地鐵信號系統(tǒng)通信控制的技術(shù)的分析

任濤 桑迪

摘 要：近年來，城市化建設(shè)不斷深化，軌道交通系統(tǒng)在實踐中的應(yīng)用范圍愈發(fā)廣泛，由于地鐵等軌道交通基建成本較高，需要高速度、高密度方式運營，務(wù)必要依靠先進的通信信號設(shè)備予以控制和管理。隨著計算機、控制及通信等技術(shù)快速發(fā)展，為地鐵信號系統(tǒng)建設(shè)和完善提供了極大的支持。

關(guān)鍵詞：信號；通信；技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，為軌道交通建設(shè)和發(fā)展提供了極大的支持，能夠為車與地面之間的信息、數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)建平臺，將軌道電路變?yōu)闊o線信道。相比較以往傳統(tǒng)固定閉塞、準移動閉塞，無線通信移動閉塞系統(tǒng)通過安裝在軌道旁的無線設(shè)備，實現(xiàn)了車、地之間的雙向通信，實現(xiàn)對列車速度、位置的實時監(jiān)督和控制，從而有效提高運營有效性。

一、基于通信列車控制系統(tǒng)核心技術(shù)

基于通信的列車控制技術(shù)建立在連續(xù)列車控制基礎(chǔ)之上，具體可以分為無線、環(huán)線及漏纜等多種形式，在實踐應(yīng)用中，能夠擺脫用軌道電路判別對閉塞分區(qū)的占用，且能夠顯著突破規(guī)定閉塞局限性。從硬件結(jié)構(gòu)來看，系統(tǒng)以控制中心設(shè)備為核心，車載與車站設(shè)備為執(zhí)行機構(gòu)，就功能而言，聯(lián)鎖、閉塞等功能通過軟件統(tǒng)一設(shè)計，具有系統(tǒng)性，更為簡潔和便利。系統(tǒng)不再需要新增設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向運行，且能夠根據(jù)實際需求制定對應(yīng)的調(diào)度策略。實現(xiàn)通信控制的技術(shù)具體涉及如下幾項：

1.自動控制技術(shù)

列車自動控制系統(tǒng)由兩種制式構(gòu)成，實現(xiàn)對列車的直接控制，根本是列車定位技術(shù)，利用盡量少的軌旁設(shè)備，與車載設(shè)備相連接，擺脫了運用軌道電路判斷區(qū)間的閉塞局限性。在實踐應(yīng)用中，車載控制器所在區(qū)域的設(shè)備，能夠發(fā)送列車所在位置，根據(jù)信息以列車行駛的方向，接入無線設(shè)備，作為授權(quán)重點，然后將此信息反饋給車載控制器，使得列車能夠以有效地速度曲線向前行駛，從而達到對運營間隔的高效優(yōu)化和調(diào)整。

2.自動監(jiān)控技術(shù)

列車自動監(jiān)控系統(tǒng)主要是對列車運行全過程的監(jiān)督和控制。通過對列車運行數(shù)據(jù)信息收集和分析，通過自動調(diào)節(jié)列車運行等級、停站時間，以此來維持時刻表與運行間隔。一般來說，監(jiān)控系統(tǒng)收到區(qū)域與車載控制器運行狀況信息后，能夠與其他子系統(tǒng)相互協(xié)同，對列車運行狀態(tài)進行遠程診斷，有效解決故障，確保地鐵能夠始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)下。

3.數(shù)據(jù)通信技術(shù)

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要存在于各設(shè)備之間，提供雙向、安全數(shù)據(jù)交換，具有通信接口、體系架構(gòu)。地鐵運行中，該項技術(shù)非常關(guān)鍵，在任何情況系不允許出現(xiàn)故障，實現(xiàn)通信安全、可靠，從而為地鐵通信提供更多支持。

二、列車通信控制系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計前，要分析和了解控制系統(tǒng)需求。通常情況下，城市軌道交通最大的特點就是密度大、正點要求高，尤其是對于新線的設(shè)計。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)架構(gòu)，能夠提供獨立、完整的列車控制業(yè)務(wù)通道，對于該類頻率通道的分類，能夠顯著提高通信安全性。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)能夠在多個區(qū)間內(nèi)通信，如區(qū)域與相鄰控制器之間、區(qū)域與車載控制器之間等。

