城市軌道交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

韓貴曉

摘要：對(duì)城市軌道交通來講，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在運(yùn)輸量大、速度快等方面，這對(duì)其運(yùn)行安全性也提出更高的要求，為了滿足運(yùn)行安全性要求，并為軌道交通的健康發(fā)展提供保障，這就需要對(duì)通信信號(hào)仿真系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文將該仿真系統(tǒng)的構(gòu)成部分當(dāng)做切入點(diǎn)，來對(duì)該仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。此次研究對(duì)該仿真系統(tǒng)的重要性進(jìn)行明確，并對(duì)其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，從而為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供支撐。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;通信信號(hào);仿真系統(tǒng)

Abstract： for urban rail transit， its characteristics are mainly reflected in large transportation volume and fast speed， which also puts forward higher requirements for its operation safety. In order to meet the operation safety requirements and provide guarantee for the healthy development of rail transit， it is necessary to study the communication signal simulation system. This paper takes the components of the simulation system as the starting point to study the design and implementation of the simulation system. In this study， the importance of the simulation system is clarified， and its design and implementation methods are described in detail， so as to provide support for the implementation of the system.

Key words： urban rail transit; Communication signal; simulation system

前言：快速性和便捷性是城市軌道交通的優(yōu)勢(shì)所在，使得大量人們選擇其當(dāng)成出行的主要交通工具，其安全可靠性是人們關(guān)注的重點(diǎn)，這就需要保障軌道交通的安全運(yùn)行。交通信號(hào)仿真技術(shù)的發(fā)展可以為軌道交通的安全運(yùn)行提供重要支撐，因此，需要在該技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)的仿真系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。此次研究對(duì)豐富該信號(hào)仿真系統(tǒng)方面的知識(shí)具有理論性意義。

一、城市軌道交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)的構(gòu)成

從城市軌道交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)的研究中可知，該系統(tǒng)由三大子系統(tǒng)所構(gòu)成，各個(gè)系統(tǒng)之間具有較大的差異性[1]。對(duì)ATO（列車自動(dòng)駕駛）系統(tǒng)來講，其功能主要指的是科學(xué)控制列車行駛速度，使人為因素產(chǎn)生的行駛速度變化幅度過大的風(fēng)險(xiǎn)得到降低。同時(shí)，其可以有效提高列車舒適度。對(duì)ATS（列車自動(dòng)監(jiān)控）系統(tǒng)來講，其啟動(dòng)時(shí)機(jī)與列車行駛過程具有一定的重疊性，同時(shí)，該系統(tǒng)具有一定的跟蹤監(jiān)控功能，能夠全程監(jiān)督列車行駛，以此來使保障列車安全運(yùn)行的目的得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)ATC（自動(dòng)列車控制）系統(tǒng)來講，自動(dòng)駕駛是該系統(tǒng)的主要功能。當(dāng)合理化的應(yīng)用該信號(hào)仿真系統(tǒng)，可以使相關(guān)投入資金得到明顯的減少。子系統(tǒng)之間進(jìn)行相互聯(lián)系和整合構(gòu)成了交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)，使系統(tǒng)性能得到改善，從而使系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性得到保障。

二、系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展

隨著系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，使得設(shè)計(jì)成本明顯降低，并且，由于計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，使得系統(tǒng)仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，城市軌道交通方面也不例外。在城市軌道交通領(lǐng)域中，系統(tǒng)仿真技術(shù)主要在交通信號(hào)中進(jìn)行體現(xiàn)。列控中心是現(xiàn)代軌道交通的核心所在，列控中心發(fā)出相應(yīng)指令來對(duì)列車的運(yùn)行速度以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。目前，仿真系統(tǒng)是仿真技術(shù)的主要發(fā)展方向，并開始在各大城市軌道中進(jìn)行應(yīng)用，從而來對(duì)城市軌道交通的安全可靠運(yùn)行提供保障。

三、城市軌道交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）ATC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

