基于互聯(lián)互通的軌道交通研究與探索

張海燕

摘 要：隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟水平的提高，軌道交通兩種主要制式信號系統(tǒng)在具體技術規(guī)格、系統(tǒng)架構和實現(xiàn)方式等方面存在的差異，深入探討了信號系統(tǒng)的兼容性及互聯(lián)互通的途徑。

關鍵詞：互聯(lián)互通;軌道交通研究

引言

21世紀以來，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市化進程的加快，城市軌道交通正式步入了快速發(fā)展的階段，軌道交通線網(wǎng)不斷拓展與延伸，網(wǎng)絡的通達性增強，且城市軌道交通具有安全、準點、快捷等優(yōu)點，城市軌道交通成為一線城市公共交通的最主要出行方式之一。但是，在軌道交通成網(wǎng)的情況下，國內(nèi)大部分城市地鐵線路仍是單線運營模式，乘客的出行需求沒有得到很好的滿足，一般乘客需要換乘不同線路才能抵達目的地，乘客的體驗感稍差。此外，各線路獨立建設和運營，資源共享不足。因此，基于互聯(lián)互通思維的軌道交通的研究應運而生，并且成為研究的熱點和方向，也是解決城市交通擁堵、提高軌道交通運營效率的有效途徑之一。

1軌道交通互聯(lián)互通現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)對于城市軌道交通互聯(lián)互通應用案例并不多，仍普遍采用單線獨立運行的模式。軌道交通作為城市中心區(qū)與市郊區(qū)連接線路，具有線路長、站間距長、高架站多的線路特征，同時設置了多個避讓車站，具備了開行快慢車條件。進一步縮短了乘客在途時間，提升了出行效率。但是，當前國內(nèi)互聯(lián)互通運營模式僅限于極個別的快慢車運營案例，并未真正實現(xiàn)跨線運行，更未達到路網(wǎng)層面上的互聯(lián)互通。

2基于互聯(lián)互通的軌道交通研究與探索

2.1合理設置跨線點、跨線方向

跨線點及跨線方向一經(jīng)確定，后期更改工程量、工程費用等較大。后期運營中，客流需求與跨線方向不相符時，跨線點、跨線方向的設置作用不大。跨線運營組織，本線列車跨線后會導致本線運能損失，跨線運能增加的情況。因此，跨線客流需要達到一定強度，跨線運營組織才有實際意義。可見，設計階段需做好客流預測，跨線點、跨線方向布置與客流相匹配。為滿足運能與客流匹配，跨線點、跨線方向選取宜為斷面出現(xiàn)明顯變化的車站，有條件的線路增設跨線方向。

2.2CBTC系統(tǒng)軌旁設備與CTCS-2+ATO系統(tǒng)軌旁設備的通用性

在CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)中：轉(zhuǎn)轍機設備可通用，只是安裝裝置尺寸差異較大;CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)的信號機設備可通用，只是顯示方案目前無法兼容;應答器設備可通用，但報文信息受系統(tǒng)制式差異影響，內(nèi)容差別較大;計軸設備可通用，但TCC、ZC及LC（區(qū)間控制器）設備的功能差異較大，實現(xiàn)功能的方式及通信協(xié)議差異也極大，目前不具備兼容條件，需要重新開發(fā)設備或采用冷備切換的方式來滿足跨線運營需求。

2.3優(yōu)化配線設計，提高運營組織靈活性

互聯(lián)互通運營模式存在本線運營列車與互聯(lián)互通運營列車相互干擾、相互制約情況，可從以下幾個方面優(yōu)化設計：一是互聯(lián)互通線路車輛基地選址可考慮選擇靠近互聯(lián)互通聯(lián)絡線附近車站。實施互聯(lián)互通線路列車共享時，減少列車運行時間，提高列車共享可實施性。二是行車間隔較小的線路，互聯(lián)互通交路常用折返站可增加折返股道設計。三是快慢車運營模式下存在追蹤、避讓等情況，計劃實施快慢車的線路，可增加避讓線配置。四是目前互聯(lián)互通聯(lián)絡線往往采用單渡線連接形式，存在本線列車和跨線列車共用站臺情況，會出現(xiàn)早晚點現(xiàn)象，可優(yōu)化配線升級，避免出現(xiàn)相互干擾、延誤等情況。

2.4建立全局調(diào)度系統(tǒng)

互聯(lián)互通運營模式下，使用單線列車運行圖系統(tǒng)以及單線行車調(diào)度方法，存在互聯(lián)互通跨線銜接、全網(wǎng)列車監(jiān)控、線路間調(diào)度指令傳遞、故障情況協(xié)調(diào)處置等問題。為此，互聯(lián)互通運營須建立全局調(diào)度系統(tǒng)，解決互聯(lián)互通列車運行圖編制和行車調(diào)度問題，提高了運營組織的靈活性。

