關(guān)于軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)展與趨勢探討

上海電氣泰雷茲交通自動化系統(tǒng)有限公司 上海 201206

引言

隨著信息技術(shù)以及電子技術(shù)的發(fā)展,軌道交通信號系統(tǒng)的技術(shù)也在不斷進(jìn)步,隨著現(xiàn)代的電力系統(tǒng)進(jìn)入了信號領(lǐng)域,使得我國的信號系統(tǒng)開始了有了翻天覆地的變化,這些變化使得我國軌道交通的安全性得到了提高,并且也提升了列車了運(yùn)行頻率,為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。本文主要是針對信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行探討,以列車的安全運(yùn)行為中心,梳理了軌道交通工具信號系統(tǒng)的五個(gè)大的功能,最后對目前的一些最新技術(shù)進(jìn)行了探討。

一、特點(diǎn)分析

軌道交通是一個(gè)比較復(fù)雜的大系統(tǒng),其具有運(yùn)量大并且速度快、全天候的特點(diǎn),不過同時(shí)軌道交通的前期投資比較高,對于技術(shù)的要求也比較苛刻,維護(hù)的成本也是相對比較高昂的。以我國高鐵來計(jì)算,每公里的造價(jià)有上千萬,而全世界掌握高鐵技術(shù)的國家也不過一掌之?dāng)?shù),對于高鐵的維護(hù)基本上每輛列車在運(yùn)行之后都需要進(jìn)行檢查,確保其不會有安全隱患[1]。

軌道交通的列車運(yùn)行是比較需要多個(gè)專業(yè)以及多個(gè)工種進(jìn)行配合的工作,整個(gè)系統(tǒng)都是圍繞著安全行車這個(gè)中心。而信號系統(tǒng)就是保障列車安全運(yùn)行的一個(gè)溝通機(jī)制,目前我國的鐵路系統(tǒng)施行的是無沖突運(yùn)行圖,在進(jìn)行該圖編制之前就已經(jīng)將會出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行了考慮。當(dāng)列車運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)一些不確定的因素時(shí),列車的運(yùn)行圖將會出現(xiàn)隨機(jī)的波動,避免列車運(yùn)行沖突的發(fā)展,降低事故發(fā)生的可能性。

所以從本質(zhì)上來講,信號系統(tǒng)的作用就是用它來避免列車運(yùn)行過程中發(fā)生沖突的專用系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)是由調(diào)度員進(jìn)行控制。由調(diào)度員將列車運(yùn)行的各個(gè)要求傳遞給司機(jī),然后輔助司機(jī)進(jìn)行駕駛,保障列車運(yùn)行的安全性。

二、系統(tǒng)發(fā)展的過程和功能的變遷

(一)信號系統(tǒng)發(fā)展

信號系統(tǒng)的本質(zhì)就是將故障變?yōu)榘踩倪^程進(jìn)行信息化,整個(gè)過程一共經(jīng)歷了三個(gè)階段,第一個(gè)階段是機(jī)械階段,這個(gè)階段軌道列車的運(yùn)行效率是非常低的,而且列車的運(yùn)行頻率以比較低。第二個(gè)階段是電氣階段,這使得軌道交通真正服務(wù)于國家經(jīng)濟(jì),促進(jìn)了社會的發(fā)展和交流、第三個(gè)階段是電子以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用階段,在這個(gè)階段中列車的運(yùn)行頻率在不斷增加,而且信號系統(tǒng)的精準(zhǔn)性也在不斷增加。這三個(gè)階段將信息系統(tǒng)從人工控制變?yōu)榱诵畔⒖刂?而且隨著科技的發(fā)展很多原先需要人進(jìn)行的工作變?yōu)榱俗詣踊刂?大大縮短了系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。目前的軌道交通信號系統(tǒng)已經(jīng)安全地打破了原先信號動能單一、控制分散并且相對比較獨(dú)立的理念,而是將所有的系統(tǒng)進(jìn)行了集合,將軟件與和硬件進(jìn)行了結(jié)合,最后使得系統(tǒng)具有的網(wǎng)絡(luò)化,這大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

(二)信號系統(tǒng)功能

1．保障行車安全。這是信號系統(tǒng)的一個(gè)核心功能,以我國鐵路系統(tǒng)使用的信號系統(tǒng)為例,不但可以輔助司機(jī)進(jìn)行駕駛,而且還可以在調(diào)度室清晰的顯示每一輛火車的位置,為接下來的調(diào)動工作提供可視化的基礎(chǔ),這很好的保障了行車的安全,避免了列車之間的沖突[2]。

