張海燕

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，軌道交通兩種主要制式信號(hào)系統(tǒng)在具體技術(shù)規(guī)格、系統(tǒng)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式等方面存在的差異，深入探討了信號(hào)系統(tǒng)的兼容性及互聯(lián)互通的途徑。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)互通;軌道交通研究

引言

21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通正式步入了快速發(fā)展的階段，軌道交通線網(wǎng)不斷拓展與延伸，網(wǎng)絡(luò)的通達(dá)性增強(qiáng)，且城市軌道交通具有安全、準(zhǔn)點(diǎn)、快捷等優(yōu)點(diǎn)，城市軌道交通成為一線城市公共交通的最主要出行方式之一。但是，在軌道交通成網(wǎng)的情況下，國(guó)內(nèi)大部分城市地鐵線路仍是單線運(yùn)營(yíng)模式，乘客的出行需求沒(méi)有得到很好的滿足，一般乘客需要換乘不同線路才能抵達(dá)目的地，乘客的體驗(yàn)感稍差。此外，各線路獨(dú)立建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，資源共享不足。因此，基于互聯(lián)互通思維的軌道交通的研究應(yīng)運(yùn)而生，并且成為研究的熱點(diǎn)和方向，也是解決城市交通擁堵、提高軌道交通運(yùn)營(yíng)效率的有效途徑之一。

1軌道交通互聯(lián)互通現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于城市軌道交通互聯(lián)互通應(yīng)用案例并不多，仍普遍采用單線獨(dú)立運(yùn)行的模式。軌道交通作為城市中心區(qū)與市郊區(qū)連接線路，具有線路長(zhǎng)、站間距長(zhǎng)、高架站多的線路特征，同時(shí)設(shè)置了多個(gè)避讓車站，具備了開行快慢車條件。進(jìn)一步縮短了乘客在途時(shí)間，提升了出行效率。但是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)模式僅限于極個(gè)別的快慢車運(yùn)營(yíng)案例，并未真正實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)行，更未達(dá)到路網(wǎng)層面上的互聯(lián)互通。

2基于互聯(lián)互通的軌道交通研究與探索

2.1合理設(shè)置跨線點(diǎn)、跨線方向

跨線點(diǎn)及跨線方向一經(jīng)確定，后期更改工程量、工程費(fèi)用等較大。后期運(yùn)營(yíng)中，客流需求與跨線方向不相符時(shí)，跨線點(diǎn)、跨線方向的設(shè)置作用不大。跨線運(yùn)營(yíng)組織，本線列車跨線后會(huì)導(dǎo)致本線運(yùn)能損失，跨線運(yùn)能增加的情況。因此，跨線客流需要達(dá)到一定強(qiáng)度，跨線運(yùn)營(yíng)組織才有實(shí)際意義?？梢?，設(shè)計(jì)階段需做好客流預(yù)測(cè)，跨線點(diǎn)、跨線方向布置與客流相匹配。為滿足運(yùn)能與客流匹配，跨線點(diǎn)、跨線方向選取宜為斷面出現(xiàn)明顯變化的車站，有條件的線路增設(shè)跨線方向。

2.2CBTC系統(tǒng)軌旁設(shè)備與CTCS-2+ATO系統(tǒng)軌旁設(shè)備的通用性

在CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)中：轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備可通用，只是安裝裝置尺寸差異較大;CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)的信號(hào)機(jī)設(shè)備可通用，只是顯示方案目前無(wú)法兼容;應(yīng)答器設(shè)備可通用，但報(bào)文信息受系統(tǒng)制式差異影響，內(nèi)容差別較大;計(jì)軸設(shè)備可通用，但TCC、ZC及LC（區(qū)間控制器）設(shè)備的功能差異較大，實(shí)現(xiàn)功能的方式及通信協(xié)議差異也極大，目前不具備兼容條件，需要重新開發(fā)設(shè)備或采用冷備切換的方式來(lái)滿足跨線運(yùn)營(yíng)需求。

