交通信號(hào)控制系統(tǒng)的不足與完善

摘 要：當(dāng)前城市經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也極為先進(jìn)，人們對(duì)軌道交通的需求正在不斷增加。故而，城市軌道交通必然是朝著自動(dòng)、智能、互聯(lián)方向發(fā)展的。信號(hào)控制系統(tǒng)在城市軌道交通系統(tǒng)中占有重要的地位，它是整套系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。有關(guān)單位必須要著力提升信號(hào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行能力，深入對(duì)其進(jìn)行研討分析。文章主要對(duì)當(dāng)前城市軌道交通系統(tǒng)已有的信號(hào)系統(tǒng)控制模式進(jìn)行解析。

關(guān)鍵詞：軌道交通；信號(hào)控制

所謂的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，就是在城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)確保行駛安全、優(yōu)化區(qū)間和車站通行能力的各項(xiàng)控制技術(shù)的集合，其將嚴(yán)格遵循行駛計(jì)劃，或者根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行行車調(diào)度，同時(shí)在一定規(guī)則下進(jìn)行列車調(diào)度的核心系統(tǒng)，它在功能上主要負(fù)責(zé)傳達(dá)行車命令、開放信號(hào)同時(shí)進(jìn)行行車調(diào)度等。

一、城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

中國的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)該始于采用交流五十赫茲二元二位式相敏軌道電路，然后由經(jīng)歷了國內(nèi)技術(shù)人員的幾次優(yōu)化。隨著現(xiàn)在客流量的不斷增加，列車的行駛速度也在不斷提升，已有的信號(hào)系統(tǒng)已然不能滿足新時(shí)代的發(fā)展需求了，故而必須要使用最先進(jìn)的信號(hào)技術(shù)。與此同時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)一直都是列車的運(yùn)轉(zhuǎn)中樞，它直接確保了旅客的人身安全，故而，在系統(tǒng)內(nèi)必須要有對(duì)應(yīng)的安全手段。對(duì)當(dāng)前的城市軌道交通系統(tǒng)來說，使用最多的就是ATC列車速度自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)踐表明ATC信號(hào)系統(tǒng)在行車安全上發(fā)揮了重要的作用，其主要降低了人為操作導(dǎo)致的安全事故。除此之外，使用ATC列車速度自動(dòng)控制系統(tǒng)還能進(jìn)行有效的緩沖，防止出現(xiàn)過大的速度變化情況，這對(duì)于行車速度的穩(wěn)定性極為重要，這也是節(jié)能環(huán)保上的一項(xiàng)突破?？煽繑?shù)據(jù)顯示，假使列車處于最佳運(yùn)行速度，那么其能源利用率可以提升百分之十五。

二、軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)目前存在的不足

1.生產(chǎn)軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)備技術(shù)需改善

盡管國家近年來在軌道交通發(fā)展上異常之快，但是技術(shù)上還沒有實(shí)現(xiàn)完全的消化。在發(fā)展初期，國家對(duì)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)使用的設(shè)備基本都是以進(jìn)口的形式添加的，現(xiàn)在也能夠研發(fā)一部分設(shè)備，但是由于時(shí)間問題和專業(yè)人才問題，已有的設(shè)備暴露的問題使得整個(gè)城市軌道交通，不管是在運(yùn)行上還是在護(hù)養(yǎng)上都面臨了很大的問題，因此，著力優(yōu)化研發(fā)技術(shù)、加大研發(fā)力度才是現(xiàn)在工作的重點(diǎn)。

2.軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)易受干擾

交通信號(hào)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開傳感器等核心裝備，但是這些設(shè)備又受電磁波、極端天氣等影響較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)衰減乃至于消失等情況，進(jìn)而影響到信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。目前為止，信號(hào)系統(tǒng)容易受到干擾的問題一直未能得到有效的處理。

3.傳輸信號(hào)的速率問題

只有穩(wěn)定的信號(hào)傳輸，才能確保列車在軌道交通上的穩(wěn)定運(yùn)營，這里的“實(shí)時(shí)”傳輸就是最合適的速率。假如信號(hào)傳輸太慢，那么有一定位置差的列車就無法同時(shí)接收到信號(hào)，這時(shí)候?qū)τ诹熊嚭蛙壍赖恼{(diào)度都會(huì)滯后，這也將影響到軌道交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。先進(jìn)大部分軌道交通信號(hào)系統(tǒng)都能穩(wěn)定高效的進(jìn)行信息傳輸，但是偶爾也會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。

4.軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)生報(bào)錯(cuò)

信號(hào)控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)極為高效，在功能上不僅要監(jiān)控軌道交通的常規(guī)運(yùn)營，還要確保相關(guān)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，現(xiàn)今的交通信號(hào)經(jīng)常面臨誤判的情況，這時(shí)候就需要進(jìn)行人工監(jiān)測。

三、不同的軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)

當(dāng)前城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的主流就是ATC系統(tǒng)，它可以詳細(xì)劃分為以下幾大類：

