陳星岐

摘要：當(dāng)前，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)正處于飛速進(jìn)步階段，在各個(gè)城市當(dāng)中持續(xù)的對(duì)線路施工進(jìn)行優(yōu)化建設(shè)。由于大量的城市軌道交通建設(shè)逐漸在規(guī)劃后獲得批準(zhǔn)，所帶來(lái)的是更大型的軌道交通建設(shè)施工。而在軌道交通的信號(hào)領(lǐng)域中，由于無(wú)線電技術(shù)的不斷優(yōu)化，在各大廠商中開(kāi)始堅(jiān)持不懈的開(kāi)研發(fā)一種在無(wú)線通信基礎(chǔ)上進(jìn)行的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)。本篇文章就簡(jiǎn)要的闡述了無(wú)線傳輸功能在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用狀態(tài)，從列車(chē)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)入手，介紹了當(dāng)前重點(diǎn)運(yùn)用的幾種車(chē)地?zé)o線傳輸操作方案中的優(yōu)劣點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通;信號(hào)系統(tǒng);無(wú)線傳輸;CBTC 網(wǎng)絡(luò)

1.軌道交通信號(hào)系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全性分析

在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中，安全性重點(diǎn)包括了車(chē)輛與乘客的安全。在列車(chē)運(yùn)行期間，不管是由于設(shè)備產(chǎn)生故障，還是由于在電路、軟件中發(fā)生狀況，都會(huì)擾亂車(chē)輛的順利行駛，而因此導(dǎo)致失誤有很大幾率會(huì)形成嚴(yán)重的安全事故。所以，在設(shè)計(jì)和使用軌道交通信號(hào)系統(tǒng)時(shí)，需要把故障當(dāng)做導(dǎo)向并將安全性能放在第一位。在此期間，應(yīng)該處理的問(wèn)題重點(diǎn)涵蓋了軌道數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)集中和驅(qū)動(dòng)再加上數(shù)據(jù)輸送等幾個(gè)環(huán)節(jié)的故障安全問(wèn)題，還能夠通過(guò)類(lèi)似容錯(cuò)技術(shù)、故障檢測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)等優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)技術(shù)，給軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行保障。

1.2軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的可靠性分析

要全面展示軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的功能，不僅應(yīng)該確保其安全性，還應(yīng)該增強(qiáng)可靠性，由于提高系統(tǒng)的可靠程度時(shí)增強(qiáng)其安全性的重要前提，特別是在實(shí)際操作過(guò)程中，可靠性能夠?qū)壍澜煌ㄐ盘?hào)系統(tǒng)的使用效果及作用進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)前在國(guó)際上早就規(guī)定了對(duì)可靠性進(jìn)行定量分析的指標(biāo)，并表明列車(chē)的超速防護(hù)車(chē)上裝置的平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）不得比104小時(shí)短，而地面裝置的平均無(wú)故障時(shí)間不得比105小時(shí)短。因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄖ械腁TP系統(tǒng)在普通的駕駛過(guò)程中應(yīng)用，是唯一可以持續(xù)對(duì)列車(chē)行使進(jìn)行控制，并長(zhǎng)時(shí)間維持其安全運(yùn)行的駕駛模式。而降級(jí)駕駛模式主要是指在ATP系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在限速的基礎(chǔ)上通過(guò)人工駕駛的方式來(lái)減少列車(chē)行使期間的風(fēng)險(xiǎn)而采用的駕駛模式。然而，這種模式并無(wú)法規(guī)避全部風(fēng)險(xiǎn)，因此需要其在正常的駕駛過(guò)程中十分平穩(wěn)可靠，并最好降低降級(jí)駕駛模式的使用次數(shù)。鑒于此，就在國(guó)外的軌道交通工程當(dāng)中要求ATP系統(tǒng)平時(shí)駕駛期間的可靠程度務(wù)必高達(dá)99.99%。

2. 車(chē)與車(chē)之間通訊技術(shù)

