姜長海
(中咨泰克交通工程集團有限公司,北京 100083)
北京地鐵14號線項目在實際施工設計時將安全以及可靠擺在首位,具體表現(xiàn)為:于車輛段/停車場自動運行以及信號管理等中引入大量信號技術,使用LCF-300型ATP/ATO為核心的CBTC信號系統(tǒng),該系統(tǒng)是無線通信列車自動控制信號系統(tǒng),能夠最大程度地保證列車的先進性以及最小間隔。
如今,國內大部分城市軌道交通進行無線通信傳輸?shù)姆绞街饕幸韵氯N:無線AP、漏線電纜、感應環(huán)線。這三種模式各有利弊,無線AP模式下傳輸方式耗費較低、安裝不繁瑣,然而傳輸長度較短,易受其他因素影響;相對于無線AP,漏線電纜傳輸方式不易受其他因素影響,覆蓋較廣,缺點為耗費多;感應環(huán)線方式能夠實現(xiàn)車以及站兩者雙向傳輸,缺點為無法對線路進行日常養(yǎng)護。
國內主流運營線路信號采用的方案大都以CBTC方案為基礎,之所以大規(guī)模使用該方案,其主要原因為深受先前軌道交通建設的影響。當前我國CBTC設施大部分從外國進口,成本較高,所以下一步實現(xiàn)CBTC設備國產(chǎn)化是相關人員應當重視的工作。
城市軌道交通信號系統(tǒng)具體工作內容為對派遣列車進行合理的調度,把握列車實際運行情況,并記錄列車運行數(shù)據(jù),從而進一步對其進行適當整理,確保列車安全運行。隨著大量媒體信息技術被運用到軌道交通中,列車逐漸實現(xiàn)自動運行,實現(xiàn)信號可點式以及連續(xù)式傳輸、列車雙向以及自動化控制。
該技術優(yōu)勢較多,能夠彌補城市軌道交通的許多不足,比如讓列車運行性能更加優(yōu)越、有效減少運輸所需要的費用、更加安全等[1],為軌道交通技術大趨勢。應用FAO新技術的列車出庫并在投入運營之前,列車能夠被自動喚醒并上電自檢,隨后自動出庫于轉換軌,緊接著到正線等,具體流程如圖1所示。
圖1 全自動駕駛日常運營流程
全自動駕駛FAO包含兩個模式:DTO模式無需列車司機便能夠自動駕駛,但是需要專人值班看守;UTO模式能夠實現(xiàn)無人運行,借助信息監(jiān)控以及信號系統(tǒng)等運行。該系統(tǒng)在運行過程中需要的功能如下。
1)聯(lián)動功能。聯(lián)動可以借助列車系統(tǒng)準確把握和控制地鐵實際運行情況,從整體上監(jiān)控列車運行狀態(tài)。
2)自動化功能。實現(xiàn)該功能的關鍵為在信號CBTC系統(tǒng)處添加新設備,由此保證列車正線正常運行,進而沒有人工參與也能實現(xiàn)列車全部運營路線的自動化,并有效監(jiān)控列車運行過程中的各種情況。
3)冗余技術。該系統(tǒng)在運行過程中還需要冗余技術,冗余技術能夠為列車提供更加完善的設備,去除不必要的技術,比如:車載系統(tǒng)中所配備的速度傳感器以及地面系統(tǒng)所配備的繼電器等。
4)穩(wěn)定性。和先前CBTC系統(tǒng)比較來看,全自動駕駛系統(tǒng)最大的不同之處為功能性需求增加,因此,該系統(tǒng)需較多外部接口以保證它和外部保持密切聯(lián)系,進而實現(xiàn)綜合監(jiān)視以及聯(lián)動。該系統(tǒng)龐大復雜,在涉及之時應從軟件架構層面入手,借助軟件升級的方法確保系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)(模塊以及層次化的軟件設計能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定升級并實現(xiàn)外部擴展)。
現(xiàn)階段國內城市軌道大多使用的系統(tǒng)為車-地通信CBTC,在現(xiàn)代信息技術迅速發(fā)展的背景之下,車-車通信新型CBTC系統(tǒng)會成為大趨勢,其主要原因為該系統(tǒng)能夠彌補傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)的不足,具有不可比擬的優(yōu)越性:車載設備集成度高以及系統(tǒng)接口比較少,能夠確保列車正常運行的情況下,為列車運營提供諸多可行性運輸方案[2]。
