城市軌道交通信號系統設備精簡化及云架構探究

張華

摘要：隨著我國云計算信息化等新技術的不斷發展，為城市軌道交通信號系統也創造了更多的創新發展方向。其中就包括有如何精簡現有城市軌道交通信號系統，以及有關城市軌道交通信號系統的云構架。對此本文將從城市軌道交通信號系統的整體構架出發，提出聯鎖系統、區域控制器和車載設備的精簡化方式并探討主備中心和車站的云構架方式，從而為我國的城市軌道交通信號系統的發展提供理論參考。

關鍵詞：城市軌道交通;信號系統;精簡化;云架構

一、城市軌道交通信號系統設備精簡化

（一）聯鎖設備信息化

在傳統聯鎖系統中使用的是安全型繼電電路，一般是有不同的執行電路，比如信號點燈、道岔控制、計軸/軌道電路控制等電路，一同組成邏輯電路，這樣的電路優勢在于能夠保證繼電器的安全性能，但也存在明顯的劣勢，問題主要源于繼電器比較多，在維護維修方面十分的不方便，而且占據的空間特別大?，F在隨著集成電路技術的不斷發展，聯鎖設備也可以進行精簡化，同時也保證電路的安全性和穩定性提升，讓全電子化聯鎖成為可能。而采用全電子化的聯鎖系統后，相對于傳統的繼電聯鎖系統有著體積更小，占用空間較小，生產更為標準化，而且在施工時間和施工質量方面也比較可控，即使發生了故障，尋找故障的原因特別快，同時還支持熱插拔等技術，以上都是全電子化聯鎖系統的優勢。

（二）聯鎖區域控制器一體化

在原有的CBTC信號系統的架構下，聯鎖系統與區域控制器的分工十分明確，主要分工表現如下：1、所有在線的車輛將會把其位置和狀態信息發送給區域控制器ZC，而ZC會通過匯總這些信息之后再發送給列車端;2、線路資源的管理和分配往往是由聯鎖CI負責，然后告知ZC;3、列車之間的位置關系所需進行的計算是由ZC負責，ZC計算完成之后，將其狀態告知給CI，同時ZC會根據CI提供的線路資源情況為列車提供移動授權。

通過分析聯鎖系統與區域控制器的分工之后，可以發現ZC和CI這兩個區域作為控制核心，會存在效率較低，接口較多的問題，而且一旦區域控制的核心存在了故障問題，在修復方面所需要的時間也會比較長，同時會耽誤城市軌道交通的正常運行。因此將聯鎖系統與區域控制器進行一體化設計，通過軌旁控制器來做到聯鎖系統和區域控制器的耦合性提升，達到接口數量減少、故障率較低、維護成本降低等效果。

（三）車載設備的精簡化

一般來說傳統的車載設備包括ATP、ATO、DMI、SW、OPG、BTM、雷達等設備，而正式因為車載設備的數量較多，所以在維修、使用過程中都不夠方便，對此需要將傳統的車載設備進行精簡化操作。具體的精簡化方式是：首先將ATO和ATP進行整合，整合為TCU即列車變速控制器，用以控制列車自動實現變速;其次將車輛的接口都進行網絡化處理;最后是增加全新的TOCU控制器，即列車對象控制器，其可以保證列車安全運行、提高運行效率。

二、城市軌道交通信號系統的云架構

（一）云架構的虛擬技術

在進行城市軌道交通信號系統的云架構探討之前，首先需要了解云架構的虛擬技術。虛擬化是一種適用于所有類型云架構的一種基礎性設計技術，指的是將平臺虛擬化或者是將資源的抽象作用，在虛擬化之后，能夠把服務器儲存設備和其他的硬件設備都是作為一整個資源，而不是離散系統，這樣在進行城市軌道交通信號系統云架構的時候，就可以把多個硬件視為單個硬件進行統一的管理和營運。

（二）主備中心的云架構

當云平臺的SIL等級達到二級的時候，主備中心的云架構需將控制中心的通信服務器、應用服務器、數據庫服務器、系統接口服務器、信號網關計算機等設備都納入云平臺中，進行云平臺的統一部署和管理。并且與之相關的所有調度工作站、時刻表、運行圖都應當采用云桌面的方式，從而充分利用云平臺的虛擬技術，實現主備中心各硬件資源的利用價值最大化。

而當云平臺的SIL等級不到二級時，與云平臺的SIL等級達到二級的區別只有一點，即為與安全操作技術相關的設備。具體來說，需要做到的是與安全操作技術無關的所有設備都納入云平臺進行統一管理，而對于與安全相關的各類操作設備都不能夠納入云平臺。這樣既能夠實現主備中心各硬件資源的利用價值最大化，也能夠保證其系統的安全運行。

（三）車站的云架構

車站作為軌道交通信號系統中備用控制的重要環節在集中運營控制組織協調方面非常重要，一般是由車站調度配合線路中心進行完成。而關于車站的云架構，在非正常情況下，城市軌道交通信號系統應當保證車站具備最基本的運營組織能力，具體來說需要在車站中把車站的實時服務器，通信前端處理機，車站工作站等內容納入云平臺，進行統一的部署與管理，從而依靠云平臺的虛擬技術去實現車站的硬件資源利用最大化。不過需要注意的是，車站的現地控制工作站是車站值班人員的人機接口設備，同時還擔負著聯鎖操作站的功能，另外，如果在緊急的站控模式下，現地控制工作站還需要作為聯鎖上位機進行操作，因此車站的現地控制工作站不會納入云平臺中與其他硬件設備進行統一的部署和管理。

結束語

總的來說，隨著我國社會的信息化技術云計算技術以及集成電路技術的不斷發展，城市軌道交通信號系統必然會在未來向著精簡化、信息化的方向發展。但目前來說這一發展階段還處于剛剛起步階段，因此本文就針對城市軌道交通信號系統提出了精簡化以及云架構的設計方案，從而為未來的城市軌道交通信號系統，或者是為下一代的城市軌道交通信號系統的發展提供參考方向，助力我國的城市軌道交通信號系統的良好發展。

參考文獻：

[1]劉會明， 高翔. 下一代城市軌道交通信號系統研究[J]. 城市軌道交通研究， 2020， 23（S02）：5.

[2]王悅婷. 城市軌道交通通信信號智慧化運維系統框架研究[J]. 城市軌道交通研究， 2020， 23（S02）：4.

[3]王明剛. 城市軌道交通信號系統車載設備大部件互換方案應用研究[J]. 營銷界（理論與實踐）， 2020（1）：1.

[4]黎婧嫻. 城市軌道交通信號系統云技術應用研究及發展[J]. 網絡安全技術與應用， 2020（7）：2.