曲線，提高線路的利用率。基于通信的移動(dòng)系統(tǒng)即為CBTC系統(tǒng)，主要是采用交叉感應(yīng)電纜、漏纜或擴(kuò)頻電臺(tái)等方式來(lái)完成車與地面的信息傳輸，通過(guò)測(cè)速傳感器來(lái)對(duì)列車進(jìn)行準(zhǔn)確定位，保持地面設(shè)備可以得到每一節(jié)列車的運(yùn)行參數(shù)，將動(dòng)態(tài)更新的信息發(fā)回到列車，收到信號(hào)后，自動(dòng)計(jì)算出速度曲線。[4]

為了降低列車駕駛員的疲勞強(qiáng)度，在列車的信號(hào)系統(tǒng)上增加ATO系統(tǒng)是現(xiàn)代軌道交通的一項(xiàng)重要進(jìn)步。上文中提到的準(zhǔn)移動(dòng)式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)這一功能。

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全

由于現(xiàn)代IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開(kāi)放程度不斷加深，系統(tǒng)間的接口與數(shù)據(jù)共享將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)的安全性需要進(jìn)一步考慮。所以需要按照專網(wǎng)對(duì)軌道交通進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)間通過(guò)防火墻進(jìn)行隔離，設(shè)置嚴(yán)格的安全策略。所有線路網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)的連接均需要配置在中性區(qū)，對(duì)數(shù)據(jù)交互進(jìn)行監(jiān)控。隨著現(xiàn)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其需要對(duì)安全性進(jìn)行關(guān)注，避免信息傳輸過(guò)程中出現(xiàn)干擾與其他異常。在軌道交通中，WLAN將會(huì)作為信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行車與地面間通信、監(jiān)控甚至外部信號(hào)的重要途徑。基于網(wǎng)絡(luò)頻段的開(kāi)放性與加密協(xié)議的脆弱性方面的特點(diǎn)，同樣需要做好安全防范工作。建立配置服務(wù)區(qū)標(biāo)識(shí)符，關(guān)閉對(duì)外廣播，控制終端與AP設(shè)備配置修改權(quán)限等。[5]

5.軌道交通通信信號(hào)系統(tǒng)演進(jìn)趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，軌道交通信號(hào)系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)IP化。IP服務(wù)的提升需要多信息傳輸技術(shù)的發(fā)展與共享平臺(tái)的成熟，另外虛擬專用局域網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的技術(shù)也將會(huì)成為重要保障。這些技術(shù)的不斷發(fā)展將會(huì)促進(jìn)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)IP化的基礎(chǔ)。軌道交通信號(hào)IP化將會(huì)促進(jìn)軌道交通的管理更加快捷準(zhǔn)確，極大地促進(jìn)了管理效率的提高，確保交通安全，降低管理成本。另外通信與信號(hào)系統(tǒng)將會(huì)向著一體化方向發(fā)展。城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng)目前是獨(dú)立運(yùn)行的，單獨(dú)運(yùn)行將會(huì)對(duì)軌道交通的未來(lái)發(fā)展設(shè)置障礙。[6]自動(dòng)控制系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)多次數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，才能真正實(shí)現(xiàn)信息的交換與共享，實(shí)現(xiàn)全面安全防護(hù)。得益于通信技術(shù)與信號(hào)技術(shù)的迅速發(fā)展，通信技術(shù)與信號(hào)技術(shù)的整合與統(tǒng)一將會(huì)進(jìn)一步融合。ATC系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)道路安全防護(hù)與列車本身的防護(hù)功能，不過(guò)它的通信技術(shù)仍然需要先進(jìn)的技術(shù)支撐，未來(lái)的通信信號(hào)系統(tǒng)將會(huì)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施共享功能，包括線路共享、傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的共享等。隨著IP化的不斷發(fā)展，系統(tǒng)之間的接口與聯(lián)系將會(huì)更加密切，將不會(huì)再出現(xiàn)獨(dú)立的通信系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)。[7]

隨著通信網(wǎng)絡(luò)寬帶技術(shù)的不斷普及應(yīng)用，傳統(tǒng)的RS232接口、64位低速數(shù)據(jù)端口在現(xiàn)代軌道交通中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越少，基于現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，乘客信息顯示系統(tǒng)與CCTV技術(shù)將會(huì)在軌道交通中得到廣泛應(yīng)用。語(yǔ)音、廣播等系統(tǒng)也將會(huì)向著寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行過(guò)渡。

