劉志水

（株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南 株洲 412000）

隨著國內城市建設進程的加速和城市人口居住數量的不斷增多，城市軌道交通以其穩(wěn)定可靠、節(jié)能且不受外界干擾等特點，被廣泛應用?；谕ㄐ诺某鞘熊壍澜煌ㄜ壟韵到y(tǒng)是國內最先進的軌道交通控制系統(tǒng)，并且被很多發(fā)達國家所借鑒用做其城市的軌道交通項目中。而基于通信的列控系統(tǒng)軌旁是城市軌道交通控制的關鍵環(huán)節(jié)，其系統(tǒng)的模擬仿真不但可以模擬進路排布、列車行駛等運行場景，給出系統(tǒng)測試所需要的科學依據，還可以對列車群控制和行車壓力進行測試。所以，城市軌道交通軌旁設計具實際意義。

1 軌道交通信號模擬技術國內外研究現狀

軌道交通信號模擬技術在國外發(fā)生較早，獲取的經驗較多，當下，國外已經完善的系統(tǒng)有，日本研發(fā)的UTRAS (Universal TrainSimulator)系統(tǒng)、美國卡耐基梅隆大學軌道研究中心開發(fā)的TOM(TheTrainOperations Model)系統(tǒng)，歐洲ORTHSTAR公司研發(fā)的Trainstar系統(tǒng)，西門子公司研制的VICOS T&S仿真系統(tǒng)等。UTRAS系統(tǒng)是根據日本新干線而設計的，該系統(tǒng)可以組建列車運行模型、研究列車運行駛延誤和計算列車運行效率，TOM系統(tǒng)是一個全面的軌道交通分析系統(tǒng)，其基本作用多為對列車能耗及其供電性能和列車穩(wěn)定運行安全和效率的評估，Trainstar屬于機車駕駛的輔助仿真系統(tǒng)，其主要的設計結構是將導航原理和列車模擬技術相互融合，其重點在于大幅度降低列車能耗、加大列車的操作和穩(wěn)定性，順便可以對列車的制動和牽引行為進行預測；VICOS T&S系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于駕駛室界面的真實感較強，其作用是對列車司機進行培訓。

國內在基于通信的軌道交通信號模擬技術的究最近一個時期發(fā)展較為迅速，很多研究機構和專家都在進行緊密的研究。其基本的研究有北京交大提出的CTCS-3仿真測試平臺；西南交大提出的基于多質點列車模型的牽引模擬軟件；國內鐵路通信集團和北京理工大學聯(lián)合發(fā)起的對上海地鐵線開發(fā)的列車自動運行仿真系統(tǒng)；中國鐵道科學研究院通信信號所對于廣州地鐵七號線路開發(fā)的城市軌道交通列車自動運行仿真。

2 基于通信的城市軌道交通軌旁信號的分析

2.1 城市軌道交通軌旁信號模擬平臺設計結構和特點

基于通信的城市軌道交通軌旁信號模擬平臺主要的作用是將通信技術和城市軌道交通軌旁有機的相結合，并對軌道線路的外部環(huán)境、軌旁設備的基礎配置、組織行車安全、車輛參數的設置狀態(tài)進行還原，由此為設計出高效的城市軌道交通軌旁系統(tǒng)奠定堅實的基礎。

城市軌道交通軌旁系統(tǒng)要具有較高的穩(wěn)定性和安全性，可以在地面和車載間進行實時通信，并可以計算列車最優(yōu)運行線路，保障了列車運行效率和安全性。大部分的城市軌道交通軌旁系統(tǒng)主要由(車載、聯(lián)鎖、ATS、ATO、綜合維護和檢測、區(qū)域控制器)等多個子系統(tǒng)組成，并且該系統(tǒng)可以利用通信來實現設備間的通信，將基于通信的城市軌道交通軌旁定義為五層。

