李中浩

（中國城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備專業(yè)委員會(huì)，100081，北京∥副主任，教授級(jí)高級(jí)工程師）

《全國城市市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)“十三五”規(guī)劃》中明確要求：充分發(fā)揮城市軌道交通在城市公共交通中的骨干作用，超大城市和特大城市應(yīng)積極建設(shè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化軌道交通功能層次，符合條件的大城市，應(yīng)當(dāng)結(jié)合城市發(fā)展和交通需求，因地制宜地建設(shè)城市軌道交通系統(tǒng)，構(gòu)建覆蓋主客流走廊的城市軌道交通骨架［1］。截至2016年末，中國大陸地區(qū)（不含港澳臺(tái)）共有 58座城市（含地方政府批復(fù)的14座城市）的城軌建設(shè)規(guī)劃獲批，可研批復(fù)投資累計(jì) 34 995.4億元，規(guī)劃線路總長達(dá)7 305.3 km。在建、規(guī)劃線路規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，投資額持續(xù)增長，建設(shè)速度穩(wěn)健提升［1-2］。

在新一輪的城市軌道交通建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的CBTC（基于通信的列車控制）互聯(lián)互通系統(tǒng)是其顯著特點(diǎn)。

1 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的發(fā)展背景

1.1 城市軌道交通建設(shè)存在的問題

城市軌道交通經(jīng)歷上百年的發(fā)展，各方面、各專業(yè)都已形成體系，且比較成熟，但隨著時(shí)間的推移，一些問題也逐漸顯現(xiàn)出來，例如：客流分布不均衡，各條線路獨(dú)立運(yùn)營，線路富余運(yùn)能無法被利用；乘客只能通過車站換乘，無法滿足快速、直達(dá)的出行需求；線網(wǎng)中車站、車輛、信號(hào)、供電、車場等資源共享率低，資源未得到充分利用；換乘客流占上下車客流比例高（65%～82%），換乘站客流組織壓力大，存在安全隱患，增大車站規(guī)模也難以從根本上解決換乘壓力。

1.2 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)

為了解決目前城市軌道交通的問題，結(jié)合國外城市軌道交通的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，基于網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營設(shè)計(jì)的互聯(lián)互通思想應(yīng)運(yùn)而生。該思想既有利于實(shí)現(xiàn)資源合理分配，又能系統(tǒng)化提高服務(wù)水平；既彌補(bǔ)單線獨(dú)立運(yùn)營帶來的很多不足，又可避免運(yùn)營后再花時(shí)間和精力改造線路和車站［2］。

1.2.1 互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的必要性

從城市規(guī)模角度考慮，互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的重要性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①符合特大城市區(qū)域軌道交通發(fā)展的要求，特大城市30～70 km圈內(nèi)，形成了大量的通勤客流，互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)可提高線路和設(shè)備利用率，形成網(wǎng)絡(luò)化行車和客運(yùn)組織；②符合中小城市軌道交通的要求，城市中心區(qū)需要高頻率的服務(wù)，市郊需要較高旅行速度和延長運(yùn)營時(shí)間的服務(wù)。除此以外，對(duì)于城市軌道交通建設(shè)單位，互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)也很有必要，例如共享車輛段、多線共軌運(yùn)行、定制運(yùn)行線路、分段建設(shè)和增購車輛、資源共享和調(diào)配、降低培訓(xùn)成本、網(wǎng)間運(yùn)營等。1.2.2 國內(nèi)外城市軌道交通互聯(lián)互通現(xiàn)狀

互聯(lián)互通技術(shù)在國內(nèi)外已進(jìn)行了幾十年的探索和嘗試，以典型城市為例，北京基本是單線運(yùn)營，互聯(lián)互通還沒有實(shí)現(xiàn)；上海、香港實(shí)際采用同一家的信號(hào)系統(tǒng)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)共線運(yùn)營；巴黎軌道交通基本實(shí)現(xiàn)了車輛、信號(hào)、線路的互聯(lián)互通；柏林的S-Ban系統(tǒng)在市區(qū)段采用多線共軌運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)共線運(yùn)營［2］；紐約至今未達(dá)到互聯(lián)互通的投運(yùn)條件。

1.2.3 互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)途徑

從國內(nèi)外城市軌道交通互聯(lián)互通發(fā)展現(xiàn)狀可知，目前世界上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通有5種處理方式［4］：

