当前位置：文档之家 › 城市轨道交通信号控制系统研究

城市轨道交通信号控制系统研究

  • 格式：pdf
  • 大小：267.78 KB
  • 文档页数：2

城市轨道交通信号控制系统研究

发布时间：2023-02-02T08:16:50.809Z 来源：《工程建设标准化》2022年第18期 作者： 艾曦

[导读] 对信号系统维护技术提升和管理水平提高的需求日益迫切。2020年，中国城市轨道交通协会发布《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》，纲要提出的智慧城轨建设蓝图将“智能运维安全”作为八大体系之一。由此可见，智能运维是今后城轨运维技术发展的重要方向。

艾曦

重庆市轨道交通（集团）有限公司,重庆市 400000

摘要：现如今，我国交通运输网络越来越完善，四通八达，为人们的出行提供了很大便利，在背景之下，轨道交通运营里程快速增加，在运的信号系统和设备数量不断增多，给信号运维部门带来巨大维保压力，加之既有设备随着使用年限增加，故障率增高，更加大了

运维负担；传统维护监测系统在线监测数据种类和数量有限，覆盖面小，标准化和集成度较低，且故障多以报警为主，不能实现设备故障

诊断和故障预测等智能分析；目前的运维管理水平多停留在纸面和口头，缺乏信息化、流程化和标准化，难以适应远期运维压力的增加。

由此，对信号系统维护技术提升和管理水平提高的需求日益迫切。2020年，中国城市轨道交通协会发布《中国城市轨道交通智慧城轨发展

纲要》，纲要提出的智慧城轨建设蓝图将“智能运维安全”作为八大体系之一。由此可见，智能运维是今后城轨运维技术发展的重要方向。

关键词：城市轨道交通；信号；控制系统

引言

CBTC（基于通信的列车控制）系统早在20世纪80年代中期就被应用于城市轨道交通线路（1984年加拿大多伦多士嘉堡快轨线和1985年温哥华天车世博线）。21世纪初，我国引进了CBTC系统，历经10余年的发展，实现了对CBTC系统的引进、消化与吸收，形成了被广泛应

用的经典的CBTC系统架构。同时，针对经典的CBTC系统在大规模线网的建设运营中暴露出的问题，不同的业内集成商分别提出了精简的

CBTC系统架构和TACS（列车自主运行系统）架构两种改进方案。

1城市轨道交通信号控制系统发展实际情况

在城市轨道交通的发展过程中，基于信息通信技术对列车进行综合控制，并且对自动控制系统进行应用的国家是加拿大。在20世纪80年代，相应的技术在温哥华进行应用，基于通信的列车控制系统，在实际应用过程当中取得了较为优异的运行效果，随系统在应用过程当

中能够对整体列车进行连续性的控制，其精准定位性大幅度的提升，在实际应用过程中，通过对目标距离进行有效的确定，进一步使列车

的监测距离得以缩短，在应用过程当中，其实际电路能够独立于具体的轨道之中，由此能够更为安全的开展实际城市轨道的综合控制工

作。在相应的工作开展过程中，会有由车辆以及轨道房所具有的处理器完成实际的系统控制。而自此之后，通信列车控制系统在各个国家

的城市轨道交通运营中得到了综合性的应用，在实际应用过程中，该系统具有诸多特点，此类设备在构建过程中会应用自动化程度相对较

高的系统。在轨道旁边所需要安置的设备相对较少，同时更加安全可靠，确保整体列车获得自动控制。我国在发展过程中，城市轨道交通

的实际建设也是该系统予以应用，由于该系统的应用与传统系统进行比较相对可靠，在此系统应用中，我国所具有的广泛度以及开发程度

相对较高，随着各类技术的进一步发展，城市轨道交通信号控制系统就信号控制系统构建而言取得了一定程度的突破，所以对城市轨道交

通的专用性的控制系统予以研制。其中，列车运行自动控制系统便得以产生于该系统，在具体运行过程中又会将其细分为自动监控系统以

及自动运营系统与自动防护系统，3个子系统在实际构建过程当中会予以相互工作，由此使得整体城市轨道交通的信息控制工作予以有效地

完成，以下便对各个系统进行更加细致的研究及分析。

2城市轨道交通信号控制系统

2.1精简的CBTC系统架构

为改善经典的CBTC系统存在的问题，部分国内集成商提出精简的CBTC系统方案，其典型代表为上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司的TＳTCBTC2.0产品，并成功应用于上海轨道交通5号线的改造项目。

