蘇嘉杰

（海南熱帶海洋學(xué)院，海南三亞572022）

1 城市軌道交通的發(fā)展歷程

自20世紀(jì)60年代，中國(guó)開(kāi)始修建并建成通車(chē)的地鐵——北京一期工程的地鐵，是國(guó)內(nèi)第一條城市鐵路。到21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)10 個(gè)城市啟動(dòng)了城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，總里程約420km。與發(fā)達(dá)國(guó)家大城市的軌道交通發(fā)展對(duì)比，差距還很明顯。從1990 至今（2021年），是我國(guó)城市軌道交通高速發(fā)展的新時(shí)期。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市綜合規(guī)模的迅速擴(kuò)大，中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，軌道交通的作用愈發(fā)突出。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，中國(guó)采用了許多新技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)軌道交通設(shè)備，使建設(shè)水平已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)新的高度，地鐵已接近發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平。一條20km的路程，3～4年就可以通車(chē)運(yùn)營(yíng)。

2 我國(guó)城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀分析

新型軌道交通具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高人們的運(yùn)輸能力和旅游效率起到了積極的作用。中國(guó)的軌道交通運(yùn)輸主要為地鐵運(yùn)營(yíng)。發(fā)達(dá)國(guó)家軌道交通網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，軌道交通入口門(mén)檻低，軌道交通線(xiàn)路長(zhǎng)?，F(xiàn)階段，我國(guó)城市汽車(chē)保有量不斷增加，交通與城市生產(chǎn)的矛盾日益明顯，交通擁堵現(xiàn)象顯著，人們的生活和活動(dòng)空間往往被壓縮。交通問(wèn)題不僅影響人們的生活質(zhì)量，而且還限制了許多城市的未來(lái)發(fā)展。由于城市軌道交通不占用地面，因此其容量大，效率高。隨著交通量的增加，它可以減少擁堵，解決出行困難的問(wèn)題。

此外，城市軌道交通可以減少地面車(chē)輛的數(shù)量，減少車(chē)輛排放造成的空氣污染。對(duì)提高城市整體實(shí)力和形象，消除城市結(jié)構(gòu)缺陷，具有重要作用。一般來(lái)說(shuō)，城市軌道交通的建設(shè)至少需要5年時(shí)間，在此期間，有許多開(kāi)放式的設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、施工和運(yùn)輸活動(dòng)。軌道交通工程在一定程度上是城市的生命線(xiàn)工程，對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、城市空間建設(shè)和城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化具有重要作用。

3 我國(guó)城市軌道交通通信系統(tǒng)分析

城市發(fā)展軌道交通是具有固定線(xiàn)路、固定軌道，以及交通車(chē)輛和服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的公共管理交通安全設(shè)施。目前，國(guó)內(nèi)城市軌道交通設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)是創(chuàng)造型、先進(jìn)型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的典型代表。這是中國(guó)自主創(chuàng)新水平很高的高端制造業(yè)，是各國(guó)金融創(chuàng)新產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)影響力最明顯的領(lǐng)域。城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)可以讓列車(chē)之間保持安全距離，使列車(chē)的行駛安全得到保障，為乘客和工作人員提供更好的保護(hù)，使列車(chē)的行駛效率大大提升。列車(chē)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)包含很多的子系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、自動(dòng)駕駛、自動(dòng)防護(hù)和自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)。大多數(shù)西方發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到軌道交通管理系統(tǒng)的建設(shè)工作中，可以有效保證信息通信的及時(shí)性，為軌道交通的正常運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)[1]。

4 我國(guó)城市軌道交通通信系統(tǒng)運(yùn)行中現(xiàn)存的問(wèn)題

4.1 信號(hào)控制系統(tǒng)存在的不足

4.1.1 由于我國(guó)的軌道交通研發(fā)滯后，缺乏高端專(zhuān)家系統(tǒng)，系統(tǒng)大多數(shù)都是以進(jìn)口為主，自主研發(fā)的相關(guān)技術(shù)不成熟，使維護(hù)成本不斷上升。由于電磁干擾、雷電、電磁信號(hào)強(qiáng)度減弱、信號(hào)中斷等原因，導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)不能正常工作。最后，還需要重視信號(hào)的傳輸速度的問(wèn)題，一旦信號(hào)傳輸被延遲了，就不能保證軌道運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行。此外，有時(shí)信號(hào)控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警，因此需要進(jìn)一步改善信號(hào)的傳輸和操作。

