城市軌道交通信號系統互聯互通工程應用關鍵技術淺析

張恩廣

摘 要：隨著經濟和信息技術的快速發展，目前，國際上較通用的列車控制系統中，但至今未達到互聯互通的投運條件;日本東京軌道交通線路基本實現互聯互通，但由于未統一標準，列車加裝多套信號車載設備，需由人工手動切換。在國內，為保證各地鐵線路的列車安全可靠運行，所有線路均采用單線運營，本線路的車輛及其車載信號系統只能與本線路的地面信號系統進行“交流”，乘客通過步行換乘不同線路列車。隨著國內軌道交通事業的快速發展，人們對公共交通便利性的要求越來越高，城市軌道交通線網的互聯互通研究成為熱點。

關鍵詞：軌道交通;信號系統;互聯互通

引言

隨著科學技術不斷創新發展，信息化技術與人工智能技術應用愈發廣泛，城市軌道交通運輸應用新技術變了傳統的信號控制方式，為實現無人駕駛奠定了基礎。文章首先論述智能化背景下城市軌道交通信號系統的發展現狀，再探析智能化下軌道交通信號系統應用技術，最后分析未來的發展趨勢，并提出有效的發展建議，以促進軌道交通信號系統更好發展。城市交通運輸建設不斷完善，軌道交通運輸成為國內一線城市的基礎配置，傳統的城市軌道交通在控制上需要人工輔助控制，在效率與安全上存有一些不足。軌道交通信號系統是控制系統中的重要組成部分，可保障列車安全運行，是一種高效的自動化系統。

1互聯互通現狀

軌道交通運營商基于多方面探索實現不同線路互聯互通的途徑和技術：（1）生產系統終端管理不完善。從城市軌道交通信號的系統運行來看，在其部分終端內，尚未進行殺毒軟件的安裝，以及尚未進行及時的升級。包括USB方面也沒有落實好有效的封鎖，從而導致了USB的違規使用問題。期間，一旦通過USB設備帶入了病毒，便極容易威脅整體的系統設備，從而給系統的運行帶來負面影響。此外，從部分終端來看，也存在安裝了非工作需要軟件的問題，同樣需要對其進行及時的解決。（2）在地面加裝多套信號設備。如香港將軍澳線，基于SACEM系統，在保證車載設備不改造的情況下，采用在地面安裝多套軌旁設備實現線路間的互聯互通。（3）采用通用的信號車載設備。如北京地鐵八通線采用通用式機車信號，實現國產LCF-100（DT）車載設備與英國西屋地面信號系統的兼容。（4）軌道交通互聯互通應用工程基于統一的、規范的、標準的信號系統互聯互通設備配置，實現了真正意義上的信號系統互聯互通，乘客無需通過換乘就可以到達目的地，實現“大站快車”運營模式，從而便利乘客出行，縮短出行時間。

2信號系統互聯互通關鍵技術

2.1統一互聯互通信號系統的需求及系統架構

統一的信號系統架構是實現互聯互通的基礎，統一的系統需求又是統一系統架構的前提。典型的信號系統由CI（聯鎖系統）、ATS（列車自動監控系統）、ATP/ATO（列車自動防護/駕駛系統）及DCS（數據通信系統）等子系統組成，由于不同線路需求和各廠商的子系統功能實現方法不同，設計的原則也不同，因此系統總體架構和功能分配也不相同。通過多方面調研，在系統功能分配方面，制定了《CBTC互聯互通系統總體需求規格說明書》、《CBTC互聯互通系統功能需求分配技術要求》及各子系統需求規格說明書，識別了CBTC（基于通信的列車自動控制系統）下所有系統和子系統的互聯互通需求，并對功能分配進行了定義，解決了功能需求差異的問題。

