城市轨道交通信号CBTC系统控制系统分析

２０１６年第１期　信息通信　２０１６　（总第１５７期）　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　（Ｓｕｍ．Ｎｏ　１５７）　城市轨道交通信号ＣＢＴＣ系统控制系统分析　胡清风，施正杰　（杭州市地铁集团有限责任公司，浙江杭州３１００００）　摘要：在中国城轨交通建设中，怎么样选择安全、可靠而且有适用、先进和经济特点信号系统，用来起到节约投资提高收　益的作用．这是一项重要的任务。一定要根据实时实地的情况，选取恰当的系统，要尽快打造关于城市轨道交通信号的　标准化的体系，尽最大可能避免信号制式的繁杂混乱，而且要促进其国产化。文章主要讲述了城市轨道交通中的信号控　制系统的现况和发展情况，阐述和分析了当代城市轨道中的交通信号控制系统的结构组成与工作原理，以及一般的信息　传输方式。　关键词：城市轨道交通；信号控制系统；分析　中图分类号：Ｕ２３９．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３．１１３１（２０１６）０１．０２４８—０２　我国城市轨道交通迅猛发展的过程中，务必选择恰当信　套的部件或设备，城轨交通信号系统的研发分块化，无法保证　号系统，要快速促进信号系统的国产化，应该尽量避免信号系　一体化的全方位的系统构建。大约在１９９０年前后，我们国家　统过于繁杂，要以最快的速度打造城市轨道交通信号标准体　自从改革开放，经济迅猛发展，城居人口数大量增长，随后城　系，这样城轨交通才能健康发展起来。　市轨道交通进入高速发展阶段，在此种情形下，无恰当的国产　ｌ中国城市轨道交通信号系统的发展大概情况　的城市轨道交通的信号系统可选择使用用，随后是信号系统　自从首都修建地铁后，中国的城轨的交通信号系统迅猛　的大量涌入，先后采取了国外的一些在当时较为先进的信号　发展起来了。据当时国情，中国开始了自己研发全部部件之　系统。中国城市轨道交通的信号系统的独立自主的研制跟城　旅，还规定了设备技术要有较高的水平。根据那时的情况，技　市轨道交通的发展相比，长时间处于落后阶段，在很长一段时　术起点较高，百分百自主研发了我国首条地铁的全套装备来　间，在中国国内，无供货商能够自主完整配备跟国外媲美的信　建造地铁，并保证以后数年安全可靠运行。从此以后，因为在　号系统，中国只能够依靠国外的一整套的系统，主要部分的子　很长时间中国城市轨道的交通建设缓慢发展，这就使得国产　系统也需要国外引入，国内的供货只能供应配套设备以及开　的信号设备技术水平在世界范围内处于较低水平，只能用配　展一部分的技术性的服务。利用国外引入的信号系统以后，短　·＋一＋”＋　”—－－＋一一—■一一—·—＋一··—·＋～”＋··—·＋一一＋··＋··＋一—·　一＋·　工业园／产业园／信息园的特点是大客户分布集中，面　用户提供２Ｍ以太网接入；　积较大，用户业务需求不一，大多数为广域专网，互联网业务　②未布放ＭＳＡＰ的模块局采用ＧＥ协转＋收发器方式用　及语音专网业务，但往往在工业园／产业园／信息园中设有　户提供２Ｍ以太网接入；　机房，则可在模块局布放ＭＳＡＰ设备，根据大客户业务的种类　③在客户中心端采用汇聚型型协转产品实现业务汇聚；　不同，从模块局部采用光纤配合远端设备完成多个大客户业　④在客户中心端采用ＭＳＡＰ产品实现以太网业务汇聚或　务的接入。上行则可根据ＭＳＡＰ的双核心特点，广域专网业　点对点接入。　务采用ＳＴＭ一１上行至传输网。对于互联网及宽带业务则采用　６．２　Ｅ１及Ｖ３５业务接入　Ｉ　Ｐ核心特点上行至ＩＰ网。　各个模块局布放ＭＳＡＰ系统，插入ＰＤＨ板卡，配合远端　５．３一般企业接入方案　Ｖ３５光猫设备，为用户端提供Ｅ１及Ｖ３５业务的接入。　对于一般企业，其业务需求简单，主要业务为Ｉｎｔｅｍｅｔ等　６－３　ＥＯＳＤＨ以太网业务接入　上公网业务，语音需求也可由ＩＡＤ实现。