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基于通信的城市轨道交通信号控制系统研究吴焕坤

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：吴焕坤

[导读] 摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展都得到了快速的提升。

        浙江众合科技股份有限公司浙江省杭州市 310051
        摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展都得到了快速的提升。城市轨道建设也提上了日程。轨道列车运行依托于轨道的应用，构成轨道交通系统的设备设施包括列车、桥梁隧道、轨道线路等，承担着运输乘客与货物的任务。轨道列车能否稳定运行直接影响到乘客的生命安全，为确保轨道列车的稳定、高效、安全运行，需配备完善的信号系统。而随着计算机、微电子等技术在轨道交通领域的广泛应用，促使信号系统不断升级换代，以往组成信号系统的继电逻辑、模拟电路等模式逐渐被数字化、智能化、自动化控制模式所取代。基于此，本文主要对基于通信的城市轨道交通信号控制系统研究作具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
        关键词：通信；城市轨道交通信号；控制系统
        引言
        随着社会经济的发展，城市内部轨道交通的建设不仅给人们的生活带来了巨大的便利，也极大程度地节省了各类能源，促进了城市的现代化发展。轨道列车运行依托于轨道的应用，构成轨道交通系统的设备设施包括列车、桥梁隧道、轨道线路等，承担着运输乘客与货物的任务。轨道列车能否稳定运行直接影响到乘客的生命安全，为确保轨道列车的稳定、高效、安全运行，需配备完善的信号系统。而随着计算机、微电子等技术在轨道交通领域的广泛应用，促使信号系统不断升级换代，以往组成信号系统的继电逻辑、模拟电路等模式逐渐被数字化、智能化、自动化控制模式所取代。
        1轨道交通信号系统构成分析
        基于 ZPW-2000A 轨道电路的区间闭塞系统）（高铁基于GSM-R无线通信的RBC无线闭塞系统+ZPW-2000A轨道电路）（地铁流行推广的是基于无线通信的 CBTC 虚拟闭塞为避免列车运行期间出现冲突现象，区间信号系统所应用的传统方法是铁路线路进行线段划分，车站内线段被称之为进路，而车站间线段称之为区间。系统运行过程中，会检查区间是否为空闲状态，即检查区间内是否有列车，确保区间空闲后会开放防护信号。此时，区间在信号开放后会处于闭塞状态，而列车在进入区间后，防护信号关闭。此防护方式的应用，可以保证仅有一辆列车在区间内运行行驶，避免区间内出现列车追踪、对向冲撞现象。在区间防护过程中，应用的信号系统为区间闭塞系统。为提升区间运输效率，可以进行区间的划分，将站间区间划分为多个闭塞分区的形式来提升区间列车运行数量，在保障行车安全的前提下，提升区间通过能力，达到缩减列车追踪间隔的目的。
        2城市轨道交通列车控制系统（CBTC）组成及原理
        城市轨道交通列车控制系统（CBTC）组成及原理主要涉及到以下方面内容：CBTC系统基本已经实现了移动闭塞，彻底脱离了地面轨道电路设备信息传输的约束。在CBTC系统中，通信传输技术的应用可以定时或者实时地实现地面和列车之间的通信，向后续列车精准地传递前方列车的信息，然后通过相应的计算制定最佳的制动曲线，提高区间通行能力的同时降低减速制动的概率，极大程度地改善了乘车舒适度，另外地面也可以及时把车辆运行情况传递给车载控制设备，设备会按照线路的限制条件指导车辆的运输，有效提高了列车运行过程中的安全性。CBTC系统主要由列车定位系统、地面无线闭塞控制中心、地-车双向的信息传输系统以及列车的车载设备组成。其中，地面无线闭塞控制中心可以根据线路的障碍物信息以及前一量列车的通行信息为后行列车进行移动授权，简称MA，即限制速度值，其具体定义为：为了实现列车之间的安全间隔控制，后一辆列车行驶到下一个停车位置所需要的正式授权。

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根据列车的线路信息、最大车速以及当前的停车位置就可以计算出列车安全间隔距离，列车的安全间隔距离并不是一成不变的，而是一直处于一个动态循环刷新的过程。CBTC系统的车载控制设备会对列车的实际行车速度进行实时比较，然后和MA进行比较，如果列车实际的行驶速度＞MA的限制速度，那么系统就会自动进行紧急制动或者常规制定，保证列车可以停靠在安全区域。CBTC系统的地-车信息传输系统中，利用波导管、无线通信以及地面交叉感应环线将信息传递给车载控制设备。为了提高安全性，CBTC系统必须对列车的运行方向以及列车当前的具体位置进行精准的判断。为了提高位置判定的准确性，车载计算机、加速度计、速度传感器等必须共同协作才能实现列车精准定位。
        3基于车-车通信的新型CBTC系统
        基于车-车通信的新型CBTC系统主要涉及以下方面内容：在未来的发展过程中，车-车通信的新型CBCT系统，将逐渐取代车-地通信的CBTC系统，新的CBCT系统所需要的轨道旁设备建设量比较小，而且涉及到的系统接口协议也并不多，能够简化复杂的协同，具有较高的集成度。车-车通信这种CBCT系统，可保障列车的正常运行，根据实际需求变化出多种运输方案。车-车通信这种新型的CBTC系统中不再需要计算机连锁子系统CI，只需要对轨道旁站台门和信号机等设备进行管控，而且在通信方面，主要是利用VOBC来接收信息。后一辆列车可以与前一辆列车进行无线通信，了解前一辆列车的实时位置，并根据当前列车的移动来进行相应的计算，确保列车运行的安全。基于车-车通信的新型CBTC系统，具有以下优势：一是其包含了车-地CBTC系统中的所有功能，能够有效的控制列车运行，并且可将所有的系统进行有效结合，加强系统之间的联系，处理好系统中的各项数据，减少系统复杂度。信号系统网络不再需要承载过高的负荷，在处理信息数据上更加快捷，具有强大的系统网络功能；二是在车-车通信新型CBTC系统中，不再有ZC、CI子系统，这大大减少了信号系统中的接口数量，简化了系统运行流程，设备空间不再拥挤，与此同时，对于信号系统的维修也要比过去更为方便，所消耗的维修费用也逐步减少；三是缩短了车与地的交互时间，系统的控制反应能力更强，反应时间更短，这有效的提高了信号系统的运行效率；四是车-车通信新型CBTC系统，增加了车辆与车辆之间的互动，能够及时了解前车辆的移动位置，并根据自身列车运行状况来进行计算，调整列车速度，控制好列车的运行状态，以提高运行安全性。
        结语
        总而言之，随着科技信息的不断发展，列车控制信号系统已经成为各个城市轨道交通信号技术的主要发展方向，另外为了提高交通轨道运行的安全性、高效性和稳定性，我国正在加大力度对CBTC系统进行研究，将COTS技术开发系统作为关键的研究内容，并且紧跟发达国家技术发展趋势，制定了符合我国国情的安全标准，促进CBTC系统可以更好地应用到轨道交通运行控制工作过程中去。
        参考文献：
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