城市轨道交通互联互通CBTC系统验证平台研究

秦小虎

摘 要：针对城市轨道交通大量开展的互联互通CBTC系统的方案研究，文章在分析其关键组成和技术要求的基础之上，开展了对互联互通CBTC系统验证平台的研究工作，以实验室验证平台和试验线现场验证平台为主要载体，综合了仿真模型和实物验证的功能，为下一步的互联互通示范工程建设提供参考和借鉴。

关键词：城市轨道交通；CBTC；互联互通；验证平台

随着我国各大城市对城市轨道交通的大力建设，单线运营存在的问题日益显著，基于全局综合调度的网络化运营成为了必然的趋势。然而，目前的各地城市轨道交通网络化运营尚无法统一调度在不同线路上运行的使用不同信号厂家的列车，无法共享运力资源，造成较大的浪费。

以重庆市的城市轨道交通为例，截至2014年底，重庆轨道交通已经建成并投入运营的线路包括一号线、二号线、三号线、六号线，线路总长193.65公里。然而目前线路运能与客流需求匹配性仍然较差，相同制式线路的列车不能灵活调配。如一号线和六号线，都是地铁B型车系统，一号线沿线为城市核心区和商业中心，客流量增长很快，运能已经出现饱和，但配属列车的增加还需要较长的时间；六号线则相反，客流量比预测客流小，运能富余量较大。两线间有交叉、有换乘，但因为使用的是不同厂家的信号产品，因而无法实现列车过轨，六号线虽然有足够的备用列车却无法与一号线共享。

1 研究的背景及意义

目前应用于城市轨道交通系统的列车自动控制系统有三种：包括基于移频轨道电路固定闭塞系统、基于数字轨道电路的准移动闭塞系统、基于通信的移动闭塞系统（CBTC）。与前两者相比，CBTC实现了移动闭塞，有助于缩短列车间隔时分、增大线路的通过能力，成为了城市轨道交通信号领域的主要选择。

我国于2012年由中交协组织开始编制城市轨道交通CBTC信号系统标准，并于2013年6月发布了《中城协10号-2013城市轨道交通CBTC信号系统行业技术规范需求规范（暂行版）》，为互联互通CBTC系统的研究提供了基础平台。采用互联互通CBTC系统将能进一步发挥CBTC系统的技术优势，提升其在建设、生产、运营、维护期间的社会效益和经济价值，主要体现在：通过灵活的跨线运营减少乘客换乘等待时间；通过快慢车运营提高直达旅行的速度；通过全网资源共享能有效减少配属列车的总数量节约建设运营成本；通过提高线路复用度简化站台规模降低运行能耗；通过降低备品配件库存量减少资源的投入，等等。

正是因为互联互通CBTC系统具有这些重要的优势，许多研究机构和商业公司都投入到对其的研究工作来，并提出了多种设计方案[1][2]。根据“2015城市轨道交通发展论坛暨第十六届《城市轨道交通研究》理事会年会”发布的消息称，城市轨道交通通信信号系统互联互通的有关规范正在制定中[3]。因此，在工程实施中究竟采用什么样的解决方案、如何验证各方案的实际运行效果，就成为了摆在建设总承包单位面前的一项重要任务。

2 验证平台体系设计

2.1 主要技术指标及要求

满足系统设计行车间隔90秒，列车最高运行速度达到120公里/小时，满足区域线网互联互通的网络化运营要求，实现各线路列车跨线及共线运行。

2.2 实验室平台设计

从技术层面来说，CBTC的互联互通分为四个部分，即数据通信部分（DCS）、车载部分、轨旁部分和ATS部分[4]。实验室验证平台需要紧密围绕这四个部分进行建设，并按照“半实物仿真运行系统”、“综合监控系统”和“综合测评系统”的层次结构进行设计和集成。其中，做为核心层次的“半实物仿真运行系统”还可以按照全局支撑层、代理层和模型/实物层划分为三个细分结构。整体组成结构如图1所示：

平台采用分布式仿真技术，模块间以松耦合机制相互通信，其中包含有车载控制器与ATS的互联互通、车载控制器与区域控制器的互联互通、ATS与区域控制器的互联互通以及区域控制器之间的互联互通。对于实物设备，底层的仿真运行系统通过相应的接口和代理接入仿真系统，保证程序的兼容性。

2.3 试验线现场验证平台设计

由于设计原则和技术方案的不同，不同厂家的CBTC系统在工程设计阶段存在差异，具体体现在：

（1）区段长度、站台长度等线路参数设计原则不一致；

（2）应答器、计轴、信号机、无线AP等轨旁设备的布置原则不一致；

（3）进路、区段、信号机、道岔等线路设计元素的编码规范不一致；

（4）轨旁设备的安装规范不一致。

现场验证平台基于试验线路或者试车线设计搭建，应针对上述方面的差异，着重加强以下内容的设计：

（1）合理划分不同线路和集中站的管辖区域；

（2）在线路上设置站台范围、折返轨、移交区、联络线；

（3）根据互联互通CBTC系统的要求设计安装室外轨旁设备，包括信号机、应答器、计轴、无线轨旁设备、站台门、折返按钮及指示灯、紧急停车按钮等；

（4）设置专门的地面室内设备室，在合适的位置设置继电器架、配线架，规划不同厂家地面设备的接入方案，提供轨旁设备接口及电源，供被验证的不同厂家设备接入验证环境。

3 结束语

解决城市轨道交通信号系统的互联互通问题是网络化运营的必然趋势，相对众多互联互通方案的理论研究来说，对于如何在工程上验证其可行性的研究目前尚相对较为薄弱，这势必会影响将互联互通CBTC系统投入实际建设的时间和效率。重庆市轨道交通（集团）有限公司近年来一直致力于探索互联互通的实现途径，积极争取建设互联互通工程的示范应用，促进重庆轨道交通运营迈向一个新的台阶。

参考文献

[1]武永军.城市轨道交通信号系统互联互通解决方案[J].通讯世界，2014（10）：7-9.

[2]朱震.城市轨道交通CBTC系统互联互通的设计与思考[J].铁路通信信号工程技术，2015（2）：58-61.

[3]李继成.城市轨道交通通信信号系统互联互通的有关规范正在制定中[J].城市轨道交通研究，2015（6）：52.

[4]于超，郑生全，石文静.城市轨道交通CBTC系统互联互通方案研究[J].铁路通信信号，2010（1）：44-47.