關(guān)于智能軌道交通信號系統(tǒng)研究

時(shí)垚 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院

目前居民出行最普遍使用的交通工具就是軌道交通。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)的不斷更新從而使得軌道交通控制技術(shù)快速發(fā)展。目前人工智能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軌道交通控制中，國內(nèi)外專家、學(xué)者在軌道交通控制領(lǐng)域采用人工智能中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等實(shí)用技術(shù)。智能化管理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)是智能軌道交通系統(tǒng)最重要的組成部分。大城市發(fā)展軌道交通已經(jīng)成為一個(gè)必然趨勢，然而能夠保障軌道交通安全運(yùn)行的只有軌道交通信號系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

1.城市軌道交通信號控制系統(tǒng)選型

城市軌道交通信號控制的選擇也是有一般的原則的，在級逆行選擇時(shí)，不僅要考慮該系統(tǒng)的安全可靠性，還要保證這個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)，滿足這個(gè)城市的發(fā)展情況，具有適用性。我國再進(jìn)行城市軌道控制系統(tǒng)的選擇時(shí)，最重要的就是要遵守以上的原則，要保證全方位的要求都能夠滿足，不能夠單單的追求經(jīng)濟(jì)成本，并且城市之間一定要選擇滿足自己城市發(fā)展的情況的控制系統(tǒng)，不能夠盲目的攀比，引起不良的現(xiàn)象發(fā)生，一定要慢慢發(fā)展不能一蹴而就。有一些城市是剛剛建造城市軌道交通，所以一定會出現(xiàn)一些問題，這就導(dǎo)致了維修人員的工作量增大，費(fèi)用加大，所以我們根據(jù)不同的城市選擇最合適的系統(tǒng)，日后如果系統(tǒng)不能滿足要求了，那么給系統(tǒng)升級就能夠滿足工作需求。

1.1 新建線路信號系統(tǒng)制式選擇

城市軌道交通信號控制系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用一直都受到各種情況下的制約，所以新建線路信號系統(tǒng)制式選擇方面，就需要遵從三個(gè)原則，這樣才能夠合理的選擇到最適合該城市的新建線路信號系統(tǒng)制式。一是一般不采用基于模擬軌道電路的ATC系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)并不適合新建路線；二是可以選擇基于數(shù)字編碼的軌道電路ATC系統(tǒng)，這個(gè)ATC系統(tǒng)能夠滿足新建路線的使用要求；三是CBTC，采用基于通信的CBTC是最佳的選擇方式。這三點(diǎn)原則都是經(jīng)過實(shí)際的分析得出來的，具有較高的實(shí)用性，新建路線在進(jìn)行信號控制系統(tǒng)的選擇時(shí)，可以依據(jù)此原則進(jìn)行選擇。

1.2 舊線改造信號系統(tǒng)模式

軌道電路方式的ATC系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于我國的早期城市軌道路線。再進(jìn)行早期路線的信號控制的改造時(shí)，最好的方案是采用最合適的CBTC，這種基于通信的列車控制系統(tǒng)，在我國的鐵路路線早有使用，并且比較適合。這種基于無線通信的列車控制系統(tǒng)可以在改造期間不影響原本的軌道電路，這樣在施工的期間，就會減少很多的困難，是非常適合舊路線信號改造的。

2.嵌入式智能交通信號控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 總體方案

嵌入式智能交通信號控制系統(tǒng)由圖像采集攝像頭、微型計(jì)算機(jī)處理器、無線通信系統(tǒng)、微型控制器及交通指示信號燈現(xiàn)實(shí)單元組成。通過在十字路口設(shè)置圖像采集攝像頭獲取車流量基本信息，并將獲取的信息傳輸至微處理器進(jìn)行分析處理，微處理器將處理結(jié)果發(fā)送給路口的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)信息確定路口車流量的狀態(tài)從而進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對交通信號的智能控制。

2.2 方案特點(diǎn)

組成嵌入式智能交通信號控制系統(tǒng)的各個(gè)組件通過其獨(dú)特的功能特點(diǎn)，保證了整個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

（1）圖像采集攝像頭

一般采用CCD攝像頭，主要功能是將光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，并傳送至處理器進(jìn)行分析。

（2）微型計(jì)算機(jī)處理器

微型計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行ETX工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在收到圖像采集攝像頭傳輸過來的數(shù)據(jù)信號后及時(shí)對其進(jìn)行分析、處理，并將分析結(jié)果發(fā)送至控制系統(tǒng)。

（3）信號控制系統(tǒng)

信號控制系統(tǒng)一般采用AVR微控制器對數(shù)據(jù)分析結(jié)果做出判斷并進(jìn)行調(diào)節(jié)，高速運(yùn)算能力與內(nèi)部的I/O功能有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對交通信號控制系統(tǒng)的智能化管控。

