城市軌道交通互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)驗證平臺研究

秦小虎

摘 要：針對城市軌道交通大量開展的互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的方案研究，文章在分析其關(guān)鍵組成和技術(shù)要求的基礎(chǔ)之上，開展了對互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)驗證平臺的研究工作，以實驗室驗證平臺和試驗線現(xiàn)場驗證平臺為主要載體，綜合了仿真模型和實物驗證的功能，為下一步的互聯(lián)互通示范工程建設(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；CBTC；互聯(lián)互通；驗證平臺

隨著我國各大城市對城市軌道交通的大力建設(shè)，單線運(yùn)營存在的問題日益顯著，基于全局綜合調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營成為了必然的趨勢。然而，目前的各地城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營尚無法統(tǒng)一調(diào)度在不同線路上運(yùn)行的使用不同信號廠家的列車，無法共享運(yùn)力資源，造成較大的浪費。

以重慶市的城市軌道交通為例，截至2014年底，重慶軌道交通已經(jīng)建成并投入運(yùn)營的線路包括一號線、二號線、三號線、六號線，線路總長193.65公里。然而目前線路運(yùn)能與客流需求匹配性仍然較差，相同制式線路的列車不能靈活調(diào)配。如一號線和六號線，都是地鐵B型車系統(tǒng)，一號線沿線為城市核心區(qū)和商業(yè)中心，客流量增長很快，運(yùn)能已經(jīng)出現(xiàn)飽和，但配屬列車的增加還需要較長的時間；六號線則相反，客流量比預(yù)測客流小，運(yùn)能富余量較大。兩線間有交叉、有換乘，但因為使用的是不同廠家的信號產(chǎn)品，因而無法實現(xiàn)列車過軌，六號線雖然有足夠的備用列車卻無法與一號線共享。

1 研究的背景及意義

目前應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng)的列車自動控制系統(tǒng)有三種：包括基于移頻軌道電路固定閉塞系統(tǒng)、基于數(shù)字軌道電路的準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)、基于通信的移動閉塞系統(tǒng)（CBTC）。與前兩者相比，CBTC實現(xiàn)了移動閉塞，有助于縮短列車間隔時分、增大線路的通過能力，成為了城市軌道交通信號領(lǐng)域的主要選擇。

我國于2012年由中交協(xié)組織開始編制城市軌道交通CBTC信號系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，并于2013年6月發(fā)布了《中城協(xié)10號-2013城市軌道交通CBTC信號系統(tǒng)行業(yè)技術(shù)規(guī)范需求規(guī)范（暫行版）》，為互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的研究提供了基礎(chǔ)平臺。采用互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)將能進(jìn)一步發(fā)揮CBTC系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，提升其在建設(shè)、生產(chǎn)、運(yùn)營、維護(hù)期間的社會效益和經(jīng)濟(jì)價值，主要體現(xiàn)在：通過靈活的跨線運(yùn)營減少乘客換乘等待時間；通過快慢車運(yùn)營提高直達(dá)旅行的速度；通過全網(wǎng)資源共享能有效減少配屬列車的總數(shù)量節(jié)約建設(shè)運(yùn)營成本；通過提高線路復(fù)用度簡化站臺規(guī)模降低運(yùn)行能耗；通過降低備品配件庫存量減少資源的投入，等等。

正是因為互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)具有這些重要的優(yōu)勢，許多研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司都投入到對其的研究工作來，并提出了多種設(shè)計方案[1][2]。根據(jù)“2015城市軌道交通發(fā)展論壇暨第十六屆《城市軌道交通研究》理事會年會”發(fā)布的消息稱，城市軌道交通通信信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的有關(guān)規(guī)范正在制定中[3]。因此，在工程實施中究竟采用什么樣的解決方案、如何驗證各方案的實際運(yùn)行效果，就成為了擺在建設(shè)總承包單位面前的一項重要任務(wù)。

2 驗證平臺體系設(shè)計

2.1 主要技術(shù)指標(biāo)及要求

滿足系統(tǒng)設(shè)計行車間隔90秒，列車最高運(yùn)行速度達(dá)到120公里/小時，滿足區(qū)域線網(wǎng)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營要求，實現(xiàn)各線路列車跨線及共線運(yùn)行。