（1）采用同一廠商相同制式的信號(hào)系統(tǒng)；

（2）加裝多套信號(hào)車載設(shè)備；

（3）加裝多套信號(hào)地面設(shè)備；

（4）采用通用的信號(hào)車載設(shè)備；

（5）基于統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)互聯(lián)互通設(shè)備配置。

采用第五種方法，能夠保護(hù)各制造商的知識(shí)產(chǎn)權(quán)與核心技術(shù)，有利于形成健康的產(chǎn)業(yè)鏈，但這種方式實(shí)現(xiàn)起來也是技術(shù)難度最大的。

1.2.4 互聯(lián)互通關(guān)鍵難題

要實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)互聯(lián)互通，面臨三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題：①各個(gè)信號(hào)廠商的CBTC系統(tǒng)是獨(dú)立開發(fā)和設(shè)計(jì)的；②基于統(tǒng)一接口規(guī)范實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，無成熟經(jīng)驗(yàn)可參考；③不同廠商的CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通以后引進(jìn)新的危險(xiǎn)源，如何確保其可靠性。如圖1所示。

1.3 互聯(lián)互通工程背景

針對(duì)重慶軌道交通第一輪建設(shè)過程中存在的問題，重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司在規(guī)劃二期工程4、5、10號(hào)線及環(huán)線（共 4條線路，長 168 km）時(shí)，采用互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，并向國家發(fā)展和改革委員會(huì)申請國家示范工程項(xiàng)目。

圖1 關(guān)鍵難題示意圖

2 國家示范工程項(xiàng)目

2.1 重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)方式

國家發(fā)展和改革委員會(huì)的三年行動(dòng)計(jì)劃將重慶軌道交通互聯(lián)互通工程中的難點(diǎn)——CBTC互聯(lián)互通列為國家示范工程項(xiàng)目，并要求中國城市軌道交通協(xié)會(huì)（以下簡為“中城協(xié)”）組織編寫CBTC互聯(lián)互通規(guī)范及LTE-M（LTE for Metro）規(guī)范。針對(duì)重慶工程項(xiàng)目，重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司組織編寫了重慶軌道交通列車控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（CQTCS）。重慶軌道交通二期工程中標(biāo)的各信號(hào)廠商參與了重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通規(guī)范編寫，并依據(jù)行業(yè)CBTC互聯(lián)互通規(guī)范及重慶地方規(guī)范，進(jìn)行具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的互聯(lián)互通CBTC信號(hào)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。

2.2 重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通示范工程目標(biāo)

重慶軌道交通二輪建設(shè)的CBTC系統(tǒng)采用四條線四家供貨廠商，各線路間可實(shí)現(xiàn)共線、跨線運(yùn)營，提高資源共享水平和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營水平。示范工程目標(biāo)分為兩個(gè)階段：①2017年5號(hào)線、10號(hào)線開通，實(shí)現(xiàn)共線運(yùn)營；②2018年4號(hào)線和環(huán)線開通，實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營。

重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通示范工程肩負(fù)4個(gè)主要任務(wù)：①攻克CBTC互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)并研制出4家互聯(lián)互通CBTC的產(chǎn)品；②實(shí)現(xiàn)自主化信號(hào)系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用、工程示范應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營組織管理；③搭建互聯(lián)互通系統(tǒng)測試驗(yàn)證平臺(tái)；④編制CBTC互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范體系并用實(shí)際工程驗(yàn)證。

2.3 重慶軌道交通互聯(lián)互通線路和工程條件概述

重慶軌道交通二期工程規(guī)劃了4、5、10號(hào)線及環(huán)線4條線（設(shè)置4個(gè)聯(lián)絡(luò)線），4條線路概況如表1所示。

表1 重慶軌道交通二期工程線路條件

2.4 重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通技術(shù)線路

重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通的技術(shù)實(shí)現(xiàn)是：根據(jù)中城協(xié)牽頭制定的CBTC互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范，如接口規(guī)范、測試規(guī)范等，各信號(hào)廠家按照互聯(lián)互通規(guī)范開發(fā)產(chǎn)品，并在交叉測試平臺(tái)進(jìn)行交叉測試和反復(fù)驗(yàn)證，測試通過的軟件產(chǎn)品發(fā)布到工程項(xiàng)目應(yīng)用。同時(shí)，針對(duì)交叉測試或工程項(xiàng)目過程中出現(xiàn)的問題，中城協(xié)制定了修訂規(guī)范的流程。重慶軌道交通互聯(lián)互通技術(shù)路線示意圖如圖2所示。

