城市軌道交通信號系統新技術發展前景

甄向龍

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

近年來，隨著產業信息的高度自動化發展，中國主要城市的軌道交通網絡在逐步實現信息互聯、網絡智能化的路上已取得成效，在軌道交通領域，全自動駕駛技術，車輛通信技術，互聯網連接和信息技術等得到了迅速發展。高自動化，高集成度，軟硬件資源共享是發展智能城市交通信號系統技術的方向。

1 城市軌道交通信號系統的相關內容

從理論上講，對城市軌道交通信號系統的大致分類主要依據系統運行的不同場景，在列車調度環節，由系統掌控列車運行行程，通過一系列智能傳感設備對列車的實際運行情況進行檢測，在此基礎上實現有效的控制，并通過數字化信息予以展現，為列車的正常運行提供安全保障。系統的邏輯結構基于計算機信息技術，以便列車的行駛實現自動控制，并保障在監控下對列車進行雙向控制，使列車各項系統具備自動化條件。

2 城市軌道交通信號系統新技術的應用

2.1 全自動駕駛日常運營場景描述

城市列車的自動駕駛系統是鐵路運輸技術發展的方向，因為它具有改善列車運行安全性和可靠性的功能，在增加運輸能力和降低的運輸成本方面的優點十分明顯。在全自動列車投入運行之前，系統模式會自動喚醒，運行前進行充分測試，自動駕駛到過渡軌道，進入干線，升級為CBTC系統，按時運輸乘客并在車站之間進行駕駛。能夠調控車輛在車站進行準確的停車，在開門和關門動作以及自動折回入庫方面均有很好的自動化優勢，完成停車操作后能夠及時上傳數據，自動進入睡眠狀態。

2.2 城市軌道交通信號系統互聯互通

當前用于城市軌道交通的CBCT系統是主要的應用系統。該系統的交互作用是指來自不同制造商的列車可以在不同的鐵路上運行，其目的是開放并系統地操作整個城市的鐵路運輸網絡，共享有關使用城市鐵路的使用信息。不斷改進科學技術，建立未來的城市信號系統和發展互聯互通的首要條件是建立標準化的信號系統并形成系統特性。我們可以考慮以下內容：建立統一的系統框架，以集成系統功能和體系結構，標準化互連和操作界面，遵循一致的設計和安裝原則，促進后期調度工作的順利開展。CBCT系統之間的連接必須在技術，車輛接地端口，外部接口和測試方面進行規范。規范包括闡明系統設計的總體目的和技術要求，系統架構的集成，功能的良好分配以及電子地圖的標準化；必須從連續通信協議和應答器角度考慮車輛基本接口的屬性[1]。

2.3 城市軌道交通CBTC系統互聯互通

連接線路之間的鐵路運輸的CBTC系統的連接意味著，配備有不同CBTC制造商提供的船舶設備的列車將在不同線路制造商的線路上運行。互連的總體目的是支持聯通多式聯運的鐵路運輸網絡的運營，并實現鐵路運輸網絡資源的共享和管理。目前，中國的CBTC鐵路運輸系統直接依賴進口，因此由于與不同供應商的CBTC系統接口標準不兼容而無法互連。伴隨著城市中城市交通建設的擴大，中國對軌道交通提出了新的要求，即“節省成本，避免再投資并進行網絡的建設，運營和管理”。隨著中國城市發展協會互連標準和技術規范的不斷發展，CBTC系統的互連旨在成為進一步發展的方向。

2.4 自動化功能

（1）正線運行。包括站臺點的自動對位調整、發車過程減少人因操作、遠程自動清客等。

（2）車輛段實現自動化。此階段包括車輛自動喚醒與休眠的實現，列車自動出入以及調度工作的高自動化。在運維方面，尤其在庫門防護和有人區與無人區隔離上可以實現基本自動控制。

（3）應急處理。蠕動、站臺門與車門對位隔離、緊急手柄與列災等系統聯動、車輛監測信息處置及上報、遠程操控、乘客疏散及應急逃生、站臺關車門與清客確認。以冗余方式處理地面、車載系統和車輛硬件設備。其中，車載系統包括列車信息管理系統，例如TDMS，速度傳感器，天線等。而在針對地面系統的設備包括ATP與軌旁ATS繼電器等[2]。

2.5 系統軟件升級并提高運行的穩定性

與傳統的CBTC系統相比，全自動CBTC系統需要更多功能，這要求將信號系統連接到多個外部系統以實現集中控制和集成通信。需要從應用程序體系結構中重新設計一個大型而復雜的控制系統。通常，它會逐步改進現有系統的軟件（模塊化和分層的軟件模型使升級系統和外部擴展變得容易）。通過軟件系統實現整個系統的穩定性保障[3]。

3 城市軌道交通信息化建設的發展前景

為了加快我國城市軌道交通的發展，有必要朝著城市建筑交通信息化建設的方向發展，這是中國城市軌道交通發展的當務之急。盡管城市的鐵路信號系統的建設取得了良好的效果，但仍保留在傳統的建設模式中。面對這些挑戰，必須充分實施基于計算機信息技術的系統改良并將其有效地用于城市中的列車運輸環節。從城市的軌道交通信息的總體架構中，我們可以總結出以下六個角度：

3.1 設計感知層

感知層主要完成對外部信息的采集和歸納匯總分析，通過集成外部傳感設備，充分發揮現代射頻技術和先進藍牙技術的產品優勢來完成對外部環境的模擬。

3.2 設計網絡層

這一部分主要是加強系統中信息的有線交流和無線交流，提高系統交互效率，使系統間的數據傳遞更快，保證系統在面對各種復雜網絡條件情況下都能有正常的反饋。

3.3 設計數據層

這部分主要是將系統中的各項數據都集中在一起進行管理，針對不同的業務來提供相應的數據信息，以保障城市軌道交通信號系統的正常運行[4]。

3.4 設計平臺層

這一層有效應用了大數據技術，創建云計算平臺，科學而快速地處理各項數據信息，保障信息數據的安全行，并逐步實現信息數據共享。

3.5 設計應用層

這一層主要是負責列車的運營，除了生產指揮工作之外，還設計到乘客服務和企業管理部分，包括了基本建設和管理的各大業務。

3.6 設計展示層

這部分主要是建設鐵路運輸門戶，實現良好的訪問反饋。城市鐵路運輸系統可以分為兩個大方向：①創建一個全面的技術規范系統，實現技術層面的標準化管理。②建立可靠的信息安全網絡，規范系統性能。建立用于城市列車運輸信息系統的可靠安全保護。信息必須以多種方式存儲，存儲安全包括平臺，數據，通信，應用程序和管理等多個方面[5]。

4 結束語

我國的經濟基礎設施建設正處于穩步的發展當中，城市化水平正在提高，通過交通運輸行業的發展，城市軌道體系建設已進入網絡化的新時代，許多城市在專業人才的需求上都有較大缺口，運輸通信系統方面的培訓具有良好的發展前景。