林華根(安徽超遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司,安徽合肥 230088)

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基于通信的城市軌道交通信號控制系統(tǒng)研究

林華根
(安徽超遠(yuǎn)信息技術(shù)有限公司,安徽合肥 230088)

【摘 要】隨著我國時代的進(jìn)步,城市軌道交通的飛速發(fā)展,信號系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)中的核心設(shè)備,保證了列車快速而穩(wěn)定的運行,所以對其安全性和可靠性顯得尤為重要,信號系統(tǒng)作為城市軌道交通中的重要的組成部分,對行車的安全、準(zhǔn)點、舒適、快捷的運行起著十分重要的作用。因此,作為支撐城市軌道交通發(fā)展基礎(chǔ)的信號控制系統(tǒng),不僅影響著列車通過能力及輸送能力,也是安全行車的重要保證,是衡量城市軌道交通先進(jìn)程度的一個重要方面。

【關(guān)鍵詞】無線通信 軌道交通 信號控制

基于通信的列車(Communication Based Train Control, CBTC),CBTC系統(tǒng)不依靠軌道電路判定列車位置,實現(xiàn)了列車速度、停站時間、區(qū)間運行時間的精確控制,能進(jìn)一步縮小列車間隔,并提高系統(tǒng)節(jié)能水平和運營服務(wù)質(zhì)量。此篇論文主要是通過對基于無線通信的車地通信網(wǎng)絡(luò)的分析,設(shè)計基于無線通信的車地?zé)o線通信系統(tǒng),對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,包括對無線接入點(Access Point,AP)的布置間隔的討論、對WLAN所使用的標(biāo)準(zhǔn)的選擇等。通過對城市軌道交通中信號傳播模型的分析,對車地?zé)o線通信系統(tǒng)的包丟失率和系統(tǒng)延時進(jìn)行分析使系統(tǒng)的可靠性、有效性、安全性達(dá)到CBTC系統(tǒng)的要求。

城市軌道通信系統(tǒng)與信號系統(tǒng)共同完成行車調(diào)度指揮,并為城市軌道的其它各子系統(tǒng)提供信息傳輸通道和時標(biāo)信號。此外,通信系統(tǒng)是城市軌道交通內(nèi)部公務(wù)聯(lián)絡(luò)的主要通道,使構(gòu)成城市軌道交通內(nèi)部的各個子系統(tǒng)能夠緊密聯(lián)系,以提高整個系統(tǒng)的運行效率。當(dāng)然,通信系統(tǒng)也是城市軌道交通內(nèi)、外聯(lián)系的通道。城市軌道通信系統(tǒng)在發(fā)生災(zāi)害、事故或恐怖活動的情況下,是進(jìn)行應(yīng)急處理、搶險救災(zāi)和反恐的主要手段。城市軌道交通越是在發(fā)生事故、災(zāi)害或恐怖活動時,越是需要通信聯(lián)系,但若在常規(guī)通信系統(tǒng)之外再設(shè)置一套防災(zāi)救護(hù)通信系統(tǒng),勢必要增加技資,而且長期不使用的設(shè)備亦難以保持良好的運行狀態(tài)。所以,在正常情況下,通信系統(tǒng)能為運營管理、指揮、監(jiān)控等提供通信聯(lián)絡(luò)的手段,為乘客提供周密的服務(wù);在突發(fā)災(zāi)害、事故或恐怖活動的情況下,能夠集中通信資源,保證有足夠的容量以滿足應(yīng)急處理、搶險救災(zāi)的特殊通信需求。

城市軌道交通的信號系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)著控制和指揮列車運行的任務(wù),是影響整個城市軌道交通系統(tǒng)運營安全和效益的關(guān)鍵點。信號系統(tǒng)的水平也成為城市快速軌道交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。設(shè)計出一個優(yōu)秀的系統(tǒng)方案不僅有利于保證行車安全,提高運輸能力,實現(xiàn)迅速、及時、準(zhǔn)確的行車調(diào)度指揮和運輸管理現(xiàn)代化,提高服務(wù)質(zhì)量,而且還有利于合理使用工程投資,降低工程造價。

CBTC系統(tǒng)作為較為先進(jìn)的基于通信的列車控制系統(tǒng),目前完全被國際上少數(shù)幾個公司壟斷,CBTC以列車與地面的傳輸信息方式來劃分,分無線、環(huán)線、漏纜及波導(dǎo)管等幾種,帶環(huán)線的CBTC技術(shù)最成熟的是阿爾卡特,無線CBTC技術(shù)最成熟的是龐巴迪(已有較好的開通業(yè)績)。西門子、阿爾卡特號稱已有無線CBTC技術(shù),但實際情況是:阿爾卡特剛開了一條獨軌—拉斯維加斯機(jī)場線無線CBTC系統(tǒng),但問題較多,已停運,尚在完善之中,業(yè)主方有更換系統(tǒng)的意圖。阿爾卡特中標(biāo)的上海地鐵8號線信號系統(tǒng)因故比原計劃推遲開通一年。西門子是兼并了法國馬特拉公司而擁有了CBTC技術(shù),環(huán)線的CBTC已有業(yè)績,無線的CBTC至今尚未開通過一個,在紐約地鐵CBTC系統(tǒng)的改造中,進(jìn)展不快。在中國國內(nèi)的廣州4、5號線,以及北京10號線均碰到了一些技術(shù)障礙,正在積極解決之中。此外,美國GE公司,英國西屋公司,法國CSEE公司,法國AREVA公司均在CBTC領(lǐng)域有涉足,但形不成競爭態(tài)勢。美國GE公司兼并了美國哈門公司以后開通了一條無線CBTC系統(tǒng)。由于使用了美國休斯公司在伊拉克沙漠風(fēng)暴中的軍用技術(shù),價格昂貴,無人進(jìn)一步問津。目前國內(nèi)有幾家單位正在對CBTC技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。例如,北京交大和北京地鐵運營公司在北京市科委立項,南京14所在試驗室中已取得階段性成果,鐵科通號所注重研發(fā),中國通號正在進(jìn)行核心設(shè)備的深入研究,其余公司大都停留在理論探討階段。

由于移動閉塞系統(tǒng)具有很高的實時性和響應(yīng)性,因此,其對系統(tǒng)的完整性要求高于其他制式的閉塞方式,系統(tǒng)的可靠性也應(yīng)具有更高要求。系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃院桶踩允窍到y(tǒng)關(guān)注的核心,尤其是利用自由空間波傳輸信息的基于無線的移動閉塞系統(tǒng)其可靠性和安全性的要求更高。目前,CBTC系統(tǒng)由于尚處于發(fā)展初期,地鐵輕軌公司為保險起見,在選用CBTC系統(tǒng)的同時,增加后備模式,以確保移動閉塞一旦故障或未及時開通時先以后備模式保證列車能以站間閉塞的方式運行。后備模式的選用,可謂保險但不經(jīng)濟(jì),且技術(shù)風(fēng)險(特別是自由無線傳輸)驟增。

列車信號控制系統(tǒng)是城市軌道交通的發(fā)展是一個關(guān)鍵節(jié)點,應(yīng)是中國特色的發(fā)展之路之一。因此,應(yīng)進(jìn)一步加大國內(nèi)選用自主知識產(chǎn)權(quán)的列控信號系統(tǒng)的項目相關(guān)政策傾斜力度,鼓勵科技創(chuàng)新,以梯隊結(jié)構(gòu)選取合適的系統(tǒng),使中國的城市軌道交通建設(shè)沿著正確的軌道前行。

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