2．提高運(yùn)輸效率。軌道交通要想提高運(yùn)輸效率有兩個(gè)辦法,第一就是提高列車的運(yùn)行速度,第二則是提高列車的運(yùn)行頻率。這兩者都離不開信號系統(tǒng)的支持,我國鐵路目前已經(jīng)六次提速,而進(jìn)行提速的基礎(chǔ)就是軌道交通的閉塞方式發(fā)生了翻天覆地的變化,對于列車的追蹤間隔已經(jīng)發(fā)展到了個(gè)位數(shù),其中對于高鐵的追蹤間隔只有三分鐘。

3．提升運(yùn)營水平。我國的信號系統(tǒng)從原先的繼電聯(lián)鎖變?yōu)橛?jì)算機(jī)聯(lián)鎖,整個(gè)通信也從單向通信變?yōu)殡p向通信,這使得我國的各地鐵路信號設(shè)備開始以網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)運(yùn)行,這大大地提高了對于列車運(yùn)行信息額的采集以及處理能力,進(jìn)而為相關(guān)的運(yùn)營決策提供了更加準(zhǔn)確的信息和豐富的手段[3]。

4．改善工作條件。信號系統(tǒng)的進(jìn)步會使得很多信號設(shè)備的自動化增加,這也減少了工作人員的工作量,并且也改善了行車人員所處的勞動條件。比如我國信息管理系統(tǒng)中的T D C S和CT C的推出,實(shí)現(xiàn)了列車的自動追蹤,這使得列車調(diào)度員的工作量被減少。

5．降低運(yùn)行能耗。自動駕駛技術(shù)在軌交交通領(lǐng)域已經(jīng)具有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),再加上信號系統(tǒng)的作用,使得整個(gè)軌道交通在運(yùn)行的過程中會降低運(yùn)行的能耗。尤其是針對電氣化鐵路區(qū),能耗的降低可以很好地降低運(yùn)輸?shù)某杀?這有利于鐵路公司盈利能力的增加,而且信號系統(tǒng)的現(xiàn)代化還可以提高線路的優(yōu)化速度,使得運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間得到降低。

三、發(fā)展趨勢和技術(shù)難點(diǎn)

(一)高鐵信號系統(tǒng)

高鐵目前已經(jīng)成為我國出行的一個(gè)新選擇了,作為速度更快的一種軌道交通,其對于信號系統(tǒng)的五大功能就會有更高的要求。目前高鐵的總體運(yùn)行速度在三百公里左右,因?yàn)樾盘栂到y(tǒng)的限制以及技術(shù)方面的研制,五百公里以上的速度是無法達(dá)到的。不過隨著我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)完成以及5G通訊技術(shù)的普及,已經(jīng)有了攻克高鐵列車位置以及速度的移動閉塞技術(shù)的基礎(chǔ),而且在集中控制和精細(xì)化控制方面的技術(shù)也可以進(jìn)行一些突破。并且隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,具有更高智能的智能駕駛技術(shù)也可以進(jìn)行試驗(yàn),這些技術(shù)的發(fā)展可以更好地服務(wù)于現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提高列車的運(yùn)行速率以及運(yùn)輸?shù)男蔥4]。

(二)地鐵信號系統(tǒng)

相比于高鐵信號系統(tǒng),地鐵的信號系統(tǒng)發(fā)展比較快,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動駕駛以及互聯(lián)互通,而且相比于高鐵,單線的地鐵所面臨的情況比較少,最重要的是基本上地鐵的全套設(shè)備都是一個(gè)廠商提供的,在各個(gè)設(shè)備以及系統(tǒng)的兼容性方面具有很高的優(yōu)勢。當(dāng)然為了提高地鐵的運(yùn)輸效率,可以考慮使用虛擬連掛技術(shù)。

四、結(jié)束語

總而言之,軌道信號系統(tǒng)最后的發(fā)展是趨于智能化以及自動化的,作為保障列車安全運(yùn)行的核心設(shè)備,在新技術(shù)的應(yīng)用上應(yīng)該以安全為保障,這樣才可以確保列車的運(yùn)行安全。