1.定位設(shè)計

在具體設(shè)計中，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)置過程中，要按照冗余方式予以設(shè)計，簡而言之，就是當(dāng)任一數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障，都能夠迅速響應(yīng)，由備用設(shè)備接替，確保系統(tǒng)始終處于正常狀態(tài)下工作。對于通信系統(tǒng)來說，所有列車子系統(tǒng)的通道都為透明，按照UDP/IP協(xié)議，完成報文同路。同時，還可以增添旅客廣播系統(tǒng)、向?qū)到y(tǒng)等，以此來為地鐵信號系統(tǒng)運行提供更多支持。系統(tǒng)具備與同頻段其他業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)功能，能夠確保各子系統(tǒng)均處于良好的狀態(tài)下運行，實現(xiàn)頻段資源共享。

2.安全防范

無線通信處于開放狀態(tài)，面臨著諸多安全威脅，為了避免攻擊者惡意修改和轉(zhuǎn)發(fā)，應(yīng)在設(shè)計時充分考慮安全防范體系的構(gòu)建。具體來說，可以引入標準的通信協(xié)議、密鑰進行管理，保障報文認證與編碼保密性，支持IKE協(xié)議，以此來管理所有密鑰信息?；蛘咴O(shè)計網(wǎng)絡(luò)保密系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)邊緣加密/解密裝置及中央系統(tǒng)授權(quán)認證，是通信列車控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，在具體應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)對信任網(wǎng)段的保護，且能夠避免未經(jīng)授權(quán)的操作和訪問。

三、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計

1.總體設(shè)計框架

網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)主要是由地面骨干網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)及無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其中，骨干網(wǎng)絡(luò)，主要是為了承載多個獨立的專用局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的多個系統(tǒng)提供獨立通道，為用戶數(shù)據(jù)傳輸提供寬帶。同時，還要利用雙網(wǎng)并行冗余設(shè)計，所有信息報文，都能夠通過獨立的網(wǎng)絡(luò)傳送到終點，從而實現(xiàn)冗余通信目標。在設(shè)計中，主要采用SDH同步數(shù)字交換、以太網(wǎng)傳輸技術(shù)，通過光纖連接，構(gòu)建環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備可以安裝在沿線的設(shè)備集中站等位置。

2.有線接入網(wǎng)設(shè)計

接入網(wǎng)，是以太網(wǎng)承載IP數(shù)據(jù)包，為終端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，在地鐵信號系統(tǒng)當(dāng)中，它能夠為移動的列車之間提供連續(xù)的數(shù)據(jù)通信，在設(shè)計中，可以將其與自動控制等接口相連接，并將各個子系統(tǒng)設(shè)備接入到SDH骨干網(wǎng)當(dāng)中，通過區(qū)域控制器等提供通信通道。

3.定位系統(tǒng)設(shè)計

列車定位技術(shù)在列車控制系統(tǒng)中占據(jù)重要位置，在應(yīng)用中，主要是確保安全列車間隔提供依據(jù)，收集信息并計算出列車之間的距離，實現(xiàn)對列車速度的高效控制。具體來說，常見的定位技術(shù)主要有測速定位法、衛(wèi)星定位法等，本文主要采用無線擴頻列車定位在沿線設(shè)置無線基站，發(fā)射具有位置信息的擴頻信號，從而實現(xiàn)對列車的高效控制。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)人員還要進一步加強對系統(tǒng)的研究，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和形態(tài)，使得系統(tǒng)功能日益多元，最大限度上滿足地鐵運行需求。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，地鐵在城市道路交通體系中的運用范圍愈發(fā)廣泛，為人們出行帶來了諸多便利。地鐵數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以列車控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)地面與列車設(shè)備之間雙向信息交換，同時，要積極引入先進的定位等技術(shù)，使得數(shù)據(jù)通信更加高效，另外，還要加強對系統(tǒng)安全防護處理，通過對數(shù)據(jù)傳輸全過程的安全防范，不斷提高數(shù)據(jù)傳輸有效性，從而促進數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在地鐵信號系統(tǒng)中綜合作用的有效發(fā)揮。

參考文獻：

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