基于無(wú)線(xiàn)通信的列車(chē)控制技術(shù)與互聯(lián)互通

摘要分析了基于無(wú)線(xiàn)通信的列車(chē)控制系統的技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展促進(jìn)了A TC 系統從一個(gè)以硬件為基礎向以軟優(yōu)勢。采用基于無(wú)線(xiàn)通信的列車(chē)控制系統可實(shí)現互聯(lián)互通， 并有利于設備的國產(chǎn)化。結合國外實(shí)施互聯(lián)互通的經(jīng)驗和中國國情，指出該技術(shù)對于上海新線(xiàn)建設及將來(lái)的互聯(lián)互通是一種可行的方案。

關(guān)鍵詞列車(chē)自動(dòng)控制， 無(wú)線(xiàn)通信的列車(chē)控制， 互聯(lián)互通

基于通信的列車(chē)控制(Communication2Based Train Control ， 簡(jiǎn)為CB TC) 系統采用先進(jìn)的通信、計算機技術(shù)，對列車(chē)實(shí)現連續控制。它擺脫了軌道電路對列車(chē)占用的判別方式，突破了固定閉塞的局限性，可以實(shí)現移動(dòng)閉塞。本文將從列車(chē)控制技術(shù)的發(fā)展著(zhù)手，探討無(wú)線(xiàn)CB TC 的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢及對于實(shí)現互聯(lián)互通和項目設備國產(chǎn)化的優(yōu)越性，并對其在國內的應用前景提出了看法。 1 列車(chē)控制技術(shù)的發(fā)展和CBTC 列車(chē)自動(dòng)控制(A TC) 系統的發(fā)展依賴(lài)于市場(chǎng)的需求以及各種新興的技術(shù)基礎。過(guò)去25 年中微處理器的發(fā)展以及過(guò)去5 年中移動(dòng)通信的發(fā)展， 對A TC 技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響。微處理器的件為基礎的系統的演變，而移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展也將極大影響A TC 系統發(fā)展的進(jìn)程(見(jiàn)圖1) [ 2 ] 。