圖2 重慶軌道交通互聯(lián)互通技術(shù)路線示意圖

2.4.1 重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范

2015年1月至今，為了編制重慶軌道交通互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范，做了大量工作：①組織4家技術(shù)專題會(huì)共計(jì)108次，形成會(huì)議紀(jì)要任務(wù)項(xiàng)200余項(xiàng)；②涉及接口、規(guī)范12項(xiàng)，更新各個(gè)接口、規(guī)范累計(jì)300余次；③參與討論的人員累計(jì)超過2 300人次。

重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通規(guī)范由互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范、地方規(guī)范、LTE-M規(guī)范三部分組成，如圖3所示。

圖3 重慶軌道交通互聯(lián)互通規(guī)范組成圖

（1）CBTC互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范。CBTC互聯(lián)互通系列標(biāo)準(zhǔn)分為系統(tǒng)、接口、測試和工程4個(gè)規(guī)范，共17個(gè)部分。

（2）地方規(guī)范。2017年2月，重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司針對(duì)重慶工程發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ 50/T—250—2016《重慶軌道交通列車控制系統(tǒng)（CQTCS）標(biāo)準(zhǔn)》。

一系列行業(yè)CBTC互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范是CBTC互聯(lián)互通的上位規(guī)范，即必要條件，缺一不可；將其結(jié)合地方規(guī)范，就成為這個(gè)城市CBTC互聯(lián)互通的充要條件（如圖4所示）。

圖4 互聯(lián)互通規(guī)范和地方規(guī)范的關(guān)系示意圖

（3）LTE-M規(guī)范。CBTC互聯(lián)互通系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，通信平臺(tái)的互聯(lián)互通是基礎(chǔ)。在國家無線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)1.8 GHz專用頻段（1 785～1 805 MHz）后，中國城市軌道交通協(xié)會(huì)啟動(dòng)了LTE for Metro（LTE-M）的標(biāo)準(zhǔn)編制。LTE-M系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分總體、接口、設(shè)備、測試、工程5個(gè)規(guī)范，共19個(gè)部分。2017年2月，《重慶市軌道交通CBTC 1.8 GHz車地?zé)o線通信系統(tǒng)頻率使用方案》獲市經(jīng)委批復(fù)（渝經(jīng)信無管（局）［2017］8號(hào)），1 785 ～ 1 790 MHz、1 800 ～ 1 805 MHz為互聯(lián)互通車地?zé)o線通信專用頻段。

2.4.2 重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通產(chǎn)品

CBTC互聯(lián)互通產(chǎn)品要滿足上述規(guī)范，并具備以下功能：①點(diǎn)式功能；②CBTC功能；③支持共線、跨線運(yùn)營。

2.4.3 重慶軌道交通互聯(lián)互通交叉測試

重慶軌道交通互聯(lián)互通面臨的挑戰(zhàn)是各信號(hào)廠商驗(yàn)證互聯(lián)互通進(jìn)行的交叉測試。交叉測試的基礎(chǔ)是交叉測試平臺(tái)，以驗(yàn)證互聯(lián)互通CBTC功能。交叉測試平臺(tái)在工程實(shí)施中的技術(shù)保障作用如圖5所示。

圖5 工程實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)保障環(huán)節(jié)示意圖

CBTC信號(hào)系統(tǒng)交叉測試平臺(tái)為工程項(xiàng)目實(shí)施提供有力支撐：①驗(yàn)證是否符合CBTC互聯(lián)互通系列標(biāo)準(zhǔn)及重慶軌道交通互聯(lián)互通工程的功能需求；②減少對(duì)互聯(lián)互通線路正常開通的影響；③節(jié)省互聯(lián)互通線路現(xiàn)場測試時(shí)間；④提高系統(tǒng)的安全性、可靠性和可用性。

交叉測試平臺(tái)在工程完工后，可建成第三方CBTC互聯(lián)互通測試平臺(tái)，成為CBTC互聯(lián)互通產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)的簽約實(shí)驗(yàn)室，也可作為互聯(lián)互通CBTC的產(chǎn)品研發(fā)基地和培訓(xùn)基地。

2.4.4 重慶軌道交通CBTC互聯(lián)互通工程項(xiàng)目

重慶軌道交通互聯(lián)互通工程項(xiàng)目有4條線，在調(diào)試過程中，每條線選取2個(gè)集中區(qū)作為樣板段，進(jìn)行室內(nèi)和現(xiàn)場工作，具體如圖6所示。

