分析城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

摘 要：伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展水平的進(jìn)一步提升，城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)也越來越完善，城市軌道交通主要具有運(yùn)輸量大、快捷方便等特征，信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)能為城市軌道交通運(yùn)行的安全性以及運(yùn)行效率提供保障。在進(jìn)行城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)候，需要用到多方面的關(guān)鍵技術(shù)，只有確保這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，才能使城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用得到充分發(fā)揮。本文筆者就針對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）24-0147-02

對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展來說，城市軌道交通的建設(shè)是必不可少的，而信號(hào)系統(tǒng)是確保城市軌道交通安全高效運(yùn)營(yíng)的基本前提。伴隨我國(guó)信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，列車對(duì)信號(hào)系統(tǒng)提出的要求也越來越高，這些要求不僅僅體現(xiàn)在安全方面，同時(shí)也體現(xiàn)在效率上，由此可見，加強(qiáng)對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的思考與研究是非常必要的。

1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的概述

1.1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用

城市軌道交通系統(tǒng)主要具有持續(xù)化運(yùn)行、密度高、速度快等特征，信號(hào)系統(tǒng)是列車運(yùn)行與指揮的重要控制設(shè)備，雖然其在成本投資上所占比例較小，但卻擁有十分強(qiáng)大的作用，包括確保列車運(yùn)行的安全性、節(jié)約能源、改善工作人員勞動(dòng)條件等。在城市軌道交通建設(shè)中借助現(xiàn)代化、先進(jìn)性的信號(hào)設(shè)備，可達(dá)到事半功倍的效果。國(guó)外諸多發(fā)達(dá)國(guó)家在輕軌、地鐵交通運(yùn)營(yíng)方面的經(jīng)驗(yàn)表明，只有具備高質(zhì)量的信號(hào)系統(tǒng)，才能使城市軌道交通其他技術(shù)裝備的作用得到全面發(fā)揮，而且城市軌道交通信息系統(tǒng)的整體建設(shè)水平也彰顯著一個(gè)國(guó)家輕軌和地鐵技術(shù)裝備的現(xiàn)代化發(fā)展程度如何。20世紀(jì)60年代之后，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展速度非?？欤@就在很大程度上推動(dòng)了信號(hào)技術(shù)的變革，之前主要依賴司機(jī)來開展的一些工作，包括列車加速、減速等，當(dāng)前完全可借助計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行，這不僅能減少人工工作量，同時(shí)還能在保證安全的前提下使列車之間的間隔距離達(dá)到最小。由于列車車載計(jì)算機(jī)與列車運(yùn)行調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)了信息的及時(shí)有效共享，可顯著改善以往二者工作不協(xié)調(diào)的狀況，進(jìn)而確保列車的運(yùn)行效率。當(dāng)前國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家在城市軌道交通信號(hào)技術(shù)研發(fā)上已經(jīng)取得了十分顯著的進(jìn)步，這就使列車行車間隔大幅縮短，幾乎已經(jīng)能控制在100s以內(nèi)。借助現(xiàn)代化、先進(jìn)化的信號(hào)技術(shù)，列車行車的安全性得到了非常大的提升，一些由于設(shè)備問題、人為因素等而發(fā)生的事故也得到了有效控制。另外，借助完善的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，還能防止列車出現(xiàn)突然加速或者減速，使列車行駛的穩(wěn)定性得到大幅提升，這對(duì)能源的節(jié)約來說也是大有好處的。

1.2 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

與大型鐵路的信號(hào)制式相比，城市軌道交通的信號(hào)技術(shù)制式存在多方面的相似之處，但與此同時(shí)，也具有其獨(dú)特的地方，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：①城市軌道交通路線的總長(zhǎng)度以及站臺(tái)之間的距離都比較短，列車類型相對(duì)來說比較單一，在行車時(shí)刻上表現(xiàn)出較強(qiáng)的規(guī)律性。所以當(dāng)前城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)大都具備進(jìn)路自動(dòng)排列功能，也就是按照提前設(shè)定的程序進(jìn)行進(jìn)路的自動(dòng)排列，只有在出現(xiàn)運(yùn)行圖變更情況的時(shí)候，才需要依靠人工進(jìn)行輔助操作。②除了車輛段之外，城市軌道交通的絕大多數(shù)車站在行車組織上都比較簡(jiǎn)單。③考慮到城市軌道交通的絕大部分站臺(tái)都只具備上客與下客的功能，在站臺(tái)上并沒有設(shè)置地面信號(hào)機(jī)和道岔，只在少數(shù)一些車輛段才專門設(shè)置了地面信號(hào)機(jī)和道岔，所以，在監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象上往往比普通大型鐵路站臺(tái)少得多。④城市軌道交通的列車行駛速度要比鐵路上列車的行駛速度小得多，所以對(duì)信號(hào)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的運(yùn)行速率要求并不是很高，只需采用低速率的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)即可。⑤城市軌道交通的往來客流量一般都比較大，所以在最小行車間隔上的要求要比普通列車高一些，在車輛行駛過程中，必須做好列車速度的監(jiān)控工作，這樣才能確保車輛行駛的安全性與穩(wěn)定性。