6.結(jié)語(yǔ)

隨著全球軌道交通技術(shù)的不斷發(fā)展，通信信號(hào)系統(tǒng)的集成度將會(huì)越來(lái)越高，在實(shí)現(xiàn)更快捷功能與服務(wù)的同時(shí)，來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也就越來(lái)越大。隨著IP與無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)更加成熟，國(guó)內(nèi)軌道交通的各個(gè)系統(tǒng)建設(shè)將會(huì)不斷完善，運(yùn)營(yíng)成本壓力將會(huì)不斷增大。隨著現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)與通信技術(shù)的發(fā)展，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的問(wèn)題將會(huì)得到完善解決，促進(jìn)著我國(guó)軌道交通行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[5]翟維麗.城市軌道交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)問(wèn)題研究[D].吉林大學(xué),2007.

篇(6)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)主要由列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)、聯(lián)鎖設(shè)備、軌道電路等組成。作為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)最重要的組成部分，列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)主要功能就是對(duì)行車指揮及列車運(yùn)行自動(dòng)化的一種最大限度地實(shí)現(xiàn)，同時(shí)起到確保列車安全運(yùn)行及提高運(yùn)輸效率的作用，只有這樣才能降低工作人員的工作量，對(duì)城市軌道交通的通行能力進(jìn)行充分發(fā)揮。ATC（automatictraincontrol）系統(tǒng)主要有三部分構(gòu)成，包括：列車自動(dòng)防護(hù)（ATP—automatictrainprotection）、列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO—automatictrainoperation）及列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS—automatictrainsupervision）。ATP系統(tǒng)分為軌旁ATP和車載ATP，負(fù)責(zé)對(duì)列車的運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，對(duì)列車進(jìn)行超速防護(hù)、車門監(jiān)督和速度監(jiān)督，保證列車的安全間隔。ATO系統(tǒng)分為軌旁ATO和車載ATO，其應(yīng)用的主要目的就是對(duì)“地對(duì)車控制”的一種實(shí)現(xiàn)，就是實(shí)現(xiàn)地面信息對(duì)列車運(yùn)行情況的一種良好控制，并送出車門和屏蔽門同步開(kāi)關(guān)信號(hào)。ATS系統(tǒng)主要有兩部分中央ATS與車站ATS，其應(yīng)用的主要目的就對(duì)列車運(yùn)行監(jiān)督及控制，包括：列車運(yùn)行情況和設(shè)備的集中監(jiān)視、自動(dòng)排列進(jìn)路、自動(dòng)列車運(yùn)行調(diào)整、自動(dòng)生成時(shí)刻表、自動(dòng)記錄實(shí)際列車運(yùn)行圖、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及各種報(bào)表的自動(dòng)生成，輔助調(diào)度人員對(duì)全線進(jìn)行管理。聯(lián)鎖設(shè)備有中央聯(lián)鎖系統(tǒng)和車站聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)，主要對(duì)室外設(shè)備信號(hào)機(jī)和道岔進(jìn)行控制，排列列車進(jìn)路并傳送進(jìn)路信息給軌旁ATC設(shè)備。軌道電路主要用于傳送軌道電路信息和ATP報(bào)文信息。

2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)方案

通常情況下在城市交通疏解任務(wù)中城市軌道交通線路承擔(dān)著十分重要的任務(wù)，為確保人們出行的安全性，應(yīng)采用完整的、先進(jìn)的、高效的列車控制系統(tǒng)作為地鐵信號(hào)系統(tǒng)。正線信號(hào)系統(tǒng)采用完整的列車自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)，由ATS、ATP、ATO、聯(lián)鎖設(shè)備組成。車輛段/停車場(chǎng)由聯(lián)鎖設(shè)備、微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備、ATS分機(jī)等主要設(shè)備組成。目前城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)主要有準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞系統(tǒng)選擇。

