王 力

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司通號(hào)院,北京 100055)

京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)及新技術(shù)應(yīng)用研究

王 力

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司通號(hào)院,北京 100055)

為理清京津翼一體化前期規(guī)劃和研究階段信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)思路,重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)及新技術(shù)。通過分析京津冀區(qū)域軌道信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,對(duì)區(qū)域不同軌道交通模式信號(hào)應(yīng)用技術(shù)比較,從互聯(lián)互通需求、運(yùn)營(yíng)功能需求和技術(shù)融合需求三方面出發(fā),提出系統(tǒng)制式選擇注重兼容性、運(yùn)營(yíng)需求引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新和注重技術(shù)融合及國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用等設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注問題,并對(duì)列車自動(dòng)運(yùn)行、車地通信和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行分析展望。

區(qū)域軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

區(qū)域協(xié)同發(fā)展和區(qū)域交通一體化是新時(shí)期京津冀區(qū)域的重大發(fā)展戰(zhàn)略。構(gòu)建京津冀一體化的現(xiàn)代區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡(luò)，有助于引導(dǎo)區(qū)域健康發(fā)展，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)起到良好促進(jìn)作用。軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展日新月異，京津冀區(qū)域軌道交通建設(shè)應(yīng)突出軌道交通管理智能化，在信息共享、互聯(lián)互通、調(diào)度指揮自動(dòng)化等方面做好頂層設(shè)計(jì)。結(jié)合區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，有必要對(duì)涉及信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)及其應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行分析梳理，以拓展設(shè)計(jì)思路，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新。

1 京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 京津冀區(qū)域軌道交通應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)我國(guó)軌道交通承載的功能和服務(wù)范圍，按目前多采用的分類方法，主要包括國(guó)家鐵路干線、區(qū)域城際鐵路(軌道交通)和城市軌道交通3種應(yīng)用模式。京津冀是我國(guó)交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施利用率最高的地區(qū)之一，區(qū)域內(nèi)多條鐵路干線匯集，包括了高速鐵路、普速鐵路和客運(yùn)專線、貨運(yùn)專線等不同類型的多條線路。京九、京滬、京石、京廣、京哈、京包、大秦、石太、津秦等多條鐵路干線均經(jīng)過本區(qū)域。京津城際鐵路已將北京與天津兩個(gè)特大城市連接，在建的京張城際鐵路也將方便北京至張家口間的交通出行。京津冀區(qū)域城市軌道交通近年來已蓬勃發(fā)展，北京作為全國(guó)最早建設(shè)城市軌道交通的城市，自北京奧運(yùn)會(huì)前加快了建設(shè)步伐，目前已建成軌道交通網(wǎng)絡(luò)，已運(yùn)營(yíng)線路18條，截至2014年底已運(yùn)營(yíng)里程465 km。天津是我國(guó)第2個(gè)擁有地鐵的城市，目前已運(yùn)營(yíng)線路4條，運(yùn)營(yíng)里程140 km。石家莊按照線網(wǎng)規(guī)劃，擬建線路6條，目前在建線路2條。

京津冀區(qū)域軌道交通建設(shè)已取得顯著成就，鐵路干線及個(gè)別城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模，但為適應(yīng)區(qū)域交通一體化發(fā)展仍需積極推進(jìn)鐵路分類建設(shè)，加大城市軌道交通建設(shè)力度，進(jìn)一步加強(qiáng)軌道交通銜接。

1.2 京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

京津冀區(qū)域軌道交通建設(shè)較早，信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用制式多樣，應(yīng)用水平參差不齊，部分線路信號(hào)應(yīng)用技術(shù)位于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，部分運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)線路其系統(tǒng)配置則相對(duì)落后。

區(qū)域內(nèi)已建成主要鐵路干線及城際線路信號(hào)系統(tǒng)配置見表1。

區(qū)域內(nèi)城市軌道交通發(fā)展仍不平衡，北京城市軌道交通建設(shè)規(guī)模較大，信號(hào)系統(tǒng)近年來應(yīng)用的以行車指揮為核心的綜合自動(dòng)化等新技術(shù)位于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)已初步形成規(guī)模。天津城市軌道交通已開通線路相對(duì)較少，信號(hào)系統(tǒng)配置水平相對(duì)較低，京津兩地已運(yùn)營(yíng)線路信號(hào)系統(tǒng)配置見表2。

