轨道交通信号系统发展与趋势探讨

孙石凯

中国铁路北京局集团有限公司天津电务段 天津 300140

随着通信与计算机控制技术的不断发展，城市轨道交通线网互联互通与列车全自动驾驶技术已经成功应用在部分线路上，两种技术相结合所带来的运营成本降低与运行效率提升的效果是十分显著的，在可靠性方面也更优于人工驾驶。但随着线网规模的扩大，运营能耗的不断增加已经成为了一个亟待解决的新问题。同时基于车车通信的新型CBTC系统也逐渐进入了人们的视野。本文将针对上述几个方面，对我国城市轨道交通信号系统今后的发展做一些简要分析。

1 地铁轨道交通信号系统可靠性及安全性的重要价值

保障城市交通系统的安全运营：地铁轨道交通系统的安全性、可靠性是十分关键的部分，利于提升行人、乘车安全，信号系统是保证交通通行安全的必要设施，同时也是提高运营效率的举措。对信号系统而言，可靠性是安全性的基础，安全性是系统稳定运行的保障。当然运营安全与当地组织机构及相关人员的操作也存在较大关联。出行便利度的提升：地铁轨道交通系统可为大众出行提供更为安全舒适的环境，乘车管理中必须加强安全性分析，在此基础之上方可进行便利性考虑。借助信号系统可谓出行人员提供稳定的时间间隔周期，避免晚点、堵车等状况的发生[1]。从另一个角度分析，地铁轨道交通之在逐渐获得大众认可的同时，也明显降低了交通拥堵压力，所以说地铁轨道信号系统对交通网络的发展而言，提供了安全、可靠的保障。

2 城市轨道交通信号系统发展中存在的问题

2.1 维护支持方式缺乏统一性

虽然城市轨道交通信号系统在城市轨道发展过程中发挥着重要的作用，但是其具体应用和发展的时候还存在一些突出性的问题，这些问题的存在影响着其应用优势的发挥。首先，在维护支持方式方面缺乏统一性。信号系统在不同线路上选择的维护支持方式不尽相同，所以工程建设的时候，由于用户并不能对信号系统有充分的了解，对其应用优势也不能完全掌握，使维护功能不能发挥。再加上城市轨道交通运输量在增加，用户对运行的要求也越来越明朗，所以缺乏维护支持方式的统一性和用户不断发展的需求之间存在较大的矛盾。

2.2 信号维护支持系统过分依赖人工

信号的维护支持工作不能将信息技术有效地应用到其中，导致维护管理工作往往需要借助人工才能够完成，特别是在进行数据分析处理的时候如果应用人工，会使工作量成倍的增加，严重影响工作效率。再加上信息采集工作做得不到位，采集监控无法统一起来，也直接影响信号系统的发展。

2.3 对信息数据的分析和处理不统一

信号维护支持系统对正线设备信息数据分析和处理过程相对简单，只需要负责对报警反馈信息的收集和处理即可，但是却不能分析报警信息的由来[2]。

3 探究城市轨道交通信号系统的应用和发展

3.1 ATO节能优化

在运营过程中，城市轨道交通系统消耗的主要能源为电能，基本不消耗其他形式的能源，列车牵引供电系统的能耗可以占到总体运营能耗的40%-50%，因此降低列车的牵引能耗是减少总体能耗与运营成本的有效途径。ATO系统能够实时地调整列车速度，保障列车安全、准时、舒适、节能地运行，优化ATO运行速度曲线与追踪控制策略是实现节能运行的关键。目前的优化算法以单列车运行控制为主，主要有解析算法、数值算法和智能算法三种方式，但普遍无法应用于多车追踪运行的情况。

3.2 全自动驾驶

目前，全自动驾驶技术已经在国内外的多条线路中得到了实践，而且在很多方面相比人工具有更多优势，例如：①由列车运行系统代替人工操作，提高响应速度与运行效率，缩短行车间隔，降低能源消耗；②可以减少由人为误操作引起的事故；③降低司机和车站工作人员的劳动强度，避免长时间重复作业；④实现对发车间隔与发车时间的灵活调整，配合互联互通技术可以在短时间内完成列车的跨线、并线运行调整。

全自动驾驶技术强化了控制中心的功能，在控制中心新增了车辆调度及乘客调度功能，并且可以远程监测列车的车钩、车门、走行部、紧急按钮等设备的实时状况，实时监控列车状态，增强车辆的调度和维护功能。但与互联互通相同的是，全自动驾驶技术所涉及的领域也远远超出信号系统所能处理的范围，还需要其他多个领域之间的协调配合。城市轨道交通中互联互通与全自动驾驶技术的结合，能够有效地提高整体的运行效率，两种技术今后将一同成为城市轨道交通的发展方向[3]。

3.3 车车通信

基于车车通信的信号系统主要优势有：①简化原有信号系统的结构，不设联锁与ZC子系统，减少设备间接口数量，降低成本；②减少了整个信号系统中需要传输的数据量，提高响应速度与传输速度；③前后车可实时并直接交互位置信息，不再经过ZC，减少车载的反应时间，进一步缩短行车间隔；④减少轨旁设备的使用，节省大量空间，对于土建与列车限界的要求更加宽松，降低施工难度。车车通信系统中减少了轨旁设备的使用，但这种优势只有在车载控制器能够完全取代联锁系统时才能发挥出最大的效果，联锁系统在传统的CBTC系统中占据着十分重要的地位，而目前车车通信系统中的车载控制器还无法达到现有联锁系统所具有的安全与可靠程度。而且为了将原本的ZC控制功能转移到车载控制器中，必须确定好故障后有效的降级运行措施，这些都是车车通信系统目前所面临的问题。

4 结语

综上所述，城市轨道交通信号系统是对城市轨道列车运行可靠性和安全性的有效监控系统，所以充分利用现代科学技术带来的优势，不断推进城市轨道交通信号系统的发展，保障城市轨道运行的安全性和可靠性是城市化建设过程中重点研究的问题，更是未来城市轨道交通信号网络建设的重要元素，促进功能丰富，快捷高效的城市轨道交通信号维护支持系统的现实意义重大。