城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展

1、城市軌道交通通信系統(tǒng)和信號城市軌道交通通信系統(tǒng)和信號系統(tǒng)的發(fā)展系統(tǒng)的發(fā)展軌道通信系統(tǒng) 軌道交通通信系統(tǒng)是指揮列車運行、組織運輸生產(chǎn)及進行公務(wù)聯(lián)絡(luò)的重要手段，由多個子系統(tǒng)構(gòu)成。2022-6-302通信系統(tǒng)主要分類 （1）調(diào)度指揮通信系統(tǒng) （2）無線通信系統(tǒng) （3）公務(wù)通信系統(tǒng) （4）廣播系統(tǒng) （5）電視監(jiān)視系統(tǒng)2022-6-3032022-6-3042022-6-3051、城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢、城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 信號系統(tǒng)是保障行車安全、提高運輸能信號系統(tǒng)是保障行車安全、提高運輸能力的關(guān)鍵技術(shù)裝備。城市軌道交通信號系統(tǒng)力的關(guān)鍵技術(shù)裝備。城市軌道交通信號系統(tǒng)隨著微電子技術(shù)、計

2、算機技術(shù)、通信技術(shù)的隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。信號系統(tǒng)中，地面與車載發(fā)展而不斷發(fā)展。信號系統(tǒng)中，地面與車載設(shè)備的設(shè)備的安全信息傳輸方式安全信息傳輸方式，大致經(jīng)歷了，大致經(jīng)歷了模擬模擬軌道電路軌道電路、數(shù)字軌道電路數(shù)字軌道電路和和無線通信無線通信3個階段。個階段。 2022-6-306基于模擬軌道電路的基于模擬軌道電路的ATC系統(tǒng)系統(tǒng) 軌道電路是將區(qū)間線路劃分為若干固定的區(qū)軌道電路是將區(qū)間線路劃分為若干固定的區(qū)段，進行列車占用檢查和向車載段，進行列車占用檢查和向車載ATC設(shè)備傳送信設(shè)備傳送信息的載體。列車定位是以固定的軌道電路區(qū)段為息的載體。列車定位是以固定的軌道電路

3、區(qū)段為單位，采用模擬軌道電路方式由地面向車載設(shè)備單位，采用模擬軌道電路方式由地面向車載設(shè)備傳送傳送1020種信息，列車采用種信息，列車采用階梯式速度控制階梯式速度控制，稱之為稱之為固定閉塞固定閉塞。 2022-6-307 模擬軌道電路在我國應(yīng)用的代表產(chǎn)品有：從英模擬軌道電路在我國應(yīng)用的代表產(chǎn)品有：從英國西屋引進的國西屋引進的FS22500無絕緣軌道電路無絕緣軌道電路(北京地鐵北京地鐵1號線、號線、13號線號線) ；從美國；從美國GRS公司引進的無絕緣數(shù)公司引進的無絕緣數(shù)字調(diào)幅軌道電路字調(diào)幅軌道電路(上海地鐵上海地鐵1號線號線)。從系統(tǒng)整體角度。從系統(tǒng)整體角度來看，基于模擬軌道電路的來看，基于模

4、擬軌道電路的ATC系統(tǒng)中各子系統(tǒng)處系統(tǒng)中各子系統(tǒng)處于分立狀態(tài)，技術(shù)水平明顯落后，維修工作量大，于分立狀態(tài)，技術(shù)水平明顯落后，維修工作量大，制約了列車運行速度和密度的進一步提高，將逐步制約了列車運行速度和密度的進一步提高，將逐步退出歷史舞臺。退出歷史舞臺。2022-6-308基于數(shù)字軌道電路的基于數(shù)字軌道電路的ATC系統(tǒng)系統(tǒng) 數(shù)字軌道電路采用數(shù)字編碼方式，地面向車載數(shù)字軌道電路采用數(shù)字編碼方式，地面向車載設(shè)備傳送十位數(shù)字編碼信息，列車可實現(xiàn)設(shè)備傳送十位數(shù)字編碼信息，列車可實現(xiàn)一次模式一次模式曲線式安全防護曲線式安全防護，縮短了列車運行間隔，提高了舒，縮短了列車運行間隔，提高了舒適度。采用數(shù)字軌道

