城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)淺析

張恩廣

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，目前，國際上較通用的列車控制系統(tǒng)中，但至今未達(dá)到互聯(lián)互通的投運(yùn)條件;日本東京軌道交通線路基本實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，但由于未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，列車加裝多套信號車載設(shè)備，需由人工手動切換。在國內(nèi)，為保證各地鐵線路的列車安全可靠運(yùn)行，所有線路均采用單線運(yùn)營，本線路的車輛及其車載信號系統(tǒng)只能與本線路的地面信號系統(tǒng)進(jìn)行“交流”，乘客通過步行換乘不同線路列車。隨著國內(nèi)軌道交通事業(yè)的快速發(fā)展，人們對公共交通便利性的要求越來越高，城市軌道交通線網(wǎng)的互聯(lián)互通研究成為熱點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：軌道交通;信號系統(tǒng);互聯(lián)互通

引言

隨著科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，信息化技術(shù)與人工智能技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛，城市軌道交通運(yùn)輸應(yīng)用新技術(shù)變了傳統(tǒng)的信號控制方式，為實(shí)現(xiàn)無人駕駛奠定了基礎(chǔ)。文章首先論述智能化背景下城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，再探析智能化下軌道交通信號系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，最后分析未來的發(fā)展趨勢，并提出有效的發(fā)展建議，以促進(jìn)軌道交通信號系統(tǒng)更好發(fā)展。城市交通運(yùn)輸建設(shè)不斷完善，軌道交通運(yùn)輸成為國內(nèi)一線城市的基礎(chǔ)配置，傳統(tǒng)的城市軌道交通在控制上需要人工輔助控制，在效率與安全上存有一些不足。軌道交通信號系統(tǒng)是控制系統(tǒng)中的重要組成部分，可保障列車安全運(yùn)行，是一種高效的自動化系統(tǒng)。

1互聯(lián)互通現(xiàn)狀

軌道交通運(yùn)營商基于多方面探索實(shí)現(xiàn)不同線路互聯(lián)互通的途徑和技術(shù)：（1）生產(chǎn)系統(tǒng)終端管理不完善。從城市軌道交通信號的系統(tǒng)運(yùn)行來看，在其部分終端內(nèi)，尚未進(jìn)行殺毒軟件的安裝，以及尚未進(jìn)行及時(shí)的升級。包括USB方面也沒有落實(shí)好有效的封鎖，從而導(dǎo)致了USB的違規(guī)使用問題。期間，一旦通過USB設(shè)備帶入了病毒，便極容易威脅整體的系統(tǒng)設(shè)備，從而給系統(tǒng)的運(yùn)行帶來負(fù)面影響。此外，從部分終端來看，也存在安裝了非工作需要軟件的問題，同樣需要對其進(jìn)行及時(shí)的解決。（2）在地面加裝多套信號設(shè)備。如香港將軍澳線，基于SACEM系統(tǒng)，在保證車載設(shè)備不改造的情況下，采用在地面安裝多套軌旁設(shè)備實(shí)現(xiàn)線路間的互聯(lián)互通。（3）采用通用的信號車載設(shè)備。如北京地鐵八通線采用通用式機(jī)車信號，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)LCF-100（DT）車載設(shè)備與英國西屋地面信號系統(tǒng)的兼容。（4）軌道交通互聯(lián)互通應(yīng)用工程基于統(tǒng)一的、規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)的信號系統(tǒng)互聯(lián)互通設(shè)備配置，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的信號系統(tǒng)互聯(lián)互通，乘客無需通過換乘就可以到達(dá)目的地，實(shí)現(xiàn)“大站快車”運(yùn)營模式，從而便利乘客出行，縮短出行時(shí)間。

2信號系統(tǒng)互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)

2.1統(tǒng)一互聯(lián)互通信號系統(tǒng)的需求及系統(tǒng)架構(gòu)

統(tǒng)一的信號系統(tǒng)架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，統(tǒng)一的系統(tǒng)需求又是統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)的前提。典型的信號系統(tǒng)由CI（聯(lián)鎖系統(tǒng)）、ATS（列車自動監(jiān)控系統(tǒng)）、ATP/ATO（列車自動防護(hù)/駕駛系統(tǒng)）及DCS（數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）等子系統(tǒng)組成，由于不同線路需求和各廠商的子系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方法不同，設(shè)計(jì)的原則也不同，因此系統(tǒng)總體架構(gòu)和功能分配也不相同。通過多方面調(diào)研，在系統(tǒng)功能分配方面，制定了《CBTC互聯(lián)互通系統(tǒng)總體需求規(guī)格說明書》、《CBTC互聯(lián)互通系統(tǒng)功能需求分配技術(shù)要求》及各子系統(tǒng)需求規(guī)格說明書，識別了CBTC（基于通信的列車自動控制系統(tǒng)）下所有系統(tǒng)和子系統(tǒng)的互聯(lián)互通需求，并對功能分配進(jìn)行了定義，解決了功能需求差異的問題。

2.2軌道交通信號系統(tǒng)互通互聯(lián)

