淺談城市軌道交通信號系統(tǒng)新技術(shù)

上海電氣泰雷茲交通自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司 上海 201206

前言

想要更好的發(fā)揮出城市軌道交通的作用，就應(yīng)該做好交通信號系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，從而為城市軌道交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供可靠的支持，為城市的發(fā)展提供可靠的保障。

1 城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展大概情況

自建成以來，中國城市軌道交通信號系統(tǒng)的快速發(fā)展。根據(jù)當(dāng)時(shí)的國情，中國開始了他所有部件研發(fā)的旅程，也提供了更高水平的設(shè)備技術(shù)。在大約1990年前后，我國改革開放和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市人口快速增長，進(jìn)入城市軌道交通快速發(fā)展的階段，在這種情況下，沒有適當(dāng)?shù)膰鴥?nèi)城市軌道交通信號系統(tǒng)可以選擇使用，其次是信號系統(tǒng)的涌入，在國外陸續(xù)采用了一些更先進(jìn)的信號系統(tǒng)。中國城市軌道交通信號系統(tǒng)的自主開發(fā)與城市軌道交通的發(fā)展相比，長時(shí)間滯后期，長期以來，在我國國內(nèi)，沒有供應(yīng)商可以獨(dú)立完成信號系統(tǒng)，配備有國外可比的我國只依靠國外一套完整的系統(tǒng)，主要部分子系統(tǒng)還需要向國外介紹，國內(nèi)供應(yīng)只能提供一部分的設(shè)備和技術(shù)服務(wù)。使用信號系統(tǒng)后引進(jìn)國外，在短時(shí)間內(nèi)可以滿足城市軌道交通發(fā)展的需要，大大提高了運(yùn)營效率，安全程度和通過能力有很大提高，可能研究國外對信號系統(tǒng)前沿技術(shù)的了解和發(fā)展趨勢。

2 城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成

作為城市軌道交通的關(guān)鍵所在，整個(gè)信號系統(tǒng)在維持軌道交通正常運(yùn)轉(zhuǎn)方面發(fā)揮著十分重要的作用，主要的組成部分包括聯(lián)鎖設(shè)備、列車自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)以及軌道電路等。在這些組成部分當(dāng)中，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)主要發(fā)揮實(shí)現(xiàn)指揮行車以及列車自動(dòng)化運(yùn)行的功能，從而最大限度的保證列車的正常運(yùn)行，促進(jìn)運(yùn)輸效率的提升，盡可能的緩解城市的交通壓力。而對于列車自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)而言，又可以細(xì)化為三個(gè)部分，包括列車自動(dòng)運(yùn)行(ATO—automatic train operation)、列車自動(dòng)防護(hù)(ATP-automatic train protection)以及列車自動(dòng)監(jiān)控(ATS—automatic train supervision)，這三個(gè)部分組成了完整的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，為軌道交通的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。聯(lián)鎖設(shè)備有中央聯(lián)鎖，系統(tǒng)和車站聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)，主要對室外設(shè)備信號機(jī)和道岔進(jìn)行控制，排列列車進(jìn)路并傳送進(jìn)路信息給軌旁ATC設(shè)備。而軌道電路主要用于傳送軌道電路信息和ATP報(bào)文信息。

