城市轨道交通信号系统互联互通解决方案

李维锋

（兰州市轨道交通有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

当前城市内部轨道交通线路建设面积逐步扩大，要求配合使用的信号系统也应当扩大实际覆盖面。受到各类线路信号系统较为独立、设计标准不统一等因素影响，信号系统互联互通目标实现依然存在较多问题，亟待结合城市轨道交通信号系统建设要求，制定出更加专项可行的互联互通解决方案。

1 概述城轨交通信号系统互联互通项目

1.1 城轨交通信号互联互通难题

城轨交通信号系统功能更加完善，可切实满足当前城市基础交通设施建设要求[1]。信号系统运行水平可直接影响到城市轨道交通自动化程度和运营管理效率。城市轨道交通信号系统互联互通项目建设工作应当分析不同供应商提供的车载设备运行特征，确保此些设备能够在不同线路上联合运行，加强列车实际运行监管力度，控制城市轨道交通系统运行期间的故障问题发生几率。

相较于其他发达国家而言，我国城市轨道交通信号系统互联互通的建设依然处于起步阶段，互联互通目标实现期间存在较多问题亟待解决。

1.2 城轨交通信号互联互通建设必要性

城市轨道交通信号系统的互联互通建设工程主要包括土建、轨道、供电、信号等多个专业。实现信号系统互联互通目标可以更加自如的采购车载设备，确保列车可在多条线路运行，为既有线路延长工作提供了重要保障，使信号系统全寿命周期的维护成本进一步降低，对促进我国城市轨道交通行业自动化、网络化发展意义重大。

2 分析信号系统互联互通建设管理缺陷

当前城市轨道交通信号系统互联互通在国内尚未实现大面积研究及推广，相较于其他轨道交通建设项目而言，城市轨道交通信号系统互联互通涉及范围巨大，技术要求更高，需要各专业团队密切配合。现阶段存在于城市轨道交通信号系统互联互通项目建设期间的问题主要包括以下几点：

第一，城市轨道交通信号系统构架差异性过大，在互联互通项目建设期间需要投入更多的资金与时间[2]。

第二，城市轨道交通信号系统的基础设备设计与适配设备不同，在互联互通期间需要选择具有更高适配度的设备。

第三，城市轨道交通信号系统内部接口设计存在一定差距，不同接口的设备难以连通在一起，提升了信号系统互联互通难度。

第四，由于城市轨道交通信号系统功能分配不同，导致在后期信号连通期间，需要对设备功能进行重新分配，对相关互联互通技术提出了更高要求。

3 信号系统互联互通项目建设要点

3.1 信号系统构架与数据流的互联互通建设

在城市轨道交通各家信号系统中，均采用了较为统一的技术标准及系统框架研发基础，因此信号系统内部构架结构基本相当[3]。以通号与交控两供应商为例，其提供的信号系统设备配置分别为集中控制与集中或分散控制两种形式。因此为实现城市轨道交通系统互联互通目标，需要建立起更加统一的系统构架，尽量减少系统内部修改量。在信号系统内部增加外接口，在设备与设备互联互通时，可以依靠此些外部接口实现，避免对设备内部结构进行大规模改造，改造成本过高等问题出现，使信号系统互联互通的建设目标尽早实现。

由于城市轨道交通信号系统互联互通需要使各设备能够互换连接，因此需要在每个设备处设置标准接口，将各子系统点对点的通信作为信号系统互联互通目标实现的必要条件。针对不同交通信号系统的通信要求，对通信结构进行进一步优化。

3.2 互联互通基础设备设计

在现阶段城市轨道交通信号系统内部，不同信号设备设计理念、功能实现的原理存在较大差异，需要在实现互联互通目标过程中，对基础设备设计方案进行不断优化及完善。

首先，注重信号系统内部基础设施信号机、计轴设备的设计工作。此些设备在实际运行期间的差异主要体现在设备数量、设备安装位置及安装方式上。在设备数量配置期间，应当将互联互通参与的各信号系统数量作为参考依据，在保障信号系统安全可靠运行的基础上合理安排设备安装位置。结合互联互通要求设置更加严谨的设备安装标准，确保设计出的各项基础设备能够在扩大信号传播范围，提高信号实际利用率中发挥出重要作用。

