通信控制系統(tǒng)(CBTC)的城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)探究

黃達(dá)躍

摘 要：近年來(lái)，中國(guó)城市不斷發(fā)展，交通壓力不斷加大，城市軌道交通的普及度和規(guī)模隨著不斷擴(kuò)大，城市軌道交通城的管理難度不斷提高，如何保障軌道交通安全成為一個(gè)大問(wèn)題。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在保障城市軌道交通起著關(guān)鍵性作用。如何做到隨時(shí)檢測(cè)到列車運(yùn)行狀況，本文從對(duì)通信控制系統(tǒng)（CBTC）的城市交通軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)等入手進(jìn)行分析探究。

關(guān)鍵詞：通信控制系統(tǒng);城市軌道交通;信號(hào)控制系統(tǒng)

1 城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)特別是無(wú)線通信快速發(fā)展，人們對(duì)軌道運(yùn)行控制系統(tǒng)的需求也不斷增大，因此，人們慢慢地開始探究無(wú)線通信的軌道運(yùn)行控制系統(tǒng)。城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以通過(guò)無(wú)線通信去完成列車和地表的兩面通信，以及利用及時(shí)報(bào)告列車相關(guān)信息和計(jì)算移動(dòng)閉塞來(lái)代替固定的閉塞路線實(shí)現(xiàn)控制列車的運(yùn)行等特點(diǎn)。

城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)列車的情況，保護(hù)列車人員的安全，在確保運(yùn)行安全和列車安全行駛距離的情況下，同時(shí)最大程度提高列車運(yùn)行速度。列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATC）是城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的核心。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括列車自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATO、列車自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATS）、計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CBI）、列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ATP）四個(gè)部分構(gòu)成。

2 我國(guó)軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 我國(guó)城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

第一，我國(guó)城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)信息傳輸容量大、速率快、效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)閉塞;軌道系統(tǒng)利用通信控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式的自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，還可以實(shí)現(xiàn)固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)。自動(dòng)閉塞系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)目前來(lái)說(shuō)相對(duì)先進(jìn)的列車信號(hào)控制系統(tǒng)，它可以很好地使用計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等一些高水平技術(shù)，以此改善軌道交通行駛的效果，還可以確保列車的安全運(yùn)行。當(dāng)列車在某一個(gè)車廂因停電等原因被緊急停車，列車軌道車廂控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)向其他列車區(qū)間快速發(fā)出信號(hào)，保證其他列車區(qū)間能夠及時(shí)接收到有問(wèn)題的列車區(qū)間發(fā)送信號(hào)做出降速或停車動(dòng)作。

軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)配有感應(yīng)器、控制器等無(wú)線硬件設(shè)備，列車能通過(guò)這些無(wú)線設(shè)備與其他路線設(shè)備進(jìn)行信息傳輸，互相發(fā)送列車當(dāng)前所處位置、運(yùn)行速度、運(yùn)行狀態(tài)等重要的信息。列車控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)列車前方道路的路況等客觀因素結(jié)合接收到的列車信息對(duì)列車接下來(lái)的行駛方案進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，以此保證列車運(yùn)行速度和保持列車間合適的距離。

目前我國(guó)的自動(dòng)閉塞系統(tǒng)通過(guò)地面供應(yīng)和軌道設(shè)備將列車傳送到動(dòng)車組的行車控制系統(tǒng)，將運(yùn)行中的兩列動(dòng)車的行駛間隔時(shí)間控制在5分鐘，有效避免發(fā)生列車相撞事故。

第二，我國(guó)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)雙向通信，提高列車區(qū)間通過(guò)能力;城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)車輛與控制系統(tǒng)、列車與列車間的雙向通信和信息雙向傳導(dǎo)，并且城市軌道交通系統(tǒng)還具有大容量、傳導(dǎo)快的突出優(yōu)勢(shì)。城市交通軌道系統(tǒng)可以靈活地安排列車的雙向運(yùn)行和單向不間斷發(fā)車，同時(shí)它的兼容性十分強(qiáng)大，能夠適應(yīng)各種車型。它能對(duì)不同牽引方式、不同類型、不一樣的行駛速度的列車進(jìn)行行駛管控。軌道交通雙向通信系統(tǒng)，不單單能夠完成有安全性信息的兩方面運(yùn)輸，還要能夠兩面運(yùn)輸安全性不是很高的信息，就比如說(shuō)，車號(hào)、乘務(wù)員的班號(hào)、車輛號(hào)、運(yùn)行時(shí)刻、動(dòng)車狀態(tài)、等大量動(dòng)車、人員等有關(guān)信息都可以進(jìn)行雙向傳輸。通過(guò)雙向通信系統(tǒng)，列車控制中心能更充分掌握列車信息，全方位保障列車安全。

