青岛城市轨道交通信号系统互联互通的思考

孟 臻

（珠海城建现代交通有限公司，519075，珠海∥工程师）

随着城市轨道交通发展到网络化运营阶段，各线路之间的“互联互通，资源共享”作为一种先进的理念，受到了广泛的关注和推崇。青岛地铁也已启动互联互通规划，在胶南-黄岛-胶东机场区域规划了8、12、13、14及16号线，以组成互联互通交通网络。12、13及8号线互通，可将胶南火车站区域与胶东国际机场联通；16及8号线互通，可将即墨区域与胶东国际机场联通；14及8号线互通，可将平度与胶东国际机场联通。实现互联互通后，各线路可共享车辆资源，各区域乘客均可不换乘直达胶东国际机场和火车站。

1 互联互通研究现状

1.1 中国城市轨道交通协会相关规范

中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会从2014年起，开始组织编制《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）接口规范-互联互通接口规范》。其总体目标是支持城市轨道交通网络化运营，实现城市轨道交通线网建设和运营的资源共享。该规范共分为17部分。目前，《互联互通系统总体要求》、《互联互通系统框架和功能分配技术要求》、《互联互通CBTC系统车地连续通信协议规范》、《互联互通应答器报文规范》等文件已正式发布实施，其余文件正在编制评审中。

1.2 北京

北京计划在京津冀重点城市群之间建设“1小时轨道交通圈”，着手构建涵盖高铁、城际铁路、市郊铁路和地铁等4个层次的快速轨道交通网，着眼于将三地交通基础设施互通互联。规划建设的新机场快线、平谷线、S6线等区域轨道交通系统线路具有客流聚集和资源共享的特点。

北京轨道交通针对当前北京区域轨道交通运营的互联互通潜在需求，结合城市轨道交通信号系统标准化的发展方向，已开展编制《北京市互联互通规范》的工作，旨在为北京城市轨道交通互联互通提供参照标准，并在后续工程项目中实施。

1.3 重庆

重庆轨道交通已经启动列车网络化运行和车站网络化运营的专题研究，其成果已应用于2014年开始的重庆市轨道交通第二轮建设项目的规划中。相关的要求和标准也纳入《重庆市地铁设计规范》、《重庆市城市轨道交通换乘衔接设施标准》等地方标准文件中。

重庆轨道交通第二轮建设规划中的4、5、10号线和环线，已按照互联互通的规范开工建设。4线均采用统一的规范，可实现互联互通。

2 互联互通需要满足的技术条件

要实现城市轨道交通的互联互通，需满足的技术条件为：①轨道结构形式相同，线路能够互通；②满足跨线列车通行的限界；③有统一标准的车辆制式；④供电方式能兼容；⑤路网内使用的信号系统能兼容。

3 信号系统互联互通的实施方案

3.1 关键问题与实施方案

随着我国轨道交通相关技术的发展，互联互通需满足的技术条件中，仅有轨道交通信号系统尚未实现兼容。作为轨道交通的“大脑和神经”，信号系统是保证行车安全的核心系统。轨道交通信号系统采用的制式较多，厂家众多，没有形成统一的标准，无法实现兼容。这已成为城市轨道交通实现互联互通的技术瓶颈。

信号系统的互联互通，是指装备不同信号厂家车载设备的列车，可在装备不同厂家轨旁设备线路上安全可靠地运营。根据文献［1］，目前，实现城市轨道交通信号系统互联互通运营的实施方案主要有以下几种：①列车上安装多套信号车载设备；②轨旁安装多套地面设备；③多线路网内采用同一家信号设备厂家的设备；④基于统一的规范和标准实现互联互通。

在这些方案中，基于统一的规范和标准实现互联互通的方案，能实现不同家信号系统间的互联互通运营，符合城市轨道交通的发展需求，更宜于推广和应用，是目前主流的发展方向。

3.2 关键技术

若要实现信号系统的互联互通,就要实现不同厂家的车载设备与地面设备兼容。这首先需使不同厂家的设备接口统一，才能实现车地之间的信息交互和解析，从而实现对不同线路数据的识别和使用。涉及的关键技术包括：①统一区域轨道交通互联互通信号系统需求和系统架构；②采用车地通信方式与接口通信协议兼容技术；③实现满足互联互通需求的信息传输的安全编码与解码技术；④实现满足互联互通需求的列车安全防护和精确控制技术；⑤实现互联互通下不同地面设备控制下的列车平稳切换技术；⑥统一的电子地图与变更维护管理技术；⑦不同安全授权单位间交叉许可的安全管理技术；⑧统一共线、跨线运营组织与管理模式等。