其次，做好基础设备应答器与信标设备设计工作。应答器与信标设备是城市轨道交通信号系统内部重要组成部分，两设备的选型工作可直接影响到互联互通目标实现。不同国家应答设备、信标装置的安装标准存在于一定差距[4]。相较于其他标准而言，欧标应用范围广，由不同供货商共同编制。因此在技术设备设计期间，建议将欧标作为统一应答器标准，为建设轨道交通信号系统互联互通项目奠定坚实技术基础。

最后，加强基础设备内部车地无线通信设计管控力度。车地无线通信也是城市轨道交通信号系统互联互通项目建设重要内容，需要选择功能完善、类型统一的车地无线通信设备，才可切实保障车载系统跨线运营时的通信通畅度，促进轨道交通信号系统互联互通目标实现。在对比分析不同供应商信号系统后，本文选择使用通用无线设备作为车地无线通信系统，并在其中使用通用无线协议，使信号的可承受范围进一步扩大。由于部分供应商采用私有协议，此些协议不具备开放性，后期发展局限较大。因此可提倡其尝试使用通用通信协议，逐步发展LTE 网络承载综合业务，以便能够更好适应城市轨道交通信号系统互联互通发展趋势。

3.3 互联互通接口设计

城市轨道交通信号系统的互联互通需要对不同供应商设备信号系统接口进行统一优化，不同接口设计所需注重的要点不同。

在车地无线通信接口过程中，为切实满足无线开放环境下的报文信息安全管理要求，可以选择当前更加完善的RSSP-Ⅱ协议。因供货商提供的设备采用了不同设计原理，在实际运行期间的车地通信报文也存在一定差距。为使通信报文系统能够更好实现互联互通目标，还需要使用求同存异方式定义报文内容。设置信号系统内部车载信息及接口信息，确保此些信息能够在各设备内部联动使用。

在车地点式通信信号设计过程中，要求设计出的应答器编码与解码需要满足欧标应答器技术标准，统一内部报文格式，并采用最大化报文方法解决数据差异问题。举例而言，在轨道交通信号系统内部，将固定应答装置用于地图版本信息的控制工作；将可变应答装置作为设备状态信息控制工具。

配合使用继电装置，使信号传输水平进一步增强[5]。为有效控制交互设备的信息传输量，还可以在跨线处设置信号机，使信号系统的运行更加平稳。各自交互的子系统内部物理区间、信号机、紧急关闭按钮等也需要互联互通，完善系统各项功能，保障信号传输效果。

在跨线ATS 接口设计过程中，应当在接口间设置防火墙隔离方式，依照相关要求分别传输相邻站场信息、跨线列车控制数据等，确保此些信息能够再加强轨道列车管理力度期间提供重要参考依据。

3.4 互联互通系统功能分配

在城市轨道交通信号系统内，不同系统研发要求不同，系统内部功能分配存在一定差异。在互联互通目标实现过程中，需要做好系统功能分配工作。采用统一通信协议作为标准定义，明确各子系统肩负起的运行职责。要求各生产厂家也应当严格依照统一设计标准确定系统功能，使互联互通下的信号系统能够实现安全可靠运行目标。

为从根本上提升城市轨道交通信号系统功能分配的可行性，还需使用叠加式设计与模块化设计手段，利用车载设备实现列车间隔控制、移动授权等功能，减少设备内部接口数量，进一步提升信号系统互联互通期间的通畅性。

4 结束语

总而言之，城市轨道交通信号系统互联互通项目建设速度日渐加快，为确保城市轨道交通列车能够实现跨线自动化运行目标，还需要在研发列车控制系统方面投入充足的人力及物力。采用合理方式控制系统内部接口数量，使互联互通范围进一步扩大，轨道列车运行全过程能够得到根本管控。