基于通信的城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)研究

林華根(安徽超遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司,安徽合肥 230088)

?

基于通信的城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)研究

林華根
(安徽超遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司,安徽合肥 230088)

【摘 要】隨著我國(guó)時(shí)代的進(jìn)步,城市軌道交通的飛速發(fā)展,信號(hào)系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)中的核心設(shè)備,保證了列車快速而穩(wěn)定的運(yùn)行,所以對(duì)其安全性和可靠性顯得尤為重要,信號(hào)系統(tǒng)作為城市軌道交通中的重要的組成部分,對(duì)行車的安全、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適、快捷的運(yùn)行起著十分重要的作用。因此,作為支撐城市軌道交通發(fā)展基礎(chǔ)的信號(hào)控制系統(tǒng),不僅影響著列車通過能力及輸送能力,也是安全行車的重要保證,是衡量城市軌道交通先進(jìn)程度的一個(gè)重要方面。

【關(guān)鍵詞】無線通信 軌道交通 信號(hào)控制

基于通信的列車(Communication Based Train Control, CBTC),CBTC系統(tǒng)不依靠軌道電路判定列車位置,實(shí)現(xiàn)了列車速度、停站時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間的精確控制,能進(jìn)一步縮小列車間隔,并提高系統(tǒng)節(jié)能水平和運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量。此篇論文主要是通過對(duì)基于無線通信的車地通信網(wǎng)絡(luò)的分析,設(shè)計(jì)基于無線通信的車地?zé)o線通信系統(tǒng),對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),包括對(duì)無線接入點(diǎn)(Access Point,AP)的布置間隔的討論、對(duì)WLAN所使用的標(biāo)準(zhǔn)的選擇等。通過對(duì)城市軌道交通中信號(hào)傳播模型的分析,對(duì)車地?zé)o線通信系統(tǒng)的包丟失率和系統(tǒng)延時(shí)進(jìn)行分析使系統(tǒng)的可靠性、有效性、安全性達(dá)到CBTC系統(tǒng)的要求。

城市軌道通信系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)共同完成行車調(diào)度指揮,并為城市軌道的其它各子系統(tǒng)提供信息傳輸通道和時(shí)標(biāo)信號(hào)。此外,通信系統(tǒng)是城市軌道交通內(nèi)部公務(wù)聯(lián)絡(luò)的主要通道,使構(gòu)成城市軌道交通內(nèi)部的各個(gè)子系統(tǒng)能夠緊密聯(lián)系,以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)然,通信系統(tǒng)也是城市軌道交通內(nèi)、外聯(lián)系的通道。城市軌道通信系統(tǒng)在發(fā)生災(zāi)害、事故或恐怖活動(dòng)的情況下,是進(jìn)行應(yīng)急處理、搶險(xiǎn)救災(zāi)和反恐的主要手段。城市軌道交通越是在發(fā)生事故、災(zāi)害或恐怖活動(dòng)時(shí),越是需要通信聯(lián)系,但若在常規(guī)通信系統(tǒng)之外再設(shè)置一套防災(zāi)救護(hù)通信系統(tǒng),勢(shì)必要增加技資,而且長(zhǎng)期不使用的設(shè)備亦難以保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。所以,在正常情況下,通信系統(tǒng)能為運(yùn)營(yíng)管理、指揮、監(jiān)控等提供通信聯(lián)絡(luò)的手段,為乘客提供周密的服務(wù);在突發(fā)災(zāi)害、事故或恐怖活動(dòng)的情況下,能夠集中通信資源,保證有足夠的容量以滿足應(yīng)急處理、搶險(xiǎn)救災(zāi)的特殊通信需求。

城市軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)著控制和指揮列車運(yùn)行的任務(wù),是影響整個(gè)城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全和效益的關(guān)鍵點(diǎn)。信號(hào)系統(tǒng)的水平也成為城市快速軌道交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。設(shè)計(jì)出一個(gè)優(yōu)秀的系統(tǒng)方案不僅有利于保證行車安全,提高運(yùn)輸能力,實(shí)現(xiàn)迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確的行車調(diào)度指揮和運(yùn)輸管理現(xiàn)代化,提高服務(wù)質(zhì)量,而且還有利于合理使用工程投資,降低工程造價(jià)。