2.3優(yōu)化配線設(shè)計(jì)，提高運(yùn)營(yíng)組織靈活性

互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)模式存在本線運(yùn)營(yíng)列車與互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)列車相互干擾、相互制約情況，可從以下幾個(gè)方面優(yōu)化設(shè)計(jì)：一是互聯(lián)互通線路車輛基地選址可考慮選擇靠近互聯(lián)互通聯(lián)絡(luò)線附近車站。實(shí)施互聯(lián)互通線路列車共享時(shí)，減少列車運(yùn)行時(shí)間，提高列車共享可實(shí)施性。二是行車間隔較小的線路，互聯(lián)互通交路常用折返站可增加折返股道設(shè)計(jì)。三是快慢車運(yùn)營(yíng)模式下存在追蹤、避讓等情況，計(jì)劃實(shí)施快慢車的線路，可增加避讓線配置。四是目前互聯(lián)互通聯(lián)絡(luò)線往往采用單渡線連接形式，存在本線列車和跨線列車共用站臺(tái)情況，會(huì)出現(xiàn)早晚點(diǎn)現(xiàn)象，可優(yōu)化配線升級(jí)，避免出現(xiàn)相互干擾、延誤等情況。

2.4建立全局調(diào)度系統(tǒng)

互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)模式下，使用單線列車運(yùn)行圖系統(tǒng)以及單線行車調(diào)度方法，存在互聯(lián)互通跨線銜接、全網(wǎng)列車監(jiān)控、線路間調(diào)度指令傳遞、故障情況協(xié)調(diào)處置等問(wèn)題。為此，互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)須建立全局調(diào)度系統(tǒng)，解決互聯(lián)互通列車運(yùn)行圖編制和行車調(diào)度問(wèn)題，提高了運(yùn)營(yíng)組織的靈活性。

2.5市域鐵路的兼容方案

基于上述兩種制式信號(hào)系統(tǒng)兼容性及可行性分析，針對(duì)市域鐵路運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)同CBTC系統(tǒng)及CTCS系統(tǒng)的互聯(lián)互通。STCS包括行車調(diào)度設(shè)備、臨時(shí)限速TSRS設(shè)備、TCC設(shè)備、車站聯(lián)鎖設(shè)備、區(qū)域控制器設(shè)備、車載控制設(shè)備、DCS（數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）設(shè)備、應(yīng)答器/LEU設(shè)備、維護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備、培訓(xùn)設(shè)備、信號(hào)電源、計(jì)軸設(shè)備、信號(hào)機(jī)等。STCS的區(qū)域控制器和車載控制設(shè)備采用CBTC制式。此外，STCS采用CTCS2+ATO制式的設(shè)備有：TCC、LEU（線路電子單元）、TC（軌道電路）、有源應(yīng)答器、無(wú)源應(yīng)答器、BTM、TCR及TSRS。ZC設(shè)備可用于列車追蹤，能追蹤管轄范圍內(nèi)所有列車的位置。STCS采用連續(xù)移動(dòng)授權(quán)計(jì)算方法，能根據(jù)其他列車的位置、道岔狀態(tài)、軌道區(qū)段狀態(tài)等信息為列車預(yù)留軌道并計(jì)算移動(dòng)授權(quán)?？缇€運(yùn)營(yíng)的車載設(shè)備通過(guò)應(yīng)答器來(lái)讀取不同線路的軌旁線路信息，并通過(guò)讀取應(yīng)答器的模式轉(zhuǎn)換信息來(lái)進(jìn)行駕駛等級(jí)轉(zhuǎn)換。STCS不僅能兼容不同的供電制式，還能兼容不同的車地?zé)o線通信制式。

2.6合理安排互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)

