城市軌道交通信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

劉皓

摘 要：隨著國(guó)家的發(fā)展，城市軌道交通發(fā)展迅速，呈現(xiàn)出建設(shè)類型多樣、建設(shè)勢(shì)頭強(qiáng)勁、在建城市數(shù)量眾多的特點(diǎn)。城市軌道交通由于其運(yùn)行不間斷、密度大、速度快等優(yōu)點(diǎn)，正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，給交通信號(hào)系統(tǒng)帶來(lái)了新的壓力和挑戰(zhàn)。信號(hào)系統(tǒng)控制是城市軌道交通的重要組成部分，是保證系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行的核心基礎(chǔ)。目前，自動(dòng)控制系統(tǒng)在城市軌道交通信號(hào)中起著主導(dǎo)作用，極大地提高了通行能力、交通安全性和節(jié)能降耗。只有選擇合適的自動(dòng)控制信號(hào)系統(tǒng)，避免過(guò)于復(fù)雜，進(jìn)一步規(guī)范管理，才能促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城市軌道;交通信號(hào);自動(dòng)控制;系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

引言

城市軌道交通系統(tǒng)屬于工業(yè)系統(tǒng)安全中的重要組成部分，延續(xù)了工業(yè)控制系統(tǒng)的的特點(diǎn)和特殊性因軌道交通主要用于運(yùn)載乘客，其危險(xiǎn)系數(shù)高，更為高效和便捷，同時(shí)，最近幾年無(wú)線通信的快速發(fā)展和寬帶網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)為這個(gè)行業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)會(huì)，也產(chǎn)生了一些威脅。導(dǎo)致軌道交通系統(tǒng)相較于之前產(chǎn)生發(fā)生了很大的變化主要表現(xiàn)在：運(yùn)營(yíng)規(guī)模擴(kuò)大;運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化漸漸明顯;客運(yùn)量增多;車間隔縮短。對(duì)此運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)和客運(yùn)量的不斷增加這一形式，城市軌道交通信息安全面臨著嚴(yán)峻的威脅。

1軌道交通信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成分析

1.1車站信號(hào)系統(tǒng)

車站信號(hào)系統(tǒng)主要作用是在進(jìn)路始端位置設(shè)置信號(hào)防護(hù)，運(yùn)行過(guò)程中需要檢查進(jìn)路是否處于空閑狀態(tài)、檢查進(jìn)路之間是否存在沖突、檢查道岔位置是否正確，在確保道岔位置正確，敵對(duì)進(jìn)路沒(méi)有建立并鎖在未建立狀態(tài)，以及進(jìn)路處于空閑狀態(tài)下，才能開(kāi)放防護(hù)進(jìn)路的信號(hào)機(jī)。而等到列車駛?cè)脒M(jìn)路后，防護(hù)進(jìn)路的信號(hào)機(jī)會(huì)立即關(guān)閉。車站信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，涉及到聯(lián)鎖技術(shù)的應(yīng)用，以此確保進(jìn)路、道岔以及信號(hào)之間的操作順序合理規(guī)范，并進(jìn)行三者的相互制約，起到保證行車安全的作用。

1.2列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)應(yīng)用的主要作用體現(xiàn)為運(yùn)輸能力控制、運(yùn)行速度控制等，地鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)包括列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）、列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ATO）、列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）三個(gè)子系統(tǒng)。我國(guó)高鐵目前分兩個(gè)等級(jí)，時(shí)速200km/h的CTCS-2和時(shí)速300km/h以上的CTCS-3列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。CTCS-2由TCC列控中心系統(tǒng)、ZPW-2000A軌道電路系統(tǒng)、CTC分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)、列控車載設(shè)備系統(tǒng)、應(yīng)答器、信號(hào)專用安全局域網(wǎng)等設(shè)備構(gòu)成，CTCS-3在CTCS-2的基礎(chǔ)上增設(shè)了RBC無(wú)線閉塞中心系統(tǒng)、GSM-R無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)備主要設(shè)備。

2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1維護(hù)方式不統(tǒng)一

雖然城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，但是其具體應(yīng)用和發(fā)展的時(shí)候還存在一些突出性的問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在影響著其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。很多企業(yè)在維護(hù)支持方式方面缺乏統(tǒng)一性，如部分企業(yè)采用預(yù)防性計(jì)劃修，即遵循日巡查、月巡查、季度巡查、年度整治的順序進(jìn)行故障檢修，部分企業(yè)則采用預(yù)知性狀態(tài)修，即利用CBTC系統(tǒng)監(jiān)督運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合故障顯示情況展開(kāi)維修等。信號(hào)系統(tǒng)在不同線路上選擇的維護(hù)支持方式不盡相同，所以工程建設(shè)的時(shí)候，由于用戶并不能對(duì)信號(hào)系統(tǒng)有充分的了解，對(duì)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也不能完全掌握，使維護(hù)功能無(wú)法發(fā)揮。再加上城市軌道交通運(yùn)輸量在增加，用戶對(duì)運(yùn)行的要求也越來(lái)越明朗，所以缺乏維護(hù)支持方式的統(tǒng)一性和用戶不斷發(fā)展的需求之間存在較大的矛盾。