4.1.2 抗干擾能力不足，工作中使用的傳感器等極度敏感的設(shè)備容易受到外界的干擾。比如，人和自然因素信息傳輸不全，使傳輸?shù)膬?nèi)容與原來(lái)的信號(hào)有所區(qū)別。再者，許多軌道交通的使用很廣泛，但信號(hào)控制系統(tǒng)還不太完美，需要進(jìn)一步發(fā)展，技術(shù)也沒(méi)有那么成熟，加上很多設(shè)備我國(guó)難以生產(chǎn)，進(jìn)口設(shè)備也是一筆巨大開(kāi)銷(xiāo)。高端信息技術(shù)管理人才是我們國(guó)家迫切需要的，維護(hù)和維修系統(tǒng)也亟待解決。目前控制系統(tǒng)是國(guó)家需要攻克的難題，軌道交通信號(hào)技術(shù)還有待提高。保證信息傳輸?shù)募皶r(shí)性也很重要，延時(shí)的信號(hào)不管慢或者快，都是一樣沒(méi)意義。軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)中的信息最好是“實(shí)時(shí)”傳輸，其肩負(fù)的責(zé)任包括：一是勘測(cè)軌道的情況和監(jiān)測(cè)列車(chē)的運(yùn)行情況。二是信息的傳輸和接收。接收和傳輸過(guò)程出現(xiàn)的錯(cuò)誤是無(wú)法避免的，因此需要人工判斷和修改[2]。

4.2 軌道交通發(fā)展和定位不足

在城市規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，軌道交通過(guò)多強(qiáng)調(diào)其作為公共交通的外部因素，軌道交通信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)僅側(cè)重于商業(yè)服務(wù)。但是，由于城市發(fā)展需求不斷增加，軌道交通項(xiàng)目投資巨大，單一功能已不能滿(mǎn)足發(fā)展的需求，對(duì)運(yùn)營(yíng)管理理解不夠深入，系統(tǒng)工程的完整性也是城市軌道交通缺陷的核心，要全面進(jìn)行探究[3]。資金的大力投入和建成后運(yùn)營(yíng)的整體性也有不小的問(wèn)題，需要改進(jìn)。

近年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通通信系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：維持城市軌道正常運(yùn)營(yíng)和管理的運(yùn)營(yíng)通信系統(tǒng)；保證軌道交通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中乘客和工作人員安全的安全通信系統(tǒng)；保證軌道交通內(nèi)部正常民用通信穩(wěn)定的公共通信系統(tǒng)。因此，革新和多元化功能的定位迫在眉睫。

4.3 軌道交通發(fā)展與城市息息相關(guān)

城市軌道交通的發(fā)展與城市息息相關(guān)，核心是三個(gè)內(nèi)容：一是城市文化內(nèi)容信息和城市歷史文化遺產(chǎn)是一個(gè)城市進(jìn)步的重要基礎(chǔ)。因而，城市的進(jìn)步需要與城市的內(nèi)在文化底蘊(yùn)統(tǒng)一；二是安全的技術(shù)性，健全和完善軌道交通網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)，對(duì)軌道交通的發(fā)展起到推動(dòng)作用；三是建立軌道交通，方便民眾交通出行。城市軌道交通有益于減少排放，改善環(huán)境。

4.4 智能維護(hù)的技術(shù)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)仍處于試驗(yàn)階段

現(xiàn)階段，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)較少，特別是缺少設(shè)備技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。城市軌道交通運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)制定了詳細(xì)的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，但這些參數(shù)通常是根據(jù)設(shè)施的使用壽命計(jì)算得出，這不符合實(shí)際應(yīng)用。例如，操作標(biāo)準(zhǔn)通常規(guī)定，在行駛特定公里數(shù)后，必須拆下車(chē)輛轉(zhuǎn)向架軸承。許多公司通過(guò)相關(guān)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，車(chē)輛軸承狀況良好，不需要更換。車(chē)輛健康評(píng)估模型和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不評(píng)估設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，使相關(guān)技術(shù)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不足以將設(shè)備從計(jì)劃維護(hù)更改狀態(tài)維護(hù)，這不利于長(zhǎng)期發(fā)展。

4.5 加強(qiáng)軌道交通與不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交換，指導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)化、維護(hù)和改進(jìn)