1.ATS系統(tǒng)

ATS系統(tǒng)亦被稱為列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)和功能的角度上，又可以分為以下幾種類型。

（1）集中控制型。該系統(tǒng)調(diào)控列車的整體運(yùn)營，不僅能夠?qū)为?dú)計(jì)劃一輛列車的運(yùn)行計(jì)劃，還能掌控所有列車的進(jìn)出。在實(shí)際運(yùn)營中使用的控制設(shè)備是較少的，在操作上也比較簡便，這時(shí)候就需要借助通訊來減緩控制中心的壓力，實(shí)踐證明利用電纜傳遞信息無疑是最佳的模式，與此同時(shí)，這里的數(shù)據(jù)指的是列車行駛的狀態(tài)信息和安全狀況。

（2）集中監(jiān)視分散控制型。該系統(tǒng)極大的減輕了控制中心的任務(wù)，后者主要工作就是監(jiān)控列車運(yùn)營情況，并制定相關(guān)調(diào)度計(jì)劃，不直接調(diào)控列車，也不會(huì)直接傳遞安全信息。該模式最大的優(yōu)勢就是列車的進(jìn)站能夠被下級(jí)車站調(diào)控。

（3）自治分散型。該模式是在前兩者的基礎(chǔ)上建立的，是前兩者的優(yōu)化升級(jí)。此種控制模式將會(huì)使用大量設(shè)備，以及更多軟件，在靈活性上更加突出。

2.ATO系統(tǒng)。

（1）分級(jí)速度信號(hào)系統(tǒng)。由于列車之間在行駛時(shí)一定會(huì)存在速度上的差異，這時(shí)候?qū)π盘?hào)系統(tǒng)電路的要求也是不同的。一般而言，最常用的就是多信息音頻無絕緣軌道電路。

（2）信號(hào)系統(tǒng)的閉塞方式。ATO系統(tǒng)根據(jù)閉塞分區(qū)可以將軌道電路的信號(hào)系統(tǒng)劃分為移動(dòng)和固定兩種模式的閉塞信號(hào)系統(tǒng)。這其中移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)具有更大的靈活性，它能根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整列車間的安全距離。

（3）目標(biāo)距離信號(hào)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自行控制列車的運(yùn)行，當(dāng)然是要在一定權(quán)限之內(nèi)的，當(dāng)列車速度曲線比較規(guī)律時(shí)，能夠自行控制列車距離，這樣就能對(duì)列車間距有更好的把握。

3.ATP子系統(tǒng)控制方式研究

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)開始實(shí)現(xiàn)去中心化，這是因?yàn)橐酝募锌刂葡到y(tǒng)的控制中心在進(jìn)行信息傳遞時(shí)，承擔(dān)了太大的任務(wù)量，這就使得信息傳遞的精準(zhǔn)度大為降低，安全性上也沒了保證。有鑒于此，技術(shù)人員研發(fā)了ATP子系統(tǒng)，但是，使用這個(gè)系統(tǒng)必然會(huì)提升整套控制成本，故而，在設(shè)計(jì)階段需要綜合考慮，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

四、基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）概述

在城市軌道交通領(lǐng)域，現(xiàn)在的信號(hào)系統(tǒng)普遍使用基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC），使用通信的模式對(duì)列車進(jìn)行控制，打破以往的電路控制模式，進(jìn)而完成移動(dòng)閉塞。無線CBTC采用無線通信系統(tǒng)，它的重心在于強(qiáng)調(diào)應(yīng)用層和開發(fā)層的獨(dú)立性，在模塊化結(jié)構(gòu)、接口優(yōu)化和事件描述的基礎(chǔ)上，確定相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)。CBTC使用的是在IP標(biāo)準(zhǔn)之上的列車控制模式，它不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的控制，還能完成一些別的功能。

無線CBTC能夠充分滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通過對(duì)已有的點(diǎn)式ATP系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使用無線CBTC對(duì)列車上的設(shè)備和軌道旁邊的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，這樣就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)與無CBTC的完美融合，這時(shí)候原有的線路還是存在，但也引入了全新的無線CBTC線路，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)它們的互聯(lián)互通，這就極大的節(jié)省了投入成本。調(diào)研表明，西方發(fā)達(dá)國家早已使用CBTC系統(tǒng)，也對(duì)已有的列車控制系統(tǒng)進(jìn)行了完善，國內(nèi)在這方面起步較晚，但是北京、廣州、上海等地也相繼進(jìn)行了實(shí)踐。

五、結(jié)束語

綜上所述，只有在信號(hào)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，軌道交通才能得到更好的發(fā)展，擇取合適的信號(hào)控制系統(tǒng)能夠極大的減輕交通壓力，消除安全隱患的同時(shí)也保證了旅客的出行安全，對(duì)軌道交通的運(yùn)行效率而言，也是一種極大的優(yōu)化。

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作者簡介：

賈子耀，出生年月：1996.02，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山西陽泉，學(xué)歷：本科，研究方向：交通機(jī)械.