网络化运营的有轨电车互联互通及运行控制研究

肖宾杰

（上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200125）

0 引言

城市有轨电车的多条线路网络化运营是发挥有轨电车优势的关键，如何在网络化运营环境下进行有轨电车运行控制并确定相应的技术规范具有迫切性和必要性。互联互通是轨道交通信号系统新的技术需求和发展方向，需在信号系统层面实现CBTC及降级模式下的互通互换及联通联运[1-3]。

本文分析了有轨电车运行控制系统互联互通需求，针对信号系统架构、通信协议、接口等技术要求，提出包含功能、接口、系统安全分析等具体要求。

1 基于网络化的有轨电车互联互通及运行控制需求分析

针对不同厂商信号系统互联互通方案，应满足轨道交通互联互通行车组织和运营管理的需要，还应考虑车辆、限界等一致性的要求。系统需要实现：（1）信号系统兼容；（2）满足跨线列车通行的限界；（3）轨道结构形式相同，线路能够互通；（4）车辆制式相同；（5）供电方式兼容；（6）统一协调的运营调度。

对有轨电车而言，区域线网实现网络化运营是有轨电车持续发展的关键。示范线/首条线之后的线路，如何实现后续线路建设时与既有系统之间的互联互通，是有轨电车与轨道交通存在较大差异的问题。基于有轨电车运行控制系统互联互通需求，研究网络化运营环境下的有轨电车运行控制系统互联互通技术，需采用不同厂家提供的信号设备，实现同一区域线路之间互联互通；对同一区域不同线路之间的互联互通是当前网络化建设、运营的关键问题。

2 互联互通技术研究现状

国外如美国、法国等已实现有轨电车网络化运营及互联互通工程。国内轨道交通已有互联互通示范工程开通，中城协也牵头组织编写相关技术规范。[4-6]例如，国内重庆4号线一期、5号线一期、10号线一期和环线工程要求实现重庆轨道交通网络化运营的目标。

有轨电车的网络化运营是发挥有轨电车集成优势和提高运行效率的关键，轨道交通互联互通研究可为有轨电车相关技术提供借鉴和有益参考。但有轨电车是基于共享路权和人工驾驶模式即开放环境下目视行车，正线道岔控制包括驾驶人遥控和中心集中控制两种方式；在车辆段设置联锁控制，采用计算机联锁集中控制、驾驶人遥控、弹簧道岔等多种方式实现有轨电车进出基地。有轨电车运营无法设置ATP，正线信号系统比轨道交通简化，但行车环境更为多样、易受其他交通干扰，如道路交通信号控制、行车及非机动车行车冲突，目前的有轨电车互联互通研究尚在起步阶段，缺乏行业规范[7-9]。

3 基于网络化运营的有轨电车互联互通系统方案

3.1 基于网络化运营的有轨电车运行控制系统

（1）基于信息集成的综合调度管理平台

城市有轨电车的运营控制及配套设备对比轨道交通简化较多，基于网络化运营的城市有轨电车运营控制需求，有轨电车的信息集成和共享是实现有轨电车网络化运营的集成条件。以下提出以弱电系统统一集中管理平台为基础构建以运控系统为核心的有轨电车综合调度管理平台。

本系统采用模块化构建，针对网络化出现的问题针对性解决方案；面向列车、供电、乘客和司机提供弱电系统统一集中管理；实现系统间信息互通和设备联动，提高整个系统的自动化运营和维护水平，增强应急、突发事件的处理能力，提高运营效率，更好服务乘客。具体系统构成见图1。

图1 有轨电车综合信息管理平台体系架构

通过整合多条线路的调度管理系统，可实现多交路管理、网络化运营环境下的协同信息发布；同时便于与外部系统交互。通过上述系统实施，多信息共享、联动控制方案可提高复杂交叉口通行效率问题。

（2）有轨电车运营控制与道路交通控制系统互联协同控制方案

有轨电车运营控制与道路交通控制系统互联协同控制方案见图2。

图2 有轨电车运营控制与道路交通控制系统互联协同控制

3.2 基于网络化运营的有轨电车运行控制系统互联互通制式要求

（1）基于网络化运营的有轨电车运行控制系统互联互通制式要求

通信信号制式是否兼容是互联互通的关键因素，此外互联互通区域范围内，车辆、线路互联互通要求；车辆运营上及设备方面的互联互通、供电方式及网压统一、接触轨还是接触网制式的统一也是互联互通必须统一的条件。

而车载控制器和轨旁区域控制器互联互通，要求控制器可在其他供应商供应轨旁子系统的线路上运行。不同厂商提供的相邻轨旁区域控制器在延伸；线边界可以互联互通。道岔控制器和车载控制器的互联互通。数据通信系统和相关子系统也应互联互通。

信号系统互联互通包括：信号系统列控方式统一；信号各子系统功能统一；接口采用国际标准接口协议、接口类型等；信号系统的车-地通信内容统一标准；子系统间的通信连接应使用国际标准协议，相互间交换的数据信息统一；实现各子系统间的信息交互和传输。

（2）安全需求

根据业主需求和判定为安全的部分，应确保互联互通说明必须指出的数据是安全，安全接口如何实现互联互通安全。

3.3 基于网络化运营的有轨电车运行控制系统互联互通通信协议

互联互通对道岔控制器、联锁、轨旁设备与车载设备接口，以及线间相邻设备间道岔控制器之间、联锁之间、轨旁设备之间的应用层通信协议需统一规范。互联互通需要规范的安全通信协议及应用层通信协议，道岔控制、联锁、轨旁设备与车载终端设备接口采用适用于开放环境的铁路专用安全通信协议，联锁之间、轨旁设备之间采用适用于封闭环境的铁路专用安全通信协议。

在应用层通信协议方面，包括统一应答器报文、统一车-地接口协议、统一地-地接口协议。车载设备与应答器的通信机制、物理接口、电气接口均符合欧标应答器和应答器传输系统规范，参照CS应答器报文标准，结合互联互通的功能要求，形成应答器报文规范。互联互通规范对道岔控制器、联锁、轨旁设备与车载设备接口，以及线间相邻设备间道岔控制器之间、联锁之间、轨旁设备之间的应用层通信协议统一。

3.4 基于网络化运营的有轨电车运行控制系统互联互通相关接口

为实现互通互换及联通联运目标，需对车-地及地-地接口进行规范；车-地接口包括道岔控制、联锁、轨旁设备与车载设备的接口，轨旁应答器与车载设备的接口；地-地接口包括道岔控制系统之间、联锁设备之间、轨旁设备之间的接口，见图3。

图3 系统内接口关系

信号系统互联互通内部接口要求包括中心调度子系统功能接口；与车载子系统接口；与车辆段联锁系统接口；与平交路口信号优先接口要求等内容，见表1。

表1 信号系统互联互通内部接口要求

信号系统互联互通外部接口要求为中心调度管理子系统需要对外部主管或相关业务部门发送相关运营信息并接收辅助运营信息，中心调度管理子系统与上层网之间通过有线通信接口，见表2。

表2 信号系统互联互通外部接口要求

4 结 语

基于网络化的城市有轨电车运行控制技术是网络化运营条件下提升有轨电车运行效率、实现资源共享的关键技术。本文阐述了基于网络化的城市有轨电车运行控制的具体需求，从需求从发，提出基于网络化的城市有轨电车运行控制系统技术方案，包括基于信息集成的综合调度管理平台、互联互通基础要求、互联互通通信协议、互联互通制式要求等，并就信号系统互联互通内部接口；外部接口提出了具体技术要求。本文提出的方案也可为类似有轨电车工程提供有益借鉴和参考。