表1 京津冀區(qū)域主要鐵路干線及城際線路信號(hào)系統(tǒng)配置

表2 京津兩地城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)配置

京津冀區(qū)域3種軌道交通模式信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用比較見表3。

表3 京津冀區(qū)域3種軌道交通模式信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用比較[1-3]

可以看出，京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)總體裝備水平較高，但不同軌道交通類型的信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用方式存在一定差異。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)適用于行車間隔小、停站時(shí)間短、運(yùn)行速度相對(duì)較低線路，信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通支撐性較差，更適合于客流量大、行車密度高、自動(dòng)化程度較高及運(yùn)營(yíng)相對(duì)獨(dú)立的市區(qū)或市域線路應(yīng)用；國(guó)鐵信號(hào)系統(tǒng)則速度較高、互聯(lián)互通支撐性好，更適合于快速運(yùn)行的干線鐵路及網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的客運(yùn)線路應(yīng)用。

2 京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

根據(jù)京津冀區(qū)域交通一體化要求，在前期規(guī)劃階段即應(yīng)統(tǒng)籌考慮，認(rèn)真研究構(gòu)建區(qū)域現(xiàn)代化軌道交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題。信號(hào)系統(tǒng)作為保證運(yùn)營(yíng)高效、安全的重要系統(tǒng)，其系統(tǒng)應(yīng)用制式及核心應(yīng)用技術(shù)直接關(guān)系軌道交通運(yùn)輸管理自動(dòng)化水平和運(yùn)營(yíng)效能。結(jié)合珠三角城際軌道交通項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題進(jìn)行初步分析。

2.1 系統(tǒng)制式選擇注重系統(tǒng)兼容性，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)“互聯(lián)互通”

京津冀區(qū)域?qū)崿F(xiàn)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)不可避免要面對(duì)軌道交通“互聯(lián)互通”問題。軌道交通領(lǐng)域“互聯(lián)互通”含義主要為裝備不同供貨商車載設(shè)備的列車可以在裝配不同地面供貨商設(shè)備的線路上或由不同運(yùn)營(yíng)商管理的線路上混合運(yùn)行?！盎ヂ?lián)互通”可實(shí)現(xiàn)列車正常運(yùn)營(yíng)模式下的跨線貫通運(yùn)營(yíng)。實(shí)現(xiàn)軌道交通“互聯(lián)互通”需在運(yùn)營(yíng)組織方面做好統(tǒng)一規(guī)劃，但就技術(shù)層面而言，車輛選型、線路限界、供電形式、通信制式和信號(hào)系統(tǒng)兼容性等是重點(diǎn)需考慮問題。

目前，國(guó)有鐵路干線和城際線路應(yīng)用的信號(hào)系統(tǒng)均有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，具備較好的系統(tǒng)兼容性。以在京津冀區(qū)域已開通使用的CTCS-2及CTCS-3列控系統(tǒng)為例，各系統(tǒng)均在統(tǒng)一的CTCS標(biāo)準(zhǔn)體系下應(yīng)用，系統(tǒng)按標(biāo)準(zhǔn)配置。珠三角城際即將應(yīng)用的CTCS-2+ATO系統(tǒng)，在前期研發(fā)及試驗(yàn)測(cè)試階段也注重了對(duì)系統(tǒng)兼容性要求，具備實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)互通”的技術(shù)基礎(chǔ)[4]。

實(shí)現(xiàn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的“互聯(lián)互通”則較為復(fù)雜，主要原因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)外尚無針對(duì)城市軌道交通不同設(shè)備配置體系的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)信號(hào)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)仍處于前期研究階段。信號(hào)ATC系統(tǒng)核心技術(shù)除少數(shù)國(guó)內(nèi)供貨商掌握，多為國(guó)際幾大公司的專有技術(shù)，應(yīng)用制式多樣，車-地通信方式也多樣，不同供貨商間因系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在一定差異，難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。即使系統(tǒng)制式及車-地通信方式相同，不同廠家間也難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。目前國(guó)內(nèi)部分信號(hào)廠商在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的CBTC系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)自主化，具備制定國(guó)內(nèi)信號(hào)CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)條件，重慶、北京等地也已開展了相關(guān)研究工作，但通過制定標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)兼容進(jìn)而達(dá)到“互聯(lián)互通”尚需一定周期。

