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        青島城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的思考

        2018-04-27 07:17:44
        城市軌道交通研究 2018年3期
        關(guān)鍵詞:信號系統(tǒng)路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化

        孟 臻

        (珠海城建現(xiàn)代交通有限公司,519075,珠海∥工程師)

        隨著城市軌道交通發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化運營階段,各線路之間的“互聯(lián)互通,資源共享”作為一種先進的理念,受到了廣泛的關(guān)注和推崇。青島地鐵也已啟動互聯(lián)互通規(guī)劃,在膠南-黃島-膠東機場區(qū)域規(guī)劃了8、12、13、14及16號線,以組成互聯(lián)互通交通網(wǎng)絡(luò)。12、13及8號線互通,可將膠南火車站區(qū)域與膠東國際機場聯(lián)通;16及8號線互通,可將即墨區(qū)域與膠東國際機場聯(lián)通;14及8號線互通,可將平度與膠東國際機場聯(lián)通。實現(xiàn)互聯(lián)互通后,各線路可共享車輛資源,各區(qū)域乘客均可不換乘直達膠東國際機場和火車站。

        1 互聯(lián)互通研究現(xiàn)狀

        1.1 中國城市軌道交通協(xié)會相關(guān)規(guī)范

        中國城市軌道交通協(xié)會技術(shù)裝備專業(yè)委員會從2014年起,開始組織編制《城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統(tǒng)(CBTC)接口規(guī)范-互聯(lián)互通接口規(guī)范》。其總體目標是支持城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營,實現(xiàn)城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)和運營的資源共享。該規(guī)范共分為17部分。目前,《互聯(lián)互通系統(tǒng)總體要求》、《互聯(lián)互通系統(tǒng)框架和功能分配技術(shù)要求》、《互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)車地連續(xù)通信協(xié)議規(guī)范》、《互聯(lián)互通應(yīng)答器報文規(guī)范》等文件已正式發(fā)布實施,其余文件正在編制評審中。

        1.2 北京

        北京計劃在京津冀重點城市群之間建設(shè)“1小時軌道交通圈”,著手構(gòu)建涵蓋高鐵、城際鐵路、市郊鐵路和地鐵等4個層次的快速軌道交通網(wǎng),著眼于將三地交通基礎(chǔ)設(shè)施互通互聯(lián)。規(guī)劃建設(shè)的新機場快線、平谷線、S6線等區(qū)域軌道交通系統(tǒng)線路具有客流聚集和資源共享的特點。

        北京軌道交通針對當(dāng)前北京區(qū)域軌道交通運營的互聯(lián)互通潛在需求,結(jié)合城市軌道交通信號系統(tǒng)標準化的發(fā)展方向,已開展編制《北京市互聯(lián)互通規(guī)范》的工作,旨在為北京城市軌道交通互聯(lián)互通提供參照標準,并在后續(xù)工程項目中實施。

        1.3 重慶

        重慶軌道交通已經(jīng)啟動列車網(wǎng)絡(luò)化運行和車站網(wǎng)絡(luò)化運營的專題研究,其成果已應(yīng)用于2014年開始的重慶市軌道交通第二輪建設(shè)項目的規(guī)劃中。相關(guān)的要求和標準也納入《重慶市地鐵設(shè)計規(guī)范》、《重慶市城市軌道交通換乘銜接設(shè)施標準》等地方標準文件中。

        重慶軌道交通第二輪建設(shè)規(guī)劃中的4、5、10號線和環(huán)線,已按照互聯(lián)互通的規(guī)范開工建設(shè)。4線均采用統(tǒng)一的規(guī)范,可實現(xiàn)互聯(lián)互通。

        2 互聯(lián)互通需要滿足的技術(shù)條件

        要實現(xiàn)城市軌道交通的互聯(lián)互通,需滿足的技術(shù)條件為:①軌道結(jié)構(gòu)形式相同,線路能夠互通;②滿足跨線列車通行的限界;③有統(tǒng)一標準的車輛制式;④供電方式能兼容;⑤路網(wǎng)內(nèi)使用的信號系統(tǒng)能兼容。

