城市軌道信號(hào)控制技術(shù)的現(xiàn)狀與未來發(fā)展探討

摘 要：近年來，隨著產(chǎn)業(yè)信息的高度自動(dòng)化發(fā)展，中國主要城市的軌道交通網(wǎng)絡(luò)在逐步實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)智能化的路上已取得成效，在軌道交通領(lǐng)域，全自動(dòng)駕駛技術(shù)、車輛通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)鏈接和信息技術(shù)等得到了迅速發(fā)展。高自動(dòng)化，高集成度，軟硬件資源共享是發(fā)展智能城市交通信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)的方向。

關(guān)鍵詞：城市軌道;信號(hào)控制技術(shù);現(xiàn)狀與未來發(fā)展

一、 引言

城市軌道交通運(yùn)營中信號(hào)控制的目的是提高運(yùn)營效率和保障運(yùn)輸安全，進(jìn)行城市軌道交通信號(hào)的選型項(xiàng)目建設(shè)，當(dāng)前采用自動(dòng)控制技術(shù)提升城市軌道交通信號(hào)控制水平，涉及列車運(yùn)行控制和指揮控制。

二、 城市軌道信號(hào)控制技術(shù)現(xiàn)狀

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的本質(zhì)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，在保證列車運(yùn)行安全和提升運(yùn)行效率方面，其主要對(duì)當(dāng)前時(shí)間、環(huán)境、線路和信號(hào)指示等狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，并根據(jù)這些信息進(jìn)行列車相關(guān)控制。是典型的軟硬件結(jié)合的電子技術(shù)裝備。其目標(biāo)是對(duì)軌道交通行車進(jìn)行調(diào)度，并分析控制可能的運(yùn)行沖突和潛在風(fēng)險(xiǎn)。信號(hào)系統(tǒng)在解決運(yùn)行調(diào)度問題時(shí)，本質(zhì)是一個(gè)全局的優(yōu)化問題，要求信號(hào)系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)對(duì)列車調(diào)度的多方面信息進(jìn)行監(jiān)控，并按照既定的調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行列車運(yùn)行方向和動(dòng)作道岔的切換，生成指導(dǎo)性的行車憑證，指導(dǎo)列車司機(jī)的行車決策。目前，城市軌道交通軌道交通信號(hào)系統(tǒng)逐漸由集中式控制、人工駕駛階段向分散式控制、自動(dòng)駕駛方向發(fā)展，控制和調(diào)度功能復(fù)雜，是一種軟硬件結(jié)合的結(jié)構(gòu)。城市軌道交通提速戰(zhàn)略的實(shí)施，主要應(yīng)當(dāng)從提升列車運(yùn)行速度、提高列車運(yùn)行密度、提高列車運(yùn)行效率等方面考慮。提高軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的可靠性是一項(xiàng)重要任務(wù)。

三、 城市軌道信號(hào)控制技術(shù)未來發(fā)展

（一）應(yīng)用云技術(shù)

軌道交通系統(tǒng)涉及車輛、供電、通信、運(yùn)輸、信號(hào)、環(huán)控等方方面面，各專業(yè)之間彼此獨(dú)立卻又密切關(guān)聯(lián)，為了保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行，需要對(duì)各個(gè)專業(yè)的信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析與管理。云技術(shù)可與城軌建設(shè)需求融合，建立城軌云平臺(tái)，將城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的部分子系統(tǒng)接入到云平臺(tái)中。將云技術(shù)應(yīng)用到信號(hào)ATS子系統(tǒng)中，可進(jìn)一步提升信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析效率，將行車調(diào)度信息進(jìn)行整合，提供更豐富的運(yùn)營調(diào)度界面，以便調(diào)度更快的運(yùn)營決策。呼和浩特1號(hào)線作為一個(gè)將云技術(shù)、5G、大數(shù)據(jù)融合的典型實(shí)踐項(xiàng)目，將ATS子系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，云平臺(tái)設(shè)置了災(zāi)備中心（異地災(zāi)備），為信號(hào)系統(tǒng)提供了應(yīng)用級(jí)服務(wù)，為其他專業(yè)提供了數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備的服務(wù)，可最大限度地整合資源，提升資源的利用率。同時(shí)，對(duì)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)備等實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)管及綜合運(yùn)維，可極大提高運(yùn)營維護(hù)效率和降低維護(hù)成本，信號(hào)系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定是城市交通信號(hào)系統(tǒng)的命脈。而云技術(shù)憑借其優(yōu)越的性能為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了更加可靠的保障。

（二）面向等保2.0的信息安全

隨著《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》的正式實(shí)施，國內(nèi)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)新時(shí)代。目前，信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全并未受到高度重視，即便進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)建設(shè)，但是業(yè)務(wù)現(xiàn)場(chǎng)仍處于傳統(tǒng)的被動(dòng)的安全防護(hù)階段，主要采用“封、堵、查、殺”的方式筑起安全防線。面對(duì)新形勢(shì)下有目的性的新型網(wǎng)絡(luò)攻擊，必須調(diào)整安全建設(shè)思路，在網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)安全防護(hù)被攻擊之前，構(gòu)建主動(dòng)防御體系，保障城市軌道交通信息基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行安全。目前，既有信號(hào)系統(tǒng)的安全防護(hù)大部分僅限于采用傳統(tǒng)防火墻、防病毒等初級(jí)的防護(hù)措施。傳統(tǒng)防火墻主要進(jìn)行兩網(wǎng)之間的邏輯分區(qū)隔離控制，主要是訪問控制、安全域管理等功能。但傳統(tǒng)防火墻不能理解工業(yè)控制協(xié)議的支持，一般不加載工業(yè)協(xié)議解析模塊，傳統(tǒng)防火墻的架構(gòu)不能很好適應(yīng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性和生產(chǎn)環(huán)境的要求。另外，目前國內(nèi)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)，安全認(rèn)證體系還未建立，信號(hào)系統(tǒng)的安全保證存在較大的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)。

（三）形成泛在網(wǎng)絡(luò)

基于泛在通信網(wǎng)的自主式列控系統(tǒng)：城市軌道交通系統(tǒng)中的每列車、地面設(shè)備以及障礙物等都可以作為通信節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)間可以發(fā)起通信。相當(dāng)于列車不僅可以給列控中心發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以直接將列車位置信息發(fā)送給其他列車，從而增加通信鏈路和安全信息的冗余。即使其中一路信息發(fā)生丟失或產(chǎn)生錯(cuò)誤，其他鏈路也能將列車信息以及障礙物信息傳送至各列車，使得各列車能夠?qū)崿F(xiàn)自主的多維信息閉環(huán)安全控制。在現(xiàn)有GSM-R基礎(chǔ)上，研發(fā)先進(jìn)LTE-R無線通信技術(shù)、5G技術(shù)的軌道交通應(yīng)用。如表1所示展示新型通信技術(shù)的特性對(duì)比，應(yīng)用新型通信技術(shù)，將提升通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性、降低通信信息交互延遲、降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。

四、 結(jié)語

在建設(shè)發(fā)展城市軌道交通過程中，作為綜合性較高的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，列車的運(yùn)行指揮問題和列車實(shí)際的運(yùn)行控制是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)所牽涉的主要問題。保證乘客的安全、增強(qiáng)列車運(yùn)行的安全性能以及提高列車的工作效率是城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)必須做到的。除此之外，城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)也在不斷提高自身智能化和科技化的水平，這一目標(biāo)也因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，正在逐漸向現(xiàn)實(shí)靠近，城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)也因此被廣泛應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：王艷，重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司。