通信技术在轨道交通信号系统中的运用.doc

.通信技术在轨道交通信号系统中的运用通信技术在轨道交通信号系统中的运用 摘要：城市轨道交通信号系统的核心是列车自动控制(ATC)系统,它由列车自动防护(ATP)子系统、列车自动运行(ATO)子系统、列车自动监控(ATS)子系统和联锁(IL)组成。目前基于通信的列车控制系统是我国城市轨道交通信号系统制式采用的基本技术，但在全国的各大城市当中，能够全功能开启CBTC系统的并不多，目前，我国城市轨道交通业的信号系统与通信系统都是不相关联、相互独立的，随后产生的新兴无线通信的应用都各自成系统、相对独立，基本都使用各自不同的无线通信网络。本文结合我国城市轨道交通信号系统的实际运营状况，探讨通信技术在城市轨道交通信号系统中的运用， 关键词：城市轨道交通车地通信无线网络 中图分类号：U213文献标识码： A 当前，列车控制系统已经成为我国城市轨道交通信号系统的主流，但是在已经开通或者是待建城市轨道交通CBTC项目中，许多城市轨道交通运营线路在使用CBTC时因受到车地通信状态不稳定的因素影响，多数仍沿用传统落后的后备降级模式运营，使得多数专家质疑CBTC信号制式的稳定性和可靠性，当前城市轨道交通通信信号系统的焦点已经集中到了车地无线通信，这就为我们轨道交通信号系统工作人员提出了全新的研究方向。 CBTC系统概述。 基于通信的列车控制(Commullications一basedTrainContrOI，CBTC)系统是脱离轨道电路的一个独立系统，采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全设备实现对列车的控制。欧洲连续式列车控制系统是CBTC技术的源头，多年的发展历程使其取得了长足的进步。包括阿尔斯通、西门子、阿尔卡特等多家列车控制系统设备供应商均进入了CBTC系统市场竞争中，具有自己的科技产品。温哥华、巴黎、伦敦、武汉、香港等多个城市都已经将CBTC系统应用到城市轨道交通信号系统当中。迄今为止最大的，实现不同厂商CBTC系统设备互连互通的cBTc项目正在纽约地铁进行，并准备将该技术用于改造纽约地铁信号系统。 无线CBTC系统的组成。 无线CBTC系统主要由3部分组成:无线移动通信系统,列车控制系统和列车定位子系统.列车控制系统又包括:中央控制室,无线闭塞中心(RBC,Radio Block Center)和车载子系统.其中,高可靠的无线移动通信系统是RBC、车载子系统和列车定位子系统的基础。无线移动通信系统主要是进行车地通信,在移动的列车和地面控制设备之间实时双向传输行车信息,由无线车-地通信技术提供技术保障.列车通过相应的地面设备,如信标灯、应答器,可以获知自身的位置及速度等信息.通过可靠的无线移动通信网络,列车将位置、车次、列车长度、实际速度、制动潜能、运行状况(诊断数据)等信息以无线的方式发送给RBC;RBC则开始追踪列车并发送移动权限、允许速度、限速、紧急停车等命令.因而,无线CBTC系统中,无线移动通信网络取代了轨道电路的信息传输地位2. CBTC系统的车-地通信系统按车-地信息采集方式分为连续式和点式传输方式.连续式能连续不断地将地面信息即列车间隔、线路容许的速度等情况及时地向车上反映,使司机随时掌握列车速度,有利于保证行车安全和提高行车效率。 无线CBTC系统属于连续式车-地信息传输方式,按数据传输媒介可分为:无线电台、裂缝波导管、漏缆和GSM-R(GSM for Railway)等方式。其中,无线电台、漏缆常用在城市轨道交通中,如无线电台、裂缝波导管方式在地铁使用,漏缆可在磁悬浮使用等;GSM-R是铁路专用无线通信,在我国一些新建铁路线使用,如在青藏线使用。 城市轨道交通信号CBTC系统中的车地通信技术应用。 3.1 CBTC系统中主要的车地信息交换。 在固定闭塞技术中，线路上有固定的区段划分，这一区段只要有车占用，就意味着整个区段是占用的。而移动闭塞在线路上没有区段的划分，以前车的尾部或进路边界为追踪的目标，这就是固定闭塞和移动闭塞的区别。所以，在固定闭塞技术中一定要采用轨道空闲检查设备来检查列车的位置，而移动闭塞则靠车载设备自主定位来描述轨道的占用情况。 从车地信息交换的角度来看，移动闭塞与固定闭塞不同，线路固定数据都存储在车载设备的数据库中，在进入正常的 CBTC 移动闭塞模式之后，车地双向通信的关键内容包括： （1）轨旁到车载的移动授权信息（亦称 MA，EOA 等）； （2）车载到轨旁的位置报告； （3）运营调整信息及维护信息等。 当然车地信息中还包括其他的内容，如 IP 寻址、ATS 调整、维护事件或故障报警、车站设备控制、旅客信息、校验及时间戳等。不同供货商会根据各自系统的特点有不同的信息结构。 3.2 CBTC系统的车地通信方式。 CBTC系统的车地通信方式通常由点式通信技术和连续式通信技术两种技术。 点式通信技术在线路上的某些特定位置安装固定的应答器（信标），当列车通过时，经车载查询器（天线）的激励，应答器会根据互感原理，把数据发送给车载接收设备，这就是点式通信。 连续式通信技术是基于 WLAN的无线通信方式。经过近十年的技术发展，与世界上多个互联互通试验工程的经验，虽然做到真正意义上的互联互通还有很长的路要走，但是对于 CBTC 系统所采用的无线通信系统，业内已经有了一定的共识。首先，从技术发展角度来说，采用商务现货供应（COTS）的产品；其次，把 ISO 七层模型中的低层统一采用IEEE802.11 WLAN 标准。 3.3 CBTC系统的无线传播方式。 目前我国多数城市轨道交通系统CBTC系统供货商采用的传播方式主要分为空间自由传播和导行传播两种。 空间自由传播是目前使用最多最常见的一种传播方式。它利用电磁波在空气中从发射天线到接收天线传递数据，而无需线缆介质。空间自由传播的方式节省轨旁设备，在轨道交通狭窄的隧道安装上具有优势。理论上空间自由传播的无线小区最大距离在 400 500 m 之间。 导行传播因为轨道交通的特点，对无线覆盖的要求不是空间上的，而是线性的，所以采用漏缆或漏泄波导管作为传输介质，形成一个沿走行轨的无线覆盖网，在轨道交通的复杂传输环境中具有优势。 结束语： 基于通信的列车控制(CBTC)系统代表了城市轨道交通信号列车控制系统技术的发展方向。在城市轨道交通信号系统中有效的运用CBTC通信系统技术誓将对其发展必将起到促进的作用。因此，尽快开展基于无线通信的CBTC系统的研究并进行有效的应用，已经成为国内城市轨道交通信号系统发展的一个契机。 参考文献： 1 刘宏杰，陈黎洁 CBTC 列车安全定位中通信中断时间的研究J 铁道学报，2012，34( 6)