信號(hào)系統(tǒng)是保證行車安全和提高運(yùn)營(yíng)效率的關(guān)鍵系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)兼容是實(shí)現(xiàn)京津冀區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的基本保證。建議在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，即在運(yùn)營(yíng)組織規(guī)劃方面重點(diǎn)結(jié)合信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，跟蹤珠三角城際軌道交通及國(guó)內(nèi)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用情況，系統(tǒng)制式選擇時(shí)充分考慮信號(hào)系統(tǒng)兼容性，以確保運(yùn)營(yíng)水平。

2.2 適應(yīng)運(yùn)營(yíng)需求，引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新

京津冀區(qū)域交通一體化，勢(shì)必在運(yùn)營(yíng)模式上較傳統(tǒng)的鐵路干線、城市軌道交通甚至城際軌道交通等既有軌道交通形式存在一定差別。信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)需求密切相關(guān)，一般信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)均要適應(yīng)運(yùn)營(yíng)需求，達(dá)到與運(yùn)營(yíng)功能的匹配，但在面對(duì)新的運(yùn)營(yíng)需求時(shí)，在兼顧系統(tǒng)安全與應(yīng)用技術(shù)發(fā)展水平基礎(chǔ)上，可以做適當(dāng)?shù)耐黄婆c創(chuàng)新。筆者在珠三角城際項(xiàng)目信號(hào)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)歷過類似案例，珠三角城際軌道交通以地方政府為投資主體，其“區(qū)域自成網(wǎng)絡(luò)，公交化服務(wù)，客流量大”的特點(diǎn)，決定了其運(yùn)營(yíng)需求介于鐵路干線及城市軌道交通之間，信號(hào)系統(tǒng)直接應(yīng)用當(dāng)時(shí)鐵路及城市軌道交通已運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)很難滿足實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求。結(jié)合停站時(shí)間短及與屏蔽門/安全門聯(lián)動(dòng)控制等運(yùn)營(yíng)新需求，在考慮系統(tǒng)兼容性的基礎(chǔ)上，最終經(jīng)過比選采用了CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)。CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)的應(yīng)用既適應(yīng)了運(yùn)營(yíng)需求，又大大提高了運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化水平。如在線路運(yùn)行交路的折返站，CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)具備列車折返功能，提高了折返作業(yè)效率；車載ATO自動(dòng)運(yùn)行模式應(yīng)用，可降低司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度；通過與站臺(tái)精確停車及車門與安全門/屏蔽門聯(lián)動(dòng)控制等功能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)管理自動(dòng)化及運(yùn)營(yíng)服務(wù)人性化。

京津冀區(qū)域軌道交通建設(shè)水平以往一直在國(guó)內(nèi)居于前列，后續(xù)區(qū)域軌道交通建設(shè)對(duì)區(qū)域發(fā)展也將產(chǎn)生重大影響。因此，在信號(hào)系統(tǒng)采用的系統(tǒng)選型和設(shè)備配置方面，應(yīng)以適應(yīng)運(yùn)營(yíng)需求為目的，同時(shí)符合技術(shù)發(fā)展方向，保證區(qū)域軌道交通運(yùn)營(yíng)具備一定先進(jìn)性。

2.3 注重軌道交通不同領(lǐng)域技術(shù)融合，重視系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用