2.1基于目標(biāo)距離模式的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)通常選用音頻數(shù)字無(wú)絕緣軌道電路作為目標(biāo)距離模式，這種模式的主要特點(diǎn)為信息傳輸量較大及抗干擾能力很強(qiáng)。列車車載設(shè)備依據(jù)由鋼軌傳輸而接收到的聯(lián)鎖、軌道電路編碼、線路參數(shù)、控制管理等報(bào)文信息，連續(xù)對(duì)列車追蹤運(yùn)行及折返作業(yè)進(jìn)行速度監(jiān)督，最大限度對(duì)其進(jìn)行超速防護(hù)，控制列車運(yùn)行間隔，以滿足規(guī)定的通過(guò)能力。由于音頻數(shù)字軌道電路具有極大的傳輸信息量，可以將目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)等信息提供給車載設(shè)備，為計(jì)算出列車相適應(yīng)的運(yùn)行模式速度曲線，將ATP車載設(shè)備與固定的車輛性能數(shù)據(jù)進(jìn)行充分地結(jié)合。

2.2基于通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)（CBTC）基于通信的移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)具有極為先進(jìn)的發(fā)展技術(shù)，是列車控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是國(guó)際ATC先進(jìn)水平的代表。是獨(dú)立于軌道電路的高精度列車定位。CBTC系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)車與地、地與車間之間的雙向數(shù)據(jù)通信，可以選用自由空間無(wú)線天線、交叉感應(yīng)電纜環(huán)線、漏泄電纜以及裂縫波導(dǎo)管等方式進(jìn)行有效通信。依據(jù)列車的位置信息及進(jìn)路情況軌旁ATP設(shè)備可以有效對(duì)每一列車的移動(dòng)權(quán)限進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，同時(shí)根據(jù)列車位置速度的變化不斷更新數(shù)據(jù)，利用連續(xù)車地通信設(shè)備向列車進(jìn)行信息的發(fā)送。依據(jù)接收到的移動(dòng)授權(quán)及本身的運(yùn)行狀態(tài)車載設(shè)備可以對(duì)列車運(yùn)行速度曲線及防護(hù)曲線進(jìn)行有效計(jì)算，在ATP子系統(tǒng)的保護(hù)防御過(guò)程中，在該速度曲線下ATO子系統(tǒng)或人工駕駛控制列車可以正常運(yùn)行。可以最大限度地實(shí)現(xiàn)后續(xù)列與前行列車尾部的緊密性，并始終處于安全距離范圍內(nèi)。在確保安全的基礎(chǔ)上，CBTC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)間通過(guò)能力的有效提高，同時(shí)不受軌道電路區(qū)段分割的限制。雖然CBTC系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)因?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高、調(diào)試周期較長(zhǎng)等一些不盡如人意的地方，但是CBTC系統(tǒng)在具有自身優(yōu)越性的同時(shí)已經(jīng)成為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的首選方案。其相對(duì)于準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的優(yōu)越性是不可取代的。

3城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通信設(shè)備的傳送方式

3.1通過(guò)軌道電路進(jìn)行傳送軌道電路不僅可以檢測(cè)列車占用情況，也可以傳遞報(bào)文信息給車載設(shè)備。在軌道電路不忙的情況下，將軌道電路信息傳送給聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)列車對(duì)軌道進(jìn)行占用時(shí)，利用裝置切換，并將發(fā)送軌道電路信息的作業(yè)進(jìn)行停止，開(kāi)始采用軌旁設(shè)備將ATP報(bào)文信息連續(xù)向鋼軌進(jìn)行發(fā)送，將接收和發(fā)送設(shè)備裝置在列車底部，可將接收到的信息向車載設(shè)備進(jìn)行傳遞，同時(shí)也可以向地面發(fā)送列車信息。

3.2通過(guò)軌間電纜傳送單獨(dú)沿著鋼軌鋪設(shè)一條線路，專門用于傳送ATP報(bào)文信息，此方法安全可靠，但費(fèi)用較高。

3.3通過(guò)點(diǎn)式應(yīng)答器傳送在軌道電路的部分地方進(jìn)行應(yīng)答器的設(shè)置，應(yīng)答器的設(shè)置主要有兩種形式：固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器與可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器。用于存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)的應(yīng)答器為固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器，可變應(yīng)答器通過(guò)對(duì)中心進(jìn)行控制來(lái)取得數(shù)據(jù)，將接收和發(fā)送天線安裝在列車底部，當(dāng)列車運(yùn)行在應(yīng)答器位置經(jīng)過(guò)時(shí)可以感應(yīng)到應(yīng)答器的信息，然后進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，因?yàn)檫@種信息的傳送不具有連續(xù)性，只能在一定位置才能進(jìn)行接收，因此這些位置被叫做點(diǎn)式ATC。