圖1 列車(chē)控制技術(shù)的發(fā)展 無(wú)線(xiàn)CB TC 采用無(wú)線(xiàn)通信系統，通過(guò)開(kāi)放的數據通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了列車(chē)與軌旁設備實(shí)時(shí)雙向通信， 信息量大，并通過(guò)采用基于IP 標準的列車(chē)控制結構，可以在實(shí)現列車(chē)控制的同時(shí)附加其它功能(如安全報警、員工管理及乘客信息發(fā)布等) 。 目前國際上諸如Alcatel ， Alstom ， Siemens ， Bombardier 和Westinghouse 等信號供應商。均開(kāi)發(fā)出了各自的CB TC 系統并在全球得到了廣泛的應用。 2 無(wú)線(xiàn)CBTC 與互聯(lián)互通 2. 1 無(wú)線(xiàn)CBTC 的技術(shù)與經(jīng)濟優(yōu)勢 由于無(wú)線(xiàn)CB TC 可采用移動(dòng)閉塞的制式，列車(chē)能以較小的間隔運行，可使運營(yíng)商實(shí)現“ 小編組，高密度”的運營(yíng)模式，這使系統可在同樣滿(mǎn)足客運需求的基礎上，縮短旅客的候車(chē)時(shí)間，縮小站臺長(cháng)度和候車(chē)空間，降低基建投資;同時(shí)，由于系統核心通過(guò)軟件實(shí)現，使其在硬件數量上大大減少，因而可以降低維修費用，從而降低系統生命周期成本。 2. 2 采用無(wú)線(xiàn)CBTC 可實(shí)現互聯(lián)互通 在城市軌道交通領(lǐng)域，互聯(lián)互通指的是接口間的列車(chē)控制的安全標準、導軌的模型化以及列車(chē)控制信息傳遞協(xié)議等。因此，要達到真正的互聯(lián)互通， 就必須重新設計系統接口[ 3 ] 。由于無(wú)線(xiàn)CB TC 的各控制子系統間的邏輯接口均通過(guò)數據通信系統實(shí)現，數據通信系統采用開(kāi)放式的國際標準后，子系統間的接口也可實(shí)現標準化;而通過(guò)采用序列號、循環(huán)冗余校驗等方法進(jìn)行對安全關(guān)聯(lián)數據的保護和接入防護，可有效保證開(kāi)放數據通信系統的數據安全，因此采用無(wú)線(xiàn)CB TC 將會(huì )有利于實(shí)現互聯(lián)互通。 在對既有的點(diǎn)式列車(chē)自動(dòng)防護(A TP) 傳輸系統或編碼數字軌道電路的改造中，采用無(wú)線(xiàn)CB TC 對其車(chē)載設備和軌旁設備進(jìn)行一定的改造后(主要是增加網(wǎng)絡(luò )接口和無(wú)線(xiàn)控制子系統)，可實(shí)現既有信號系統與無(wú)線(xiàn)CB TC 的疊加，從而達到既有線(xiàn)路與新的無(wú)線(xiàn)CB TC 線(xiàn)路的互聯(lián)互通。 通過(guò)模塊化的結構、強有力的接口設計和事件描述，無(wú)線(xiàn)CB TC 強調系統應用層和開(kāi)發(fā)層的獨立性，而強調應用層之間的接口標準。采取開(kāi)放式的國際標準可以使國內廠(chǎng)商從系統部分元件的國產(chǎn)化著(zhù)手(如通信系統等)，逐步實(shí)現整個(gè)系統的國產(chǎn)化。 2. 3 國外的互聯(lián)互通項目 2. 3. 1 歐洲的城市軌道交通管理系統U GTMS 城市軌道交通管理系統(Urban Guided Transport Management System ， 簡(jiǎn)為U GTMS) [4 ] 是由歐洲委員會(huì )于2000 年提出的一個(gè)研究項目，旨在歐洲范圍內建立一個(gè)城市軌道交通領(lǐng)域內的共同標準和規則，以提高公共交通系統的使用效率和安全，降低系統和社會(huì )成本，并使交通系統更加靈活以滿(mǎn)足運營(yíng)商的需要。項目的參與者來(lái)自于運營(yíng)商、系統供應商和科研院校。研究范圍包括: 信號與聯(lián)鎖、列車(chē)控制、列車(chē)管理系統、供電監控及維護輔助系統等。U GTMS 的目標是定義一個(gè)完全開(kāi)放系統的功能、系統要求及接口的規范。 U GTMS 分三個(gè)階段進(jìn)行:第一個(gè)階段的主要任務(wù)是回顧和評價(jià)歐洲鐵路運輸管理系統(ER TMS) 的功能需求規格書(shū)，進(jìn)行ER TMS 以及柏林、倫敦、馬德里、紐約和巴黎的先進(jìn)項目與U GTMS 的基準比較( Benchmarking ) ， 定義U GTMS 的功能需求規格書(shū)(FRS) 。第二個(gè)階段將完成FRS ， 建立系統需求規范書(shū)(SRS) ，建立功能接口標準I/ F 形式/ 安裝/ 功能接口規范書(shū)(FORM Fit Functional Interface Specifications ， 簡(jiǎn)為FFFIS) 。第三個(gè)階段將進(jìn)行實(shí)際規模的示范線(xiàn)試驗。 與U GTMS 同時(shí)進(jìn)行的還有國際電聯(lián)IEC(In2 ternational Electro2technical Commission) 的標準化項目IEC W G40 ， 旨在建立城市軌道交通線(xiàn)路、線(xiàn)網(wǎng)的交通控制，以及管理系統的功能、系統和接口規范。共有7 個(gè)國家(法、中、加、日、德、意、美) 及15 個(gè)運營(yíng)商和供應商參與這個(gè)標準化項目。