李东东
中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津滨海 300000
摘要：介绍了我国城市轨道交通的发展现状。通过对全自动驾驶、车车通信、互联等新技术原理和特点的分析，探讨了其在提高驾驶效率、保证行车安全、降低运营成本等方面的应用。在未来的城市轨道交通规划建设中，要适应时代的需要，充分利用新兴成熟的信号系统技术和计算机信息技术，帮助城市轨道交通向智能化、自动化方向迈进。
关键词：城市轨道；交通信号系统； 新技术
1城市轨道交通信号系统新技术发展概述
近年来，随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通发展迅速。目前，全国已有39个城市开通城市轨道交通线路，运营里程超过5800公里，客运量超过200亿人。城市数量、运营里程和客运量位居世界第一。信号系统作为城市轨道交通的重要组成部分，在分散的轨旁设备之间建立起连接和有效控制，保证列车运行的安全，实现高效有序的运营组织。
随着通信技术和计算机技术的发展，自动驾驶、车车通信、互联互通等新技术也逐渐走上历史舞台。城市轨道交通正朝着自动化、智能化方向发展。这些新技术与传统的CBTC信号系统相比，在提高效率、降低成本、提高可靠性等方面具有明显的优势，是未来智能城市轨道交通信号系统的发展方向。
2城市轨道交通信号系统新技术的应用
2.1全自动驾驶FAO新技术的应用
1.1全自动驾驶日常运行场景
自动驾驶系统是自动驾驶系统的延伸，可分为dto和uto两种。在自动驾驶模式下，没有司机，只有值班人员。正常情况下，列车自动运行，只有在异常情况下，值班人员才能进行干预和控制。自动驾驶模式既没有司机也没有无人看管。它是全自动的，可以有效地处理大多数异常情况。
全自动列车在库区自动唤醒，通电后进行全面自检，正常自检后自动运行，通过转换轨进入正线并自动升级至CBTC，按列车时刻表运行，自动完成区间运行，到达停车、开门关门操作、自动发车、自动折返等操作，完成当天的操作任务后自动返回仓库并在对面位置停车，上传当天的运行数据并自动关机休眠[1]。
1.2全自动驾驶关键技术
与CBTC系统相比，FAO系统设置备用控制中心，主备中心服务器及接口设备应为热备冗余；车站设有车辆监控和乘客服务功能服务器、车载专业FEP和站台门通信；车辆段设置人员保护开关，维修段设置睡眠唤醒应答器，车辆段设置无源应答器；车载设备增加辅助操作单元，测速定位系统的首尾冗余。通过架构的升级，保证了系统的稳定安全运行。
自动驾驶系统的关键技术如下。
（1） 联动功能。TIAs高度集成ATS、CCTV、广播联动、站台门、时钟等系统，实现整个地铁运营系统的监控和节目联动。
（2） 自动功能。在传统CBTC系统的基础上，增加了新的设备，实现了系统的自动化功能。实现列车运行全过程自动化，包括自动唤醒和睡眠、自动进出站、自动对标停车、自动调车、自动折返、自动车库门防护、有人区域和无人区域隔离、自动车辆监控和数据上报等操作。
（3） 冗余技术。所有自动驾驶相关设备均冗余配置，包括速度传感器、计轴等车载设备、轨旁联锁、继电器等地面设备。
（4） 软件系统升级。自动驾驶的功能比传统的ATO更强大、更复杂。为了保证系统的高效运行，需要一个更加成熟稳定的软件系统。
1.3全自动驾驶的优点
目前，自动驾驶逐渐应用于实际运行中，与传统的ATO相比有很大的优势：（1）自动驾驶取代了人工驾驶，大大降低了人为误操作造成事故的可能性，具有较好的安全性能（2）能实现列车从发车激活、正线运行到恢复睡眠的全过程自动运行，大大提高运行效率，节约能源（3）减轻司机及相关人员的劳动强度，减少人员数量，节约人工成本（4）全自动驾驶系统实现了对列车车辆、信号、电源等设备的统一管理和远程监控，实时获取列车状态信息，提高了行车组织的灵活性，增强了列车调度维护功能。