由于基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)（CBTC）有著系統(tǒng)更為簡(jiǎn)潔化、軌旁設(shè)備數(shù)量和接口數(shù)量更少、車(chē)載設(shè)備更為簡(jiǎn)約集成化等不可忽視的優(yōu)點(diǎn)，它在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)一步發(fā)展的情況下，會(huì)漸漸取代國(guó)內(nèi)城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)目前正在使用的基于車(chē)-地的通信系統(tǒng)?；谲?chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)（CBTC）能夠在確保車(chē)輛運(yùn)行的安全穩(wěn)定的情況下，進(jìn)一步使整體的運(yùn)行方案更加多元化，靈活性更強(qiáng)。基于以上描述，基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)（CBTC）毋庸置疑是未來(lái)城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的一個(gè)前進(jìn)標(biāo)桿。

2.1基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)（CBTC）結(jié)構(gòu)

基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)（CBTC）相比于目前正在使用的基于車(chē)-地的通信系統(tǒng)有一個(gè)突出的特點(diǎn)，就是軌旁設(shè)備數(shù)量更少，整體的設(shè)備的復(fù)雜程度更低。軌旁以新增的控制器控制信號(hào)機(jī)、站臺(tái)門(mén)等設(shè)備替代了原來(lái)車(chē)載系統(tǒng)的區(qū)域控制器子系統(tǒng)ZC和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)CI的相關(guān)功能。

2.2基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)工作概述

基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)（CBTC）的模式中，車(chē)輛的車(chē)載控制器完成與ATS的互聯(lián)互通，相互交換通訊信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)岔道變換和進(jìn)路通路的控制。與此同時(shí)，車(chē)輛的車(chē)載控制器還通過(guò)與前方列車(chē)的無(wú)線通信，接收到前車(chē)的位置信息來(lái)迅速調(diào)整自己的位置與速度等相關(guān)運(yùn)行變量，以保證列車(chē)的安全高效運(yùn)營(yíng)和穩(wěn)定軌旁相關(guān)功能。

2.3基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)以新增的控制器控制信號(hào)機(jī)、站臺(tái)門(mén)等設(shè)備替代了原來(lái)車(chē)載系統(tǒng)的區(qū)域控制器子系統(tǒng)ZC和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)CI，更加減少了設(shè)備的占用空間和接口的數(shù)量，系統(tǒng)變得更加簡(jiǎn)約化，整體的運(yùn)行維護(hù)成本也更低廉。

（2）基于車(chē)-車(chē)的新型系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備更為簡(jiǎn)約集成化，將軌旁ZC和CI功能和基于車(chē)-地的通信系統(tǒng)的控制功能匯合到一起，大大增加了系統(tǒng)功能之間的密度，提升了系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化水平，降低了信號(hào)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，加速了系統(tǒng)的信息處理，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化。

3城市軌道交通信號(hào)CBTC系統(tǒng)中的無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用

3.1 CBTC系統(tǒng)中重點(diǎn)的車(chē)地信息交換

在穩(wěn)定的閉塞技術(shù)當(dāng)中，對(duì)線路進(jìn)行穩(wěn)定的劃分，要是有車(chē)占據(jù)了這個(gè)區(qū)段，就代表整個(gè)區(qū)段也被占用。但是移動(dòng)閉塞在線路上也存在邏輯區(qū)段，之前將車(chē)的末端或進(jìn)路的邊界當(dāng)成被追蹤的目標(biāo)，這就意味著在穩(wěn)定閉塞與移動(dòng)閉塞中存在差異。因此，在穩(wěn)定的閉塞技術(shù)當(dāng)中務(wù)必通過(guò)軌道空閑檢查裝置來(lái)對(duì)列車(chē)的位置進(jìn)行檢查，但是移動(dòng)閉塞就需要依據(jù)車(chē)載裝置的自主定位對(duì)軌道的占用狀態(tài)進(jìn)行描述。

站在車(chē)地信息交換的角度可知，在移動(dòng)閉塞和穩(wěn)定閉塞中存在差異，將線路中存在的固定數(shù)據(jù)都傳輸?shù)杰?chē)載裝置的數(shù)據(jù)庫(kù)里，在順利進(jìn)行 CBTC 移動(dòng)閉塞模式后，車(chē)地雙向通信的重點(diǎn)內(nèi)容涵蓋了：

（1）軌道附近至車(chē)載地點(diǎn)的移動(dòng)授權(quán)資料（也叫做 MA，EOA等等）;