2.2軌道交通信號系統互通互聯

在人工智能技術應用更加廣泛的背景下，完善軌道交通信號系統的互通互聯較為重要。列車交通信號系統的互通互聯是在物聯網的基礎上，改善了傳統廠商單一ATC設備的通信，使列車、車站及站點不同資源實現數據共享，提高了列車調度與運行效率。該系統的連接使不同廠家的列車可以在不同廠家的鐵路設施上運行。系統互通互聯中需要新的通信技術即CBTC系統，可以保障車輛與站點之間的雙向通信。由于不同廠家之間的CBTC系統數據傳輸接口存有差異，造成列車實際運行難以采用不同廠家的CBTC系統通信，無法實現互通互聯。因此，在互通互聯系統中需要明確標準，統一系統基礎功能與接口模式，保障軌道交通信號系統互聯互通，實現萬物互聯的通信目標，為軌道列車智能化發展奠定基礎。

2.3引進先進的技術安裝方案

在城市軌道交通系統的運行中，安裝設計問題是首要問題。如果安裝設計問題無法得到解決，便容易拖慢基礎設施的建設進度，降低問題的可控性。但是，從實際的施工進度來看，不僅關系著施工人員和企業的意識，也關系著相關的技術。通常情況下認為，城市的軌道交通建設工程，應該不遺余力地提高投資建設，尤其是在工程的安裝技術方面。當前隨著相關技術的不斷發展，在安裝與調試中，也已經實現了電動機，以及安裝技術的三維動畫講解，以此協助工作人員更多地對城市軌道交通信號系統進行安裝與調試。同時，在具體的技術安裝中，也需要涉及網絡技術的配合，以此確保各項工作的順利展開，并減少系統在實際運行中的風險。

2.4安全防護體系設計

由于城市軌道交通信號系統本身就是實時控制的數據傳輸系統，并且其網絡也是獨立的專網，因此在信號系統安全防護體系的設計中需要采用工控防火墻實現與其它互聯系統的安全隔離，并通過安全策略的配置實現系統間數據傳輸的限制，以及非授權通信行為的禁止。信號系統與其它互聯系統間的隔離，通過部署工控防火墻來實現。以此來保證信號系統的獨立性、完整性，避免其它系統的波及，并且能夠對進出信號系統的流量進行有效管控，防止非法、異常流量流入信號系統網絡。在信號系統網絡中，部署在網絡邊界的工控防火墻是以最小通過性原則進行策略配置，根據業務需求采用白名單機制，逐條梳理業務流程，增加開放IP和開放端口，實現嚴格的流量管控。

2.5車通信的軌道交通信號系統

在未來的發展過程中，在車輛與站點之間通信模式下，CBTC系統將得到更加廣泛的應用。使用CBTC系統通信后，提高了列車與地面站點數據傳輸效率，提高了列車運行安全。同時，CBTC系統是列車自動控制的基礎，可保障列車高速行駛過程中傳輸信號的質量，減少了區域電纜的鋪設與維護。在提高列車不同區域靈活調度性能的基礎上，改善了安全數據信息的雙向傳輸。在CBTC系統中，無須計算機控制的聯鎖系統CI，只需管理站臺門和軌道上的信號機。在車-車通信軌道交通信號中應用CBTC系統后，需要在列車控制器與列車ATS監控系統增加有關算法，通過算法優化傳統通信模式，以實現智能化數據分析與信號發送，與其他車輛共享列車運行的實時位置，計算列車的最快運行速度與制動曲線，保障列車進出站點的精確無誤。

結語

城市軌道交通中的信號系統是軌道交通的核心，直接關系到行車安全。隨著計算機和網絡技術的發展，特別是通信技術與信號系統的深度融合，信號系統以各種方式與綜合監控系統功能網絡、旅客信息、語音廣播等公共網絡互連，容易造成病毒、木馬等威脅向信號系統擴散，再加上信號系統自身存在的安全漏洞，一旦被不法分子利用，可能造成重大行車事故與社會影響，因此信號系統的安全防護體系建設已經刻不容緩。為今后我國城市軌道交通、高速鐵路信號系統互聯互通的技術發展和工程應用研究奠定了基礎，提供了借鑒。

參考文獻

[1]張榮琨.淺析城市軌道交通信號系統的發展趨勢[J].商品與質量，2017（32）：194.