基于通信的城市軌道交通軌旁信號的分析

劉志水

（株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南 株洲 412000）

隨著國內城市建設進程的加速和城市人口居住數量的不斷增多，城市軌道交通以其穩定可靠、節能且不受外界干擾等特點，被廣泛應用?；谕ㄐ诺某鞘熊壍澜煌ㄜ壟韵到y是國內最先進的軌道交通控制系統，并且被很多發達國家所借鑒用做其城市的軌道交通項目中。而基于通信的列控系統軌旁是城市軌道交通控制的關鍵環節，其系統的模擬仿真不但可以模擬進路排布、列車行駛等運行場景，給出系統測試所需要的科學依據，還可以對列車群控制和行車壓力進行測試。所以，城市軌道交通軌旁設計具實際意義。

1 軌道交通信號模擬技術國內外研究現狀

軌道交通信號模擬技術在國外發生較早，獲取的經驗較多，當下，國外已經完善的系統有，日本研發的UTRAS (Universal TrainSimulator)系統、美國卡耐基梅隆大學軌道研究中心開發的TOM(TheTrainOperations Model)系統，歐洲ORTHSTAR公司研發的Trainstar系統，西門子公司研制的VICOS T&S仿真系統等。UTRAS系統是根據日本新干線而設計的，該系統可以組建列車運行模型、研究列車運行駛延誤和計算列車運行效率，TOM系統是一個全面的軌道交通分析系統，其基本作用多為對列車能耗及其供電性能和列車穩定運行安全和效率的評估，Trainstar屬于機車駕駛的輔助仿真系統，其主要的設計結構是將導航原理和列車模擬技術相互融合，其重點在于大幅度降低列車能耗、加大列車的操作和穩定性，順便可以對列車的制動和牽引行為進行預測；VICOS T&S系統的最大優勢在于駕駛室界面的真實感較強，其作用是對列車司機進行培訓。

國內在基于通信的軌道交通信號模擬技術的究最近一個時期發展較為迅速，很多研究機構和專家都在進行緊密的研究。其基本的研究有北京交大提出的CTCS-3仿真測試平臺；西南交大提出的基于多質點列車模型的牽引模擬軟件；國內鐵路通信集團和北京理工大學聯合發起的對上海地鐵線開發的列車自動運行仿真系統；中國鐵道科學研究院通信信號所對于廣州地鐵七號線路開發的城市軌道交通列車自動運行仿真。

2 基于通信的城市軌道交通軌旁信號的分析

2.1 城市軌道交通軌旁信號模擬平臺設計結構和特點

基于通信的城市軌道交通軌旁信號模擬平臺主要的作用是將通信技術和城市軌道交通軌旁有機的相結合，并對軌道線路的外部環境、軌旁設備的基礎配置、組織行車安全、車輛參數的設置狀態進行還原，由此為設計出高效的城市軌道交通軌旁系統奠定堅實的基礎。

城市軌道交通軌旁系統要具有較高的穩定性和安全性，可以在地面和車載間進行實時通信，并可以計算列車最優運行線路，保障了列車運行效率和安全性。大部分的城市軌道交通軌旁系統主要由(車載、聯鎖、ATS、ATO、綜合維護和檢測、區域控制器)等多個子系統組成，并且該系統可以利用通信來實現設備間的通信，將基于通信的城市軌道交通軌旁定義為五層。

（1）中央控制層：控制中心設施。

（2）通信層：配備控制中心和車站層設施間的核心通信網絡，并將其提供給無線通信網絡。

（3）車站層：具體的是說車站硬件設施房中的設施，其中包含車站ATS，CBI，ZC等。

（4）道旁層：該層面主要是說安置在軌旁的硬件設施，其中包含應答機、信號機、轉轍機。

（5）車載層：該層面是說車載可靠性的網絡設施，其中包含車載（ATP、ATO）等。

基于通信的城市軌道交通軌旁系統對安全需求性極高，而且系統設計需要滿足EN-50128，EN-50129，EN-50126的要求。而聯鎖系統、區域控制器、車載的需求條件是SIL4級陣70，并且需要采用半形式化方式來進行開發，在其開發中需要遵循的制度為：要詳細描述軟件的原則和功能，不能出現分叉，加大抽象表述程度，利用面向對象，并且要采用模板，降低人為的錯誤，減少開發周期。圖1為城市軌道交通軌旁系統結構圖。

2.2 通信技術下的軌旁信號顯示模式轉換特點

在基于通信的城市軌道交通軌旁中，列車控制子系統、聯鎖子系統都具有通信控制與后備兩種主要模式能夠實現任意轉換。而由通信控制子系統和其聯鎖相互協調可以完成模式的轉換條件，控制子系統可以配備實時的模式信息，并傳輸給聯鎖子系統，由聯鎖子系統進行決定軌旁信號的點燈模式。在通信控制和聯鎖子系統選取相同的模式時，城市軌道交通軌旁系統會依據選用模式運行。在通信控制和聯鎖子系統選取不同的模式時，會處理低級的模式，如此可以充分的保障系統的穩定運行?？梢詮娜缦碌膬蓚€方面進行闡述。

（1）選取通信控制模式，聯鎖會依據通信控制下的技術條件，所組建的進路不對區段空閑進行監測，通信控制系統會將運行方向、移動授權等信息發送給車載的系統，列車會通過通信控制子系統的移動授權運行，軌旁信號會處于滅燈和點燈兩種不同的模式。

（2）后備模式的選取，聯鎖會依據后備模式下聯鎖技術條件，監控進路下的軌道區域的空檔，并能充分的迎合其他進路的聯鎖條件，可以開放軌旁信號，由聯鎖保障運行的時段間隔，列車會依據軌旁信號顯示運行，軌旁信號此時會處于點燈狀態。

圖1 城市軌道交通軌旁系統結構圖

3 結語

基于通信的城市軌道交通軌旁系統，會依據先進的通信和計算機技術對列車進行連續的控制，降低運行時段的間隔，提升列車的運行效率。在當前，國內對其客運交通領域進行改革，針對列車的客運專線，信號機靈敏度不高的問題，比如車載設備出現問題，或者沒有安裝列車自動防護設備，會依據站間的閉塞模式進行行駛。在這種情況下，需要進行對城市軌道交通軌旁信號進行分析，先分析城市軌道信號模擬技術國內外研究狀態，對軌旁信號系統需求進行分析，給出基于通信的城市軌道交通系統設計結構和其特點，對城市軌道交通軌旁信號顯示模式轉換特點進行分析，有效地滿足城市軌道交通系統安全穩定運營要求。

參考文獻：

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