CBTC系統(tǒng)作為較為先進(jìn)的基于通信的列車控制系統(tǒng),目前完全被國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)公司壟斷,CBTC以列車與地面的傳輸信息方式來劃分,分無線、環(huán)線、漏纜及波導(dǎo)管等幾種,帶環(huán)線的CBTC技術(shù)最成熟的是阿爾卡特,無線CBTC技術(shù)最成熟的是龐巴迪(已有較好的開通業(yè)績(jī))。西門子、阿爾卡特號(hào)稱已有無線CBTC技術(shù),但實(shí)際情況是:阿爾卡特剛開了一條獨(dú)軌—拉斯維加斯機(jī)場(chǎng)線無線CBTC系統(tǒng),但問題較多,已停運(yùn),尚在完善之中,業(yè)主方有更換系統(tǒng)的意圖。阿爾卡特中標(biāo)的上海地鐵8號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)因故比原計(jì)劃推遲開通一年。西門子是兼并了法國(guó)馬特拉公司而擁有了CBTC技術(shù),環(huán)線的CBTC已有業(yè)績(jī),無線的CBTC至今尚未開通過一個(gè),在紐約地鐵CBTC系統(tǒng)的改造中,進(jìn)展不快。在中國(guó)國(guó)內(nèi)的廣州4、5號(hào)線,以及北京10號(hào)線均碰到了一些技術(shù)障礙,正在積極解決之中。此外,美國(guó)GE公司,英國(guó)西屋公司,法國(guó)CSEE公司,法國(guó)AREVA公司均在CBTC領(lǐng)域有涉足,但形不成競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。美國(guó)GE公司兼并了美國(guó)哈門公司以后開通了一條無線CBTC系統(tǒng)。由于使用了美國(guó)休斯公司在伊拉克沙漠風(fēng)暴中的軍用技術(shù),價(jià)格昂貴,無人進(jìn)一步問津。目前國(guó)內(nèi)有幾家單位正在對(duì)CBTC技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。例如,北京交大和北京地鐵運(yùn)營(yíng)公司在北京市科委立項(xiàng),南京14所在試驗(yàn)室中已取得階段性成果,鐵科通號(hào)所注重研發(fā),中國(guó)通號(hào)正在進(jìn)行核心設(shè)備的深入研究,其余公司大都停留在理論探討階段。

由于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)性,因此,其對(duì)系統(tǒng)的完整性要求高于其他制式的閉塞方式,系統(tǒng)的可靠性也應(yīng)具有更高要求。系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃院桶踩允窍到y(tǒng)關(guān)注的核心,尤其是利用自由空間波傳輸信息的基于無線的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)其可靠性和安全性的要求更高。目前,CBTC系統(tǒng)由于尚處于發(fā)展初期,地鐵輕軌公司為保險(xiǎn)起見,在選用CBTC系統(tǒng)的同時(shí),增加后備模式,以確保移動(dòng)閉塞一旦故障或未及時(shí)開通時(shí)先以后備模式保證列車能以站間閉塞的方式運(yùn)行。后備模式的選用,可謂保險(xiǎn)但不經(jīng)濟(jì),且技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)(特別是自由無線傳輸)驟增。

列車信號(hào)控制系統(tǒng)是城市軌道交通的發(fā)展是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),應(yīng)是中國(guó)特色的發(fā)展之路之一。因此,應(yīng)進(jìn)一步加大國(guó)內(nèi)選用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的列控信號(hào)系統(tǒng)的項(xiàng)目相關(guān)政策傾斜力度,鼓勵(lì)科技創(chuàng)新,以梯隊(duì)結(jié)構(gòu)選取合適的系統(tǒng),使中國(guó)的城市軌道交通建設(shè)沿著正確的軌道前行。

參考文獻(xiàn):

[1]袁方.城市軌道交通概論[M].北京:人民交通出版社,2012.

[2]王青林.城市軌道交通通信與信號(hào)系統(tǒng)[M].北京:人民交通出版社, 2012.

[3]林瑜筠.城市軌道交通信號(hào)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2008.

[4]賈毓杰.城市軌道交通通信與信號(hào)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[5]劉伯鴻.城市軌道交通信號(hào)[M].北京:西南交通大學(xué)出版社,2007.

[6]張喜.城市軌道交通通信與信號(hào)概論[M].北京:北京交通大學(xué)出版社,2009.

[7]彭輝.城市軌道交通系統(tǒng)[M].北京:人民交通出版社,2008.