5、電路的適度。采用數(shù)字軌道電路的ATC系統(tǒng)，列車可實現(xiàn)系統(tǒng)，列車可實現(xiàn)一次模式曲線式安全防護，因此稱之為一次模式曲線式安全防護，因此稱之為準移動閉塞準移動閉塞。 2022-6-309 數(shù)字軌道電路在我國應(yīng)用的代表產(chǎn)品有美國數(shù)字軌道電路在我國應(yīng)用的代表產(chǎn)品有美國USSI公司的公司的AF2904無絕緣數(shù)字軌道電路無絕緣數(shù)字軌道電路(上海地鐵上海地鐵2號線號線) ；德國西門子公司的；德國西門子公司的FTGS無絕緣數(shù)字軌道電無絕緣數(shù)字軌道電路路(廣州地鐵廣州地鐵1、2號線號線, 南京地鐵南京地鐵1號線等號線等) 。數(shù)字軌道。數(shù)字軌道電路的電路的ATC系統(tǒng)采用微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)字系統(tǒng)采用微電子技術(shù)

6、、計算機技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)，延續(xù)了軌道電路故障通信技術(shù)，延續(xù)了軌道電路故障-安全的特點，安全的特點，目前目前在我國和世界范圍內(nèi)開通運用較多，系統(tǒng)的可靠性和在我國和世界范圍內(nèi)開通運用較多，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到了充分的驗證穩(wěn)定性得到了充分的驗證。 2022-6-3010但是但是數(shù)字軌道電路存在以下缺點數(shù)字軌道電路存在以下缺點 ：必須具備很強的抗干擾能力必須具備很強的抗干擾能力。軌道電路中。軌道電路中ATC信息電流一般在幾十毫安至幾百毫安，而列車信息電流一般在幾十毫安至幾百毫安，而列車牽引回流最大可達牽引回流最大可達4000 A。受軌道電路特性限制，只能實現(xiàn)地面向列車的受軌道電路特性限制，只能實

7、現(xiàn)地面向列車的單向信息單向信息傳輸，信息量也只能到數(shù)十比特，限傳輸，信息量也只能到數(shù)十比特，限制了制了ATC系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)的性能。2022-6-3011基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC） CBTC的特點是前、后列車都采用移動定位方式，的特點是前、后列車都采用移動定位方式，通過安全數(shù)據(jù)傳輸，將前行列車的位置信息安全地傳通過安全數(shù)據(jù)傳輸，將前行列車的位置信息安全地傳遞給后續(xù)列車，可實現(xiàn)遞給后續(xù)列車，可實現(xiàn)一次模式曲線式安全防護，并一次模式曲線式安全防護，并且其防護點能夠隨前車的移動而實時更新且其防護點能夠隨前車的移動而實時更新，有利于進，有利于進一步縮小行車間隔，

8、提高運輸效率，稱之為一步縮小行車間隔，提高運輸效率，稱之為移動閉塞。移動閉塞。 2022-6-3012 我國已經(jīng)開通使用的廣州地鐵我國已經(jīng)開通使用的廣州地鐵3號線采用加拿大阿爾卡號線采用加拿大阿爾卡特公司的特公司的Sel Trac MB 系統(tǒng)，用系統(tǒng)，用感應(yīng)環(huán)線感應(yīng)環(huán)線實現(xiàn)實現(xiàn)車車-地信息雙向地信息雙向傳輸傳輸；北京地鐵；北京地鐵10號線、廣州地鐵號線、廣州地鐵4號線采用德國西門子公司號線采用德國西門子公司的的TrainguardMT，用，用點式點式AP實現(xiàn)實現(xiàn)無線信息傳輸無線信息傳輸，北京地鐵，北京地鐵2號線改造、機場線采用法國阿爾斯通公司的號線改造、機場線采用法國阿爾斯通公司的URBAL