2.2 實驗室平臺設(shè)計

從技術(shù)層面來說，CBTC的互聯(lián)互通分為四個部分，即數(shù)據(jù)通信部分（DCS）、車載部分、軌旁部分和ATS部分[4]。實驗室驗證平臺需要緊密圍繞這四個部分進(jìn)行建設(shè)，并按照“半實物仿真運(yùn)行系統(tǒng)”、“綜合監(jiān)控系統(tǒng)”和“綜合測評系統(tǒng)”的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和集成。其中，做為核心層次的“半實物仿真運(yùn)行系統(tǒng)”還可以按照全局支撐層、代理層和模型/實物層劃分為三個細(xì)分結(jié)構(gòu)。整體組成結(jié)構(gòu)如圖1所示：

平臺采用分布式仿真技術(shù)，模塊間以松耦合機(jī)制相互通信，其中包含有車載控制器與ATS的互聯(lián)互通、車載控制器與區(qū)域控制器的互聯(lián)互通、ATS與區(qū)域控制器的互聯(lián)互通以及區(qū)域控制器之間的互聯(lián)互通。對于實物設(shè)備，底層的仿真運(yùn)行系統(tǒng)通過相應(yīng)的接口和代理接入仿真系統(tǒng)，保證程序的兼容性。

2.3 試驗線現(xiàn)場驗證平臺設(shè)計

由于設(shè)計原則和技術(shù)方案的不同，不同廠家的CBTC系統(tǒng)在工程設(shè)計階段存在差異，具體體現(xiàn)在：

（1）區(qū)段長度、站臺長度等線路參數(shù)設(shè)計原則不一致；

（2）應(yīng)答器、計軸、信號機(jī)、無線AP等軌旁設(shè)備的布置原則不一致；

（3）進(jìn)路、區(qū)段、信號機(jī)、道岔等線路設(shè)計元素的編碼規(guī)范不一致；

（4）軌旁設(shè)備的安裝規(guī)范不一致。

現(xiàn)場驗證平臺基于試驗線路或者試車線設(shè)計搭建，應(yīng)針對上述方面的差異，著重加強(qiáng)以下內(nèi)容的設(shè)計：

（1）合理劃分不同線路和集中站的管轄區(qū)域；

（2）在線路上設(shè)置站臺范圍、折返軌、移交區(qū)、聯(lián)絡(luò)線；

（3）根據(jù)互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的要求設(shè)計安裝室外軌旁設(shè)備，包括信號機(jī)、應(yīng)答器、計軸、無線軌旁設(shè)備、站臺門、折返按鈕及指示燈、緊急停車按鈕等；

（4）設(shè)置專門的地面室內(nèi)設(shè)備室，在合適的位置設(shè)置繼電器架、配線架，規(guī)劃不同廠家地面設(shè)備的接入方案，提供軌旁設(shè)備接口及電源，供被驗證的不同廠家設(shè)備接入驗證環(huán)境。

3 結(jié)束語

解決城市軌道交通信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通問題是網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的必然趨勢，相對眾多互聯(lián)互通方案的理論研究來說，對于如何在工程上驗證其可行性的研究目前尚相對較為薄弱，這勢必會影響將互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)投入實際建設(shè)的時間和效率。重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司近年來一直致力于探索互聯(lián)互通的實現(xiàn)途徑，積極爭取建設(shè)互聯(lián)互通工程的示范應(yīng)用，促進(jìn)重慶軌道交通運(yùn)營邁向一個新的臺階。

參考文獻(xiàn)

[1]武永軍.城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通解決方案[J].通訊世界，2014（10）：7-9.

[2]朱震.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通的設(shè)計與思考[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2015（2）：58-61.

[3]李繼成.城市軌道交通通信信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的有關(guān)規(guī)范正在制定中[J].城市軌道交通研究，2015（6）：52.

[4]于超，鄭生全，石文靜.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通方案研究[J].鐵路通信信號，2010（1）：44-47.