所有車(chē)輛、供電、軌道、信號(hào)、通信系統(tǒng)都有專(zhuān)業(yè)的故障檢測(cè)、運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)。然而，這些數(shù)據(jù)通?？梢孕纬伞靶畔⒐聧u”，供各系統(tǒng)專(zhuān)家使用。以輪軌關(guān)系為例，通過(guò)對(duì)軌道狀態(tài)的確定和分析，可以發(fā)現(xiàn)軌道識(shí)別中的錯(cuò)誤和隱患，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)在線(xiàn)分析軌道狀態(tài)，控制軌道系統(tǒng)的維護(hù)和維修。為行業(yè)的裝置和設(shè)施創(chuàng)建信息平臺(tái)，消除基于可靠性和監(jiān)測(cè)的靈活應(yīng)用和維護(hù)，提高維護(hù)效率并降低維護(hù)成本。對(duì)解決城市軌道交通系統(tǒng)隱患、感知和挖掘健康狀況方面發(fā)揮著重要作用。其目的是整合材料管理、工藝優(yōu)化、維護(hù)決策、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，促使行業(yè)健康、綠色、可持續(xù)的發(fā)展。例如，信號(hào)專(zhuān)業(yè)可以運(yùn)用道岔、信號(hào)機(jī)等設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)分析保持高密度行車(chē)條件的修程修制，實(shí)現(xiàn)差異化檢修標(biāo)準(zhǔn)；軌道專(zhuān)業(yè)可以運(yùn)用綜合檢測(cè)車(chē)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與軌道檢查的靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，優(yōu)化軌道專(zhuān)業(yè)的修程修制；變電專(zhuān)業(yè)應(yīng)制定不同線(xiàn)路以及同線(xiàn)路不同負(fù)荷區(qū)域關(guān)鍵設(shè)備差異化檢修內(nèi)容；接觸網(wǎng)專(zhuān)業(yè)結(jié)合弓網(wǎng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析結(jié)果優(yōu)化調(diào)整人工巡檢方式、周期和項(xiàng)目。通過(guò)挖掘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)備故障的關(guān)系，制定不同線(xiàn)路、不同型號(hào)設(shè)備的差異化檢修模式，實(shí)現(xiàn)精檢細(xì)修和智能維保。

5 城市軌道交通通信系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

5.1 軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

穩(wěn)定性好是硬性要求，提高信號(hào)控制技術(shù)系統(tǒng)的抗干擾能力，可以減少負(fù)面因素產(chǎn)生的影響。例如，信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸強(qiáng)度不足，信號(hào)完整性差，就必須建設(shè)完整的信號(hào)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在信號(hào)控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，規(guī)模大，但操作程序不完整。為此，相關(guān)政府、企業(yè)的研發(fā)管理人員應(yīng)開(kāi)展信號(hào)控制信息系統(tǒng)的研發(fā)，為信號(hào)控制系統(tǒng)的有序運(yùn)行提供科學(xué)技術(shù)保障[3]。我國(guó)研發(fā)人員處于全職人才培養(yǎng)階段，制定有效的人才出國(guó)留學(xué)計(jì)劃，提高通信技術(shù)人才的水平，加強(qiáng)信號(hào)控制研究開(kāi)發(fā)的可行性。

5.2 通信系統(tǒng)的應(yīng)用是未來(lái)趨勢(shì)

我國(guó)要安排相關(guān)技術(shù)人才加快TETRA 的問(wèn)題攻關(guān)，建立綜合分析系統(tǒng)要有自動(dòng)監(jiān)視裝置、用車(chē)載運(yùn)設(shè)施、TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)化處理相關(guān)技術(shù)與要緊公務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)相互配合，保障通信信號(hào)的及時(shí)性與穩(wěn)定性。并且，為了推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程，政府需要大力支持新一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研發(fā)，進(jìn)一步完善我國(guó)軌道交通方面的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)系統(tǒng)。另外，在采用MSTP 技術(shù)、ONT 技術(shù)和RPR 技術(shù)的前提下，我國(guó)應(yīng)密切整合城市軌道交通通信系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)，形成一個(gè)集通信、控制、指揮和自動(dòng)傳回信號(hào)相結(jié)合的前沿現(xiàn)代化和機(jī)械化的系統(tǒng)，那么主網(wǎng)絡(luò)與城市軌道交通傳輸?shù)男畔?huì)相互融合，確保信息的正確傳送、交通方面變動(dòng)、保存信息和解決的高效率，讓通信變得更加可靠，提供更好的保護(hù)能力。