9、ISTM，用用波導(dǎo)管和點式波導(dǎo)管和點式AP實現(xiàn)實現(xiàn)無線信息傳輸無線信息傳輸。 現(xiàn)在正在建設(shè)的項目現(xiàn)在正在建設(shè)的項目(廣州地鐵廣州地鐵5號線、廣佛線，上海地鐵號線、廣佛線，上海地鐵6、7、8、9號線，北京地鐵號線，北京地鐵4號線，沈陽地鐵號線，沈陽地鐵1、2號線，成號線，成都地鐵都地鐵1號線等號線等)，都選擇了，都選擇了基于點式基于點式AP 無線通信的無線通信的CBTC系系統(tǒng)統(tǒng)，它已經(jīng)成為我國城市軌道交通信號系統(tǒng)選型的主流制式，它已經(jīng)成為我國城市軌道交通信號系統(tǒng)選型的主流制式。 2022-6-3013 CBTC系統(tǒng)采用當前先進的計算機技術(shù)和信息傳系統(tǒng)采用當前先進的計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，不與牽

10、引供電爭軌道，有利于牽引供電專業(yè)輸技術(shù)，不與牽引供電爭軌道，有利于牽引供電專業(yè)合理布置設(shè)備；不需要在軌道上安裝設(shè)備，易形成疏合理布置設(shè)備；不需要在軌道上安裝設(shè)備，易形成疏散通道。采用散通道。采用CBTC技術(shù)，具有多方面優(yōu)勢技術(shù)，具有多方面優(yōu)勢(提高效率、提高效率、易于延伸線建設(shè)和改造升級易于延伸線建設(shè)和改造升級)，可以充分利用國內(nèi)現(xiàn)，可以充分利用國內(nèi)現(xiàn)有的信號產(chǎn)品和資源，有的信號產(chǎn)品和資源，易于實現(xiàn)國產(chǎn)化易于實現(xiàn)國產(chǎn)化。其中具有完。其中具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的計算機聯(lián)鎖設(shè)備和全自主知識產(chǎn)權(quán)的計算機聯(lián)鎖設(shè)備和ATS子系統(tǒng)已經(jīng)子系統(tǒng)已經(jīng)成功在現(xiàn)場開通使用。但目前成功在現(xiàn)場開通使用。但目前CBTC系統(tǒng)

11、的應(yīng)用在國系統(tǒng)的應(yīng)用在國際上還處于初期階段，國外廠商都在結(jié)合工程實踐不際上還處于初期階段，國外廠商都在結(jié)合工程實踐不斷完善，開通投入商業(yè)運營的線路并不多，開通過程斷完善，開通投入商業(yè)運營的線路并不多，開通過程中主要中主要存在存在以下以下技術(shù)瓶頸技術(shù)瓶頸，需要在今后的研制和工程，需要在今后的研制和工程實施中加以解決。實施中加以解決。2022-6-3014 選用移動閉塞選用移動閉塞CBTC最大的論據(jù)是提高最大的論據(jù)是提高運行效運行效率率，可縮短列車追蹤運行間隔，但是固定閉塞和準，可縮短列車追蹤運行間隔，但是固定閉塞和準移動閉塞，及移動閉塞的區(qū)間最小運行間隔分別為移動閉塞，及移動閉塞的區(qū)間最小運行間

12、隔分別為120 s、100 s和和90 s，而運行間隔的瓶頸是，而運行間隔的瓶頸是端站的端站的折返時間折返時間。一般端站的折返時間長達幾分鐘，縮短。一般端站的折返時間長達幾分鐘，縮短折返時間的方法是改變折返方式或追加折返線路等，折返時間的方法是改變折返方式或追加折返線路等，故即使達到小于故即使達到小于90 s的區(qū)間運行間隔，但折返效率的區(qū)間運行間隔，但折返效率即即“一夫當關(guān)一夫當關(guān)”，前功盡棄。，前功盡棄。2022-6-3015 除采用環(huán)線通信外，目前除采用環(huán)線通信外，目前CBTC系統(tǒng)采用的系統(tǒng)采用的IEEE802.11系列的系列的WLAN標準是一個開放的無線頻標準是一個開放的無線頻段，該頻段