（2）車(chē)載至軌道附近的地點(diǎn)報(bào)告;

（3）運(yùn)行調(diào)整與部分維護(hù)資料等。

在車(chē)地信息當(dāng)中還涵蓋了更多別的內(nèi)容，類(lèi)似 故障報(bào)警、旅客資料、IP 尋址、ATS 調(diào)整以及維護(hù)事件等等，各種供貨商會(huì)按照相應(yīng)的系統(tǒng)特征制定合適的信息結(jié)構(gòu)。

3.2 CBTC系統(tǒng)的車(chē)地通信途徑

在CBTC系統(tǒng)中的車(chē)地通信途徑一般劃分成了點(diǎn)式通信技術(shù)與連續(xù)式通信技術(shù)兩類(lèi)。

點(diǎn)式通信技術(shù)主要是指在線路上的部分特定地點(diǎn)設(shè)置穩(wěn)定的應(yīng)答裝置，應(yīng)答裝置又劃分成了可移動(dòng)式與固定式的應(yīng)答裝置，可變應(yīng)答裝置又劃分成了主要的信號(hào)應(yīng)答裝置和填充式的應(yīng)答裝置，主信號(hào)應(yīng)答裝置能夠進(jìn)行點(diǎn)式的移動(dòng)授權(quán)。在列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，通過(guò)車(chē)載應(yīng)答裝置的天線不斷發(fā)出27.095Mhz將信號(hào)激活，而將其激活之后就能把數(shù)據(jù)輸送到車(chē)載設(shè)備處進(jìn)行處理。

連續(xù)式通信技術(shù)指的是在 WLAN上進(jìn)行的無(wú)線通信方式，在通過(guò)將近十年的技術(shù)進(jìn)步與世界上進(jìn)行互聯(lián)互通測(cè)試工程的經(jīng)驗(yàn)，即使還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)實(shí)際的互聯(lián)互通，然而對(duì) CBTC 系統(tǒng)所使用的無(wú)線通信系統(tǒng)，在業(yè)內(nèi)早就具備了共同的認(rèn)知。第一，在技術(shù)發(fā)展的方向而言，所使用的是商務(wù)現(xiàn)貨供應(yīng)（COTS）的產(chǎn)品;第二，將 ISO 七層模型里的底層都運(yùn)用一致的WLAN 標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 CBTC系統(tǒng)的無(wú)線傳播方式

當(dāng)前供貨商在我國(guó)大部分的城市軌道交通CBTC系統(tǒng)中運(yùn)用的傳播方式重點(diǎn)劃分成了空間自由式傳播與導(dǎo)行式傳播兩類(lèi)。

空間自由式傳播是如今運(yùn)用得最普遍的傳播途徑，主要通過(guò)電磁波的從發(fā)射天線至接收天線的數(shù)據(jù)傳遞，但不用線纜介質(zhì);而空間自由式傳播的優(yōu)勢(shì)就是能夠節(jié)約軌道附近的設(shè)備，直接設(shè)置在軌道交通較為狹窄的隧道區(qū)域，理想的空間自由式傳播中無(wú)線區(qū)域最遠(yuǎn)的距離 400-500 m范圍內(nèi)。

導(dǎo)行傳播將漏纜或者漏泄波導(dǎo)管當(dāng)成了傳輸介質(zhì)，由于軌道交通存在的特點(diǎn)覆蓋標(biāo)準(zhǔn)為線性的，因此形成的是沿著行軌的無(wú)線覆蓋網(wǎng)，能夠較好的進(jìn)行軌道交通的輸送。

結(jié)束語(yǔ)

在CBTC列車(chē)控制系統(tǒng)中可以按照前方的列車(chē)與線路狀況，在保證其安全的基礎(chǔ)上緊追前行列車(chē)行使，可以合理的減短列車(chē)追蹤間距，也可以極大的提升運(yùn)輸效率，所以在國(guó)內(nèi)外可以進(jìn)行飛速推廣。當(dāng)前的無(wú)線傳輸系統(tǒng)都存在著一定的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)，怎樣利用優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)缺點(diǎn)，較好的應(yīng)用城市軌道交通非常關(guān)鍵。

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