京津冀區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)，必將促進(jìn)不同軌道交通形式銜接，從信號(hào)領(lǐng)域也面臨一定技術(shù)整合融合需求。因運(yùn)營(yíng)需求存在一定差異，目前鐵路干線及城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)配置及功能存在較大差異，但在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)條件下，許多應(yīng)用技術(shù)存在相互借鑒使用的可能性。以行車調(diào)度指揮系統(tǒng)為例，國(guó)內(nèi)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)均采用ATS(列車自動(dòng)監(jiān)視)系統(tǒng)，多采用以線路為單位進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理[5]，部分城市設(shè)置了相對(duì)集中的線網(wǎng)調(diào)度指揮控制中心，但多局限于設(shè)備和人員的物理集中，無法從根本上滿足軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)輸管理和調(diào)度指揮的需求。目前，鐵路總公司已組織開展綜合運(yùn)營(yíng)調(diào)度指揮系統(tǒng)研究多年，已建的北京、上海、武漢、廣州等客運(yùn)專線調(diào)度中心已完成綜合運(yùn)調(diào)系統(tǒng)安裝及調(diào)試工作，京津冀區(qū)域城市軌道交通指揮控制中心完全可考慮借鑒該系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在建設(shè)管理、運(yùn)行管理、統(tǒng)計(jì)決策、服務(wù)發(fā)布各方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，構(gòu)建一體化的調(diào)度指揮管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息高度共享，實(shí)現(xiàn)管理決策智能化。通過不同軌道交通領(lǐng)域信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)融合，有助于提高系統(tǒng)應(yīng)用水平，充分發(fā)揮軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)先進(jìn)性。

信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用水平對(duì)京津冀區(qū)域交通軌道交通的可持續(xù)發(fā)展也將起到?jīng)Q定性作用。近年來隨著鐵路客運(yùn)專線建設(shè)，CTCS系列列控標(biāo)準(zhǔn)體系已在國(guó)內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用，信號(hào)系統(tǒng)具備相對(duì)較高國(guó)產(chǎn)化水平，并具備了一定國(guó)際知名度，但受信號(hào)列控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化水平制約，部分列控系統(tǒng)設(shè)備尚未完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自主化，部分設(shè)備的安全平臺(tái)和系統(tǒng)軟件尚未實(shí)現(xiàn)自主研制，仍需依靠國(guó)外合作單位授權(quán)方可開展相應(yīng)系統(tǒng)升級(jí)等工作。在城市軌道交通信號(hào)領(lǐng)域，隨著交控科技等國(guó)內(nèi)信號(hào)供貨商的發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化水平已有較大提高，初步具備了開展核心技術(shù)研究的能力。國(guó)內(nèi)信號(hào)裝備制造水平的提高無論在系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)、新技術(shù)研究及技術(shù)輸出等各方面均具備重要意義。目前珠三角城際軌道交通在信號(hào)CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)研發(fā)和試驗(yàn)工作中就采用了多家國(guó)內(nèi)信號(hào)供貨商共同參與方式，保證了系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用水平，值得借鑒。在京津冀區(qū)域前期規(guī)劃和研究工作中，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)也應(yīng)充分考慮信號(hào)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化建設(shè)需要，借區(qū)域軌道交通建設(shè)契機(jī)進(jìn)一步提高國(guó)內(nèi)信號(hào)裝備制造水平。

3 京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用

3.1 ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)相關(guān)技術(shù)

ATO子系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)城市軌道交通信號(hào)ATC系統(tǒng)的重要組成部分[6]。在城市軌道交通的實(shí)際應(yīng)用中其主要作用為實(shí)現(xiàn)正常情況下高質(zhì)量的自動(dòng)駕駛，以減少司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度、提高列車運(yùn)行效率，還可達(dá)到提高列車運(yùn)行舒適度和節(jié)能的效果[7]。如上文所述，珠三角城際軌道交通在前期建設(shè)中在既有CTCS-2列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了ATO應(yīng)用功能，大大提高了運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化水平。據(jù)了解，英國(guó)也正在開展ETCS-2+ATO列控系統(tǒng)在城際線路應(yīng)用的研究工作，ATO技術(shù)在速度較高的鐵路干線應(yīng)用未來可望成為新的信號(hào)列控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)IEC62290標(biāo)準(zhǔn)，按照列車運(yùn)行的所需操作自動(dòng)化程度不同可劃分不同自動(dòng)化系統(tǒng)等級(jí)，其應(yīng)用等級(jí)最高的UTO(無人干預(yù))模式，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無人駕駛的運(yùn)營(yíng)模式。全自動(dòng)無人駕駛系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在完全沒有司機(jī)參與情況下，車輛在控制中心的統(tǒng)一控制下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)列車休眠、喚醒、準(zhǔn)備、自檢、自動(dòng)運(yùn)行、停車和開關(guān)車門，以及在故障情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無人操作下的洗車作業(yè)[8]。近年來自動(dòng)化地鐵在全球軌道交通領(lǐng)域日漸升溫，巴黎、新加坡、洛桑、迪拜、紐倫堡、哥本哈根等城市都已引入全自動(dòng)無人駕駛地鐵，且運(yùn)行情況良好。目前北京地鐵在建的燕房線準(zhǔn)備采用全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)，新建的3、12、17號(hào)線也擬采用全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)。根據(jù)京津冀區(qū)域城市軌道交通線路需求，全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)在除北京外的京津冀其他城市未來也具備一定實(shí)施前景。