13、不限制其他用戶使用，段，該頻段不限制其他用戶使用，用戶較多時容易造用戶較多時容易造成相互干擾成相互干擾，特別是在高架開放區(qū)段，抗外部干擾問，特別是在高架開放區(qū)段，抗外部干擾問題尤為重要。題尤為重要。 列車從地面的一個列車從地面的一個AP切換到另一個切換到另一個AP時信息傳時信息傳輸會有中斷輸會有中斷, 存在一定程度的丟包現(xiàn)象存在一定程度的丟包現(xiàn)象, 如何提高信如何提高信息傳輸?shù)目煽啃砸泊芯?。息傳輸?shù)目煽啃砸泊芯俊?022-6-3016v舊線改造信號系統(tǒng)模式舊線改造信號系統(tǒng)模式 我國早期建設(shè)的運營線路我國早期建設(shè)的運營線路(舊線舊線) 一般采用軌道一般采用軌道電路方式的電路方式的ATC系統(tǒng)，

14、因此在信號系統(tǒng)改造時，推系統(tǒng)，因此在信號系統(tǒng)改造時，推薦采用基于通信的列車控制系統(tǒng)薦采用基于通信的列車控制系統(tǒng)(CBTC)方案。改造方案。改造期間，無線通信的期間，無線通信的CBTC系統(tǒng)與既有的軌道電路互系統(tǒng)與既有的軌道電路互不影響，減少了改造的技術(shù)難度和工程管理難度。不影響，減少了改造的技術(shù)難度和工程管理難度。2022-6-30173、國產(chǎn)化城軌交通信號系統(tǒng)進展情況、國產(chǎn)化城軌交通信號系統(tǒng)進展情況 國內(nèi)開發(fā)的城市軌道交通系統(tǒng)國內(nèi)開發(fā)的城市軌道交通系統(tǒng)3種制式都有，基本上都種制式都有，基本上都采用采用CBTC基于無線的列車控制系統(tǒng)。主要開發(fā)進展情況如基于無線的列車控制系統(tǒng)。主要開發(fā)進展情況如下

15、：下： 1. 中國鐵道科學研究院，充分利用專業(yè)齊全的優(yōu)勢，通中國鐵道科學研究院，充分利用專業(yè)齊全的優(yōu)勢，通過多年的研發(fā)，完成了包括過多年的研發(fā)，完成了包括CBTC系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)(ATS、聯(lián)鎖、聯(lián)鎖、ATP、ATO、DCS、應(yīng)答器等、應(yīng)答器等)，并進行了室內(nèi)系統(tǒng)調(diào)，并進行了室內(nèi)系統(tǒng)調(diào)試、現(xiàn)場試驗和調(diào)試。鐵科院的試、現(xiàn)場試驗和調(diào)試。鐵科院的ATS子系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖子子系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)是國內(nèi)成熟技術(shù)，具有城市軌道交通業(yè)績，已經(jīng)具備工系統(tǒng)是國內(nèi)成熟技術(shù)，具有城市軌道交通業(yè)績，已經(jīng)具備工程實施的條件。程實施的條件。 2022-6-3018鐵科院的鐵科院的CBTC系統(tǒng)對無線故障情況

16、下的后備轉(zhuǎn)換，進行了深入系統(tǒng)對無線故障情況下的后備轉(zhuǎn)換，進行了深入的研究，能夠在保證行車安全的情況下，盡量減少對正常運營的的研究，能夠在保證行車安全的情況下，盡量減少對正常運營的干擾，達到了先進的水平。在安全性方面，與研發(fā)同步進行第三干擾，達到了先進的水平。在安全性方面，與研發(fā)同步進行第三方安全認證工作，已簽署安全認證合同并開展安全認證工作。方安全認證工作，已簽署安全認證合同并開展安全認證工作。 2. 2004年，北京交通大學、北京地鐵運營公司、北京和利年，北京交通大學、北京地鐵運營公司、北京和利時公司申請北京市科委時公司申請北京市科委“基于通信的城軌基于通信的城軌CBTC系統(tǒng)研究系統(tǒng)研究”科研科研項目，在北京地鐵試車線進行了項目，在北京地鐵試車線進行了ATP、ATO 試驗，并在大連設(shè)立試驗，并在大連設(shè)立了了10 km試驗段，包括地面線路和地下線路，進行了兩列列車的試驗段，包括地面線路和地下線路，進行了兩列列車的追蹤試驗。亦莊線計劃追蹤試驗。亦莊線計劃2010 年底開通點式年底開通點式ATP，2011年底年底CBTC全系統(tǒng)全功能開通。全系統(tǒng)全功能開通。