從ATC系統(tǒng)的角度來講，該系統(tǒng)的控制模式以中央級(jí)控制為主。同時(shí)，需要相關(guān)的硬件來進(jìn)行一定的輔助，像COM通訊器。另外，用戶在系統(tǒng)中的接口，以O(shè)PNE和LOOK為主，軟件來對(duì)相關(guān)語(yǔ)言進(jìn)行編寫，通常以C語(yǔ)言為主。對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的車輛來說，控制中心在工作站的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)定車輛的行駛線路，并合理控制旅客信息提示系統(tǒng)。例如：列車A處于處于運(yùn)行的狀態(tài)之中，控制中心可以實(shí)時(shí)識(shí)別其所處的位置，當(dāng)識(shí)別工作完成之后，可以及時(shí)調(diào)整時(shí)刻表中的偏差。當(dāng)兩者之間都未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以對(duì)列車進(jìn)行立即啟動(dòng)，使其在規(guī)劃好線路上行駛。同時(shí)，對(duì)旅客信息提示系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，這樣可以使旅客的需求得到滿足[2]。

（二）ATO系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

此次研究設(shè)計(jì)的ATO系統(tǒng)中硬件部分主要是PTI天線和定位設(shè)備，其運(yùn)行模式分為三種，一種是RM模式、一種是SM模式、一種是ATO模式。此次研究對(duì)RM模式進(jìn)行研究，該模式也叫駕駛員模式，對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)的車輛而言，控制中心會(huì)發(fā)出相應(yīng)的指令，指令需要傳送回到相關(guān)子系統(tǒng)之中時(shí)，這樣才能夠?qū)α熊嚨男旭偹俣冗M(jìn)行有效控制，通?？刂品秶?5km/h之內(nèi)。當(dāng)車輛出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)在控制中心提示的基礎(chǔ)上，會(huì)發(fā)出停止運(yùn)行的指令，并將模式向SM模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣使得人工就可以對(duì)列車開關(guān)門動(dòng)作進(jìn)行操作。根據(jù)上述方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)故障出現(xiàn)在列車中時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，以此來使列車運(yùn)行的安全可靠性得到提高。

（三）ATS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

對(duì)ATS系統(tǒng)來講，其構(gòu)成部分與ATC系統(tǒng)相似，主要區(qū)別體現(xiàn)在PCU（過程禍合單元）之上。該系統(tǒng)的運(yùn)行模式有兩種，兩種模式之間存在明顯的差異性，中央級(jí)控制指的是該系統(tǒng)在中央級(jí)控制模式中，能夠?qū)λ羞\(yùn)行車輛進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。同時(shí)，需要將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到固定系統(tǒng)之中，如OTN網(wǎng)，這樣就可以利用大表示盤來對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，如運(yùn)行所需時(shí)間、車輛速度等，相關(guān)人員對(duì)大表示盤中的結(jié)果進(jìn)行觀察，這樣就可以對(duì)車輛的動(dòng)態(tài)進(jìn)行全面掌握，從而使控制車輛的目的得以實(shí)現(xiàn)。

（四）系統(tǒng)應(yīng)用效果

本文以鄭州為例，其將交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)應(yīng)用到了城市軌道交通領(lǐng)域，通過對(duì)相關(guān)資料的查找和分析可知，系統(tǒng)運(yùn)行前后城市軌道交通的安全性存在一定的差異性，即在應(yīng)用該仿真系統(tǒng)之前，城市軌道車輛的發(fā)生頻率相對(duì)較高，一般一年平均會(huì)發(fā)生6-7次，解決故障所需的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，通?；ㄙM(fèi)的時(shí)間在20分鐘左右。當(dāng)對(duì)該仿真系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)其發(fā)生故障的次數(shù)明顯降低，通常一年平均會(huì)發(fā)生2次，并且解決時(shí)間也大幅度縮短，現(xiàn)在所需時(shí)間通常會(huì)控制在10分鐘以下，由此可知，合理化應(yīng)用城市軌道交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)時(shí)，不僅可以使車輛故障發(fā)生率明顯降低，而且可以使故障解決時(shí)間民新概念縮短。

結(jié)論：就本文的論述來講，交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)在城市軌道交通領(lǐng)域中具有重要作用，其能夠使ATC、ATO性能得到明顯提升，并使得軌道交通的安全性得到確保，因此，城市交通軌道需要根據(jù)自身需求，來對(duì)該仿真系統(tǒng)進(jìn)行差異化以及個(gè)性化的設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)故障發(fā)生率大幅度降低，進(jìn)而為乘客的人身安全提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧兆淇.城市軌道交通通信信號(hào)仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].信息系統(tǒng)工程，2018，25（11）：58.

[2]馮浩楠，黃蘇蘇，付偉，等. 城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)多功能仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2020，37（1）：238-241.