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基于無線通信的列車控制技術(shù)與互聯(lián)互通
（作者未知） 2009/6/30
摘 要 分析了基于無線通信的列車控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了A TC 系統(tǒng)從一個以硬件為基礎(chǔ)向以軟優(yōu)勢。采用基于無線通信的列車控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通, 并有利于設(shè)備的國產(chǎn)化。結(jié)合國外實(shí)施互聯(lián)互通的經(jīng)驗(yàn)和中國國情,指出該技術(shù)對于上海新線建設(shè)及將來的互聯(lián)互通是一種可行的方案。
關(guān)鍵詞 列車自動控制, 無線通信的列車控制, 互聯(lián)互通
基于通信的列車控制(Communication2Based Train Control , 簡為CB TC) 系統(tǒng)采用先進(jìn)的通信、計算機(jī)技術(shù),對列車實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。它擺脫了軌道電路對列車占用的判別方式,突破了固定閉塞的局限性,可以實(shí)現(xiàn)移動閉塞。本文將從列車控制技術(shù)的發(fā)展著手,探討無線CB TC 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢及對于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和項(xiàng)目設(shè)備國產(chǎn)化的優(yōu)越性,并對其在國內(nèi)的應(yīng)用前景提出了看法。
1 列車控制技術(shù)的發(fā)展和CBTC
列車自動控制(A TC) 系統(tǒng)的發(fā)展依賴于市場的需求以及各種新興的技術(shù)基礎(chǔ)。過去25 年中微處理器的發(fā)展以及過去5 年中移動通信的發(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(chǔ)的系統(tǒng)的演變,而移動通信技術(shù)的發(fā)展也將極大影響A TC 系統(tǒng)發(fā)展的進(jìn)程(見圖1) [ 2 ] 。
無線CB TC 采用無線通信系統(tǒng),通過開放的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了列車與軌旁設(shè)備實(shí)時雙向通信, 信息量大,并通過采用基于IP 標(biāo)準(zhǔn)的列車控制結(jié)構(gòu),可以在實(shí)現(xiàn)列車控制的同時附加其它功能(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(yīng)商。均開發(fā)出了各自的CB TC 系統(tǒng)并在全球得到了廣泛的應(yīng)用。
2 無線CBTC 與互聯(lián)互通
2. 1 無線CBTC 的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢
由于無線CB TC 可采用移動閉塞的制式,列車能以較小的間隔運(yùn)行,可使運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)“ 小編組,高密度”的運(yùn)營模式,這使系統(tǒng)可在同樣滿足客運(yùn)需求的基礎(chǔ)上,縮短旅客的候車時間,縮小站臺長度和候車空間,降低基建投資;同時,由于系統(tǒng)核心通過軟件實(shí)現(xiàn),使其在硬件數(shù)量上大大減少,因而可以降低維修費(fèi)用,從而降低系統(tǒng)生命周期成本。
2. 2 采用無線CBTC 可實(shí)現(xiàn)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控制的安全標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)軌的模型化以及列車控制信息傳遞協(xié)議等。因此,要達(dá)到真正的互聯(lián)互通, 就必須重新設(shè)計系統(tǒng)接口[ 3 ] 。由于無線CB TC 的各控制子系統(tǒng)間的邏輯接口均通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用開放式的國際標(biāo)準(zhǔn)后,子系統(tǒng)間的接口也可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化;而通過采用序列號、循環(huán)冗余校驗(yàn)等方法進(jìn)行對安全關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的保護(hù)和接入防護(hù),可有效保證開放數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全,因此采用無線CB TC 將會有利于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。
在對既有的點(diǎn)式列車自動防護(hù)(A TP) 傳輸系統(tǒng)或編碼數(shù)字軌道電路的改造中,采用無線CB TC 對其車載設(shè)備和軌旁設(shè)備進(jìn)行一定的改造后(主要是增加網(wǎng)絡(luò)接口和無線控制子系統(tǒng)),可實(shí)現(xiàn)既有信號系統(tǒng)與無線CB TC 的疊加,從而達(dá)到既有線路與新的無線CB TC 線路的互聯(lián)互通。
通過模塊化的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)有力的接口設(shè)計和事件描述,無線CB TC 強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用層和開發(fā)層的獨(dú)立性,而強(qiáng)調(diào)應(yīng)用層之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。采取開放式的國際標(biāo)準(zhǔn)可以使國內(nèi)廠商從系統(tǒng)部分元件的國產(chǎn)化著手(如通信系統(tǒng)等),逐步實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的國產(chǎn)化。
2. 3 國外的互聯(lián)互通項(xiàng)目
2. 3. 1 歐洲的城市軌道交通管理系統(tǒng)U GTMS
城市軌道交通管理系統(tǒng)(Urban Guided Transport Management System , 簡為U GTMS) [4 ] 是由歐洲委員會于2000 年提出的一個研究項(xiàng)目,旨在歐洲范圍內(nèi)建立一個城市軌道交通領(lǐng)域內(nèi)的共同標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則,以提高公共交通系統(tǒng)的使用效率和安全,降低系統(tǒng)和社會成本,并使交通系統(tǒng)更加靈活以滿足運(yùn)營商的需要。項(xiàng)目的參與者來自于運(yùn)營商、系統(tǒng)供應(yīng)商和科研院校。研究范圍包括: 信號與聯(lián)鎖、列車控制、列車管理系統(tǒng)、供電監(jiān)控及維護(hù)輔助系統(tǒng)等。U GTMS 的目標(biāo)是定義一個完全開放系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)要求及接口的規(guī)范。
U GTMS 分三個階段進(jìn)行:第一個階段的主要任務(wù)是回顧和評價歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)(ER TMS) 的功能需求規(guī)格書,進(jìn)行ER TMS 以及柏林、倫敦、馬德里、紐約和巴黎的先進(jìn)項(xiàng)目與U GTMS 的基準(zhǔn)比較( Benchmarking ) , 定義U GTMS 的功能需求規(guī)格書(F（未完，下一頁）
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