可由模块局内的　①布放了ＭＳＡＰ的局点通过ＥＯＳＤＨ模块板卡＋收发器　ＭＳＡＰ设各配合远端台式设备根据用户业务的需求，接入光　为用户提供２－１００Ｍ以太网接入；　猫，收发器，ＰＤＨ等设备完成业务的接入，而模块局也可利用　②在客户中心端采用ＭＳＡＰ提供以太网业务的接入，也　ＭＳＡＰ双核心的特点，对于ＴＤＭ业务可选择采用ＳＴＭ．１口　可通过以太网汇聚盘完成多路以太网业务的汇聚；　上ＳＤＨ传输网，对于以太网业务可以选择采用以太网汇聚盘　③基于ＥＯＳＤＨ要求能和其它厂家的ＭＳＴＰ及ＭＳＡＰ的　的千兆以太网口上ＩＰ网。　ＥＯＳＤＨ功能板卡对通。　５．４网吧一条街墩育／医疗接入方案　６．４混合业务接入　针对医院、学校、一网双吧，其需求特点为视讯教学、远程医　①通过ＭＳＡＰ设备配合用户端设备能为用户提供Ｅ１、Ｖ３５　疗业务、Ｉｎｔｅｍ￣业务，但医院需回避医疗设备频段限制部分无线　及ＦＥ等多种混合业务的接入；　应用。目前大学教师都已有笔记本电脑，部分采用迅驰技术，可　②根据大客户等级，可实现全程保护；　在教室部署ＷＬＡＮ。因此模块局ＭＳＡＰ采用以太网光口盘配　③各厂家ＭＳＡＰ互通，以太网的ＥＯＳ封装要能支持ＧＦＰ　合远端收发器或光口交换机供高带宽以太网业务接入。可充分　格式，ＬＣＡＳ功能。　利用ＭＳＡＰ以太网核心特点，实现高带宽以太网业务接入。　６．５语音及监控特殊应用业务接入　６常用大客户接入应用模式描述　ＭＳＡＰ能配合远端设备为用户提供语音，以太及ＲＣ２３２　６．１　ＥＯＰＤＨ以太网业务接入　及４８５接口，为用户提供特殊要求的语音及监控业务接入。并　①布放了ＭＳＡＰ的局点通过ＥｏＰＤＨ模块板卡＋收发器为　能在中心局进行汇聚。　２４８　信息通信　时间内可以符合城市轨道交通发展的需要的要求，很大程度　胡清风：城市轨道交通信号ＣＢＴＣ系统控制系统分析　如此就便于系统设备的调试和修理；第五，自动化的程度比较　高，能够实现自动化驾驶；第六，系统设备可以相互之间发生　联络。　提高了运行效率，安全程度和通过能力等方面的有很大的改　善，且有可能学习到国外信号系统前沿技术和了解发展动态　与趋势。　３．３　ＣＢＴＣ是否为城轨信号系统首要选择　目前看来，城轨交通信号系统主要有两种，一种是基于　轨道电路的ＡＴＣ，另一种是基于无线通信的ＡＴＣ（ＣＢＴＣ）。　２中国的城市轨道交通信号应用模式　我国的城市轨道交通信号应用模式主要有以下几种：①　ＣＢＴＣ按通信通道的不同划分，又分开采用感应环线的、波　除去一些基础的设施以外，全套引入发达国家的信号系统；②　选择国内自主研发的ＡＴＳ与ＩＴ联锁，以及国外的ＡＴＰ或者　ＡＴＯ与它配套；③国内公司提供的全套的信号系统。城市轨　道交通信号系统的引进过程几乎成为国建设成本和维护成本　居高不下，外信号技术的试验过程，引进的是在国外尚未成熟　没有应用业绩的新系统，这给以后的运营带来麻烦照此发展　下去，必将严重阻碍我国城市轨道交通的发展，同时不符合国　家的产业政策。对引进的先进技术消化吸收，移植铁路成熟的　信号技术，结合我国城市轨道交通的特点和需要自主开发研　究，尽快提供国产化的成套ＡＴＣ技术。这是我国城市轨道信　号技术发展的必由之路。　国产化是中国地铁信号系统发展的必然选择。ＣＢＴＣ系　统已经得到国家城市轨道交通建设部门的特别关注，然而大　规模选用ＣＢＴＣ信号系统的时间起点是２０世纪初。因为　ＣＢＴＣ信号系统有这些特点，基本实现自动化、轨道两边设备　较少、运行和安全比较好，其逐渐受到专家的认可。因此，自　二十世纪末以来，国外在构建轨道交通建设信号系统时，在其　建设和优化改造的项目中，很多时候选取了ＣＢＴＣ系统，近年　来，中国国内的建设项目几乎全部选ＣＢＴＣ作为信号系统。　ＣＢＴＣ系统，跟传统的信号系统相比较来看，它具有很多优点，　ＣＢＴＣ系统的研制和开发，在城轨的交通建设中以及改进的过　程中，被大范围普及使用，ＣＢＴＣ系统可以说是城轨交通信号　系统的“指挥棒”。　