圖6 樣板段示意圖

2017年8月28日重慶環(huán)線列車在5號(hào)線地面（園博園中心集中區(qū)）成功升級(jí)CBTC，是國家互聯(lián)互通示范工程的重要里程碑，標(biāo)志著國內(nèi)CBTC互聯(lián)互通時(shí)代的到來及CBTC互聯(lián)互通的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得了突破。

3 建議

3.1 大力推廣互聯(lián)互通CBTC制式

網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)從規(guī)劃、運(yùn)營等層面都具有重要意義。在規(guī)劃層面上，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的整體規(guī)劃，降低換乘站的建設(shè)規(guī)模，通過共用降低車輛段建設(shè)規(guī)模，降低共用路段建設(shè)規(guī)模等，以降低城市軌道交通的建設(shè)成本；在運(yùn)營層面上，實(shí)現(xiàn)更好的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營，降低培訓(xùn)和維護(hù)成本，減少乘客換乘，有效吸引客流，司機(jī)和調(diào)度人員的路網(wǎng)內(nèi)共享等，實(shí)現(xiàn)資源共享，更好服務(wù)人民出行。

在城市軌道交通信號(hào)領(lǐng)域，國家示范工程項(xiàng)目有兩個(gè)：一個(gè)是重慶的CBTC互聯(lián)互通國家示范工程，另一個(gè)是北京燕房線全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。將這兩個(gè)國家級(jí)的示范工程有機(jī)地結(jié)合在一起并加以拓展，就能構(gòu)成互聯(lián)互通的FAO（全自動(dòng)運(yùn)行）系統(tǒng)，這是中國城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。

城市軌道交通建設(shè)大致分為三個(gè)階段：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，招投標(biāo)階段，同期建設(shè)、分期建設(shè)。在今后的城市軌道交通建設(shè)中，建議如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段：要將網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營互聯(lián)互通作為考慮因素。

（2）招投標(biāo)階段：對(duì)各專業(yè)提出要優(yōu)先考慮滿足互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）同期建設(shè)、分期建設(shè)：城市軌道交通可能同期建設(shè)多條線，也可能分期建設(shè)多條線，一定要采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于可持續(xù)發(fā)展。

重慶軌道交通互聯(lián)互通項(xiàng)目取得的成績，已引起國內(nèi)其他城市的關(guān)注和應(yīng)用，如北京、青島、長沙、貴陽、烏魯木齊等城市。后續(xù)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)互通的項(xiàng)目，可分為兩種情況：一種為同期建設(shè)多條線路，另一種為分期建設(shè)多條線路，針對(duì)不同情況應(yīng)該采用不同方法。第一種情況，各條線路在互聯(lián)互通建設(shè)中要定期交流溝通；第二種情況，先建設(shè)線路要為后期項(xiàng)目建設(shè)的互聯(lián)互通做好充分準(zhǔn)備。

3.2 推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化FAO系統(tǒng)

FAO系統(tǒng)已在北京燕房線得到工程驗(yàn)證，并在2017年年底開通。與此同時(shí)，互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)也已取得突破性進(jìn)展。因此，基于網(wǎng)絡(luò)化和云平臺(tái)的互聯(lián)互通FAO系統(tǒng)必將成為將來的發(fā)展趨勢?；ヂ?lián)互通的FAO系統(tǒng)應(yīng)是互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)的延伸和升級(jí)。

CBTC互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范正在審批過程中。其包含系統(tǒng)、接口、測試和工程4個(gè)規(guī)范，共17個(gè)部分（如表2），在重慶示范工程共線運(yùn)行得到驗(yàn)證后，有望在2018年上半年發(fā)布。

表2 互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范

關(guān)于互聯(lián)互通的FAO系統(tǒng)，面臨技術(shù)難度更大、系統(tǒng)集成度更高等問題，需要軌道交通公司和信號(hào)廠商、車輛供應(yīng)廠商及各專業(yè)應(yīng)用公司一起，迎難而上、團(tuán)結(jié)合作、奮力進(jìn)取、持續(xù)創(chuàng)新，讓中國城市軌道交通的技術(shù)處于世界軌道交通的前列。

4 結(jié)語

CBTC互聯(lián)互通國家示范工程克服了世界性難題，目前已取得階段性突破進(jìn)展。中城協(xié)將積極推動(dòng)互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范應(yīng)用于我國城市軌道交通建設(shè)，為“十三五規(guī)劃”的貫徹實(shí)施做出貢獻(xiàn)。此外，要持續(xù)提升我國整體技術(shù)裝備水平在國際上的影響力，將中國城市軌道交通CBTC互聯(lián)互通技術(shù)應(yīng)用于國際市場。

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