淺析有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)的區(qū)別

黃燕子

摘 要：文章首先介紹了有軌電車信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及組成，最后以深圳地鐵2號(hào)線與廣州海珠區(qū)有軌電車信號(hào)系統(tǒng)為例，對(duì)有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)的異同點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，希望能對(duì)后續(xù)有軌電車信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維護(hù)提供一定的參考和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地鐵；有軌電車；信號(hào)系統(tǒng)；對(duì)比分析

1 有軌電車信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

相對(duì)于地鐵運(yùn)輸來說，有軌電車交通運(yùn)輸能力較小，正線站間距離短、運(yùn)行速度較低，運(yùn)行間隔較大，正線信號(hào)控制設(shè)備應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、實(shí)用。有軌電車交通設(shè)有專用車道，在城市街區(qū)靠近公交車道運(yùn)行，為保證運(yùn)行效率，需設(shè)計(jì)路口信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)，保證車輛在非繁忙道路叉口可順利同行。

2 有軌電車信號(hào)系統(tǒng)組成及功能

有軌電車信號(hào)系統(tǒng)由道岔控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)、交叉路口控制子系統(tǒng)、調(diào)度管理子系統(tǒng)及組成車載控制子系統(tǒng)，其中軌旁設(shè)備有地埋式轉(zhuǎn)轍機(jī)、進(jìn)路表示器、車輪傳感器、定位信標(biāo)及AP天線。下面簡(jiǎn)單對(duì)各子系統(tǒng)的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2.1 道岔控制子系統(tǒng)

道岔控制子系統(tǒng)的核心處理單元采用三取二的安全計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行控制。一般該系統(tǒng)主要用于管理正線和停車場(chǎng)的所有道岔和進(jìn)路表示器。該系統(tǒng)主要功能為進(jìn)路排列與解鎖、道岔控制與監(jiān)督、進(jìn)路表示器控制與監(jiān)督、軌道區(qū)段狀態(tài)監(jiān)督 以及區(qū)間運(yùn)行方向切換等。

2.2 數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)

一般該系統(tǒng)需在調(diào)度中心設(shè)置一套冗余的通信控制器，通信控制器通過調(diào)度中心核心交換機(jī)與軌旁AP網(wǎng)連接，軌旁無線AP通過定向天線進(jìn)行全線無線信號(hào)雙頻冗余覆蓋。在列車頭/尾各部署一套車載STA，連接車載網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)車地信息的實(shí)時(shí)通信，主要是傳輸列車進(jìn)路信息、道岔狀態(tài)、列車識(shí)別號(hào)、道口信號(hào)以及列車運(yùn)行速度、車載設(shè)備狀態(tài)等信息。

2.3 交叉路口控制子系統(tǒng)

交叉路口控制子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)有軌電車在交叉路口的信號(hào)控制，通過與交管部門路口信號(hào)燈控制系統(tǒng)的信息交互，實(shí)現(xiàn)各種交通工具的有序運(yùn)行。在路口接近區(qū)域及路口離去區(qū)域設(shè)置接近信標(biāo)和離去信標(biāo)，用以車載控制器采集相關(guān)信息，內(nèi)部處理之后發(fā)送給電車接近或離去信息給交叉路口控制器，交叉路口控制器向交通信號(hào)控制器發(fā)送優(yōu)先請(qǐng)求或優(yōu)先請(qǐng)求取消。

2.4 調(diào)度管理子系統(tǒng)

運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理子系統(tǒng)匯集來自道岔控制器和車載控制器的電車位置、進(jìn)路狀態(tài)、電車狀態(tài)、識(shí)別號(hào)、信號(hào)設(shè)備故障等信息，依據(jù)當(dāng)天計(jì)劃時(shí)刻表對(duì)全線的運(yùn)行電車實(shí)施監(jiān)督和控制。運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理子系統(tǒng)能夠自動(dòng)排列進(jìn)路。在必要的時(shí)候，運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理子系統(tǒng)可以進(jìn)行人工操作。運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理子系統(tǒng)功能的主要子功能包括電車監(jiān)督和追蹤（TMT）功能，進(jìn)路自動(dòng)排列（ARS）功能，時(shí)刻表功能，調(diào)度中心人機(jī)界面（HMI）功能，統(tǒng)計(jì)、報(bào)告、報(bào)警與歸檔功能。

2.5 車載控制子系統(tǒng)

車載子系統(tǒng)的組成主要包括：車載控制器、司機(jī)顯示單元、駕駛臺(tái)按鈕、障礙物探測(cè)雷達(dá)、信標(biāo)讀取天線、無線通信單元STA、無線天線、GPS/BD天線。該系統(tǒng)主要具備駕駛信息提示、電車定位、道岔車載遙控、障礙物探測(cè)以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息處理功能。

3 有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)的區(qū)別

因不同的供貨商研制的信號(hào)系統(tǒng)均有所不同，有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)還是存在挺大差別?，F(xiàn)以廣州有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與深圳地鐵2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)為例，進(jìn)行了一下簡(jiǎn)單的對(duì)比分析。

