孫石凱

中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司天津電務(wù)段 天津 300140

隨著通信與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通線網(wǎng)互聯(lián)互通與列車全自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在部分線路上，兩種技術(shù)相結(jié)合所帶來的運(yùn)營(yíng)成本降低與運(yùn)行效率提升的效果是十分顯著的，在可靠性方面也更優(yōu)于人工駕駛。但隨著線網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，運(yùn)營(yíng)能耗的不斷增加已經(jīng)成為了一個(gè)亟待解決的新問題。同時(shí)基于車車通信的新型CBTC系統(tǒng)也逐漸進(jìn)入了人們的視野。本文將針對(duì)上述幾個(gè)方面，對(duì)我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)今后的發(fā)展做一些簡(jiǎn)要分析。

1 地鐵軌道交通信號(hào)系統(tǒng)可靠性及安全性的重要價(jià)值

保障城市交通系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)：地鐵軌道交通系統(tǒng)的安全性、可靠性是十分關(guān)鍵的部分，利于提升行人、乘車安全，信號(hào)系統(tǒng)是保證交通通行安全的必要設(shè)施，同時(shí)也是提高運(yùn)營(yíng)效率的舉措。對(duì)信號(hào)系統(tǒng)而言，可靠性是安全性的基礎(chǔ)，安全性是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。當(dāng)然運(yùn)營(yíng)安全與當(dāng)?shù)亟M織機(jī)構(gòu)及相關(guān)人員的操作也存在較大關(guān)聯(lián)。出行便利度的提升：地鐵軌道交通系統(tǒng)可為大眾出行提供更為安全舒適的環(huán)境，乘車管理中必須加強(qiáng)安全性分析，在此基礎(chǔ)之上方可進(jìn)行便利性考慮。借助信號(hào)系統(tǒng)可謂出行人員提供穩(wěn)定的時(shí)間間隔周期，避免晚點(diǎn)、堵車等狀況的發(fā)生[1]。從另一個(gè)角度分析，地鐵軌道交通之在逐漸獲得大眾認(rèn)可的同時(shí)，也明顯降低了交通擁堵壓力，所以說地鐵軌道信號(hào)系統(tǒng)對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而言，提供了安全、可靠的保障。

2 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展中存在的問題

2.1 維護(hù)支持方式缺乏統(tǒng)一性

雖然城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用，但是其具體應(yīng)用和發(fā)展的時(shí)候還存在一些突出性的問題，這些問題的存在影響著其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。首先，在維護(hù)支持方式方面缺乏統(tǒng)一性。信號(hào)系統(tǒng)在不同線路上選擇的維護(hù)支持方式不盡相同，所以工程建設(shè)的時(shí)候，由于用戶并不能對(duì)信號(hào)系統(tǒng)有充分的了解，對(duì)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也不能完全掌握，使維護(hù)功能不能發(fā)揮。再加上城市軌道交通運(yùn)輸量在增加，用戶對(duì)運(yùn)行的要求也越來越明朗，所以缺乏維護(hù)支持方式的統(tǒng)一性和用戶不斷發(fā)展的需求之間存在較大的矛盾。

2.2 信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)過分依賴人工

信號(hào)的維護(hù)支持工作不能將信息技術(shù)有效地應(yīng)用到其中，導(dǎo)致維護(hù)管理工作往往需要借助人工才能夠完成，特別是在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的時(shí)候如果應(yīng)用人工，會(huì)使工作量成倍的增加，嚴(yán)重影響工作效率。再加上信息采集工作做得不到位，采集監(jiān)控?zé)o法統(tǒng)一起來，也直接影響信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展。

2.3 對(duì)信息數(shù)據(jù)的分析和處理不統(tǒng)一

信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)對(duì)正線設(shè)備信息數(shù)據(jù)分析和處理過程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)警反饋信息的收集和處理即可，但是卻不能分析報(bào)警信息的由來[2]。