3.2 車地通信應(yīng)用技術(shù)

信號(hào)系統(tǒng)車地通信技術(shù)是信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，車地信息傳輸是信號(hào)系統(tǒng)車載列控等重要設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)和保障[9]。隨著通信技術(shù)發(fā)展及信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用需求變化，車地通信技術(shù)在京津冀區(qū)域軌道交通建設(shè)中也將有進(jìn)一步發(fā)展。在珠三角城際軌道交通信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)中，針對(duì)列車運(yùn)行速度及ATO擴(kuò)展功能需求差異，最終針對(duì)不同功能，采用了GSM-R、應(yīng)答器等不同車地通信方式相結(jié)合的方式。以GSM-R無線通信方式實(shí)現(xiàn)地到車ATO運(yùn)行計(jì)劃、車到地運(yùn)行計(jì)劃反饋等信息傳輸，解決了高速運(yùn)營(yíng)列車的ATO車地通信問題[10]。根據(jù)京津冀區(qū)域軌道交通運(yùn)營(yíng)需求，也將面臨運(yùn)營(yíng)速度對(duì)信號(hào)車地通信應(yīng)用技術(shù)的新需求，以城市軌道交通新建線路為例，如新線最高運(yùn)營(yíng)速度超過120 km/h，采用既有信號(hào)ATC系統(tǒng)，也將面臨進(jìn)一步優(yōu)化車地通信技術(shù)的需求。

此外，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，LTE等應(yīng)用技術(shù)將在下一代鐵路移動(dòng)通信應(yīng)用中逐步取代GSM-R專用無線技術(shù)，信號(hào)車地通信技術(shù)也將進(jìn)一步優(yōu)化。朔黃鐵路已開展了TD-LTE在機(jī)車無線重聯(lián)和可控列尾等安全數(shù)據(jù)車地通信試驗(yàn)驗(yàn)證工作。在城市軌道交通信號(hào)CBTC系統(tǒng)建設(shè)中，關(guān)于目前應(yīng)用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的WLAN無線通信方式，其抗干擾及適應(yīng)運(yùn)營(yíng)速度較低問題一直是近年來業(yè)內(nèi)討論較多的話題[11]。TD-LTE通信技術(shù)在移動(dòng)速度250 km/h及以下性能可得到保證，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小于200 ms，已在多個(gè)國(guó)家部署了LTE商用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)城市軌道交通CBTC系統(tǒng)應(yīng)用需求，開展TD-LTE應(yīng)用技術(shù)研究，有助于實(shí)現(xiàn)信號(hào)CBTC系統(tǒng)車地通信應(yīng)用技術(shù)新突破。車地通信新技術(shù)在京津冀區(qū)域的應(yīng)用及發(fā)展對(duì)提升區(qū)域信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展水平將發(fā)揮至關(guān)重要作用。

3.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱北斗或BD) 為我國(guó)自主研發(fā)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前除國(guó)防建設(shè)領(lǐng)域外，在測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多民用領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)在軌道交通信號(hào)領(lǐng)域近年來已有大量運(yùn)用，在列車定位、系統(tǒng)授時(shí)和系統(tǒng)維護(hù)監(jiān)測(cè)等方面已提供服務(wù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理現(xiàn)代化發(fā)揮了至關(guān)重要作用。目前，國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)仍基于美國(guó)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其信息使用安全性相對(duì)較低，美方可根據(jù)情況降低服務(wù)精度、發(fā)送無線電干擾，甚至在特殊情況下直接關(guān)閉服務(wù)。軌道交通為國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)范圍覆蓋面廣，運(yùn)營(yíng)安全及信息安全至關(guān)重要。軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)符合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略及安全需求，符合未來國(guó)內(nèi)民用領(lǐng)域的衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

