徐琳
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摘要：地铁信号系统是指挥和控制列车运行的重要系统，同时能够实时监控地铁列车行驶状态，针对发现的问题第一时间发出警报并且显示故障代码。在确保列车运行安全稳定、满足广大市民乘坐地铁出行需求等方面，信号系统作用尤为显著。为保证轨道交通的正常运行，分析了地铁信号系统通信技术的系统设计。CBTC技术通信子系统架构设计主要包括地面骨干网设计、有线接入网设计、无线通信网设计。基于此，本文详细了地铁信号系统通信控制技术。
关键词：地铁信号系统；通信控制技术；研究
引言
当前，我国众多城市开始纷纷兴建地铁，它已经逐步演变为了公共交通的一个重要组成部分。建设地铁通信系统的意义重大，它能够有效满足语音、数据、文字以及图像传输等多方面的信息需求，为地铁的安全通行创建坚实的保障。轨道交通建设投入成本大，运营方式复杂，日常管理中需要运用先进的通信技术。地铁信号系统通信技术又称为CBTC，是一个连续的列车自动控制系统，该技术系统具有独立性，依靠感应环线、里程计、测速雷达等各种传感器获得列车相对位置信息和速度信息，将CBTC技术应用于轨道交通，可有效监控所有列车。
1地铁信号系统简述
地铁信号系统是地铁列车行驶的关键系统，是为保证运输安全而诞生和发展的系统，是轨道交通现代化信息技术综合应用的集中体现，是用于列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理的高效综合自动化系统。地铁信号系统从早期的基于轨道电路的信号系统，升级到现在的基于通信的列车自动控制系统，地铁信号系统持续升级创新。不过信号系统依旧存在不足之处，例如，早晚出行高峰时段地铁大客流量期间，乘客希望增加上线列车数量、缩短列车间隔；倒班制乘客希望延长地铁线路运营时间；同时，乘客生活品质日益提升，对地铁系统运营环境及乘坐舒适程度的要求也相应提高。既要确保地铁列车的平稳可控以保证乘客人身安全，又要满足市民对地铁出行高效、准点的需求，信号工程技术人员必须持续优化地铁信号系统的规划设计，探索切合实际的信号设备维护技术，促进地铁领域的发展进步[1]。
2 CBTC技术通信子系统架构设计
2.1地面骨干网设计
地面骨干网由很多个以太网构成，主要功能是给各个不同的子系统提供数据传输通道，确保数据传输安全。骨干网采用并行通信方式，当数据在传输过程中遇到两个传输通道时，也不会相互干扰，从而降低了风险。当使用SDH进行组网时，DCS系统都会设置节点连接。为保证骨干网安全，一般采用环状结构，使用二纤双向复用段设计，从而减少节点故障发生，确保骨干网和其他设备之间的高效通信。
2.2有线接入网设计
有线接入网主要由路由器和以太网交换机构成，同时和CBTC系统的其他设备连接，主要功能是完成IP数据包的数据传输，一般是点到点或端到端的方式。可以为列车连续不断地提供数据通信，移动性较好，在CBTC系统中发挥了很大的作用[2]。
2.3无线通信网设计
CBTC系统中的无线设备有很多，包括AP、无线通道设备、车载设备等。AP负责确保车载设备和无线通道设备之间的通信稳定，同时和有线接入网的另一端相连，有线网则和地面骨干网相通，形成一条完整的通信链路。为防止发生意外，如数据丢包等，AP一般采用的间隔为300M左右，确保列车高速运行中数据的实时传输和系统的无缝切换。
3 OTN技术概述
开放式传输网络又称OTN传输技术，其具有大容量和远距离等一系列传输特点，属于开放式光纤传输技术。该系统主要由6大单元组成，即光放大单元、光合波与分波单元/光交叉复用单元、线路接口单元、电交叉单元、支路接口单元以及光转发单元。OTN的容量配置和网络速度受到FEC技术、电域均衡技术及光域可调补偿等技术的支持有明显的提高，由此也创造了更好的环境来便于地铁信息传输。信息传输速度及其质量主要由各信道的传输能力来决定，信道传输的两大主要指标为信息传输的可靠性和有效性。
