对城市轨道交通信号系统发展的探讨

李丹阳

摘 要：本文对现行的城市轨道交通信号系统存在的不足以及实现信号系统互联互通的基本条件进行分析，在简要叙述城市轨道交通CBTC信号系统互联互通技术方案的基础上，对轨道交通信号系统互联互通规划建设进行分析探讨，并提出几点设想和建议。

关键词：城市交通;轨道信号;信号系统

1 城市轨道交通信号系统发展过程中的常见问题

1.1 维护方式不统一

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。很多企业在维护支持方式方面缺乏统一性，如部分企业采用预防性计划修，即遵循日巡查、月巡查、季度巡查、年度整治的顺序进行故障检修，部分企业则采用预知性状态修，即利用CBTC系统监督运行状态，结合故障显示情况展开维修等。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，使维护功能无法发挥。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。

1.2 过度依赖人工进行维护

信号的维护支持工作不能将信息技术有效地应用其中，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，会使工作量成倍增加，严重影响工作效率。而且在城市交通网密集度不断丰富的背景下，人工维护的负担也在不断增多，在有限的时间内很难达到预期的维护效果，很多情况下会出现漏检的情况，这样也导致最终采集到的信息完整度较差，不能将此类信息作为系统下一阶段发展规划的参考依据，从而限制了交通信号系统的发展速度。

1.3 信息处理结果科学性较低

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。轨道交通的线轮长度较大，如果在接收预警信息后却不能锁定信息来源，这也将影响后续检修工作的顺利展开，增加了维修时间成本的投入。而且部分城市还没有形成比较完善的信息处理体系，在对信息进行处理时，很容易导致处理结果片面性较强，降低了采集数据的实用价值。

2 基于CBTC信号系统的互联互通技术方案

就目前城市轨道交通CBTC信号系统的互联互通的发展情况而言，正處于理论研究和小范围的实验性起步阶段。目前只有重庆轨道交通二期工程中的4，6，10号线和轨道交通环线作为国家级的城市轨道交通互联互通的示范工程，将对制定的CBTC互联互通的一系列技术规范进行验证。这四条轨道交通工程在设计阶段，就从轨道线路，车站划定，信号系统传输形式以及信号设备布设，还包括与此相关的供电，车辆类型等诸多方面进行统一的设计，策划和部署施工。待这一系列的工程全部完成后，CBTC互联互通信号系统也得到了实际项目的验证，在积累了技术条件和技术经验的同时，这一规范同样也可以纳入其他城市的轨道交通信号系统建设的技术标准。由此可见，信号系统的互联互通不仅仅只涉及信号系统本身以及子系统和相关信号设备的互联互通，还对其他各类支持设备条件和车辆类型等方面有着严格的要求。这些要求的最终目的都是为了让搭载着不同生产商的信号系统的地铁车辆能够在不同的线路上无缝切换运行，同时在运行过程中还必须满足列车发车时间控制，车与车之间的运行时间间隔以及运行切换过程中安全可靠等一系列要求。

综上所述，CBTC信号系统的互联互通只是其中的重要组成部分，而信号系统内部之间的接口，信号设备的安放以及相关信号的采集就是信号系统互联互通的关键组成部分。对于信号系统内部的接口而言，应该采用统一的定制和描述方法，以此来规范各个信号系统之间的接口条件，从而达到接口的互联互通条件。例如根据轨道线路的拓扑结构进行标准化，即将轨道交通线路依据实际需求划分为不同的逻辑拓扑区间，在各个区间定义相同的互相连接关系。这样，整条轨道线路就可以表示为由一个个逻辑拓扑区间所组成。从而列车在运行过程中，车载的信号系统便能够在一个个的逻辑拓扑区间内互联互通，于是也就在整个运行路径上达到了信号系统互联互通的要求。对于信号设备的安放，同样可以根据逻辑拓扑结构进行定制。例如在不同的线路位置，如道岔处，站台，车辆段等不同位置的信号设备的安放，可以根据实际的要求，选择不同的拓扑结构方法，将上述设备按照拓扑结构要求安放并连接，从而实现信号数据的标准化，便于列车在运行过程中能够与这些信号设备无缝连接，从而在信号设备和车载信号之间达到互联互通的要求。轨道交通的数据采集涉及轨道交通系统的各个方面，所以要将其统一化较为复杂。

从广义上来说，数据采集过程可以划分为数据收集，数据推送和数据分析三个阶段。而信号系统的互联互通要求数据收集要与各类信号子系统以及其他的保障系统联通，如监控系统，站台管理系统等等。要实现规模和数量级如此巨大的数据采集，其数据采集系统的设计规划可以借鉴通信行业的对于的信号传输过程，将其划分为核心层，传输层，承载层和接入层四个部分组成。其中核心层的信号设备必须具备信号高速互联和交换的能力，并在传输节点之间进行大冗余连接，避免传输信号之间的干扰;传输层的光纤数量要充足，并且一条信号传输线路的光纤不少于两组，避免其中一组因故中断时信号无法传输;承载层必须具备大容量的数据路由和高性能的防火墙设备，同时各个路由节点都要与核心层节点捆绑连接;接入层应该具备高速的滤波和分析功能，快速筛选出所需的信号数据。同时，在实际设计过程中，应广泛采用低延时高冗余的网络传输技术，从而提升数据采集的质量，更好的满足信号系统互联互通在信号传输方面的要求。

目前CBTC信号系统的无线通信频段是2.4GHz，作为一个公共频段，十分容易受到外界其他因素的干扰和影响，造成行车调度安全方面的不可控因素，十分容易造成重大安全事故。为此工信部于2015年确定了1.8GHz作为城市轨道交通的专用频段。因此LTE-M平台也应运而生，作为城市轨道交通的专用通信平台。发现其在运行过程中可持续性强，并且随着技术更新可以同步升级。同时在安全保障机制，信号传输速率，信号传输质量，后期的维护和抗干扰等方面具有巨大的优势。因此，LTE-M平台有更好的实际应用前景，也更加符合城市轨道交通信号系统控制平台的发展方向。

3 结语

城轨交通信号系统是技术含量高、行车指挥自动化和保障安全的重要技术装备。面对我国城轨交通现代信号尚处于依赖进口、国产化进程滞后的现状，必须引起城轨界的高度关注。尽快提高我国信号装备的技术水平，发展具有中国特色的城轨交通现代信号系统具有深远的战略意义。

参考文献

[1]杜圆荣.城市轨道交通信号系统发展研究[J].智能城市，2020，6（06）：154-155.