軌道交通信號系統發展與趨勢探討

孫石凱

中國鐵路北京局集團有限公司天津電務段 天津 300140

隨著通信與計算機控制技術的不斷發展，城市軌道交通線網互聯互通與列車全自動駕駛技術已經成功應用在部分線路上，兩種技術相結合所帶來的運營成本降低與運行效率提升的效果是十分顯著的，在可靠性方面也更優于人工駕駛。但隨著線網規模的擴大，運營能耗的不斷增加已經成為了一個亟待解決的新問題。同時基于車車通信的新型CBTC系統也逐漸進入了人們的視野。本文將針對上述幾個方面，對我國城市軌道交通信號系統今后的發展做一些簡要分析。

1 地鐵軌道交通信號系統可靠性及安全性的重要價值

保障城市交通系統的安全運營：地鐵軌道交通系統的安全性、可靠性是十分關鍵的部分，利于提升行人、乘車安全，信號系統是保證交通通行安全的必要設施，同時也是提高運營效率的舉措。對信號系統而言，可靠性是安全性的基礎，安全性是系統穩定運行的保障。當然運營安全與當地組織機構及相關人員的操作也存在較大關聯。出行便利度的提升：地鐵軌道交通系統可為大眾出行提供更為安全舒適的環境，乘車管理中必須加強安全性分析，在此基礎之上方可進行便利性考慮。借助信號系統可謂出行人員提供穩定的時間間隔周期，避免晚點、堵車等狀況的發生[1]。從另一個角度分析，地鐵軌道交通之在逐漸獲得大眾認可的同時，也明顯降低了交通擁堵壓力，所以說地鐵軌道信號系統對交通網絡的發展而言，提供了安全、可靠的保障。

2 城市軌道交通信號系統發展中存在的問題

2.1 維護支持方式缺乏統一性

雖然城市軌道交通信號系統在城市軌道發展過程中發揮著重要的作用，但是其具體應用和發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用優勢的發揮。首先，在維護支持方式方面缺乏統一性。信號系統在不同線路上選擇的維護支持方式不盡相同，所以工程建設的時候，由于用戶并不能對信號系統有充分的了解，對其應用優勢也不能完全掌握，使維護功能不能發揮。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一性和用戶不斷發展的需求之間存在較大的矛盾。

2.2 信號維護支持系統過分依賴人工

信號的維護支持工作不能將信息技術有效地應用到其中，導致維護管理工作往往需要借助人工才能夠完成，特別是在進行數據分析處理的時候如果應用人工，會使工作量成倍的增加，嚴重影響工作效率。再加上信息采集工作做得不到位，采集監控無法統一起來，也直接影響信號系統的發展。

2.3 對信息數據的分析和處理不統一

信號維護支持系統對正線設備信息數據分析和處理過程相對簡單，只需要負責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[2]。

3 探究城市軌道交通信號系統的應用和發展

3.1 ATO節能優化

在運營過程中，城市軌道交通系統消耗的主要能源為電能，基本不消耗其他形式的能源，列車牽引供電系統的能耗可以占到總體運營能耗的40%-50%，因此降低列車的牽引能耗是減少總體能耗與運營成本的有效途徑。ATO系統能夠實時地調整列車速度，保障列車安全、準時、舒適、節能地運行，優化ATO運行速度曲線與追蹤控制策略是實現節能運行的關鍵。目前的優化算法以單列車運行控制為主，主要有解析算法、數值算法和智能算法三種方式，但普遍無法應用于多車追蹤運行的情況。

3.2 全自動駕駛

目前，全自動駕駛技術已經在國內外的多條線路中得到了實踐，而且在很多方面相比人工具有更多優勢，例如：①由列車運行系統代替人工操作，提高響應速度與運行效率，縮短行車間隔，降低能源消耗；②可以減少由人為誤操作引起的事故；③降低司機和車站工作人員的勞動強度，避免長時間重復作業；④實現對發車間隔與發車時間的靈活調整，配合互聯互通技術可以在短時間內完成列車的跨線、并線運行調整。

全自動駕駛技術強化了控制中心的功能，在控制中心新增了車輛調度及乘客調度功能，并且可以遠程監測列車的車鉤、車門、走行部、緊急按鈕等設備的實時狀況，實時監控列車狀態，增強車輛的調度和維護功能。但與互聯互通相同的是，全自動駕駛技術所涉及的領域也遠遠超出信號系統所能處理的范圍，還需要其他多個領域之間的協調配合。城市軌道交通中互聯互通與全自動駕駛技術的結合，能夠有效地提高整體的運行效率，兩種技術今后將一同成為城市軌道交通的發展方向[3]。

3.3 車車通信

基于車車通信的信號系統主要優勢有：①簡化原有信號系統的結構，不設聯鎖與ZC子系統，減少設備間接口數量，降低成本；②減少了整個信號系統中需要傳輸的數據量，提高響應速度與傳輸速度；③前后車可實時并直接交互位置信息，不再經過ZC，減少車載的反應時間，進一步縮短行車間隔；④減少軌旁設備的使用，節省大量空間，對于土建與列車限界的要求更加寬松，降低施工難度。車車通信系統中減少了軌旁設備的使用，但這種優勢只有在車載控制器能夠完全取代聯鎖系統時才能發揮出最大的效果，聯鎖系統在傳統的CBTC系統中占據著十分重要的地位，而目前車車通信系統中的車載控制器還無法達到現有聯鎖系統所具有的安全與可靠程度。而且為了將原本的ZC控制功能轉移到車載控制器中，必須確定好故障后有效的降級運行措施，這些都是車車通信系統目前所面臨的問題。

4 結語

綜上所述，城市軌道交通信號系統是對城市軌道列車運行可靠性和安全性的有效監控系統，所以充分利用現代科學技術帶來的優勢，不斷推進城市軌道交通信號系統的發展，保障城市軌道運行的安全性和可靠性是城市化建設過程中重點研究的問題，更是未來城市軌道交通信號網絡建設的重要元素，促進功能豐富，快捷高效的城市軌道交通信號維護支持系統的現實意義重大。