1）计算机联锁与ZC一体化，并使用ECU。将计算机联锁与ZC部署在同一套安全计算机平台中，构成一体化WSC设备。ECU具有体积小，可靠性高的特点。使用ECU取代继电接口，不仅可以节省大量的继电器设备，亦可改善系统的可靠性。

2）加固CBTC主用系统。WSC设备，采用双套冗余配置，每套均采用3取2安全计算机平台，构成2乘3取2结构，这种结构可以抵御3次计算单元故障，从而提高了系统可用性。同时，为了避免车地无线通信中断对运营造成的影响，采用双套双路无线网络系统，例如分别使

用双路1.8GHZLTE?M网络和双路5.8GHZWi?Fi6（第六代无线网络技术）网络，可进一步提升无线网络的可靠性。

3）取消点式后备系统。在主用CBTC系统被有效加固后，系统降级运行的概率进一步降低，点式后备系统已无存在的必要，取消点式后备系统，成为顺其自然的选择。取消点式后备系统可节省大量轨旁设备（LEU、有源应答器和配套线缆等）。

2.2TACS架构

在经典的CBTC系统向精简的CBTC系统演进的同时，部分集成商另辟蹊径，基于“以列车为中心”和“车?车通信”理念，开发了TACS，以卡斯柯信号有限公司的“启骥”TACS为代表，已应用于深圳地铁20号线。最早的以列车为中心和基于车?车通信的信号系统是由法国阿尔

斯通（AlsTom）公司开发的，并应用于法国里尔轨道交通线路］，该系统为TACS的雏形。与精简的CBTC系统相比，TACS具有如下技术

特点：

1）自主运行。TACS的工作原理为ATS直接向列车下达运行计划，列车根据目的地自主向对象控制器（OC）请求轨旁资源（道岔、轨道区段、站台门等），列车通过与前方列车和对象控制器通信，获取前方列车位置及资源使用情况，为自身计算移动授权，并依据移动授

权控制列车，实现“自主”运行。

2）轨旁设备进一步简化。TACS对经典的CBTC系统进行了更大幅度的简化，不仅取消了点式后备系统，而且不再需要计算机联锁、

ZC等的轨旁设备，取而代之的是用于控制轨旁设备的OC，在一些设计方案中计轴系统和信号机也被取消。

2.3移动闭塞模式的ATC系统

该系统在实际应用过程中，会通过扩频电台以及裂缝波导管等诸多模式，对相应的数据开展综合性的传输。此传输与传统的传送模式具有的主要差别在于实际应用过程中，是轨道列车至地面以及地面至轨道列车所具有的双向传输模式，通过对该种方式进行应用，也能够确保每一轨道列车及位置信息以及相应的数据信息能够充分的向地面设备中进行综合性的传输。而由此也能够较为精确的对城市轨道交通

列车所具有的限速开展有效的计算，使得整体城市轨道交通在运行过程当中，能够在安全的情况之下予以运行。此外，需要充分的应用各

类新型的移动闭塞系统，使得城市轨道交通在实际发展过程中所具有的完善度得以提升，进一步的使相应的技术得到发展。

结语

CBTC系统的架构对CBTC系统控制的敏捷性、健壮性、改造的便利性、建设和运维成本有着显著的影响。在进行系统选型时，必须依据系统需求，予以综合考虑，选择合适的系统架构。针对经典的CBTC系统存在的问题，精简的CBTC系统和TACS都进行了针对性的改进，

可作为未来一段时间内大规模线网建设可选用的系统架构。精简的CBTC系统是在经典的CBTC系统基础上，针对我国的应用实践开发的。

而当前TACS尚需要进行针对性的改进，以适应我国高密度线路应用。在未来线网建设选择CBTC系统架构时需要因地制宜，针对相关技术

在我国应用的适应性进行分析和改进，避免产生因应用环境不一致而可能导致的潜在问题。

参考文献

[1]王博.干线铁路与城市轨道交通信号控制系统的比较和展望[J].商品与质量,2019(48):94.