3.1 廣州有軌電車信號(hào)系統(tǒng)概況

廣州海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車試驗(yàn)段共7.7公里，11個(gè)車站，1座停車場(chǎng)。該線路為半專有路權(quán)，平交路口采用信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)。其中信號(hào)系統(tǒng)全線設(shè)置7套道岔控制器，分別位于廣州塔站、獵德大橋南站、會(huì)展西站、會(huì)展東站、萬勝圍站和停車場(chǎng)，管理本工程中正線和停車場(chǎng)的所有道岔和進(jìn)路表示器。正線共設(shè)有14個(gè)路口控制器，其中3個(gè)平交路口與社會(huì)車輛共享路權(quán)。廣州有軌電車信號(hào)系統(tǒng)采用了南京十四所研發(fā)的國(guó)產(chǎn)的信號(hào)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成如圖2。

3.2 深圳地鐵2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)概況

深圳地鐵2號(hào)線全長(zhǎng)35.82km，29個(gè)車站（含10座聯(lián)鎖站）。其中赤灣聯(lián)鎖站配置1臺(tái)LC線控制器及1臺(tái)ZC區(qū)域控制器（赤灣-世界之窗）；安托山聯(lián)鎖站配置1臺(tái)ZC區(qū)域控制器（世界之窗-新秀）、1座停車場(chǎng)（后海）及1座車輛段（蛇口西）。信號(hào)系統(tǒng)采用中法合資的卡斯柯信號(hào)有限公司基于無線通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）。該系統(tǒng)實(shí)際是由法國(guó)目公司阿爾斯通引進(jìn)的URBAL ISTM系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括ATC列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、ATS列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、CBI聯(lián)鎖系統(tǒng)、DCS無線傳輸系統(tǒng)、MSS維護(hù)支持系統(tǒng)。其設(shè)備分布圖如圖3：

3.3 信號(hào)系統(tǒng)的區(qū)別

廣州有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與深圳地鐵2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)均采用了無線通信技術(shù)進(jìn)行車地通信，這兩套信號(hào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上還是具備一定的相似性和類比性。綜合上述系統(tǒng)介紹及對(duì)這兩套系統(tǒng)實(shí)地考察情況的對(duì)比分析，這兩套信號(hào)系統(tǒng)的主要區(qū)別如下：

3.3.1 系統(tǒng)制式不同

廣州有軌電車因半專有路權(quán)的限制，基本采用的都是固定閉塞模式行車，固定區(qū)域及進(jìn)路內(nèi)基本只能允許單一方向的單列列車運(yùn)行，無法達(dá)到CBTC模式。

3.3.2 列車駕駛模式不同

廣州有軌電車無ATP保護(hù)功能，因此只能使用人工駕駛模式，基本僅靠司機(jī)經(jīng)驗(yàn)行車。地鐵信號(hào)系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)ATP功能，具備ATO自動(dòng)駕駛功能。

3.3.3 無線通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)有差異

廣州有軌電車車地通信系統(tǒng)全線建立兩套環(huán)網(wǎng)，一套短程通信網(wǎng)絡(luò)，使用5.8G頻段，在道岔區(qū)域、交叉路口區(qū)域布設(shè)，用于上述區(qū)域之間的可靠車地通信。另一套PIDS網(wǎng)絡(luò)，使用2.4G頻段，用于為PIDS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)車地通信。深圳地鐵2號(hào)線僅采用了2.4G的無線網(wǎng)絡(luò)，較易受到干擾。

3.3.4 排列進(jìn)路方式不同

廣州有軌電車進(jìn)路排列方式除了自動(dòng)排列外，還多了兩種人工排列進(jìn)路方式，一個(gè)是可通過進(jìn)路表示器下方的進(jìn)路控制盒人工按壓按鈕進(jìn)行進(jìn)路的排列與取消，另一個(gè)是可以通過車載信號(hào)顯示屏進(jìn)行進(jìn)路排列操作。地鐵信號(hào)系統(tǒng)則一般僅可通過OCC和車站HMI進(jìn)行進(jìn)路排列與取消操作。

3.3.5 列車定位方式不同

廣州有軌電車主要是通過GPS/BD天線進(jìn)行列車定位。存在5米左右的誤差。深圳地鐵2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)則采用波導(dǎo)管進(jìn)行列車定位，計(jì)軸輔助定位。

4 結(jié)束語

有軌電車信號(hào)系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)最大的不同點(diǎn)是制式與組成的不同。隨著軌道交通控制技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，有軌電車信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制技術(shù)將在保障安全的前提下，不斷進(jìn)步與革新，未來的有軌電車信號(hào)系統(tǒng)將比地鐵信號(hào)系統(tǒng)更加多元化。國(guó)產(chǎn)化的信號(hào)系統(tǒng)一定能在有軌電車大系統(tǒng)的實(shí)踐檢驗(yàn)下，不斷發(fā)展、不斷完善、不斷成熟，走向世界。

參考文獻(xiàn)

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