3.4通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行傳送無(wú)線車地通信主要采用無(wú)線方式，由控制中心來(lái)實(shí)現(xiàn)車載ATP/ATO的功能，利用無(wú)線交換器和軌旁無(wú)線單元AP與車載無(wú)線通信設(shè)備進(jìn)行時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換。一般情況下一個(gè)控制中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一條線路上所有車站的控制，當(dāng)控制中心設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，為了確保整條線路不出現(xiàn)癱瘓現(xiàn)象，可以將車站現(xiàn)地工作站和車站ATS遠(yuǎn)程控制單元設(shè)置在車站。這樣當(dāng)控制中心出現(xiàn)故障之后，車站工作人員可通過(guò)車站現(xiàn)地工作站進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)的功能，ATS遠(yuǎn)程控制單元可代替中央ATS系統(tǒng)向聯(lián)鎖系統(tǒng)和軌旁設(shè)備發(fā)送相關(guān)信息，此時(shí)ATS遠(yuǎn)程控制單元所具有的信息不全面，但能夠保證列車在本站的正常運(yùn)行。

4結(jié)語(yǔ)

篇(7)

關(guān)鍵詞:信號(hào)系統(tǒng);安全性;可靠性

1概述

軌道交通系統(tǒng)作為大容量的公共交通工具，其安全性直接關(guān)系到廣大乘客的生命安全。信號(hào)系統(tǒng)作為保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備，在軌道交通系統(tǒng)中有舉足輕重的地位，通常由列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(AutomaticTrainControl，簡(jiǎn)稱ATC)組成。ATC系統(tǒng)包括列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)(AutomaticTrainSupervision，簡(jiǎn)稱ATS)、列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)(AutomaticTrainProtection，簡(jiǎn)稱ATP)、列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)(AutomaticTrainOperation，簡(jiǎn)稱ATO)。其中，ATP主要對(duì)行駛中的列車進(jìn)行監(jiān)控和安全防護(hù)，避免其出現(xiàn)聯(lián)鎖備或自身系統(tǒng)中出現(xiàn)問(wèn)題故障而影響列車運(yùn)行安全。ATS對(duì)列車的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督與控制，可使行車調(diào)度工作者對(duì)整個(gè)線路的列車進(jìn)行全面、系統(tǒng)、完整的管理。ATO則通過(guò)分析地面情況來(lái)對(duì)列車進(jìn)行控制，避免列車在行駛中突然加速或減速，提高列車運(yùn)行的舒適性和節(jié)能性。3個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全性分析

對(duì)于軌道交通信號(hào)系統(tǒng)而言，安全性主要是指行車的安全和乘客的人身安全。在列車的行駛過(guò)程中，無(wú)論是因?yàn)樵O(shè)備出現(xiàn)故障，還是因?yàn)殡娐贰④浖霈F(xiàn)問(wèn)題，都可能會(huì)影響到列車的正常行駛，而由此造成的誤動(dòng)或錯(cuò)誤操作，極有可能造成嚴(yán)重的安全事故。為此，在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，應(yīng)該以故障－安全為原則。在此過(guò)程中，需要解決的問(wèn)題主要包括軌道數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集與驅(qū)動(dòng)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)热齻€(gè)方面的故障－安全問(wèn)題。可以采用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，如容錯(cuò)技術(shù)、故障檢測(cè)和診斷技術(shù)以及多重化技術(shù)等，均能夠?yàn)樘岣哕壍澜煌ㄐ盘?hào)系統(tǒng)的安全性提供技術(shù)支持。

2．1ATS系統(tǒng)

在控制中心設(shè)立兩套ATS系統(tǒng)，互為熱備份，即其中的一個(gè)系統(tǒng)在線時(shí)，另一個(gè)系統(tǒng)也在不斷更新其數(shù)據(jù)信息，當(dāng)出現(xiàn)故障需要切換時(shí)，熱備份系統(tǒng)在很短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)軌旁信息的掃描，從而保證系統(tǒng)獲取最新的數(shù)據(jù)。各車站和車輛段ATS系統(tǒng)通過(guò)冗余配置的網(wǎng)絡(luò)通道和控制中心ATS連接，實(shí)現(xiàn)信息交換，以保證某點(diǎn)或某段通信信道發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)仍能正常工作。ATS系統(tǒng)采用DCS系統(tǒng)提供的接口獨(dú)立組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的安全獨(dú)立穩(wěn)定傳輸。ATS采用集中控制的方式，可以減少系統(tǒng)維護(hù)工作，并且減少沿線工區(qū)和人員配置。車站自動(dòng)控制為控制中心自動(dòng)控制的降級(jí)模式，當(dāng)控制中心設(shè)備故障或者控制中心與車站通信網(wǎng)絡(luò)故障，造成控制中心ATS子系統(tǒng)無(wú)法正常工作時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)降級(jí)為車站自動(dòng)工作模式，此時(shí)ATS本地系統(tǒng)根據(jù)本地服務(wù)器中存儲(chǔ)的時(shí)刻表信息繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)路自動(dòng)辦理。