近年來，鐵路總公司已啟動(dòng)了關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在鐵路領(lǐng)域應(yīng)用研究工作，許多運(yùn)營(yíng)單位及供貨廠商也開展了北斗應(yīng)用技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域的研究、測(cè)試及試驗(yàn)工作。結(jié)合京津冀區(qū)域軌道交通建設(shè)，適時(shí)推廣信號(hào)領(lǐng)域北斗衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)，對(duì)構(gòu)建安全、高效的軌道交通運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)有著較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)語(yǔ)

京津冀區(qū)域軌道交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)兼容性、適應(yīng)運(yùn)營(yíng)需求和技術(shù)融合等關(guān)鍵問題需要重點(diǎn)考慮，對(duì)列車自動(dòng)運(yùn)行、車地通信、衛(wèi)星導(dǎo)航等新技術(shù)應(yīng)用可積極追蹤運(yùn)用，確保信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用水平。

京津冀一體化必將給區(qū)域軌道交通建設(shè)帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇，做好前期規(guī)劃、理清建設(shè)思路，對(duì)軌道交通建設(shè)將起到事半功倍的作用。作為長(zhǎng)期從事軌道交通信號(hào)設(shè)計(jì)的工作者，僅將專業(yè)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)問題做初步分析，以期拋磚引玉，與所有軌道交通領(lǐng)域從業(yè)者一起為京津冀區(qū)域發(fā)展貢獻(xiàn)微薄之力。

[1] 國(guó)家鐵路局.TB10621—2014高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京:中國(guó)鐵道出版社，2015.

[2] 國(guó)家鐵路局.TB10623—2014城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社，2015.

[3] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[4] 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.珠三角城際穗莞深及莞惠項(xiàng)目信號(hào)方案評(píng)審會(huì)匯報(bào)材料[Z].北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2009.

[5] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T12758—2004城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2004.

[6] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建標(biāo)104—2008城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社， 2008.

[7] 北京市規(guī)劃委員會(huì)，北京市技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局.DB11/995—2013北京市地方標(biāo)準(zhǔn)-城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：北京市城鄉(xiāng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化辦公室， 2013.

[8] 蔣歷正.淺析無人駕駛系統(tǒng)[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2006(4)：55-57.

[9] 朱光文.地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車-地?zé)o線通信傳輸?shù)目垢蓴_研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(8):113-115.

[10]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.莞惠城際軌道交通信號(hào)系統(tǒng)CTCS-2+ATO車地通信專題研究[R]. 北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2010.

[11]杜成.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)2.4 GHz無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(3):131-132.

[12]顧正熙，徐穎.北斗在交通旅游領(lǐng)域的應(yīng)用[J].衛(wèi)星應(yīng)用，2014(3):62-63.

(本論文為2015年3月28～29日召開的“京津冀一體化軌道交通協(xié)同發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)”重點(diǎn)交流論文)

Key Points in the Design of Regional Rail Transit Signal System of Beijing-Tianjin-Hebei and Application of New Technologies

WANG Li

(Design and Research Institute of Communication and Signaling Engineering, China Railway Engineering Design and Consulting Group Co., Ltd., Beijing 100055, China)

To clarify the concepts for the construction of the signal system of Beijing-Tianjin-Hebei integration in pre planning and research stages, the key points of the design and new technologies are studied thoroughly. This paper analyzes the present application of the Beijing-Tianjin-Hebei regional rail signal system, and compares various rail transit signal modes in view of such three aspects as interconnection requirements, operation functional requirements and technological integration. The analysis addresses compatibility in system mode selection, technological innovation to meet operational demand and localization in technological integration. In addition, the application of new technologies of automatic train operation, train ground communication and Beidou satellite navigation are analyzed.

Regional rail transit; Signal system; Design; Application

2015-05-12；

2015-05-15

王 力(1976—)，男，高級(jí)工程師，1999年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院自動(dòng)控制專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:59087945@qq.com。

1004-2954(2015)12-0094-05

U284

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.12.023