2 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 LTE技術(shù)

LTE技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的交通信號(hào)技術(shù)之一，該技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用可達(dá)到高速率傳輸?shù)哪繕?biāo)，同時(shí)還具有低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)，能為信號(hào)系統(tǒng)提供多樣化的功能支持，具備無(wú)線接入構(gòu)架以及播出業(yè)務(wù)等功能。LTE技術(shù)的基本功能如下：在20MHz的頻譜寬帶下，這一技術(shù)能實(shí)現(xiàn)上行與下行峰值速率分別達(dá)到100和50Mb/s，在城市軌道交通的覆蓋率上也可實(shí)現(xiàn)100KM。為了達(dá)到性能的進(jìn)一步優(yōu)化，在LTE系統(tǒng)中往往設(shè)置了一種網(wǎng)格化的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)將各種現(xiàn)代化傳輸技術(shù)有機(jī)融合到了一起，能順利實(shí)現(xiàn)頻譜的靈活使用以及高效傳輸?shù)饶繕?biāo)。

2.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是近些年我國(guó)獨(dú)立研發(fā)出的新型衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，除了國(guó)防領(lǐng)域外，現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)在公共安全、森林防火、交通運(yùn)輸、測(cè)繪等行業(yè)得到了比較廣泛的應(yīng)用，并帶來了十分顯著的綜合效益。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是近幾年才在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中得到應(yīng)用的，該技術(shù)主要能為系統(tǒng)維護(hù)監(jiān)測(cè)、列車定位等提供全方位服務(wù)，同時(shí)也對(duì)我國(guó)交通運(yùn)輸管理現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的意義。從當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，我國(guó)城市軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用比較多的技術(shù)仍然是美國(guó)所研發(fā)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該技術(shù)系統(tǒng)的信息傳輸安全性比較低，很容易受到美方無(wú)線電的干擾，在某些情況下甚至可能直接停止服務(wù)。城市軌道交通作為我國(guó)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，其運(yùn)行的安全性對(duì)國(guó)家與社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來說至關(guān)重要，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通領(lǐng)域，既能滿足國(guó)家安全發(fā)展戰(zhàn)略的需求，同時(shí)也是我國(guó)未來衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的主流發(fā)展方向。

2.3 ATO相關(guān)技術(shù)

我國(guó)城市軌道交通信號(hào)ATC系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分就是ATO子系統(tǒng)，即列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用ATO相關(guān)技術(shù)的主要目的是確保列車在正常狀況下保持高質(zhì)量的自動(dòng)駕駛，進(jìn)而避免司機(jī)工作量過大，并為列車的行駛速度提供保障，使列車在運(yùn)行過程中達(dá)到較好的節(jié)能作用。按照IEC62290標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)列車運(yùn)行所需自動(dòng)化程度的高低可將自動(dòng)化系統(tǒng)的等級(jí)進(jìn)行細(xì)分，其中應(yīng)用等級(jí)最高的就是UTO模式，在該模式之下，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人化駕駛的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，所謂全自動(dòng)無(wú)人化駕駛，指的就是在沒有司機(jī)加入的情況下，車輛通過自動(dòng)控制平臺(tái)的統(tǒng)一指揮和控制，就可實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，在這一運(yùn)行模式之下，還能實(shí)現(xiàn)車輛的自檢、休眠等，并能在出現(xiàn)故障的時(shí)候第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)原，并在無(wú)人工參與的情況下完成洗車工作。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，城市軌道交通對(duì)我國(guó)城市的現(xiàn)代化發(fā)展來說具有十分重要的意義。為了確保軌道交通的正常安全運(yùn)營(yíng)，就必須加快構(gòu)建科學(xué)而完善的交通信號(hào)系統(tǒng)，把握好該系統(tǒng)需要用到的LTE技術(shù)、ATO技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，這樣才能為信號(hào)系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量提供保障。從當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的整體建設(shè)情況還不是很樂觀，尚存在各種各樣急需解決的問題，需要在今后的工作中加強(qiáng)對(duì)城市軌道交通信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，推進(jìn)信號(hào)通信一體化的實(shí)現(xiàn)，盡量避免信號(hào)系統(tǒng)制式過于紛亂。此外，還必須加大對(duì)城市軌道交通信號(hào)技術(shù)人才的培訓(xùn)力度，為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的維護(hù)與管理提供堅(jiān)實(shí)的人才保障。

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收稿日期：2018-7-23

作者簡(jiǎn)介：馬靖松（1987-），男，漢族，大專，主要從事軌道交通信號(hào)工作。