城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通解決方案

李維鋒

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

當(dāng)前城市內(nèi)部軌道交通線路建設(shè)面積逐步擴(kuò)大，要求配合使用的信號系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大實(shí)際覆蓋面。受到各類線路信號系統(tǒng)較為獨(dú)立、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等因素影響，信號系統(tǒng)互聯(lián)互通目標(biāo)實(shí)現(xiàn)依然存在較多問題，亟待結(jié)合城市軌道交通信號系統(tǒng)建設(shè)要求，制定出更加專項(xiàng)可行的互聯(lián)互通解決方案。

1 概述城軌交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目

1.1 城軌交通信號互聯(lián)互通難題

城軌交通信號系統(tǒng)功能更加完善，可切實(shí)滿足當(dāng)前城市基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)要求[1]。信號系統(tǒng)運(yùn)行水平可直接影響到城市軌道交通自動化程度和運(yùn)營管理效率。城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目建設(shè)工作應(yīng)當(dāng)分析不同供應(yīng)商提供的車載設(shè)備運(yùn)行特征，確保此些設(shè)備能夠在不同線路上聯(lián)合運(yùn)行，加強(qiáng)列車實(shí)際運(yùn)行監(jiān)管力度，控制城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行期間的故障問題發(fā)生幾率。

相較于其他發(fā)達(dá)國家而言，我國城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的建設(shè)依然處于起步階段，互聯(lián)互通目標(biāo)實(shí)現(xiàn)期間存在較多問題亟待解決。

1.2 城軌交通信號互聯(lián)互通建設(shè)必要性

城市軌道交通信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通建設(shè)工程主要包括土建、軌道、供電、信號等多個專業(yè)。實(shí)現(xiàn)信號系統(tǒng)互聯(lián)互通目標(biāo)可以更加自如的采購車載設(shè)備，確保列車可在多條線路運(yùn)行，為既有線路延長工作提供了重要保障，使信號系統(tǒng)全壽命周期的維護(hù)成本進(jìn)一步降低，對促進(jìn)我國城市軌道交通行業(yè)自動化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展意義重大。

2 分析信號系統(tǒng)互聯(lián)互通建設(shè)管理缺陷

當(dāng)前城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通在國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大面積研究及推廣，相較于其他軌道交通建設(shè)項(xiàng)目而言，城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通涉及范圍巨大，技術(shù)要求更高，需要各專業(yè)團(tuán)隊(duì)密切配合?，F(xiàn)階段存在于城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目建設(shè)期間的問題主要包括以下幾點(diǎn)：

第一，城市軌道交通信號系統(tǒng)構(gòu)架差異性過大，在互聯(lián)互通項(xiàng)目建設(shè)期間需要投入更多的資金與時(shí)間[2]。

第二，城市軌道交通信號系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)與適配設(shè)備不同，在互聯(lián)互通期間需要選擇具有更高適配度的設(shè)備。

第三，城市軌道交通信號系統(tǒng)內(nèi)部接口設(shè)計(jì)存在一定差距，不同接口的設(shè)備難以連通在一起，提升了信號系統(tǒng)互聯(lián)互通難度。

第四，由于城市軌道交通信號系統(tǒng)功能分配不同，導(dǎo)致在后期信號連通期間，需要對設(shè)備功能進(jìn)行重新分配，對相關(guān)互聯(lián)互通技術(shù)提出了更高要求。

3 信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目建設(shè)要點(diǎn)

3.1 信號系統(tǒng)構(gòu)架與數(shù)據(jù)流的互聯(lián)互通建設(shè)

在城市軌道交通各家信號系統(tǒng)中，均采用了較為統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)框架研發(fā)基礎(chǔ)，因此信號系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)架結(jié)構(gòu)基本相當(dāng)[3]。以通號與交控兩供應(yīng)商為例，其提供的信號系統(tǒng)設(shè)備配置分別為集中控制與集中或分散控制兩種形式。因此為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)互聯(lián)互通目標(biāo)，需要建立起更加統(tǒng)一的系統(tǒng)構(gòu)架，盡量減少系統(tǒng)內(nèi)部修改量。在信號系統(tǒng)內(nèi)部增加外接口，在設(shè)備與設(shè)備互聯(lián)互通時(shí)，可以依靠此些外部接口實(shí)現(xiàn)，避免對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模改造，改造成本過高等問題出現(xiàn)，使信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的建設(shè)目標(biāo)盡早實(shí)現(xiàn)。

由于城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通需要使各設(shè)備能夠互換連接，因此需要在每個設(shè)備處設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)接口，將各子系統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)的通信作為信號系統(tǒng)互聯(lián)互通目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的必要條件。針對不同交通信號系統(tǒng)的通信要求，對通信結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

3.2 互聯(lián)互通基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)

在現(xiàn)階段城市軌道交通信號系統(tǒng)內(nèi)部，不同信號設(shè)備設(shè)計(jì)理念、功能實(shí)現(xiàn)的原理存在較大差異，需要在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通目標(biāo)過程中，對基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化及完善。

首先，注重信號系統(tǒng)內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施信號機(jī)、計(jì)軸設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。此些設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行期間的差異主要體現(xiàn)在設(shè)備數(shù)量、設(shè)備安裝位置及安裝方式上。在設(shè)備數(shù)量配置期間，應(yīng)當(dāng)將互聯(lián)互通參與的各信號系統(tǒng)數(shù)量作為參考依據(jù)，在保障信號系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上合理安排設(shè)備安裝位置。結(jié)合互聯(lián)互通要求設(shè)置更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)計(jì)出的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備能夠在擴(kuò)大信號傳播范圍，提高信號實(shí)際利用率中發(fā)揮出重要作用。