        3 信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的實施方案

        3.1 關(guān)鍵問題與實施方案

        隨著我國軌道交通相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,互聯(lián)互通需滿足的技術(shù)條件中,僅有軌道交通信號系統(tǒng)尚未實現(xiàn)兼容。作為軌道交通的“大腦和神經(jīng)”,信號系統(tǒng)是保證行車安全的核心系統(tǒng)。軌道交通信號系統(tǒng)采用的制式較多,廠家眾多,沒有形成統(tǒng)一的標準,無法實現(xiàn)兼容。這已成為城市軌道交通實現(xiàn)互聯(lián)互通的技術(shù)瓶頸。

        信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通,是指裝備不同信號廠家車載設(shè)備的列車,可在裝備不同廠家軌旁設(shè)備線路上安全可靠地運營。根據(jù)文獻[1],目前,實現(xiàn)城市軌道交通信號系統(tǒng)互聯(lián)互通運營的實施方案主要有以下幾種:①列車上安裝多套信號車載設(shè)備;②軌旁安裝多套地面設(shè)備;③多線路網(wǎng)內(nèi)采用同一家信號設(shè)備廠家的設(shè)備;④基于統(tǒng)一的規(guī)范和標準實現(xiàn)互聯(lián)互通。

        在這些方案中,基于統(tǒng)一的規(guī)范和標準實現(xiàn)互聯(lián)互通的方案,能實現(xiàn)不同家信號系統(tǒng)間的互聯(lián)互通運營,符合城市軌道交通的發(fā)展需求,更宜于推廣和應(yīng)用,是目前主流的發(fā)展方向。

        3.2 關(guān)鍵技術(shù)

        若要實現(xiàn)信號系統(tǒng)的互聯(lián)互通,就要實現(xiàn)不同廠家的車載設(shè)備與地面設(shè)備兼容。這首先需使不同廠家的設(shè)備接口統(tǒng)一,才能實現(xiàn)車地之間的信息交互和解析,從而實現(xiàn)對不同線路數(shù)據(jù)的識別和使用。涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括:①統(tǒng)一區(qū)域軌道交通互聯(lián)互通信號系統(tǒng)需求和系統(tǒng)架構(gòu);②采用車地通信方式與接口通信協(xié)議兼容技術(shù);③實現(xiàn)滿足互聯(lián)互通需求的信息傳輸?shù)陌踩幋a與解碼技術(shù);④實現(xiàn)滿足互聯(lián)互通需求的列車安全防護和精確控制技術(shù);⑤實現(xiàn)互聯(lián)互通下不同地面設(shè)備控制下的列車平穩(wěn)切換技術(shù);⑥統(tǒng)一的電子地圖與變更維護管理技術(shù);⑦不同安全授權(quán)單位間交叉許可的安全管理技術(shù);⑧統(tǒng)一共線、跨線運營組織與管理模式等。

        3.3 統(tǒng)一電子地圖

        統(tǒng)一線路電子地圖是列車運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)安全高效控制的基礎(chǔ)。通過對線路的拓撲描述,可實現(xiàn)列車在線路中的精確定位,實現(xiàn)列車的精確控制;通過對線路的坡度、曲率及限速等信息的描述,車載控制設(shè)備可完成列車的實時限速曲線,實現(xiàn)超速防護;通過應(yīng)答器的布置和站臺區(qū)域的描述,可實現(xiàn)列車在站臺的精確停車等。

        由于線路電子地圖在列車控制系統(tǒng)中起重要作用,因此在互聯(lián)互通中,實現(xiàn)統(tǒng)一的電子地圖和變更管理尤為重要。實現(xiàn)不同廠家線路信息識別一致性的途徑為:首先,應(yīng)采用統(tǒng)一的線路拓撲描述方式,保證設(shè)備位置和連接關(guān)系描述的一致性;其次,跨線列車需要使用的數(shù)據(jù)屬于互聯(lián)互通的共有部分,應(yīng)單獨提取出來統(tǒng)一管理,并配置單獨的版本號進行控制;最后,地面控制設(shè)備使用的數(shù)據(jù)僅供地面控制設(shè)備在本線內(nèi)使用,不涉及路網(wǎng)內(nèi)共用,故可由各線單獨管理,不納入共有數(shù)據(jù)部分,以降低共有數(shù)據(jù)的范圍和數(shù)據(jù)量。