2．2ATP系統(tǒng)

由于ATP系統(tǒng)主要是對(duì)列車的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)控，因此其安全性設(shè)計(jì)應(yīng)該將重點(diǎn)放在保證設(shè)備系統(tǒng)安全上。首先，ATP系統(tǒng)可以利用雙層網(wǎng)絡(luò)與全冗余的模式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)中的所有設(shè)備都設(shè)置相應(yīng)的冗余接口，并做好備份，以保證系統(tǒng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障后系統(tǒng)也可以不受影響而正常運(yùn)行。其次，編碼軟件也可以利用冗余技術(shù)，且編碼中不可出現(xiàn)循環(huán)語(yǔ)句，這樣是為了保證某個(gè)編碼控制程序出現(xiàn)中斷后可以繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，且不會(huì)形成死循環(huán)的問(wèn)題。第三，為了進(jìn)一步保證系統(tǒng)的安全性與可靠性，對(duì)于一些較為重要或者較為容易出現(xiàn)故障的設(shè)備，應(yīng)該進(jìn)行雙重備份。同時(shí)，為了避免強(qiáng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，還要在電路中設(shè)計(jì)一定的防沖擊電路和防干擾措施。這樣才可以很好地保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。例如地面ATP子系統(tǒng)一般采用“二乘二取二”安全冗余設(shè)計(jì)，帶獨(dú)立“故障－安全”檢驗(yàn)的安全冗余系統(tǒng)，其硬件平臺(tái)從硬件設(shè)計(jì)上采用了“二乘二取二”結(jié)構(gòu)、雙系并行工作的“二乘二取二”安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)部通信和外部通信都采用冗余通道設(shè)計(jì)。雙系之間采用隔離技術(shù)，對(duì)其中一系進(jìn)行維修與替換不會(huì)對(duì)另外一系以及其他子系統(tǒng)正常工作有任何影響，任何一個(gè)計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不能正常工作，整個(gè)系統(tǒng)仍可繼續(xù)正常運(yùn)行，不會(huì)導(dǎo)致其他子系統(tǒng)的無(wú)故切換。

2．3ATO系統(tǒng)

作為以地控車的控制系統(tǒng)，ATO系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)列車的啟動(dòng)、牽引、巡航、惰行和制動(dòng)的控制，以較高的速度進(jìn)行追蹤運(yùn)行和折返作業(yè)，確保達(dá)到設(shè)計(jì)間隔及旅行速度。當(dāng)其因故障無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行，應(yīng)該能夠盡快轉(zhuǎn)入人工操作的程序中，以保證列車安全運(yùn)行。同時(shí)，在系統(tǒng)的運(yùn)行中需要大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該首先循環(huán)傳送。為了保證行駛中的列車和地面工作站點(diǎn)之間可以隨時(shí)聯(lián)系溝通，在列車出站之前，要對(duì)ATO系統(tǒng)進(jìn)行檢查，尤其是要對(duì)接口處進(jìn)行仔細(xì)檢查，以保證系統(tǒng)的安全工作。ATO系統(tǒng)主要與列車控制系統(tǒng)非安全性的功能相關(guān)，深圳地鐵7號(hào)線車載ATO子系統(tǒng)在車頭、車尾各設(shè)置一套，單套ATO子系統(tǒng)采取雙機(jī)熱備的冗余架構(gòu)，若一系出現(xiàn)故障，可自動(dòng)切換為備機(jī)工作。

3軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的可靠性分析

對(duì)于系統(tǒng)可靠性要求，目前一般以平均功能故障間隔時(shí)間(MeanTimeBetweenFunctionalFailure，MTBFF)和平均故障間隔時(shí)間(MeantimeBetweenFailure，MTBF)兩個(gè)參數(shù)作為定量可靠性性分析指標(biāo)。規(guī)定系統(tǒng)的MTBFF應(yīng)考慮影響系統(tǒng)完成規(guī)定功能的所有故障，系統(tǒng)的MTBF則既包括影響系統(tǒng)功能的故障，也包括不影響系統(tǒng)功能完成(例如由于設(shè)備冗余)的所有故障。考慮實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)評(píng)估時(shí)，MTBF作為基本可靠性的特征量，應(yīng)反映出系統(tǒng)對(duì)維修人力、費(fèi)用及備品備件的需求。如果一個(gè)系統(tǒng)基本可靠度低，即便任務(wù)可靠度滿足要求，也會(huì)導(dǎo)致該系統(tǒng)維護(hù)成本太高，不能說(shuō)該系統(tǒng)是一個(gè)可靠的系統(tǒng)。因?yàn)椋灰性O(shè)備故障，即使由于設(shè)備采用冗余并沒(méi)有影響系統(tǒng)功能的完成，卻仍馬上需要有維修人員進(jìn)行診斷、維修或更換備件。而軟件故障是指軟件設(shè)計(jì)的缺陷在一定的運(yùn)行條件下，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)可感知的不正常、不正確和不按規(guī)范執(zhí)行的狀態(tài)。任何軟件內(nèi)部缺陷引起的錯(cuò)誤，不在用戶維修范疇內(nèi)，并且用戶也無(wú)法維修，因而考慮軟件故障，并不能考察出系統(tǒng)對(duì)維修人力、費(fèi)用和備品備件的需求。因此，針對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，MTBF應(yīng)主要考慮硬件故障。MTBFF則應(yīng)綜合考慮硬件故障與軟件錯(cuò)誤，考察系統(tǒng)在規(guī)定的任務(wù)剖面中完成規(guī)定功能的能力。隨著現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)中采用計(jì)算機(jī)(包括微機(jī)、單片機(jī))越來(lái)越廣泛，由軟件來(lái)承擔(dān)安全和可靠性需求的比重越來(lái)越大，因而軟件的可靠性在完成系統(tǒng)功能方面往往起著至關(guān)重要的作用。實(shí)際運(yùn)行的故障統(tǒng)計(jì)也表明，由于軟件缺陷引起的系統(tǒng)功能失效約占故障總數(shù)的70%。因此，只有綜合考慮軟件故障和硬件故障，才能全面準(zhǔn)確地衡量系統(tǒng)完成規(guī)定任務(wù)的可靠度。綜上所述，信號(hào)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)可以參考國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，明確MTBF主要考慮硬件故障以衡量系統(tǒng)對(duì)維修人力、費(fèi)用及其備品備件的要求;MTBFF綜合考慮軟件和硬件故障，以便準(zhǔn)確考察系統(tǒng)完成規(guī)定功能的能力。例如在城市軌道交通中，由于ATP系統(tǒng)在正常駕駛模式下使用是惟一能連續(xù)控制列車運(yùn)行，并長(zhǎng)期確保列車安全運(yùn)行的駕駛模式。降級(jí)駕駛模式是ATP系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況下，在限速條件以人工駕駛來(lái)降低列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)所采用的一種駕駛模式。不過(guò)，該模式并不能避免所有風(fēng)險(xiǎn)，所以要求正常駕駛模式必須非常穩(wěn)定可靠，以盡量減少采用降級(jí)駕駛模式。鑒于上述因素，在國(guó)外城市軌道交通工程中，提出ATP系統(tǒng)正常駕駛模式的可靠性必須高于99．99%。參考相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)軸設(shè)備平均無(wú)故障工作時(shí)間≥1.75×105h;BTM天線≥2．5×105h;雷達(dá)傳感器在40℃環(huán)境溫度下，平均無(wú)故障時(shí)間≥1．66×105h;速度傳感器平均無(wú)故障時(shí)間≥1×105h。

4軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全性與可靠性的關(guān)系

信號(hào)系統(tǒng)的安全性與可靠性相輔相成，并且相互影響。可靠性是衡量系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力，而系統(tǒng)的安全性是衡量系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)不致產(chǎn)生危險(xiǎn)側(cè)輸出的能力，二者密不可分。系統(tǒng)的可靠性越高，其發(fā)生故障的概率越小;系統(tǒng)的安全性越高，發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生危險(xiǎn)側(cè)輸出的概率也就越小。

參考文獻(xiàn):