核心區(qū)客流較大，實(shí)施互聯(lián)互通存在聯(lián)絡(luò)車站大量清客、不利于行車組織的問(wèn)題。在首尾連接線路、存在顯著單向換乘客流的線路、高峰時(shí)段具有典型潮汐客流特征的線路實(shí)施互聯(lián)互通，可有效減少乘客換乘次數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速直達(dá)。此外，跨線運(yùn)行列車可與快慢車列車組合運(yùn)用，進(jìn)一步提升乘客出行效率。為便于乘客記憶互聯(lián)互通列車開行時(shí)間，吸引客流，可采用固定時(shí)刻表的方式，并向社會(huì)公布互聯(lián)互通時(shí)刻表。

2.7CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備互聯(lián)互通的可行性

車載設(shè)備安裝了5G/LTE、BTM、TCR（軌道電路讀取器）、GSM-R等多種模式的傳輸設(shè)備，利用模塊化軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同通信方式接口協(xié)議的同步傳輸。線路之間通過(guò)繼電接口（或互聯(lián)互通通信接口）來(lái)交互道岔狀態(tài)、信號(hào)機(jī)、照查及上電鎖閉狀態(tài)等信息。車載設(shè)備只有經(jīng)過(guò)重新研制改造，才能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，否則只能通過(guò)硬切換方式來(lái)實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營(yíng)。有線通信系統(tǒng)須統(tǒng)一其各類聯(lián)鎖通信接口，并采用RSSP（鐵路信號(hào)安全通信協(xié)議），以滿足EN50159-1安全通信要求。關(guān)鍵復(fù)示信息采用安全可靠的接口。CBTC系統(tǒng)的聯(lián)鎖子系統(tǒng)或ATP子系統(tǒng)須支持CTCS的軌道電路接口。車-地?zé)o線通信接口兼容VOBC-ZC（車載控制器）、VOBC-CI、VOBC-ATS通信接口，以及WLAN、GSM-R等接口，并采用RSSP和私有安全通信協(xié)議，以滿足EN50159-2《開放傳輸系統(tǒng)中的安全相關(guān)通信》的安全通信要求。應(yīng)答器通信接口的安全編碼和解碼采用歐州標(biāo)準(zhǔn)Subset-036安全編解碼技術(shù)。各設(shè)備之間的通信接口和通信協(xié)議目前尚不能通用。基于傳統(tǒng)測(cè)速定位方式，將北斗衛(wèi)星精準(zhǔn)定位、激光雷達(dá)定位及慣性導(dǎo)航定位方式融合，形成可兼容CBTC系統(tǒng)與CTCS-2+ATO系統(tǒng)的列車定位關(guān)鍵技術(shù)。開發(fā)一體化的界面設(shè)計(jì)，并探索使用界面切換技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一人機(jī)界面設(shè)備對(duì)于不同制式的兼容。面對(duì)四網(wǎng)融合的需求，上述問(wèn)題亟待解決。

結(jié)語(yǔ)

互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)模式的運(yùn)用有效節(jié)約了乘客出行時(shí)間，緩解了換乘站客流壓力，豐富了行車組織方式，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸資源的共享，但同時(shí)也帶來(lái)乘客引導(dǎo)復(fù)雜、成本與運(yùn)能平衡、運(yùn)行圖編制與行車調(diào)度難度增加、運(yùn)營(yíng)公司清分困難等問(wèn)題。目前，重慶軌道交通互聯(lián)互通尚未進(jìn)入載客運(yùn)營(yíng)階段，具體開行方案與客流匹配情況還不得而知。因此，互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不同客流需求條件下的運(yùn)營(yíng)組織方案制定是下一步需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50157—2013[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家鐵路局.鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)規(guī)范：TB10007—2017[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2017.

[3]中國(guó)鐵路總公司.城際鐵路CTCS2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案：TJ/DW149—2019[S].北京：中國(guó)鐵路總公司，2013.

[4]張安鋒，劉濤.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的四種運(yùn)營(yíng)模式[J].城市軌道交通研究，2019（7）：127-132.

[5]靳海濤.軌道交通互聯(lián)互通的研究和思考[J].機(jī)電信息，2019（30）：140-141.