在人工智能技術(shù)應(yīng)用更加廣泛的背景下，完善軌道交通信號系統(tǒng)的互通互聯(lián)較為重要。列車交通信號系統(tǒng)的互通互聯(lián)是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，改善了傳統(tǒng)廠商單一ATC設(shè)備的通信，使列車、車站及站點(diǎn)不同資源實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高了列車調(diào)度與運(yùn)行效率。該系統(tǒng)的連接使不同廠家的列車可以在不同廠家的鐵路設(shè)施上運(yùn)行。系統(tǒng)互通互聯(lián)中需要新的通信技術(shù)即CBTC系統(tǒng)，可以保障車輛與站點(diǎn)之間的雙向通信。由于不同廠家之間的CBTC系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸接口存有差異，造成列車實(shí)際運(yùn)行難以采用不同廠家的CBTC系統(tǒng)通信，無法實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)。因此，在互通互聯(lián)系統(tǒng)中需要明確標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一系統(tǒng)基礎(chǔ)功能與接口模式，保障軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的通信目標(biāo)，為軌道列車智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2.3引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)安裝方案

在城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行中，安裝設(shè)計(jì)問題是首要問題。如果安裝設(shè)計(jì)問題無法得到解決，便容易拖慢基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進(jìn)度，降低問題的可控性。但是，從實(shí)際的施工進(jìn)度來看，不僅關(guān)系著施工人員和企業(yè)的意識，也關(guān)系著相關(guān)的技術(shù)。通常情況下認(rèn)為，城市的軌道交通建設(shè)工程，應(yīng)該不遺余力地提高投資建設(shè)，尤其是在工程的安裝技術(shù)方面。當(dāng)前隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，在安裝與調(diào)試中，也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)，以及安裝技術(shù)的三維動畫講解，以此協(xié)助工作人員更多地對城市軌道交通信號系統(tǒng)進(jìn)行安裝與調(diào)試。同時(shí)，在具體的技術(shù)安裝中，也需要涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的配合，以此確保各項(xiàng)工作的順利展開，并減少系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4安全防護(hù)體系設(shè)計(jì)

由于城市軌道交通信號系統(tǒng)本身就是實(shí)時(shí)控制的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，并且其網(wǎng)絡(luò)也是獨(dú)立的專網(wǎng)，因此在信號系統(tǒng)安全防護(hù)體系的設(shè)計(jì)中需要采用工控防火墻實(shí)現(xiàn)與其它互聯(lián)系統(tǒng)的安全隔離，并通過安全策略的配置實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)南拗?，以及非授?quán)通信行為的禁止。信號系統(tǒng)與其它互聯(lián)系統(tǒng)間的隔離，通過部署工控防火墻來實(shí)現(xiàn)。以此來保證信號系統(tǒng)的獨(dú)立性、完整性，避免其它系統(tǒng)的波及，并且能夠?qū)M(jìn)出信號系統(tǒng)的流量進(jìn)行有效管控，防止非法、異常流量流入信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。在信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，部署在網(wǎng)絡(luò)邊界的工控防火墻是以最小通過性原則進(jìn)行策略配置，根據(jù)業(yè)務(wù)需求采用白名單機(jī)制，逐條梳理業(yè)務(wù)流程，增加開放IP和開放端口，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的流量管控。

2.5車通信的軌道交通信號系統(tǒng)

在未來的發(fā)展過程中，在車輛與站點(diǎn)之間通信模式下，CBTC系統(tǒng)將得到更加廣泛的應(yīng)用。使用CBTC系統(tǒng)通信后，提高了列車與地面站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸效率，提高了列車運(yùn)行安全。同時(shí)，CBTC系統(tǒng)是列車自動控制的基礎(chǔ)，可保障列車高速行駛過程中傳輸信號的質(zhì)量，減少了區(qū)域電纜的鋪設(shè)與維護(hù)。在提高列車不同區(qū)域靈活調(diào)度性能的基礎(chǔ)上，改善了安全數(shù)據(jù)信息的雙向傳輸。在CBTC系統(tǒng)中，無須計(jì)算機(jī)控制的聯(lián)鎖系統(tǒng)CI，只需管理站臺門和軌道上的信號機(jī)。在車-車通信軌道交通信號中應(yīng)用CBTC系統(tǒng)后，需要在列車控制器與列車ATS監(jiān)控系統(tǒng)增加有關(guān)算法，通過算法優(yōu)化傳統(tǒng)通信模式，以實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)分析與信號發(fā)送，與其他車輛共享列車運(yùn)行的實(shí)時(shí)位置，計(jì)算列車的最快運(yùn)行速度與制動曲線，保障列車進(jìn)出站點(diǎn)的精確無誤。

結(jié)語

城市軌道交通中的信號系統(tǒng)是軌道交通的核心，直接關(guān)系到行車安全。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是通信技術(shù)與信號系統(tǒng)的深度融合，信號系統(tǒng)以各種方式與綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能網(wǎng)絡(luò)、旅客信息、語音廣播等公共網(wǎng)絡(luò)互連，容易造成病毒、木馬等威脅向信號系統(tǒng)擴(kuò)散，再加上信號系統(tǒng)自身存在的安全漏洞，一旦被不法分子利用，可能造成重大行車事故與社會影響，因此信號系統(tǒng)的安全防護(hù)體系建設(shè)已經(jīng)刻不容緩。為今后我國城市軌道交通、高速鐵路信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)，提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]張榮琨.淺析城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J].商品與質(zhì)量，2017（32）：194.