基于車-車通信新型CBTC系統(tǒng),列車車載控制器VOBC不僅能夠與ATS通信,還能夠接收ATS發(fā)出的通信信息,借助軌旁對象控制器轉換道岔并開通進路,該系統(tǒng)還能和前行列車無線通信,準確接收前車準確的位置數(shù)據(jù),并根據(jù)這些位置數(shù)據(jù)以最快的速度計算列車移動授權以及制動曲線,改變了以前先要經(jīng)由地面軌旁算出移動授權,再借助互聯(lián)網(wǎng)傳送到車載控制器的繁瑣現(xiàn)狀,使數(shù)據(jù)傳輸更快捷,確保軌旁安全性。此外,該系統(tǒng)擁有軌旁ZC以及CI等系統(tǒng),無需ZC以及CI子系統(tǒng),有效節(jié)省設備空間,降低成本。
CBCT系統(tǒng)為現(xiàn)階段最常使用的信號,該系統(tǒng)之所以能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通,其主要原因為不同類型廠商的列車可以于不同軌道上運營,形成城市軌道交通綜合運行網(wǎng)絡以及系統(tǒng)化運營,實現(xiàn)城市軌道信號資源共同享用。在使用該信號系統(tǒng)過程中應當遵循以下標準:①使用相同的系統(tǒng)功能定義;②使用相同系統(tǒng)架構以及功能分配、互聯(lián)互通接口規(guī)范(接口協(xié)議從物理層、協(xié)議層和應用層必須保持統(tǒng)一);③使用相同軌旁設計以及設備安裝原則(應答器、信號機、計軸等安裝位置應統(tǒng)一或兼容、DCS軌旁漏纜、天線安裝位置應統(tǒng)一或兼容)以及一致的人機界面和操作方式,以確保為調度員以及司機帶來便利。
在城市軌道交通的六大系統(tǒng)之中,信號系統(tǒng)為主要構成部分,是系統(tǒng)不可缺少的組成部分[3],但是它在信息建設方面依舊存在諸多問題,具體為:缺乏先進的信息系統(tǒng)整體架構、架構十分落后,不符合現(xiàn)代技術的要求,效率比較低、安全防護措施不足、沒有健全的運行以及維護系統(tǒng),加之沒有標準化管理,導致信號系統(tǒng)實際運行效率低。在對交通信息化進行架構之時,應從以下方面入手。
1)感知層以及網(wǎng)絡層。該系統(tǒng)的具體功能為采集相應的信息,并借助感應器等其他機械,通過現(xiàn)代射頻以及藍牙技術進一步識別外界物體。其中網(wǎng)絡層能夠進一步增強信息有線以及無線交流,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
2)數(shù)據(jù)層以及平臺層。數(shù)據(jù)層的功能為:可有效統(tǒng)合整理軌道系統(tǒng)的大部分數(shù)據(jù)資源,并根據(jù)業(yè)務性質提供不同數(shù)據(jù)信息,從而確保軌道交通信號系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài);平臺能夠充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術的優(yōu)勢,為軌道系統(tǒng)設置專門的云計算平臺,進而有效調整以及科學處理軌道系統(tǒng)中的多項信息,確保數(shù)據(jù)安全,達到資源共享的目標。
3)應用層以及展示層。其中,應用層和列車運營掛鉤,它不僅負責生產(chǎn)指揮工作,而且直接關乎乘客服務以及公司管理,具體包括軌道交通的基本建設以及管理等。展示層設置專門交通門戶網(wǎng)站,為內部以及外部提供訪問平臺。
不僅如此,建構城市軌道交通系統(tǒng)還應當注意:①設置健全技術標準規(guī)范系統(tǒng),確保技術管理標準化,增強系統(tǒng)技術力量,保證軌道系統(tǒng)運作正常規(guī)范;②設置完善的網(wǎng)絡信息安全體系,加大對交通信息系統(tǒng)的安全保護力度,從平臺以及數(shù)據(jù)等入手確保信息穩(wěn)定安全。
人們在建設及開發(fā)城市軌道交通信號系統(tǒng)時,要緊緊跟隨時代潮流,盡可能定時更新城市軌道系統(tǒng)技術,真正發(fā)揮現(xiàn)代計算機信息技術的實際作用,確保城市軌道交通信號系統(tǒng)朝著智能化、全自動化的方向發(fā)展,并借助大數(shù)據(jù)技術處理多種信息,達到資源共享的目標。
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