（4）無線通信系統(tǒng)

無線通信系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的信息傳送路徑，其系統(tǒng)性能也至關(guān)重要。無線通信系統(tǒng)還可以通過組建廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)進(jìn)行一定區(qū)域內(nèi)的信息交流，提高系統(tǒng)控制的智能性，減少傳統(tǒng)布線帶來的資源浪費(fèi)。

2.3 嵌入式控制系統(tǒng)優(yōu)勢

嵌入式控制系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具有明顯的優(yōu)勢。如可以實(shí)現(xiàn)對道路整體車流情況和具體信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，且信息的準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)能夠適應(yīng)各類復(fù)雜的路況環(huán)境，可推廣性和可移植性強(qiáng)等等。

3.智能軌道交通信號系統(tǒng)

3.1 建立和統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，形成與自身相適應(yīng)的質(zhì)量管理體系

當(dāng)前我國鐵路及城市軌道交通領(lǐng)域，大部分采用西門子、龐巴迪、泰雷茲等國外系統(tǒng)供應(yīng)商提供的信號系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)制式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，建設(shè)和運(yùn)營主管部門尚未對信號系統(tǒng)產(chǎn)品制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，給項(xiàng)目質(zhì)量管理和控制帶來難度。

國內(nèi)信號集成商雖已各自建立ISO9000質(zhì)量管理體系并通過了第三方質(zhì)量認(rèn)證，但由于各種原因并不能做到體系和實(shí)際的有機(jī)結(jié)合。相比之下國外的信號系統(tǒng)供應(yīng)商大都以IRIS作為質(zhì)量管理體系，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研制生產(chǎn)、出廠檢驗(yàn)、供應(yīng)鏈管理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、勘察定測、施工安裝、測試、交付、維護(hù)管理等，均嚴(yán)格遵守IRIS事先制定的質(zhì)量管理和控制程序。并將程序細(xì)化到每一項(xiàng)活動(dòng)，詳細(xì)規(guī)定了每項(xiàng)活動(dòng)的質(zhì)量管理內(nèi)容和控制方法，輔以相應(yīng)的檢驗(yàn)表單作為證據(jù)記錄，從而保證整個(gè)活動(dòng)質(zhì)量管理過程的可追溯性。任何時(shí)間、地點(diǎn)，任何人都不能逾越質(zhì)量這個(gè)紅線，在上一工序出現(xiàn)的質(zhì)量問題沒有解決前，絕對不會放行進(jìn)入下一工序。在整個(gè)質(zhì)量管理活動(dòng)中，質(zhì)量工程師有絕對的話語權(quán)，尤其是安全保障工程師更具有一票否決權(quán)。從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的過程質(zhì)量控制，確保將風(fēng)險(xiǎn)降低到最低限度。

3.2 加大技術(shù)裝備投入，為質(zhì)量控制提供技術(shù)保障

技術(shù)裝備水平的高低直接決定系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平、研發(fā)及生產(chǎn)工藝水平、施工安裝質(zhì)量、試驗(yàn)及檢測水平、測試及調(diào)試、故障查找及維護(hù)等質(zhì)量水平的高低，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量管理和控制的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化。良好的質(zhì)量管理體系都會采用一些先進(jìn)的技術(shù)裝備，盡可能避免因技術(shù)人員水平參差不齊、責(zé)任心不強(qiáng)等因素所可能帶來的潛在隱患。如，在設(shè)計(jì)階段采用比較先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具和程序，實(shí)現(xiàn)快速、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；實(shí)施故障失效模式分析、危害風(fēng)險(xiǎn)分析，提高產(chǎn)品的可靠性、安全性。利用針對性比較強(qiáng)、單獨(dú)開發(fā)的測試程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)，能夠很快對設(shè)計(jì)結(jié)果的好壞做出評判，從而將問題盡可能消滅在前一環(huán)節(jié)。

4.結(jié)語

為了能夠提高城市城市交通路網(wǎng)的使用效率，緩解城市交通擁堵和安全問題，將智能交通系統(tǒng)中的智能信號系統(tǒng)應(yīng)用于軌道交通中大大的提高了其運(yùn)輸效率和安全性，信號系統(tǒng)在軌道交通的運(yùn)作中起到了至關(guān)重要的作用，它保證能夠軌道交通的實(shí)時(shí)性、高效性、安全性。智能軌道交通信號控制系統(tǒng)有效的將軌道、車站、駕駛員、車輛結(jié)合在一起，使得它們之間的控制變得更加協(xié)調(diào)，關(guān)系更加密切。智能軌道交通信號系統(tǒng)的應(yīng)用極大的提高了軌道交通運(yùn)輸效率，全面的緩解了城市交通擁堵，提高了出行的安全性，節(jié)約了出行時(shí)間，降低了城市環(huán)境污染和噪音污染。