第三，城市軌道交通系統(tǒng)能夠是進(jìn)行自動(dòng)化管控和行駛;城市軌道交通系統(tǒng)能夠完成無(wú)人控制，全部是使用機(jī)械的自動(dòng)化去運(yùn)營(yíng)。在現(xiàn)代城市交通中，為緩解大城市體量龐大的交通壓力，城市軌道交通不斷完善，交通線路的交織存在讓城市軌道運(yùn)行情況更為復(fù)雜。僅僅依靠人員進(jìn)行駕駛、管理等作業(yè)，稍有疏忽，很有可能出現(xiàn)問(wèn)題，自動(dòng)化模式則依賴程序執(zhí)行工作，不僅能提升工作效率還能保障安全。另外，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)意味著人工使用和人力成本的減少。

第四，通信信號(hào)控制系統(tǒng)成本相對(duì)較低;城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)能夠完成自動(dòng)化，減少了人工使用的成本。另外，正是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄍㄐ趴刂葡到y(tǒng)無(wú)線通信的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的鐵路交通信號(hào)相比，該系統(tǒng)無(wú)需鋪設(shè)和維護(hù)大量的電纜和線路，節(jié)約了大筆的費(fèi)用，同時(shí)減少大量鋪設(shè)線路給列車帶來(lái)的安全隱患。

2.2 我國(guó)軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)

第一，信號(hào)易受干擾，通信不穩(wěn)定，軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的控制器等對(duì)信號(hào)非常敏感的設(shè)備的信號(hào)非常容易受到干擾，導(dǎo)致軌道控制系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度減弱，甚至信號(hào)被嚴(yán)重破壞，致使信號(hào)不能及時(shí)地發(fā)送出去，很有可能造成控制失靈，甚至產(chǎn)生危急車內(nèi)人員生命財(cái)產(chǎn)安全的嚴(yán)重后果。

因此車地之間無(wú)線傳輸、無(wú)線信號(hào)對(duì)信號(hào)穩(wěn)定性及無(wú)線干擾的問(wèn)題以及不同系統(tǒng)間的信號(hào)干擾對(duì)線路調(diào)試帶來(lái)的問(wèn)題，甚至是由于通信不穩(wěn)定而導(dǎo)致的列車緊急制動(dòng)等問(wèn)題，在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)階段就應(yīng)盡早引起注意并盡力解決。

第二，軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)技術(shù)尚不夠成熟，盡管我國(guó)已大規(guī)模地將軌道交通信號(hào)投入使用，但是長(zhǎng)期以來(lái)，CBTC技術(shù)被國(guó)外個(gè)別大的企業(yè)所壟斷，我國(guó)地軌道交通信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)還是不夠成熟，軌道交通信號(hào)系統(tǒng)尚不完善。此外，由于系統(tǒng)中所運(yùn)用的許多設(shè)備我國(guó)都不能自主的研發(fā)生產(chǎn)而需要采用進(jìn)口的方式，這大大提高了軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。另外因?yàn)槲覈?guó)目前缺少研發(fā)、改進(jìn)、控制管理軌道交通控制系統(tǒng)的高端技術(shù)人才，所以系統(tǒng)維護(hù)和維修也是個(gè)阻礙軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)更好使用的大問(wèn)題，因此我國(guó)在軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)方面的技術(shù)還有待提高。

第三，傳輸信號(hào)的速率慢，如果軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)傳輸信號(hào)傳遞速率慢，列車及列車間等無(wú)法及時(shí)接收列車信息若軌道交通信號(hào)控制，會(huì)對(duì)軌道交通安全造成極大的威脅。

3 軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化需要關(guān)注的問(wèn)題

目前，CBTC系統(tǒng)是成為城市軌道交通領(lǐng)域最核心的技術(shù)，世界上列車制造龍頭企業(yè)在過(guò)去幾十年里致力于研發(fā)出各種先進(jìn)的軌道交通通信控制系統(tǒng)并迅速占領(lǐng)了全球各地市場(chǎng)。

中國(guó)是一個(gè)城市軌道交通運(yùn)行速度最快以及發(fā)展規(guī)模比較快的國(guó)家，因此，中國(guó)的軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的需求量十分巨大，前景也很開闊。創(chuàng)造出中國(guó)國(guó)產(chǎn)的通信控制系統(tǒng)不僅僅能夠減少對(duì)中國(guó)建設(shè)地鐵的投資，還能夠讓中國(guó)慢慢地打開市場(chǎng)并走向世界。為了更好推動(dòng)我國(guó)軌道交通信號(hào)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，我們必須重視并解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）車載冗余控制的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

（2）前后車運(yùn)行聯(lián)動(dòng)的問(wèn)題。

（3）CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通的問(wèn)題。

（4）信號(hào)干擾的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軌道交通是為緩解我國(guó)現(xiàn)代城市交通壓力的一個(gè)很好的方式。軌道交通的普及和規(guī)模的不斷擴(kuò)大對(duì)信號(hào)系統(tǒng)有越來(lái)越高的要求。因此為了更好地實(shí)現(xiàn)更高效安全的城市軌道交通，要對(duì)信息系統(tǒng)的不斷地進(jìn)行討論探究和技術(shù)攻關(guān)。

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