基于通信的城市轨道交通信号控制系统研究

林华根(安徽超远信息技术有限公司,安徽合肥 230088)



基于通信的城市轨道交通信号控制系统研究

林华根
(安徽超远信息技术有限公司,安徽合肥 230088)

【摘 要】随着我国时代的进步,城市轨道交通的飞速发展,信号系统作为控制系统中的核心设备,保证了列车快速而稳定的运行,所以对其安全性和可靠性显得尤为重要,信号系统作为城市轨道交通中的重要的组成部分,对行车的安全、准点、舒适、快捷的运行起着十分重要的作用。因此,作为支撑城市轨道交通发展基础的信号控制系统,不仅影响着列车通过能力及输送能力,也是安全行车的重要保证,是衡量城市轨道交通先进程度的一个重要方面。

【关键词】无线通信 轨道交通 信号控制

基于通信的列车(Communication Based Train Control, CBTC),CBTC系统不依靠轨道电路判定列车位置,实现了列车速度、停站时间、区间运行时间的精确控制,能进一步缩小列车间隔,并提高系统节能水平和运营服务质量。此篇论文主要是通过对基于无线通信的车地通信网络的分析,设计基于无线通信的车地无线通信系统,对其结构进行设计,包括对无线接入点(Access Point,AP)的布置间隔的讨论、对WLAN所使用的标准的选择等。通过对城市轨道交通中信号传播模型的分析,对车地无线通信系统的包丢失率和系统延时进行分析使系统的可靠性、有效性、安全性达到CBTC系统的要求。

城市轨道通信系统与信号系统共同完成行车调度指挥,并为城市轨道的其它各子系统提供信息传输通道和时标信号。此外,通信系统是城市轨道交通内部公务联络的主要通道,使构成城市轨道交通内部的各个子系统能够紧密联系,以提高整个系统的运行效率。当然,通信系统也是城市轨道交通内、外联系的通道。城市轨道通信系统在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下,是进行应急处理、抢险救灾和反恐的主要手段。城市轨道交通越是在发生事故、灾害或恐怖活动时,越是需要通信联系,但若在常规通信系统之外再设置一套防灾救护通信系统,势必要增加技资,而且长期不使用的设备亦难以保持良好的运行状态。所以,在正常情况下,通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段,为乘客提供周密的服务;在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下,能够集中通信资源,保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求。

城市轨道交通的信号系统担当着控制和指挥列车运行的任务,是影响整个城市轨道交通系统运营安全和效益的关键点。信号系统的水平也成为城市快速轨道交通现代化的重要标志。设计出一个优秀的系统方案不仅有利于保证行车安全,提高运输能力,实现迅速、及时、准确的行车调度指挥和运输管理现代化,提高服务质量,而且还有利于合理使用工程投资,降低工程造价。

CBTC系统作为较为先进的基于通信的列车控制系统,目前完全被国际上少数几个公司垄断,CBTC以列车与地面的传输信息方式来划分,分无线、环线、漏缆及波导管等几种,带环线的CBTC技术最成熟的是阿尔卡特,无线CBTC技术最成熟的是庞巴迪(已有较好的开通业绩)。西门子、阿尔卡特号称已有无线CBTC技术,但实际情况是:阿尔卡特刚开了一条独轨—拉斯维加斯机场线无线CBTC系统,但问题较多,已停运,尚在完善之中,业主方有更换系统的意图。阿尔卡特中标的上海地铁8号线信号系统因故比原计划推迟开通一年。西门子是兼并了法国马特拉公司而拥有了CBTC技术,环线的CBTC已有业绩,无线的CBTC至今尚未开通过一个,在纽约地铁CBTC系统的改造中,进展不快。在中国国内的广州4、5号线,以及北京10号线均碰到了一些技术障碍,正在积极解决之中。此外,美国GE公司,英国西屋公司,法国CSEE公司,法国AREVA公司均在CBTC领域有涉足,但形不成竞争态势。美国GE公司兼并了美国哈门公司以后开通了一条无线CBTC系统。由于使用了美国休斯公司在伊拉克沙漠风暴中的军用技术,价格昂贵,无人进一步问津。目前国内有几家单位正在对CBTC技术进行研发。例如,北京交大和北京地铁运营公司在北京市科委立项,南京14所在试验室中已取得阶段性成果,铁科通号所注重研发,中国通号正在进行核心设备的深入研究,其余公司大都停留在理论探讨阶段。

由于移动闭塞系统具有很高的实时性和响应性,因此,其对系统的完整性要求高于其他制式的闭塞方式,系统的可靠性也应具有更高要求。系统传输的可靠性和安全性是系统关注的核心,尤其是利用自由空间波传输信息的基于无线的移动闭塞系统其可靠性和安全性的要求更高。目前,CBTC系统由于尚处于发展初期,地铁轻轨公司为保险起见,在选用CBTC系统的同时,增加后备模式,以确保移动闭塞一旦故障或未及时开通时先以后备模式保证列车能以站间闭塞的方式运行。后备模式的选用,可谓保险但不经济,且技术风险(特别是自由无线传输)骤增。

列车信号控制系统是城市轨道交通的发展是一个关键节点,应是中国特色的发展之路之一。因此,应进一步加大国内选用自主知识产权的列控信号系统的项目相关政策倾斜力度,鼓励科技创新,以梯队结构选取合适的系统,使中国的城市轨道交通建设沿着正确的轨道前行。

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