[2]才让草.基于通信控制系统(CBTC)的城市轨道交通信号控制系统研究[J].信息系统工程,2020(9):18-19.DOI:10.3969/j.issn.1001-2362.2020.09.009.

[3]周星宇,胡恩华,魏盛昕等.城市轨道交通信号设备远程重启控制系统的设计与实现[J].铁道通信信号,2019,55(1):82-84.DOI:10.13879/j.issn1000-7458.2019-01.18254.

[4]宿秀元.城市轨道交通列车运行控制系统发展方向探讨[J].铁道通信信号,2021,57(2):66-70.?DOI:10.13879/j.issn.1000-7458.2021-02.20502.

[5]董俊超，李兆龄.对CBTC系统中车载信号设备数据管理的研究[J].铁路通信信号工程技术，2021，18（7）：72-76.

[6]刘江,谢鲲.CBTC系统在车站保护区段的解锁优化方案[J].城市轨道交通研究,2017(8):55-58.

[7]夏庭锴，崔科.城市轨道交通下一代CBTC系统发展展望[J].城市轨道交通研究，2018，21（5）：43-47.

合集下载

轨道交通信号与控制毕业设计

轨道交通信号与控制毕业设计

轨道交通信号与控制毕业设计

一、引言

1.1 研究背景

随着城市交通拥堵和环境污染问题的不断加剧，轨道交通系统成为解决城市交通问题的重要手段之一。轨道交通信号与控制作为轨道交通系统的关键组成部分，对于保障交通运行的安全、高效和顺畅起着至关重要的作用。

1.2 研究意义

轨道交通信号与控制的研究旨在优化轨道交通系统的运行，提高运输效率和乘客出行体验，并减少交通事故的发生。通过合理设计和改进轨道交通信号与控制系统，可以实现交通网络的高度自动化和智能化，为城市的可持续发展提供支撑。

二、轨道交通信号与控制系统的组成

2.1 轨道交通信号设备

轨道交通信号设备主要包括信号灯、信号控制盘、信号电缆、信号线路等。信号灯用于指示列车和行人何时可以通过交叉口或站台，是轨道交通系统中最常见的信号设备。

2.2 轨道交通控制系统

轨道交通控制系统是指对轨道交通网络进行调度和控制的系统。它包括车站控制系统、列车运行控制系统和信号设备控制系统，通过监控列车的位置、速度和运行状态等信息，实现列车的精确调度和安全运行。 2.3 轨道交通通信系统

轨道交通通信系统负责车站、列车和控制中心之间的信息传递和交流。它通过无线电、光纤和有线电路等方式，实现各个部分之间的通信和数据传输，为控制和管理轨道交通系统提供支持。

三、轨道交通信号与控制系统的原理

3.1 列车间隔控制原理

轨道交通信号与控制系统通过在线路上设置信号点、信号灯和轨道电路等装置，确保相邻列车之间的安全间隔。当前一列车通过某一信号灯时，信号系统会禁止下一列车驶入相同的区段，以保证列车之间有足够的距离。

3.2 列车调度控制原理

轨道交通控制系统通过准确判断列车的位置和速度，以及预测其他列车和行人的行为，实现对列车运行的调度控制。根据列车的实际情况和运行需求，控制系统可以调整列车的运行速度、停靠站点以及路线选择，以最大限度地提高运输效率。

3.3 信号设备控制原理

轨道交通信号设备控制系统负责对信号灯的显示和切换进行控制。它根据列车的位置和运行状态，以及交通流量和行人需求等因素，自动调整信号灯的显示模式，确保交叉口和站台的交通秩序和安全。