        相應(yīng)的電子地圖規(guī)范統(tǒng)一過程如圖1所示。

        圖1 電子地圖規(guī)范統(tǒng)一過程

        3.4 具體實施建設(shè)方法

        在解決信號系統(tǒng)互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)后,應(yīng)在軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃初期,就將互聯(lián)互通作為規(guī)劃方案的選擇,制定符合本地需求的互聯(lián)互通標準,并將相關(guān)的標準納入路網(wǎng)信號系統(tǒng)的招標要求[2-3]。特大城市和大城市的軌道交通路網(wǎng)規(guī)模不同,不同城市的軌道交通規(guī)劃存在各自的特點,也存在幾條線路同期建設(shè)(如重慶)和幾條線路分期建設(shè)(如青島)的情況,故應(yīng)采用不同的實施方法,從更好地實現(xiàn)互聯(lián)互通。一般互聯(lián)互通路網(wǎng)建設(shè)方法見圖2。

        圖2 互聯(lián)互通路網(wǎng)建設(shè)方法

        青島市互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各線采用分期建設(shè)方式。為推進青島互聯(lián)互通的順利實施,應(yīng)在青島軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃的初期,即將互聯(lián)互通作為規(guī)劃方案的一部分,同時結(jié)合青島本地的具體情況和特殊需求,編制《青島互聯(lián)互通標準規(guī)范》。在互聯(lián)互通線路招標時,將中國城市軌道交通協(xié)會的《互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》和《青島互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》作為招標要求的一部分,并要求各線預(yù)留與后續(xù)互聯(lián)互通線路的接口,最終實現(xiàn)青島軌道交通的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化運營。

        4 互聯(lián)互通的應(yīng)用前景及建議

        “十二五”期間,國內(nèi)主要城市深入實施“全域統(tǒng)籌、三城聯(lián)動、軸帶展開、生態(tài)間隔、組團發(fā)展”的城市空間發(fā)展戰(zhàn)略,向著組團式、生態(tài)化的大都市發(fā)展。城市軌道交通是改善城市公共交通條件、提高市民生活品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)各個城市軌道交通最新的規(guī)劃,城市軌道交通線網(wǎng)對城市發(fā)展起到重大作用。

        到2020年,青島全市規(guī)劃線網(wǎng)共有11條軌道線路,線路長度將達到470 km。城市軌道交通線網(wǎng)密度大,具備實行互聯(lián)互通及網(wǎng)絡(luò)化運營的客觀條件,其必要性及優(yōu)勢體現(xiàn)在:

        (1)國內(nèi)的旅游城市,每年接待大量游客,高峰期對公共交通需求很高,公共交通壓力非常大。

        (2)路網(wǎng)規(guī)劃大體呈網(wǎng)格狀,線路密度大,換乘站多,符合實施互聯(lián)互通的先決條件。

        (3)城市與周邊城市、地區(qū)聯(lián)系緊密,非常適合發(fā)展市域交通。

        (4)實施互聯(lián)互通及網(wǎng)絡(luò)化運營,能夠最大化利用既有的線路資源,有助于節(jié)約能源,建設(shè)清潔城市。

        (5)更多城市的軌道交通線網(wǎng)剛剛開始建設(shè),在初期建立起完善的互聯(lián)互通規(guī)范,將有利于整個路網(wǎng)的整體建設(shè)規(guī)劃。

        [1] 郜春海,唐濤,寧濱.基于通信的互聯(lián)互通i-cbtc列車運行控制系統(tǒng) CN 100536456[P].2009-09-02.

        [2] 金世杰,郜春海.城軌交通信號系統(tǒng)資源共享與互聯(lián)互通[J].都市快軌交通,2007,20(2):92.

        [3] 仲建華,梁青槐.城市軌道交通互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化運營的思考[J].都市快軌交通,2015,28(5):10.

        [4] 嚴蘭.互聯(lián)互通+數(shù)字智能一體化在現(xiàn)代有軌電車中的應(yīng)用[J].都市快軌交通,2016,29(5):125.

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