OTN技术具有较高的可靠性，这是由于该技术的传输网络是由两芯光纤连接而成的，由此可形成两个反向传输环。其在处于工作状态时，若主环投入工作，则次环即为备用环，将在主环出现故障时代替主环投入工作。实践表明，系统运行的可靠度在自动恢复时间不超过50ms时处于较高水平[3]。
4地铁通信系统中广播子系统的新技术应用
4.1数字化信号处理技术
当前，在众多相关领域从业人员的不懈努力下数字信号处理技术变得越来越成熟，使用范围越来越广，所能发挥出的作用也越来越全面。借助于数字化处理技术可以有效调整广播系统中前级信号所需的频响、电平以及通道等在内的一系列参数，且由此还能够实现遥测和遥控。这使得各车站间可相互进行调测，由此互相记录或检测增益、输出电平以及失真度等多项指标，从而确保各数据的真实有效。
4.2先进的控制总线技术
对于标准化与模块化结构而言，串行总线技术与新一代单片机非常适用，通过使用它们一方面简化了电路结构和编程过程，另一方面还提高了系统整体的可靠性，同时还便于后期维护。控制总线技术被设计人员赋予了一系列的保护功能，如掉电保护、后退功能以及自动复位等。比起上一代I2C器件，全新的一代不仅简化了外围电路，同时还具有一系列更加优异的特性和更多智能化的功能[4]。
5地铁信号系统设备日常维护解决方案维护
5.1设备监测装置与工器具
地铁信号工程技术人员为保证地铁信号系统设备获得良好的日常维护和维修，需要装备专业的监测装置和相关工器具等。为顺利维修地铁信号系统各设备部件，便于维修保养人员实时掌握相关信号设备指标参数、动态分析设备运行状态，信号系统可配备计算机远程监控装置，进而可以获得全方位的ATP/ATO设备、信号装置、计算机联锁装置、电源装备的相关监控数据信息等。地铁信号系统的日常维护工器具主要有专用和通用的相关工器具，以及相关仪器仪表等装置。
5.2地铁信号系统安全隐患把控
信号设备运维管理单位为强化信号系统对于潜在危险的预防效果，通常由如下几个层面进行其控制能力的提升：（1）设立一个标准的信号管理系统，通常能实现人员管理、设备管理、操作及应急处理等若干层面，并且应用有关方案来提高安全性。（2）设立完善的安全监控管理体系，强化日常安全监督，采用固定检查或不定时抽查等监督办法，落实有关人员的责任制度，强化安全监察，提高地铁信号系统的安全稳定性。（3）建立安全事故案例库，保存最近若干年出现的典型事故案例，由信号专业技术管理人员对上述案例实施深入的研究和总结，进一步提升员工的安全意识，强化安全培训，降低设备故障对运行安全的影响[5]。
结束语
总之，地铁通信系统设计是一项既复杂又系统的工作，要求地铁通信系统必须具备更高的可靠性。新技术在地铁通信系统的应用关乎着地铁行业的发展与未来，因此只有不断提高和完善新技术在地铁通信系统的应用，我国的地铁工程才能更快、更好地发展壮大。
参考文献
[1]冯宏东.一种地铁信号与屏蔽门的联动控制系统[J].中国科技信息,2019(20):74-75.
[2]严林波,孙正凯.地铁信号系统通信控制技术研究[J].科学技术创新,2019(30):86-87.
[3]杨阳.地铁信号系统车载故障的影响分析[J].工程建设与设计,2019(18):100-101.
[4]柴葳崴.地铁信号系统通信控制的技术研究[J].时代农机,2019,46(09):27+29.
[5]李强,贺燎燎.基于LTE的车地无线通信技术在地铁信号系统中的应用[J].内燃机与配件,2019(16):240-242.