2.2基于车对车通信的新型CBTC系统
在未来CBTC系统的发展中，基于车－车通信的CBTC系统将逐步取代基于车－地通信的CBTC系统。基于列车通信的CBTC系统所需的轨道设备和接口较少，大大简化了系统结构，具有较高的集成度，能够适应当前复杂多变的交通需求。
基于列车通信的新型CBTC系统具有较高的车载设备集成度。区域控制器子系统ZC和计算机联锁子系统CI不再设置在轨旁，只需控制轨旁站台门、信号机等设备[3]。减少了系统接口的数量，大大降低了系统的复杂度。前后车之间可以通过无线通信直接交互，后车根据接收到的信息自动计算移动授权和速度曲线。ATS可直接与列车通信，向车载设备发送进路信息，并通过对象控制器控制道岔切换和进路锁闭。列车间通信将原有轨旁设备的功能集中在车载设备上，缩短了信息传输路径，加快了响应时间，提高了列车运行效率，具有广阔的发展空间。
基于车对车通信的新型CBTC系统在各方面的性能都明显优于传统CBTC系统：（1）车对车通信系统的列车不经过轨旁ZC，直接与前后列车进行交互，简化了数据交互的复杂性，降低了网络负载，提高了系统的整体性能（2）车对车通信系统取消了轨旁的ZC和CI子系统，节省了空间，降低了施工难度，减少了接口数量，降低了维护成本（3）车－车通信减少了原有车－地通信的数据交互时间，进一步缩短了列车运行间隔，增加了客运量（4）与车－地通信相比，车－车通信减少了要传输的数据量，提高车载设备的响应速度，并能根据前方车辆的位置快速更新速度曲线，及时调整运行状态，确保安全。
2.3城市轨道交通信号系统互联互通
城市轨道交通互联是指具有不同厂家车载设备的列车可以在不同厂家的线路上运行。其目的是改变传统的一对一运营模式，开放整个城市轨道交通网络，实现数据和资源共享。要实现这一目标，首先要实现信号系统的标准化。各厂家均采用统一的标准和规范，主要包括系统功能与架构的一致性、互联接口规范、轨旁设备的设计安装原则、人机界面等。
目前，我国城市轨道交通信号系统设备虽然已经实现了自主研发，但大部分线路设备仍依赖进口。由于各大厂商CBTC系统接口不同，无法实现互联，造成运力过剩利用不足、客流分布不平衡、车辆设备资源无法共享等问题，随着我国城市轨道交通建设规模的不断扩大，对城市轨道交通提出了更高的要求。为了实现资源共享和网络运营的目的，CBTC系统之间的互联将成为未来的发展趋势。
与传统CBTC系统相比，互联优势在于：（1）实现停车场、信号设备、维修设备等资源共享，有效节约成本。（2）实现不同线路之间的列车共享，提高调度灵活性（3）统一人机界面，规范化运营，人员线路变更不再培训，降低人工培训成本（4）供方统一标准，二、三期工程不考虑一期工程信号系统架构和接口，实现公平竞争（5）全市指挥集中调度容易。
城市轨道交通信号系统的互联互通应提前规划。否则，城市轨道交通网络建成后，由于车辆类型、限速、净空等问题，将很难进行改造。而信号互联只是整个城市轨道交通网络互联的一部分。城市轨道交通网络的互联也包括车辆、土建、运营、维护等领域。各领域的合作，可以保证整个城市轨道交通网络的互联互通。各城市都需要按照国家统一标准和自身实际情况，实现互联互通建设。
3结论
当今时代是信息技术的时代。随着智能化和自动化技术的飞速发展，它被广泛应用于各行各业。随着我国城市轨道交通的不断发展，人们对城市轨道交通的关注逐渐从规划建设转向运营效率、行车安全和运营成本。因此，在城市轨道交通的规划建设中，要顺应时代的需要，不断开发新技术，充分利用计算机信息技术，全面推进城市轨道交通智能化、自动化的发展进程。可以预见，本文提出的新技术将是城市轨道交通信号系统未来的发展方向。随着这些新技术的不断成熟和成功应用，相信在不久的将来，城市轨道交通必将焕发出新的辉煌。
参考文献
[1]田茂.城市轨道交通设备系统建设一体化关键技术研究[D].中国铁道科学研究院，2019