其次，做好基礎(chǔ)設(shè)備應(yīng)答器與信標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)工作。應(yīng)答器與信標(biāo)設(shè)備是城市軌道交通信號系統(tǒng)內(nèi)部重要組成部分，兩設(shè)備的選型工作可直接影響到互聯(lián)互通目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。不同國家應(yīng)答設(shè)備、信標(biāo)裝置的安裝標(biāo)準(zhǔn)存在于一定差距[4]。相較于其他標(biāo)準(zhǔn)而言，歐標(biāo)應(yīng)用范圍廣，由不同供貨商共同編制。因此在技術(shù)設(shè)備設(shè)計(jì)期間，建議將歐標(biāo)作為統(tǒng)一應(yīng)答器標(biāo)準(zhǔn)，為建設(shè)軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目奠定堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

最后，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)備內(nèi)部車地?zé)o線通信設(shè)計(jì)管控力度。車地?zé)o線通信也是城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目建設(shè)重要內(nèi)容，需要選擇功能完善、類型統(tǒng)一的車地?zé)o線通信設(shè)備，才可切實(shí)保障車載系統(tǒng)跨線運(yùn)營時(shí)的通信通暢度，促進(jìn)軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。在對比分析不同供應(yīng)商信號系統(tǒng)后，本文選擇使用通用無線設(shè)備作為車地?zé)o線通信系統(tǒng)，并在其中使用通用無線協(xié)議，使信號的可承受范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。由于部分供應(yīng)商采用私有協(xié)議，此些協(xié)議不具備開放性，后期發(fā)展局限較大。因此可提倡其嘗試使用通用通信協(xié)議，逐步發(fā)展LTE 網(wǎng)絡(luò)承載綜合業(yè)務(wù)，以便能夠更好適應(yīng)城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通發(fā)展趨勢。

3.3 互聯(lián)互通接口設(shè)計(jì)

城市軌道交通信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通需要對不同供應(yīng)商設(shè)備信號系統(tǒng)接口進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化，不同接口設(shè)計(jì)所需注重的要點(diǎn)不同。

在車地?zé)o線通信接口過程中，為切實(shí)滿足無線開放環(huán)境下的報(bào)文信息安全管理要求，可以選擇當(dāng)前更加完善的RSSP-Ⅱ協(xié)議。因供貨商提供的設(shè)備采用了不同設(shè)計(jì)原理，在實(shí)際運(yùn)行期間的車地通信報(bào)文也存在一定差距。為使通信報(bào)文系統(tǒng)能夠更好實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通目標(biāo)，還需要使用求同存異方式定義報(bào)文內(nèi)容。設(shè)置信號系統(tǒng)內(nèi)部車載信息及接口信息，確保此些信息能夠在各設(shè)備內(nèi)部聯(lián)動使用。

在車地點(diǎn)式通信信號設(shè)計(jì)過程中，要求設(shè)計(jì)出的應(yīng)答器編碼與解碼需要滿足歐標(biāo)應(yīng)答器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一內(nèi)部報(bào)文格式，并采用最大化報(bào)文方法解決數(shù)據(jù)差異問題。舉例而言，在軌道交通信號系統(tǒng)內(nèi)部，將固定應(yīng)答裝置用于地圖版本信息的控制工作；將可變應(yīng)答裝置作為設(shè)備狀態(tài)信息控制工具。

配合使用繼電裝置，使信號傳輸水平進(jìn)一步增強(qiáng)[5]。為有效控制交互設(shè)備的信息傳輸量，還可以在跨線處設(shè)置信號機(jī)，使信號系統(tǒng)的運(yùn)行更加平穩(wěn)。各自交互的子系統(tǒng)內(nèi)部物理區(qū)間、信號機(jī)、緊急關(guān)閉按鈕等也需要互聯(lián)互通，完善系統(tǒng)各項(xiàng)功能，保障信號傳輸效果。

在跨線ATS 接口設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)在接口間設(shè)置防火墻隔離方式，依照相關(guān)要求分別傳輸相鄰站場信息、跨線列車控制數(shù)據(jù)等，確保此些信息能夠再加強(qiáng)軌道列車管理力度期間提供重要參考依據(jù)。

3.4 互聯(lián)互通系統(tǒng)功能分配

在城市軌道交通信號系統(tǒng)內(nèi)，不同系統(tǒng)研發(fā)要求不同，系統(tǒng)內(nèi)部功能分配存在一定差異。在互聯(lián)互通目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中，需要做好系統(tǒng)功能分配工作。采用統(tǒng)一通信協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)定義，明確各子系統(tǒng)肩負(fù)起的運(yùn)行職責(zé)。要求各生產(chǎn)廠家也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依照統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定系統(tǒng)功能，使互聯(lián)互通下的信號系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠運(yùn)行目標(biāo)。

為從根本上提升城市軌道交通信號系統(tǒng)功能分配的可行性，還需使用疊加式設(shè)計(jì)與模塊化設(shè)計(jì)手段，利用車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車間隔控制、移動授權(quán)等功能，減少設(shè)備內(nèi)部接口數(shù)量，進(jìn)一步提升信號系統(tǒng)互聯(lián)互通期間的通暢性。

4 結(jié)束語

總而言之，城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通項(xiàng)目建設(shè)速度日漸加快，為確保城市軌道交通列車能夠?qū)崿F(xiàn)跨線自動化運(yùn)行目標(biāo)，還需要在研發(fā)列車控制系統(tǒng)方面投入充足的人力及物力。采用合理方式控制系統(tǒng)內(nèi)部接口數(shù)量，使互聯(lián)互通范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，軌道列車運(yùn)行全過程能夠得到根本管控。