３城轨交通建设信号系统的选取　３．１选择城轨交通的信号系统的一般原则　除了要安全、可靠，还需要先进、经济，适用于当地，是　中国城市轨道交通建设的一般要求，不论是怎样的子系统　一定要遵守这个原则。还要全方位利用好各项原则，不要　一味追求技术上的先进化，而不着重其他的方方面面，最严　重的情况是不考虑经济效益。当前阶段，各个区域的城市　轨道交通建设，容易发生攀比的现象，不论经济条件是否满　足，总是考虑一蹴而就，把各个国家最先进的技术方法和性　能都运用到即将要建设的城轨建设中。应该清楚的认识到，　城轨交通技术设备要想实现现代化也是需要循序渐进的，　不能一蹴而就。尽管当前阶段可以一步到位，考虑到刚建　造的城轨交通路线，一些二三线城市路线肯定会发送功能　过剩的情况，而且维修工作量增大了，修理的费用也增加　了。所以，我们要因地制宜，采用恰当的系统，到时再更新　升级也不为晚。　３．２　ＣＢＴＣ系统的普遍特点　在通信基础上建设的ＣＢＴＣ城轨信号系统，跟传统建设　的信号系统比起来，其有以下优点：第一，在轨道电路的当代　信号系统中，它是独立存在的：第二，两方向、可实现车地数据　的大量传送；第三，能够移动的密闭的列车运行时间间隔的控　制模式，可以增强线路的通过率；第四，轨道两边的设施较少，　导管的和自由波的。到底选怎样的系统？要因地制宜，不能　简单认为ＣＢＴＣ是信号系统的首要选择。对信号系统来而　言，尽管ＣＢＴＣ有灵活的系统分级，而且有调控的架构，如此　就便于维修人员进行维修，一步一步变成城轨交通信号系统　的导向，然而它的成本不低，而且由于采用公用频段抗干扰　能力有待提高。除外，如果选取的ＣＢＴＣ的线路，就一定要　选用计轴器充当后备模式，计轴器只能检测列车占据使用的　功能，所以它的故障发生频率较高。轨道电路虽然有自身的　限制，其数据传送的量非常少，由于环境变化会有各种不确　定情况发生，由于其可以检测列车占据使用的真实性，还可　以检测是不是有发生断轨情况，这个是其余检查方法不可与　之比较的。当今各个地区的城轨交通，不论何种情形，一律　要选用ＣＢＴＣ系统，这一点需要我们探讨和研究。跟ＣＢＴＣ　比较而言，感应环线的方法手段，由于修理不便，当今很少选　用。就传输性能这一方面看来，波导传输这中方式最好，但　费用很高。　３．４城市轨道交通ＣＢＴＣ系统的划分归类　ＣＢＴＣ系统的车地通信，其有专门数据传送模式，也有其　通用的数据传送模式，早些年候研发的ＣＢＴＣ系统选取专用　的轨道与地面的数据传输模式，城轨交通要求信号系统设施　能实现标准化，通用数据通信系统以很快的速度进入ＣＢＴＣ　系统中，传输途径一般有以下这些：除了交叉感应的电缆环线　之外还有漏泄电缆，选取交叉感应电缆环线充当轨道与地面　的数据传输的中介，车地间通过电磁感应实现直接互换信息　使用漏泄电缆、漏泄波导管、无线电台充当传输媒介的轨道与　地面数据传送的系统，他们都采用了通用的无线扩频通信技　术，所以将ＣＢＴＣ系统按车地数据传输媒介归类为以下几种：　第一，基于交叉感应电缆环线的ＣＢＴＣ系统；第二，基于无线　扩频通信技术的ＣＢＴＣ系统，也就是ＣＢＴＣ．ＲＦ。第三，基于　交叉感应电缆环线传输车地信息ＣＢＴＣ．ＩＬ系统，传输性能好，　抗干扰方面的能力较强大。　４结语　我国城市化进程逐渐开展，城市交通拥堵问题以及环境　问题等等，这些跟城市现代化发展的矛盾逐渐激化。城轨交　通是一种方便快捷的交通工具，开始慢慢受到大家的认同。　ＣＢＴＣ系统为确保城轨交通运行的安全性，还能节约出行时　间。　参考文献：　［１】北京城建设计研究总院．ＧＢ５０１５７．２００３地铁设计规范［Ｓ］．　北京：中国计划出版社，２００３　［２】秦武．城市轨道交通信号系统［Ｊ］．天津科技，２００７　［３】纪开权．基于苏州轨道交通一号线移动闭塞系统的分析　［Ｊ］．科技信息，２０１　ｌ　２４９