3.3 统一电子地图

统一线路电子地图是列车运行控制系统实现安全高效控制的基础。通过对线路的拓扑描述,可实现列车在线路中的精确定位,实现列车的精确控制；通过对线路的坡度、曲率及限速等信息的描述，车载控制设备可完成列车的实时限速曲线，实现超速防护；通过应答器的布置和站台区域的描述，可实现列车在站台的精确停车等。

由于线路电子地图在列车控制系统中起重要作用，因此在互联互通中，实现统一的电子地图和变更管理尤为重要。实现不同厂家线路信息识别一致性的途径为：首先，应采用统一的线路拓扑描述方式，保证设备位置和连接关系描述的一致性；其次，跨线列车需要使用的数据属于互联互通的共有部分，应单独提取出来统一管理，并配置单独的版本号进行控制；最后，地面控制设备使用的数据仅供地面控制设备在本线内使用，不涉及路网内共用，故可由各线单独管理，不纳入共有数据部分，以降低共有数据的范围和数据量。

相应的电子地图规范统一过程如图1所示。

图1 电子地图规范统一过程

3.4 具体实施建设方法

在解决信号系统互联互通关键技术后，应在轨道交通路网规划初期,就将互联互通作为规划方案的选择,制定符合本地需求的互联互通标准,并将相关的标准纳入路网信号系统的招标要求［2-3］。特大城市和大城市的轨道交通路网规模不同，不同城市的轨道交通规划存在各自的特点，也存在几条线路同期建设（如重庆）和几条线路分期建设（如青岛）的情况，故应采用不同的实施方法，从更好地实现互联互通。一般互联互通路网建设方法见图2。

图2 互联互通路网建设方法

青岛市互联互通网络建设的各线采用分期建设方式。为推进青岛互联互通的顺利实施，应在青岛轨道交通路网规划的初期，即将互联互通作为规划方案的一部分，同时结合青岛本地的具体情况和特殊需求，编制《青岛互联互通标准规范》。在互联互通线路招标时，将中国城市轨道交通协会的《互联互通技术规范》和《青岛互联互通技术规范》作为招标要求的一部分，并要求各线预留与后续互联互通线路的接口，最终实现青岛轨道交通的互联互通网络化运营。

4 互联互通的应用前景及建议

“十二五”期间，国内主要城市深入实施“全域统筹、三城联动、轴带展开、生态间隔、组团发展”的城市空间发展战略，向着组团式、生态化的大都市发展。城市轨道交通是改善城市公共交通条件、提高市民生活品质的重要环节。根据各个城市轨道交通最新的规划，城市轨道交通线网对城市发展起到重大作用。

到2020年，青岛全市规划线网共有11条轨道线路，线路长度将达到470 km。城市轨道交通线网密度大，具备实行互联互通及网络化运营的客观条件，其必要性及优势体现在：

（1）国内的旅游城市，每年接待大量游客，高峰期对公共交通需求很高，公共交通压力非常大。

（2）路网规划大体呈网格状，线路密度大，换乘站多，符合实施互联互通的先决条件。

（3）城市与周边城市、地区联系紧密，非常适合发展市域交通。

（4）实施互联互通及网络化运营，能够最大化利用既有的线路资源，有助于节约能源，建设清洁城市。

（5）更多城市的轨道交通线网刚刚开始建设，在初期建立起完善的互联互通规范，将有利于整个路网的整体建设规划。

［1］ 郜春海，唐涛，宁滨.基于通信的互联互通i-cbtc列车运行控制系统 CN 100536456［P］.2009-09-02.

［2］ 金世杰，郜春海.城轨交通信号系统资源共享与互联互通［J］.都市快轨交通，2007，20（2）：92.

［3］ 仲建华，梁青槐.城市轨道交通互联互通网络化运营的思考［J］.都市快轨交通，2015，28（5）：10.

［4］ 严兰.互联互通+数字智能一体化在现代有轨电车中的应用［J］.都市快轨交通，2016，29（5）：125.