2.5市域鐵路的兼容方案

基于上述兩種制式信號系統(tǒng)兼容性及可行性分析，針對市域鐵路運營特點，為實現(xiàn)同CBTC系統(tǒng)及CTCS系統(tǒng)的互聯(lián)互通。STCS包括行車調(diào)度設備、臨時限速TSRS設備、TCC設備、車站聯(lián)鎖設備、區(qū)域控制器設備、車載控制設備、DCS（數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）設備、應答器/LEU設備、維護監(jiān)測設備、培訓設備、信號電源、計軸設備、信號機等。STCS的區(qū)域控制器和車載控制設備采用CBTC制式。此外，STCS采用CTCS2+ATO制式的設備有：TCC、LEU（線路電子單元）、TC（軌道電路）、有源應答器、無源應答器、BTM、TCR及TSRS。ZC設備可用于列車追蹤，能追蹤管轄范圍內(nèi)所有列車的位置。STCS采用連續(xù)移動授權計算方法，能根據(jù)其他列車的位置、道岔狀態(tài)、軌道區(qū)段狀態(tài)等信息為列車預留軌道并計算移動授權。跨線運營的車載設備通過應答器來讀取不同線路的軌旁線路信息，并通過讀取應答器的模式轉(zhuǎn)換信息來進行駕駛等級轉(zhuǎn)換。STCS不僅能兼容不同的供電制式，還能兼容不同的車地無線通信制式。

2.6合理安排互聯(lián)互通運營

核心區(qū)客流較大，實施互聯(lián)互通存在聯(lián)絡車站大量清客、不利于行車組織的問題。在首尾連接線路、存在顯著單向換乘客流的線路、高峰時段具有典型潮汐客流特征的線路實施互聯(lián)互通，可有效減少乘客換乘次數(shù)，實現(xiàn)快速直達。此外，跨線運行列車可與快慢車列車組合運用，進一步提升乘客出行效率。為便于乘客記憶互聯(lián)互通列車開行時間，吸引客流，可采用固定時刻表的方式，并向社會公布互聯(lián)互通時刻表。

2.7CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)相關設備互聯(lián)互通的可行性

車載設備安裝了5G/LTE、BTM、TCR（軌道電路讀取器）、GSM-R等多種模式的傳輸設備，利用模塊化軟件來實現(xiàn)不同通信方式接口協(xié)議的同步傳輸。線路之間通過繼電接口（或互聯(lián)互通通信接口）來交互道岔狀態(tài)、信號機、照查及上電鎖閉狀態(tài)等信息。車載設備只有經(jīng)過重新研制改造，才能實現(xiàn)互聯(lián)互通，否則只能通過硬切換方式來實現(xiàn)跨線運營。有線通信系統(tǒng)須統(tǒng)一其各類聯(lián)鎖通信接口，并采用RSSP（鐵路信號安全通信協(xié)議），以滿足EN50159-1安全通信要求。關鍵復示信息采用安全可靠的接口。CBTC系統(tǒng)的聯(lián)鎖子系統(tǒng)或ATP子系統(tǒng)須支持CTCS的軌道電路接口。車-地無線通信接口兼容VOBC-ZC（車載控制器）、VOBC-CI、VOBC-ATS通信接口，以及WLAN、GSM-R等接口，并采用RSSP和私有安全通信協(xié)議，以滿足EN50159-2《開放傳輸系統(tǒng)中的安全相關通信》的安全通信要求。應答器通信接口的安全編碼和解碼采用歐州標準Subset-036安全編解碼技術。各設備之間的通信接口和通信協(xié)議目前尚不能通用。基于傳統(tǒng)測速定位方式，將北斗衛(wèi)星精準定位、激光雷達定位及慣性導航定位方式融合，形成可兼容CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)的列車定位關鍵技術。開發(fā)一體化的界面設計，并探索使用界面切換技術，進而實現(xiàn)統(tǒng)一人機界面設備對于不同制式的兼容。面對四網(wǎng)融合的需求，上述問題亟待解決。

結語

互聯(lián)互通運營模式的運用有效節(jié)約了乘客出行時間，緩解了換乘站客流壓力，豐富了行車組織方式，實現(xiàn)了運輸資源的共享，但同時也帶來乘客引導復雜、成本與運能平衡、運行圖編制與行車調(diào)度難度增加、運營公司清分困難等問題。目前，重慶軌道交通互聯(lián)互通尚未進入載客運營階段，具體開行方案與客流匹配情況還不得而知。因此，互聯(lián)互通運營過程中不同客流需求條件下的運營組織方案制定是下一步需要解決的關鍵問題。

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