城市轨道交通信号系统新技术发展前景研究

城市轨道交通信号系统新技术发展前景研究

城市轨道交通信号系统新技术发展前景研究

摘要

目前，城市轨道交通信号系统新技术在领域内有较大提升，本课题以城市轨道交通信号系统为切入点。先介绍我国城市轨道交通信号发展的现状，然后分析城市轨道交通信号系统新技术的发展应用领域，着重分析了全自动驾驶技术、车联通信等技术的应用特点以及城市轨道交通信号系统智能运维的原理特点。最后阐述了城市轨道交通信号系统的未来发展趋势。随着计算机和大数据技术的不断发展，城市轨道交通信号系统技术得到了空前的发展，尤其在自动化、智能化技术层面实现了充分利用。

关键词：城市轨道；信号系统；新技术；发展前景

前言

随着轨道交通信号系统新技术的不断迭代优化，我国城市化进程的加速发展，推动了城市轨道交通的持续发展。到2022年末，我国已经在53个城市成功布局城市轨道交通线路，运营里程已达到9584公里之长，客运量已达194亿人次,我国目前开通轨道交通的城市数量、运营里程以及客运量都居世界第一[1] 。在城市轨道交通的发展中，为了保障城市轨道交通的安全。交通信号系统发挥了关键作用。随着计算机通信技术的发展, 城市轨道交通未来朝着自动化、智能化的趋势发展。与此同时为未来城市轨道交通信号系统奠定智慧化发展的基石。

一、轨道交通信号系统发展现状

1.1信号系统发展历程

我国轨道交通信号系统从无到有，逐步发展，形成系统主要经历了人工控制、自动控制与信息控制的不同阶段。不同时期系统控制与应用效果不同。第一，在人工控制阶段，各类信号设备与传感器等被布置在铁路沿线，依靠人工巡查搭配传感监测方式，当设备出现故障时，工作人员需立即前往现场调试，效率较低，成本较高。第二，在自动控制阶段，大量的自动信号相关设备和终端传感装置被放在沿线配置，使得成为闭环逻辑控制方式，工作人员有计划地准备出各类运行参数的标准值和允许偏差范围。系统按程序运行，实时监测参数，在参数偏差超标时纠偏动作，确保运行工况稳定。相比于第一阶段控制模式，减轻了工作负担，能替代人工完成基础性任务。第三，在信息控制阶段，轨道交通信号系统融入了大数据等信息技术，系统应用场景越来越深入、领域也越来越广。攻克了多种类型的难题比如信号功能单一和控制分散等。

中运量城市轨道交通应用_TACS_信号系统研究

中运量城市轨道交通应用_TACS_信号系统研究

66MODERN URBAN TRANSIT 5 / 2024 现代城市轨道交通技术装备

刘鲁岳，李 鹏，喻 奇，崔德慈，杜文文（中车城市交通规划设计研究院有限公司，江苏南京 210031）

基金项目：中车智能交通工程技术有限公司项目(KY-2023-B2-007)第一作者：刘鲁岳, 男, 工程师引用格式：刘鲁岳, 李鹏, 喻奇, 等. 中运量城市轨道交通应用 TACS 信号系统研究[J]. 现代城市轨道交通, 2024(05): 66-70. LIU Luyue, LI Peng, YU Qi, et al. Research on the application of TACS signal system in medium traffic volume urban rail transit[J]. Modern Urban Transit, 2024(05): 66-70. DOI:10.20151/ki.1672-7533.2024.05.011

