轨道交通信号系统关键技术探究

2019-09-13王昭辉

通信电源技术 2019年8期

王昭辉

（中铁三局集团有限公司运输工程分公司，山西晋中 030600）

1 城市轨道交通信号系统

1.1 在生活中的作用

实际运行中，城市轨道交通包含不间断性、舒适性以及准点性等特点。基于城市轨道交通的实际特点，通过轨道交通信号系统的使用，可以充分发挥信号设备的作用，达到预期效果。分析先进轨道交通运营情况可知，只有使用高水平的信号系统，才能满足列车运行效率的要求，并提升其安全性能[1]。

1.2 特征

分析城市轨道交通信号系统可知，其具体特征包括3点。第一，城市轨道交通需要承担较大的客流量，基于安全考虑，对最小行车距离提出一定要求，同时也要兼顾对列车速度的监控，以确保其安全性。第二，分析城市轨道交通运输速度可知，城市轨道交通运行的速度基本等同于铁路干线的运行速度。因此，信号系统不需要较快的信息传输，只需要适当的系统就可以满足其信号传输的要求。第三，考虑到列车的实际运行间隔较小，实际运行时会出现规律性。

2 轨道交通信号系统关键技术

可靠性主要是在给定的时间区间和条件下实现要求的功能。信号系统中明确对应的规范、合同以及招标要求，属于重要的管理部分。为了能够明确说明轨道信号系统的可靠性，其具体的系统结构和冗余如图1所示。

为了提升可靠性，信号系统针对设备可以选择三取二、双机热备、二乘二取二等多重冗余措施，并且对于可能的故障也提供了降级模式。图2为主流CBTC信号系统冗余情况示意图。

图1 信号系统结构及功能分配

由图2可知，对于CBTC（基于通信的列车自动控制系统）信号系统中的通信、电源以及关键设备都选择了冗余措施，并且为CBTC降级模式提供了点式ATP（列车自动防护子系统）/ATO（列车自动运行系统）系统，基于设备冗余，满足了控制系统冗余，以最大幅度提升其可靠性[2]。

在控制环节，CBTC作为主要控制模式，能够满足其运营管理功能和实时安全防护要求，其列车安全是系统直接负责的；在CBTC降级模式中，点式ATP/ATO模式只能够在指定点为车载提供对应的信息，可以实现准实时、连续的安全防护以及对应的运营管理功能，并且其列车的安全也由司机和车载共同保障；联锁控制模式只能够为其提供间隔的控制以及联锁控制，基于信号机直接告知司机，然后由司机按照这一信号显示来实现列车的驾驶，确保其列车本身的安全性。如果这些模式均无法使用，其运营只能够使用人工模式，所有的安全都是通过人工模式来实施。针对载客运营，点式ATP/ATO属于最低的控制模式，仅在紧急情况下使用联锁控制模式和人工模式，尤其是人工模式无法通过系统来确保其安全，还需要尽可能避免人工模式[3]。

图2 主流CBTC信号系统冗余情况示意图

3 轨道交通信号系统故障影响分析

为了解信号系统故障对运营产生的影响，可具体分析表1。

表1 冗余故障对于运营带来的影响

其中，BM代表的是点式ATP/ATO后备模式；IX代表的是联锁后备模式；V代表的是完全可用；X代表的是完全不可用；M代表的是模式切换控制中对运营有影响，切换成功后不存在影响；P代表的是部分区域影响。

4 提高轨道信号系统可靠性方案

基于城市轨道交通信号系统的实际情况，为了提高系统可靠性，需要采取合理有效的方案。

第一，针对联锁因站间通信故障导致的可靠性降低问题，需要提升网络的冗余度，满足网络故障出现后的后备异构通道，最终提升联锁可靠性。例如，针对联锁站间，可以避免骨干网独立通道的使用，利用串口通信、独立网络及继电接口确保其断开外部网络时能够维护其联锁功能，确保其正常使用其后备。当站间通信可靠性偏低时，通过串口、接口以及独立网络接口的增加，传递必要的信息。这一接口和既有网络接口并行传输接口数量，如果因为网络问题无法实现信息的传递，联锁就可以利用接口获取对应的信息来确保其联锁正常[4]。

第二，解决CBTC降级到点式BM过程中对运营带来的影响，将原本的点式BM系统调整为连续的固定闭塞系统，可实现降级过程中不会因无法及时获取轨旁提供的控制命令，从而对运行产生影响。目前，改善了点连式系统。相对于利用单纯增加区域控制器冗余层级的模式，利用续式固定闭塞系统的异构方式更好，可以消除共模因素对系统可靠性带来的影响。