城市軌道交通信號系統兼容推廣可行性分析

吳礦寧，蔡 娟

（重慶公共運輸職業學院 重慶 402247）

1 引言

目前，我國城市軌道交通建設與運營的模式以：單線建設，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制式的選取各不相同，各家信號系統供應商遵守的設計規范很是寬泛，導致一條地鐵線路信號系統從施工建設到運營維護只能由一家信號設備供應商完成，若要進行既有線路改造，需對信號系統進行重新設計，易造成資源浪費。隨著城市發展及市域快速軌道、城市及城市群軌道交通網絡化建設，開發符合具有兼容性的互聯互通的CBTC系統將成為業主進行信號系統招標投標時的基本需求。

2 互聯互通與信號系統兼容簡介

中國城市軌道交通協會組織發布的《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統（CBTC）接口規范——互聯互通接口規范》對信號系統互聯互通進行了定義，城市軌道交通CBTC系統互聯互通是指裝備不同信號廠家車載設備的列車，可以在裝備不同信號廠家軌旁設備的一條軌道交通線路內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是指采用成體系的標準化信號系統。確定統一的接口標準規范，各信號系統生產廠商依據技術標準生產具有兼容性的城市軌道交通CBTC系統。

3 信號系統兼容推廣可行性分析

3.1 歐洲標準（ETCS）為信號系統兼容的推廣提供思路

歐洲是世界上鐵路信號技術最發達的地區之一，面積小國家數量多，在未確定ETCS標準之前，歐洲鐵路網上，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，列車運行控制系統多達十余種。例如：如LZB系列、TVM系列等，這些信號和控制系統之間互不兼容。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，要么根據線路的不同裝備多種不同的控制系統，當列車穿抵達另一個國家后，切換相應的運行控制系統（需在列車上安裝多種制式的車載設備）。兩種方式均降低運輸效率，同時又因列控系統價格昂貴，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，不同廠商的關鍵子系統、車載和地面設備能夠兼容互換同時降低設備運營維護成本，研究并訂立了歐洲標準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技術規范。ERTMS/ETCS技術規范確定了ETCS0級～ETCS3級共5個應用等級，逐步脫離地面信號設備，例如軌道電路、計軸器等，實現基于無線通信的列車控制。歐洲標準(ETCS)的建立，說明軌道交通不同型號信號系統之間實現系統兼容是可以實現并得到推廣與運用的。

3.2 技術標準的確定為信號系統兼容的推廣提供基礎條件

中國城市軌道交通協會技術裝備專業委員會從2014年起已經開始組織進行《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統（CBTC）接口規范-互聯互通接口規范》系列標準的編制工作，共分為12個部分，包括《互聯互通系統框架和功能分配技術要求》、《互聯互通應答器報文規范》等文件，針對信號基礎標準，共有14項，包括了車載電子地圖規范、應答器地車報文規范、CBTC系統徹底連續通信協議規范、CI與CI接口協議規范、ZC與ZC協議接口規范、ATS與ATS接口協議規范、MSS與MSS接口協議規范、車載ATP/ATO與車輛接口規范、互聯互通測試驗證技術規范（點式部分）、互聯互通測試驗證技術規范（CBTC部分）等其他四項內容。一套完整的具有中國特色的城市軌道交通互聯互通CBTC信號系統技術標準為信號系統兼容的推廣提供了有力的技術支持。

3.3 信號系統兼容順應城市軌道交通互聯互通的發展需求

要實現列車、車輛段、車輛維修裝備的資源共享和資源的合理分配，制定更加科學的調度計劃，同時為旅客提供更舒適便捷的服務，信號系統實現互通是實現城市軌道交通系統互聯互通跨線運營組織的基礎環節。同時信號系統兼容有效降低信號系統運營維護成本，有利于進行既有線改造，確定國產化、自主化信號系統的優勢地位，避免產生無序競爭。

3.4 重慶市軌道交通互聯互通示范工程的實施為信號系統兼容的推廣提供模板

實現信號系統兼容下的互聯互通，首先在保障不喪失安全性的前提下各線路需要有統一的軌旁設計原則和設備安裝原則，統一根據技術標準提出的性能指標計算出設計參數，例如設置間距，也要考慮相應安全余量；其次線路電子地圖統一定制與描述，可以使各信號系統內部子系統間相應接口，如區域控制器與車載控制器之間的接口更加規范，根據線路電子地圖可以進行信號系統的整體設計，招標方依據線路電子地圖進行招標，廠家依據要求進行系統設計與調整。當然除了信號系統內部各子系統之間要兼容外，與通信、供電、車輛、視頻監控等設備系統之間都要實現匹配。重慶市互聯互通國家示范工程的實施為信號系統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和環線作為國家示范工程，正在嘗試采用互相兼容的信號系統模式下的互聯互通，對CBTC系統的互聯互通規范進行驗證。該工程從設計階段開始就對線路、車站、供電、限界、車輛等各個環節進行統一策劃與部署。此次試驗互聯互通的是4、5、10號線和環線。其中4號線建設時間相對靠后，現階段正在調試的是5、10環線三條線路。而此次試驗實際上是按互聯互通統一標準進行招標和實施的，其跨線接口、車地通信接口及車地通信制式等均已統一，由不同廠家生產出符合接口標準的信號系統。在技術層面上能實現以上線路的信號系統互聯互通，其中5號線的廠家是中國通號，采用的FZL300型CBTC互聯互通信號系統，這是為城市軌道交通互聯互通量身定制的一套系統，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之間，互相兼容、互相交流的基礎。10號線的廠家是鐵科院，采用MTC-I型CBTC系統，系統可確保控制中心與車站、軌旁設備與車載設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間信息傳遞無誤。環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。重慶軌道交通互聯互通示范工程的實施為信號系統兼容的推廣提供模板。

4 結語

實現互聯互通是城市軌道交通的發展趨勢，其中各信號系統子系統之間實現兼容，各跨線接口、車地通信接口及信號系統制式統一化、標準化、規范化，為城市軌道交通系統互聯互通的實現奠定了堅實的基礎。相關技術標準的確定、市場的需求、軌道交通的發展趨勢以及重慶市互聯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兼容互聯互通是可行的、可推廣的。

[1] 葉富智.城市軌道交通在同一CBTC信號系統下列車跨線運營研究[J].城市軌道交通研究，2015（12）：40.

[2] 李兆齡.城市軌道交通信號系統互聯互通的研究[J].鐵路通信信號工程技術，2016，13（5）：50-53.

[3] 朱翔.實現基于通信的列車控制互聯互通的若干思考[J].城市軌道交通研究，2006(9)：6-8.