（1）中央控制層：控制中心設施。

（2）通信層：配備控制中心和車站層設施間的核心通信網絡，并將其提供給無線通信網絡。

（3）車站層：具體的是說車站硬件設施房中的設施，其中包含車站ATS，CBI，ZC等。

（4）道旁層：該層面主要是說安置在軌旁的硬件設施，其中包含應答機、信號機、轉轍機。

（5）車載層：該層面是說車載可靠性的網絡設施，其中包含車載（ATP、ATO）等。

基于通信的城市軌道交通軌旁系統(tǒng)對安全需求性極高，而且系統(tǒng)設計需要滿足EN-50128，EN-50129，EN-50126的要求。而聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)域控制器、車載的需求條件是SIL4級陣70，并且需要采用半形式化方式來進行開發(fā)，在其開發(fā)中需要遵循的制度為：要詳細描述軟件的原則和功能，不能出現分叉，加大抽象表述程度，利用面向對象，并且要采用模板，降低人為的錯誤，減少開發(fā)周期。圖1為城市軌道交通軌旁系統(tǒng)結構圖。

2.2 通信技術下的軌旁信號顯示模式轉換特點

在基于通信的城市軌道交通軌旁中，列車控制子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)都具有通信控制與后備兩種主要模式能夠實現任意轉換。而由通信控制子系統(tǒng)和其聯(lián)鎖相互協(xié)調可以完成模式的轉換條件，控制子系統(tǒng)可以配備實時的模式信息，并傳輸給聯(lián)鎖子系統(tǒng)，由聯(lián)鎖子系統(tǒng)進行決定軌旁信號的點燈模式。在通信控制和聯(lián)鎖子系統(tǒng)選取相同的模式時，城市軌道交通軌旁系統(tǒng)會依據選用模式運行。在通信控制和聯(lián)鎖子系統(tǒng)選取不同的模式時，會處理低級的模式，如此可以充分的保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。可以從如下的兩個方面進行闡述。

（1）選取通信控制模式，聯(lián)鎖會依據通信控制下的技術條件，所組建的進路不對區(qū)段空閑進行監(jiān)測，通信控制系統(tǒng)會將運行方向、移動授權等信息發(fā)送給車載的系統(tǒng)，列車會通過通信控制子系統(tǒng)的移動授權運行，軌旁信號會處于滅燈和點燈兩種不同的模式。

（2）后備模式的選取，聯(lián)鎖會依據后備模式下聯(lián)鎖技術條件，監(jiān)控進路下的軌道區(qū)域的空檔，并能充分的迎合其他進路的聯(lián)鎖條件，可以開放軌旁信號，由聯(lián)鎖保障運行的時段間隔，列車會依據軌旁信號顯示運行，軌旁信號此時會處于點燈狀態(tài)。

圖1 城市軌道交通軌旁系統(tǒng)結構圖

3 結語

基于通信的城市軌道交通軌旁系統(tǒng)，會依據先進的通信和計算機技術對列車進行連續(xù)的控制，降低運行時段的間隔，提升列車的運行效率。在當前，國內對其客運交通領域進行改革，針對列車的客運專線，信號機靈敏度不高的問題，比如車載設備出現問題，或者沒有安裝列車自動防護設備，會依據站間的閉塞模式進行行駛。在這種情況下，需要進行對城市軌道交通軌旁信號進行分析，先分析城市軌道信號模擬技術國內外研究狀態(tài)，對軌旁信號系統(tǒng)需求進行分析，給出基于通信的城市軌道交通系統(tǒng)設計結構和其特點，對城市軌道交通軌旁信號顯示模式轉換特點進行分析，有效地滿足城市軌道交通系統(tǒng)安全穩(wěn)定運營要求。

參考文獻：

[1]安彬.城市軌道交通基于通信的列車控制系統(tǒng)實現互聯(lián)互通存在的主要問題分析[J].城市軌道交通研究,2017,20(s1):18-19.

[2]徐霄.城市軌道交通無人駕駛信號系統(tǒng)設計需求分析[J].城市軌道交通研究,2016,19(z1).

[3]汪小勇.城市軌道交通自動化車輛段和停車場的關鍵功能分析[J].鐵道通信信號,2016,52(2):53-56.