城市轨道交通信号系统互联互通技术应用探讨

刘池清

摘要：城市轨道交通通常是以线路为独立单元的封闭系统，每一条线有其独享的车辆、信号及各相关专业系统，各线路配属的车辆只能供本线运营使用，无法实现列车跨线投入运营，此种封闭体系在很大程度上制约了车辆、设备资源的跨线间的统筹利用，也极大地增加了轨道交通系统车辆、设备的投资，对轨道交通高经济价值资产的应用尚不够灵活。

关键词：轨道交通；信号系统；互联互通

1. 城市轨道交通信号系统互联互通项目概述

1.1城市轨道交通信号互联互通难题

在线网互联互通的建设过程中，建设部门需要根据不同的供应商提供的车载设备信息以及运行特征等进行探讨，保障设备能够实现在不同线路上的联合运行，促进城市轨道交通中列车运行效率提升，加大监督管理力度，降低在运行过程中出现的故障，保持运行的安全性与稳定性。相比于其他国家，我国在信号系统的互联互通方面，仍然处于发展的初期阶段，存在的问题较多，需要建设部门结合实际情况加大重视程度，满足对互联互通建设中问题的高效解决。

1.2城市轨道交通信号互联互通建设必要性

城市轨道交通信号系统互联互通建设，对于推进城市轨道交通建设项目的自动化与智能化有着重要意义，一是基本实现了网络化运营，二是初步实现了设备供应商各系统接口的统一，为后续实现设备统型，线网内信号系统资源共享奠定基础，三是实现了车辆的跨线运营，能够减少总体的配车数，实现线网车辆采购一盘棋，四是跨线运营可以实现车辆基地的资源共享，减少架大修的建设成本。

2. 信号系统互联互通建设难点及问题分析

在当前城市轨道交通项目中信号系统的互联互通主要问题，体现在以下几方面：第一，目前各厂商信号系统架构差异性较大，在互联互通项目的建设过程中，需要投入更多的时间和精力。第二，各厂商信号系统在基础设备和自身设备的适配度方面有着差异，在互联互通的建设过程中，需要选择适配度更高的设备，增加了工程成本。第三，在信号系统的建设中，设置的内部接口存在差异，不同的系统难以实现互联互通，大幅度增加了互联互通工程的建设难度。第四，信号系统在建设中存在着应用功能分配之间的差异，造成了后期信号在连接过程中很多设备功能需要重新进行分配或重复，给互联互通技术应用加大了难度。

3.轨道交通信号系统互联互通技术

3.1信号系统构架与数据流的互联互通对策

信号系统设计过程中采用了较为统一的技术以及系统框架，让很多信号系统内部构件存在着较强的相似度。结合我国当前的供应商情况进行分析，提供的信号系统以及设备配置方面分别满足集中控制和集中分散控制两种形式。为了有效实现信号系统的互联互通目标，需要在建设过程中，构建更加统一的系统构架，实现对内部系统应用功能的修正。在系统内部设置相应的外接口，在满足设备与设备之间的互联互通时，能够依靠外接设备满足设备接口有较强的适用性，避免因设备接口不匹配而出现的大规模改造，大幅度降低互联互通过程中的改造成本投入，同时也加快信号系统互联互通目标的尽早实现。

3.2ATO列车自动运行

车载ATO设备实现与车辆制动装置的可靠接口，保证行车安全和对列车实施连续有效的控制。车载ATO设备向车辆监控设备提供控制车辆牵引及制动信号执行终端的监控接口。跨线运行中由于车辆构造、供货制造厂商也不相同，车辆的响应配合有一定差异，因此有必要根据不同配属车辆行车ATO控车数据，以实现本线、跨线牵引制动性能。牵引-惰行-制动特性，一方面影响区间走行时间、旅行速度和周转时间等技术指标，如果车辆性能存在偏差，将造成运营图兑图偏离；另一方面，制动性能可能会影响到ATO自动驾驶进站精准停车。

3.3应答器布置

轨旁应答器实现列车精确校正位置，是ATP安全控车的关键部件，应答器按照线路行车能力，结合信号机、道岔、区间通过能力核算，按照各线单独布置，与传统线路一致，但不同集成商应当在车载应答器天线及车载主机的数据读取和识别上做到数据一致、接口一致、报文解译一致。

3.4跨线贯通显示与控制方面

两条线具备独立的ATS行车监控系统，在某一车站实现Y型分叉汇合，相当于一条线路的列车在本线ATS控区终端“消失”，从另一线显示界面越出。一方面是接口部分的ATS显示，应当依据调度员操作习惯，复显对方线路到发列车状态信息，双线ZC具备跨线移交授权功能，因此ATS复示对方到发列车的最高模式级别的详细状态。

图1ATS车组号显示

3.5ATS(TIAS综合监控）及车辆调度工作站告警信息方面

信号系统ATS与综合监控进行深度集成整合设置为TIAS子系统，正线行车调度员需要掌握在线信号系统及综合监控的告警信息，对于跨线列车通过所在运营线将故障、重要异常状态通过滚屏、弹窗告知本线行车调度员用于决策。

行车业务主要将涉及本线正线运营资源中的各类故障、异常情况于第一时间推送本线行车调度员掌控，并用于本线自动化联动处置及调度员人工决策干预，如信号系统ATP/FAO设备故障、系统冗余丢失、系统部件完整性异常，如区间烟感FAS/BAS告警，以及列车出现的门异常、空调故障、广播故障等服务设施异常。

3.轨道交通信号系统的未来发展趋势

3.1多模冗余化发展

近年来，随着轨道交通工程建设规模的扩大，多数轨道交通工程均具备超大规模网络运营条件，在运营期间，如果出现各类信号设备故障问题，会间接影响轨道交通运营效率，造成列车延误，且早晚高峰时段的列车延误时间普遍超过15 min。对此，为减小信号设备故障对列车运行造成的影响，运营单位需要推动信号系统向多模冗余化方向发展，可采取同型冗余或是异型冗余方法。

3.2网络结构泛在化发展

根据轨道交通信号系统运行情况，当前呈现出多元化发展趋势，系统使用功能日益增多，并采取双向通信方式取代原有单向通信方式，列车之间、列车与控制中心之间相互传输数据。在提高网络可靠性方面，运营单位需要根据通信网络类型与架构来选择适宜型号的通信设备，并在通信网络结构中增加通信设备数量，将部分比例通信设备作为冗余设备，当系统运行期间遇到设备故障瘫痪、通信量过大等问题时，系统自动将冗余设备投入使用，以保证通信网络稳定运行。在降低信号传输时延方面，运营单位应用5G移动通信技术取代传统GSM-B、LTE-R等通信技术，5G技术的空中接口时延仅为1 ms，完全满足信号传输时延要求，同时，5G网络还具备极为优异的性能指标，如带宽，下行为1 Gbps、上行为100 Mbps，峰值速率达到10～20 Gbps，流量密度超过10 Mbps/m2等。

结束语

综上所述，为切实满足轨道交通信号控制需要，最大限度地提升轨道交通运营管理水平。运营单位必须提高对轨道交通信号系统的重视程度，根据实际控制需要来开发信号系统使用功能，选择最佳控制方式，积极推动现有信号系统向智能化、网络结构泛在化、标准化与多模冗余化方向发展，为我国轨道交通事业的高速发展保驾护航。

参考文献

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[2]张健,高小鹏.轨道交通PIS系统显示列车预到站信息的技术研究[J].物联网技术,2021,11(06):82-83+86.