5.3 城市軌道交通應(yīng)與前沿技術(shù)結(jié)合

在運(yùn)營(yíng)客戶(hù)服務(wù)方面，要更好地利用網(wǎng)絡(luò)、5G、大數(shù)據(jù)分析和人工智能等前沿技術(shù)手段，提高乘客旅游的便利性和滿(mǎn)足度，減少操作成本。在城市鐵路交通中，5G 通信技術(shù)的應(yīng)用期間，要擺脫思想限制，借助5G 通信技術(shù)來(lái)控制電車(chē)活動(dòng)，此外，需要從更多角度考慮建立一個(gè)完善高效的現(xiàn)代城市軌道交通的通信網(wǎng)絡(luò)體系，改善現(xiàn)代城市鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的綜合通信質(zhì)量。為廣大旅客出行提供便捷舒適高效的通信服務(wù)，根據(jù)現(xiàn)代城市軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的綜合信息通信和服務(wù)的要求，設(shè)計(jì)一個(gè)沿著現(xiàn)代城市軌道交通發(fā)展的5G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)。

5.4 城市軌道交通的現(xiàn)代化和智能化發(fā)展是顯而易見(jiàn)的

中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上發(fā)展最快的國(guó)家。同時(shí)由于智能科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及城市進(jìn)程的加速，中國(guó)城市軌道交通已經(jīng)具備了自動(dòng)化、智能化、綠色化、節(jié)能化的特點(diǎn)。以深圳地鐵建設(shè)6 號(hào)線(xiàn)、10 號(hào)線(xiàn)為例，深圳地鐵將實(shí)施生態(tài)智能設(shè)計(jì)理念，促進(jìn)線(xiàn)路建設(shè)運(yùn)營(yíng)與綠色新能源和二氧化碳減排等新技術(shù)結(jié)合，積極探索環(huán)境、社會(huì)與軌道交通的協(xié)調(diào)與發(fā)展，并從綠色低碳的特點(diǎn)入手。如地鐵6 號(hào)線(xiàn)，首次設(shè)計(jì)了綜合減震降噪系統(tǒng)，通過(guò)增強(qiáng)U 型射線(xiàn)、減震、降低橋梁振動(dòng)等技術(shù)手段，不僅可以降低振動(dòng)和噪聲，而且還可以降低自身重量和成本。此外，考慮到綠色和環(huán)保，6 號(hào)線(xiàn)減少鋼筋混凝土的使用量。為了實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保、節(jié)能減排，建立了高性能太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。打造優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展的軌道交通“深圳示范”。在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的大力支持下，實(shí)現(xiàn)了分布式云計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)，成功建成10 號(hào)線(xiàn)。這是中國(guó)鐵路行業(yè)首次使用云計(jì)算技術(shù)整合在全線(xiàn)應(yīng)用再生制動(dòng)能量回饋裝置。同時(shí)，6 號(hào)線(xiàn)和10 號(hào)線(xiàn)開(kāi)通5G 信號(hào)隧道的全覆蓋。

5.5 我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通的必要發(fā)展，是未來(lái)的趨勢(shì)，是一條具有中國(guó)特色的發(fā)展道路。事實(shí)上，準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和實(shí)體閉塞已滿(mǎn)足中國(guó)目前城市軌道交通的信號(hào)需求。CBTC 對(duì)城市軌道信號(hào)系統(tǒng)的影響是巨大的，是助力城市發(fā)展的一環(huán)。城市軌道交通的實(shí)踐對(duì)于促進(jìn)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。國(guó)家和省級(jí)相關(guān)部門(mén)應(yīng)盡快制定城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)和支持相關(guān)負(fù)責(zé)部門(mén)完成重要的研發(fā)任務(wù)。選擇具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的列控信號(hào)系統(tǒng)，為國(guó)家科技創(chuàng)新項(xiàng)目提供政策選擇。在列控制式時(shí)，城市軌道交通采取穩(wěn)定的形式、梯隊(duì)的結(jié)構(gòu)，選擇合適的系統(tǒng)，使我國(guó)城市軌道交通建設(shè)快速健康發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)成為一種更加先進(jìn)、可靠、高效、智能的系統(tǒng)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城市人口數(shù)量的不斷增加，軌道交通的建設(shè)規(guī)模也隨之壯大起來(lái)。在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等一系列先進(jìn)信息技術(shù)的助力下，軌道交通通信系統(tǒng)將極大推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化城市的發(fā)展。