1 研究背景近年来，随着人口规模的不断增大，城市轨道交通的发展速度同步加快。我国早期的列车运行控制系统由于信号技术的不完善，通常采用半自动闭塞的继电式集中联锁模式。随着技术的发展，列车控制系统逐步使用无绝缘移频轨道电路，并配合准移动闭塞列车控制系摘 要：目前国内城市轨道交通信号系统大多采用基于车地通信技术的CBTC，该系统存在轨旁设备多、维保工作量大和故障率偏高等问题。随着技术的发展及国内城市轨道交通运营需求的改变，基于车车通信技术的 TACS应运而生。文章首先对TACS的架构组成与功能特点进行介绍，并与CBTC进行对比分析，阐明TACS的技术优势。其次，结合既有线路升级需求和信号系统改造的重难点，提出TACS工程应用实施思路，并以芜湖市轨道交通2号线为例，对中运量城市轨道交通既有CBTC改造为TACS所涉及的工程内容进行详细描述，分析改造工程实施的可行性。TACS系统作为CBTC的升级版，未来在城市轨道交通领域应用前景广阔。关键词：城市轨道交通；TACS；信号系统；工程应用 中图分类号：U231.7统，该模式在极大缩短运行间隔的同时还能保障列车运行安全。基于车地通信的列车自动控制系统（CBTC）最早在武汉市轨道交通中进行试用。直到2008年，北京市轨道交通亦庄线将CBTC作为列车运行国产化系统投入使用。至此，CBTC成为城市轨道交通的主流信号系统，该系统采用移动闭塞制式，其轨旁线路等资源均由计算机联锁进行统一锁定和分配[1]。CBTC 作为城市轨道交通信号的主流系统，随着使用年限的增长以及城市轨道交通网络化运营发展，其性能需要进一步提升，因此需对既有系统进行相应的维护与改造，以满足一线城市核心线路在高峰期的运能需求，力求提供更加高效的服务[2]。为适应不同城市的多元化发展需求，各信号设备制造商对传统城市轨道交通信号进行系统制式的研发与创新。目前基于车车通信的列车自主运行系统 （TACS）因具有实现自主控车和轨旁设备数量少等优势，适用于既有 CBTC线路的改造[3-4]。作为新一代的城市轨道交通列车控制系统，TACS不仅能缩减轨旁机柜数量，而且具有硬件平台完善和效能更高的特点，可有效解决设备机房安装空间受限的问题，同时还可降低投入成本，使列车的正线追踪与折返间隔时间更短，既能满足中低运量轨道交通又能满足大客流对列车控制系统的运营需求[5]。在城市轨道交通TACS研发和实施过程中，应根据其结构功能与实际情况，制定合理有效的应用方案，以满足不同需求。本文中运量城市轨道交通应用

城市轨道交通通信信号系统的研究

城市轨道交通通信信号系统的研究

城市轨道交通通信信号系统的研究

摘要：随着经济的不断发展，我们可以看到城市当中的交通轨道发展也是越来越快，信息技术的发展给城市轨道带来了一定的可行性，所以相关人员在进行城市轨道交通信号发展的时候，可以做好相应的改革，确保交通信号系统发展可以紧跟时代。本文主要分析了城市轨道交通通信信号的研究，希望可以给相关工作人员在工作过程中提供一些借鉴和思考。

关键词：城市轨道；交通；通信信号；研究

一、城市轨道交通通信信号系统概述

众所周知，地铁的通讯系统是控制运输效率和指挥列车运行的一个关键环节，它包括地铁列车自动运行系统、地铁列车自动保护系统和列车自动监测系统。上述三种系统都是基于数据的交流和基于车速的相互依赖，从而构成了地铁列车的自动化控制。与其它的运输方法相比，城市轨道运输具有成本低、准时、容量大、安全性高等特点，因此被应用于各种城市的建设之中。但是，我国的城市铁路运输容量比较大，因此，我国铁路的通讯信号也是非常严格的。比如，地铁的信号设备必须要具备良好的抗干扰能力和安全性，才能有效地避免发生安全问题。另外，它还需要更大的容量和更高的自动化水平，从而进一步提升运营速度。

二、城市轨道交通通信信号系统的缺点与优点

（一） 城市轨道交通通信信号系统的缺点

我国是一个拥有庞大的人口基数的城市，随着我国的城市轨道运输负荷的不断增加，对其通讯信号的需求也越来越高。目前我国的城市铁路通讯信号体系存在以下三个问题：一是控制手段比较落后。在目前的情况下，许多城市的铁路信号传输仍然依赖于手工，这将大大增加相关工作人员的工作量；而且，还会大大影响到工作的执行。其次，它的智能程度不高。目前国内许多地方的地铁信号都不能完全按照交通情况来调整出行时间和车速；第四，关于城市轨道交通中的通讯信号的研究还比较少。我国的铁路发展速度很快，但通讯技术却一直处于起步阶段。这就需要相关的技术工作者加强对地铁的研究，同时也需要相关的政府部门和相关单位加大投资力度，对国外先进的科技进行有效的学习与借鉴，为我们国家城市交通行业的稳定健康发展奠定极为良好的基础。