3 探究城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展

3.1 ATO節(jié)能優(yōu)化

在運(yùn)營(yíng)過程中，城市軌道交通系統(tǒng)消耗的主要能源為電能，基本不消耗其他形式的能源，列車牽引供電系統(tǒng)的能耗可以占到總體運(yùn)營(yíng)能耗的40%-50%，因此降低列車的牽引能耗是減少總體能耗與運(yùn)營(yíng)成本的有效途徑。ATO系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地調(diào)整列車速度，保障列車安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適、節(jié)能地運(yùn)行，優(yōu)化ATO運(yùn)行速度曲線與追蹤控制策略是實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵。目前的優(yōu)化算法以單列車運(yùn)行控制為主，主要有解析算法、數(shù)值算法和智能算法三種方式，但普遍無法應(yīng)用于多車追蹤運(yùn)行的情況。

3.2 全自動(dòng)駕駛

目前，全自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的多條線路中得到了實(shí)踐，而且在很多方面相比人工具有更多優(yōu)勢(shì)，例如：①由列車運(yùn)行系統(tǒng)代替人工操作，提高響應(yīng)速度與運(yùn)行效率，縮短行車間隔，降低能源消耗；②可以減少由人為誤操作引起的事故；③降低司機(jī)和車站工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)作業(yè)；④實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)車間隔與發(fā)車時(shí)間的靈活調(diào)整，配合互聯(lián)互通技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)完成列車的跨線、并線運(yùn)行調(diào)整。

全自動(dòng)駕駛技術(shù)強(qiáng)化了控制中心的功能，在控制中心新增了車輛調(diào)度及乘客調(diào)度功能，并且可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)列車的車鉤、車門、走行部、緊急按鈕等設(shè)備的實(shí)時(shí)狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)控列車狀態(tài)，增強(qiáng)車輛的調(diào)度和維護(hù)功能。但與互聯(lián)互通相同的是，全自動(dòng)駕駛技術(shù)所涉及的領(lǐng)域也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出信號(hào)系統(tǒng)所能處理的范圍，還需要其他多個(gè)領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)配合。城市軌道交通中互聯(lián)互通與全自動(dòng)駕駛技術(shù)的結(jié)合，能夠有效地提高整體的運(yùn)行效率，兩種技術(shù)今后將一同成為城市軌道交通的發(fā)展方向[3]。

3.3 車車通信

基于車車通信的信號(hào)系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)有：①簡(jiǎn)化原有信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，不設(shè)聯(lián)鎖與ZC子系統(tǒng)，減少設(shè)備間接口數(shù)量，降低成本；②減少了整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提高響應(yīng)速度與傳輸速度；③前后車可實(shí)時(shí)并直接交互位置信息，不再經(jīng)過ZC，減少車載的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步縮短行車間隔；④減少軌旁設(shè)備的使用，節(jié)省大量空間，對(duì)于土建與列車限界的要求更加寬松，降低施工難度。車車通信系統(tǒng)中減少了軌旁設(shè)備的使用，但這種優(yōu)勢(shì)只有在車載控制器能夠完全取代聯(lián)鎖系統(tǒng)時(shí)才能發(fā)揮出最大的效果，聯(lián)鎖系統(tǒng)在傳統(tǒng)的CBTC系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，而目前車車通信系統(tǒng)中的車載控制器還無法達(dá)到現(xiàn)有聯(lián)鎖系統(tǒng)所具有的安全與可靠程度。而且為了將原本的ZC控制功能轉(zhuǎn)移到車載控制器中，必須確定好故障后有效的降級(jí)運(yùn)行措施，這些都是車車通信系統(tǒng)目前所面臨的問題。

4 結(jié)語

綜上所述，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是對(duì)城市軌道列車運(yùn)行可靠性和安全性的有效監(jiān)控系統(tǒng)，所以充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)帶來的優(yōu)勢(shì)，不斷推進(jìn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展，保障城市軌道運(yùn)行的安全性和可靠性是城市化建設(shè)過程中重點(diǎn)研究的問題，更是未來城市軌道交通信號(hào)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要元素，促進(jìn)功能豐富，快捷高效的城市軌道交通信號(hào)維護(hù)支持系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義重大。