2.2過(guò)度依賴人工進(jìn)行維護(hù)

信號(hào)的維護(hù)支持工作不能將信息技術(shù)有效地應(yīng)用其中，導(dǎo)致維護(hù)管理工作往往需要借助人工才能夠完成，特別是在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的時(shí)候如果應(yīng)用人工，會(huì)使工作量成倍增加，嚴(yán)重影響工作效率。而且在城市交通網(wǎng)密集度不斷豐富的背景下，人工維護(hù)的負(fù)擔(dān)也在不斷增多，在有限的時(shí)間內(nèi)很難達(dá)到預(yù)期的維護(hù)效果，很多情況下會(huì)出現(xiàn)漏檢的情況，這樣也導(dǎo)致最終采集到的信息完整度較差，不能將此類信息作為系統(tǒng)下一階段發(fā)展規(guī)劃的參考依據(jù)，從而限制了交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展速度。

2.3信息處理結(jié)果科學(xué)性較低

信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)對(duì)正線設(shè)備信息數(shù)據(jù)分析和處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)警反饋信息的收集和處理即可，但是卻不能分析報(bào)警信息的由來(lái)。軌道交通的線輪長(zhǎng)度較大，如果在接收預(yù)警信息后卻不能鎖定信息來(lái)源，這也將影響后續(xù)檢修工作的順利展開(kāi)，增加了維修時(shí)間成本的投入。而且部分城市還沒(méi)有形成比較完善的信息處理體系，在對(duì)信息進(jìn)行處理時(shí)，很容易導(dǎo)致處理結(jié)果片面性較強(qiáng)，降低了采集數(shù)據(jù)的實(shí)用價(jià)值。

3城市軌道交通信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1ATO子系統(tǒng)的列控方式

ATO系統(tǒng)包括軌道電路的信號(hào)系統(tǒng)以及通信的信號(hào)系統(tǒng)。采用了分級(jí)速度信號(hào)系統(tǒng)和目標(biāo)距離信號(hào)控制系統(tǒng)兩種方式。一般來(lái)說(shuō)，分級(jí)速度信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用要規(guī)定好信號(hào)系統(tǒng)的電路，采用階梯式的速度曲線，進(jìn)行速度信息的傳遞。同時(shí)為了保證列車追蹤運(yùn)行的安全性，ATO系統(tǒng)不斷發(fā)送距離信息以及速度曲線，縮短列車之問(wèn)的運(yùn)行，并在列車規(guī)定的運(yùn)行權(quán)限之內(nèi)進(jìn)行控制。

3.2ATP子系統(tǒng)控制方式研究

列車運(yùn)行的過(guò)程中，分級(jí)控制系統(tǒng)的呈現(xiàn)方式為速度曲線形式，地面設(shè)備傳遞速度信息以及口和出口的速度，同時(shí)需要控制列車的速度，發(fā)揮分級(jí)速度信號(hào)控制系統(tǒng)的效能。此外閉塞分區(qū)根據(jù)信號(hào)設(shè)備、線路數(shù)據(jù)以及行車的速度的變化，做好出口速度的控制，通過(guò)閉塞區(qū)再增加一個(gè)閉塞區(qū)提高安全性能。最后，目標(biāo)距離信號(hào)控制系統(tǒng)根據(jù)列車傳輸前進(jìn)的數(shù)據(jù)信息，需要根據(jù)線路數(shù)據(jù)信息，合理規(guī)劃行車速度，證列車運(yùn)行的安全性。

3.3ATS子系統(tǒng)控制方式

ATS子系統(tǒng)主要包括自治分散型、集中控制型和集中監(jiān)視分散控制型。其中自治分散型作為衍生控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)督和管理，軟件的功能比較齊全，能夠直接對(duì)列車進(jìn)行控制。而集中控制型的特點(diǎn)為過(guò)于集中，需要較高的通信功能，能夠控制全部列車，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與安全有關(guān)的信息，涉及控制設(shè)備比較少。此外，集中監(jiān)視分系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于可以散控制型不直接參與列車的控制，但是基于調(diào)度計(jì)劃，可以達(dá)成對(duì)列車運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)督，減少了控制中心的任務(wù)量。即使中心出現(xiàn)故障的時(shí)候，也不會(huì)影響列車的正常運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的深入推進(jìn)，作為一種便捷的交通工具，城市軌道交通正發(fā)揮著其不可替代的作用和優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，軌道交通與信號(hào)控制系統(tǒng)息息相關(guān)，只有應(yīng)用合理的自動(dòng)信號(hào)控制系統(tǒng)，才會(huì)實(shí)現(xiàn)交通高效有序運(yùn)行、保障人們出行安全、預(yù)防發(fā)生事故、緩解交通壓力的目標(biāo)。為此要加大對(duì)信號(hào)控制系統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)，最終促進(jìn)城市軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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