3 城市軌道交通信號系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 LTE技術(shù) LTE是更適用的交通信號技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際城市軌道交通信號系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)高傳輸速率，低延遲，并且在信；號系統(tǒng)中支持各種功能，支持無線廣播業(yè)務(wù)，具有無線接入架構(gòu)。隨著科技的不斷發(fā)展，LTE在城市軌道交通，城市軌道交通等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。信號系統(tǒng)主要涉及問題是安全，無線信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠，高信息系統(tǒng)的要求。通信信號系統(tǒng)的實(shí)時(shí)傳輸需求較高，在PIS系統(tǒng)中，無線通信和傳輸需求較低，但寬帶需求較大。在不同方向的技術(shù)要求上，因此，LTEPIS系統(tǒng)不能單一靈活應(yīng)用于城市軌道交通信令系統(tǒng)。2014年，在北京地鐵指揮中心的支持下，許多廠商的LTE信號在信號系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了現(xiàn)場測試，希望通過專業(yè)技能測試，促進(jìn)城市軌道交通信號技術(shù)的發(fā)展。在現(xiàn)場測試中，代表廠商如華為，通過這些廠商對LTE實(shí)際測試，得出結(jié)論，提出LTE技術(shù)應(yīng)用于信號系統(tǒng)測試結(jié)果：首先，從時(shí)延，傳輸延時(shí)測試結(jié)果為10-25ms，最長延時(shí)為106.5ms之一；第二，從信號方面來看，信號TDD分組丟失率已低于0.005%；開關(guān)延時(shí)約34-46ms，最長時(shí)間為135ms；平均吞吐量為15MHZ帶寬，11MB/s向上，向下19MB/s。在實(shí)際測量中，LTE可以完全滿足無線傳輸中信號系統(tǒng)的要求。在頻率信息選擇方面，部委發(fā)布了無線接入系統(tǒng)頻率使用，申請?jiān)诔鞘熊壍澜煌ㄉ鲜褂弥С趾涂隙?，換句話說，城市軌道交通單位可以使用頻段，并得到正確使用光譜。民用手持設(shè)備，信號頻率的占位符不會(huì)影響頻譜的使用。與開放的WLAN頻段相比，專用頻率可以有效減少外部信息的干擾。LTE技術(shù)逐漸成為移動(dòng)通信發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用

3.2 CBTC技術(shù) 基于CBTC城市軌道交通信號系統(tǒng)建設(shè)的溝通，與傳統(tǒng)建筑信號系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在軌道電路信號系統(tǒng)的當(dāng)代，是獨(dú)立存在的；

(2)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€(gè)方向，可實(shí)現(xiàn)車輛；

(3)氣密可移動(dòng)列車運(yùn)行時(shí)間間隔控制模型，可提高線路通過率；

(4)軌道兩側(cè)設(shè)施少容易對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和維修；

(5)自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛；

(6)系統(tǒng)設(shè)備之間可以相互聯(lián)系。

列車地面通信的CBTC系統(tǒng)，其特殊的數(shù)據(jù)傳輸模式，也有其一般的數(shù)據(jù)傳輸模式，在CBTC系統(tǒng)研發(fā)的早期，選擇專用的軌道和地面數(shù)據(jù)傳輸模式，城市軌道交通的需求信令系統(tǒng)設(shè)施實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，一般數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為了快速進(jìn)入CBTC系統(tǒng)，傳輸方式-般有以下幾種：除了電纜環(huán)交叉感應(yīng)和漏電纜外，選擇交叉感應(yīng)電纜環(huán)路ACTS作為軌道和地面數(shù)據(jù)傳輸中介，通過電磁感應(yīng)在車間實(shí)現(xiàn)信息的直接交換。采用泄漏電纜，泄漏波導(dǎo)，無線電臺ACTS作為傳輸介質(zhì)和地面數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軌道，采用通用無線擴(kuò)頻通信技術(shù)，因此根據(jù)車輛數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)的CBTC系統(tǒng)分為以下幾類：首先，基于CBTC系統(tǒng)的交叉感應(yīng)電纜回路；第二，基于無線擴(kuò)頻通信技術(shù)的CBTC系統(tǒng)，即CBTC-RF。第三，基于交叉感應(yīng)環(huán)路電纜傳輸車輛信息CBTC-IL系統(tǒng)，傳輸性能好，抗干擾能力強(qiáng)。

結(jié)語

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提升，城市的人口以及車流量都呈現(xiàn)出爆炸式的增長，這就使得城市交通的負(fù)荷量大大增加。在這種情況下，城市軌道交通已經(jīng)成為了整個(gè)城市交通系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分。但是城市軌道交通在建設(shè)中存在很多問題，特別是對于城市軌道交通信號系統(tǒng)的有效控制，對于整個(gè)軌道交通作用的發(fā)揮有著十分重要的作用。因此必須做好交通信號系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，從而為城市軌道交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供可靠的支持，為城市的發(fā)展提供可靠的保障。