城市轨道交通信号系统互联互通解决方案

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90DIGITCW2021.050 引言当前城市内部轨道交通线路建设面积逐步扩大，要求配合使用的信号系统也应当扩大实际覆盖面。受到各类线路信号系统较为独立、设计标准不统一等因素影响，信号系统互联互通目标实现依然存在较多问题，亟待结合城市轨道交通信号系统建设要求，制定出更加专项可行的互联互通解决方案。1 概述城轨交通信号系统互联互通项目1.1 城轨交通信号互联互通难题城轨交通信号系统功能更加完善，可切实满足当前城市基础交通设施建设要求[1]。信号系统运行水平可直接影响到城市轨道交通自动化程度和运营管理效率。城市轨道交通信号系统互联互通项目建设工作应当分析不同供应商提供的车载设备运行特征，确保此些设备能够在不同线路上联合运行，加强列车实际运行监管力度，控制城市轨道交通系统运行期间的故障问题发生几率。相较于其他发达国家而言，我国城市轨道交通信号系统互联互通的建设依然处于起步阶段，互联互通目标实现期间存在较多问题亟待解决。1.2 城轨交通信号互联互通建设必要性城市轨道交通信号系统的互联互通建设工程主要包括土建、轨道、供电、信号等多个专业。实现信号系统互联互通目标可以更加自如的采购车载设备，确保列车可在多条线路运行，为既有线路延长工作提供了重要保障，使信号系统全寿命周期的维护成本进一步降低，对促进我国城市轨道交通行业自动化、网络化发展意义重大。2 分析信号系统互联互通建设管理缺陷当前城市轨道交通信号系统互联互通在国内尚未实现大面积研究及推广，相较于其他轨道交通建设项目而言，城市轨道交通信号系统互联互通涉及范围巨大，技术要求更高，需要各专业团队密切配合。现阶段存在于城市轨道交通信号系统互联互通项目建设期间的问题主要包括以下几点：第一，城市轨道交通信号系统构架差异性过大，在互联互通项目建设期间需要投入更多的资金与时间[2]。第二，城市轨道交通信号系统的基础设备设计与适配设备不同，在互联互通期间需要选择具有更高适配度的设备。第三，城市轨道交通信号系统内部接口设计存在一定差距，不同接口的设备难以连通在一起，提升了信号系统互联互通难度。第四，由于城市轨道交通信号系统功能分配不同，导致在后期信号连通期间，需要对设备功能进行重新分配，对相关互联互通技术提出了更高要求。3 信号系统互联互通项目建设要点3.1 信号系统构架与数据流的互联互通建设在城市轨道交通各家信号系统中，均采用了较为统一的技术标准及系统框架研发基础，因此信号系统内部构架结构基本相当[3]。以通号与交控两供应商为例，其提供的信号系统设备配置分别为集中控制与集中或分散控制两种形式。因此为实现城市轨道交通系统互联互通目标，需要建立起更加统一的系统构架，尽量减少系统内部修改量。在信号系统内部增加外接口，在设备与设备互联互通时，可以依靠此些外部接口实现，避免对设备内部结构进行大规模改造，改造成本过高等问题出现，使信号系统互联互通的建设目标尽早实现。由于城市轨道交通信号系统互联互通需要使各设备能够互换连接，因此需要在每个设备处设置标准接口，将各子系统点对点的通信作为信号系统互联互通目标实现的必要条件。针对不同交通信号系统的通信要求，对城市轨道交通信号系统互联互通解决方案李维锋（兰州市轨道交通有限公司，甘肃 兰州 730000）摘要：随着社会经济发展速度不断加快，城市轨道交通网络逐渐趋向于规模化、网络化方向发展，城市轨道交通网络化运营方式对互联互通的要求日渐提升。针对此种情况，文章细致分析了当前轨道交通信号系统互联互通发展背景，提出存在于轨道交通信号系统互联互通工作中的技术难点与具体解决方案，以期为相关工作人员提供理论性帮助。关键词：城轨交通信号；互联互通项目；实现对策doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2021.05.038中图分类号：U231.7 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2021）05-0090-03

作者简介： 李维锋（1987-），男，汉族，甘肃兰州人，工程师，本科，工学学士，研究方向为城市轨道交通信号系统的建设与维护管理。Special Technology专题技术DCW

91数字通信世界2021.05通信结构进行进一步优化。3.2 互联互通基础设备设计在现阶段城市轨道交通信号系统内部，不同信号设备设计理念、功能实现的原理存在较大差异，需要在实现互联互通目标过程中，对基础设备设计方案进行不断优化及完善。首先，注重信号系统内部基础设施信号机、计轴设备的设计工作。此些设备在实际运行期间的差异主要体现在设备数量、设备安装位置及安装方式上。在设备数量配置期间，应当将互联互通参与的各信号系统数量作为参考依据，在保障信号系统安全可靠运行的基础上合理安排设备安装位置。结合互联互通要求设置更加严谨的设备安装标准，确保设计出的各项基础设备能够在扩大信号传播范围，提高信号实际利用率中发挥出重要作用。其次，做好基础设备应答器与信标设备设计工作。应答器与信标设备是城市轨道交通信号系统内部重要组成部分，两设备的选型工作可直接影响到互联互通目标实现。不同国家应答设备、信标装置的安装标准存在于一定差距[4]。相较于其他标准而言，欧标应用范围广，由不同供货商共同编制。因此在技术设备设计期间，建议将欧标作为统一应答器标准，为建设轨道交通信号系统互联互通项目奠定坚实技术基础。最后，加强基础设备内部车地无线通信设计管控力度。车地无线通信也是城市轨道交通信号系统互联互通项目建设重要内容，需要选择功能完善、类型统一的车地无线通信设备，才可切实保障车载系统跨线运营时的通信通畅度，促进轨道交通信号系统互联互通目标实现。在对比分析不同供应商信号系统后，本文选择使用通用无线设备作为车地无线通信系统，并在其中使用通用无线协议，使信号的可承受范围进一步扩大。由于部分供应商采用私有协议，此些协议不具备开放性，后期发展局限较大。因此可提倡其尝试使用通用通信协议，逐步发展LTE网络承载综合业务，以便能够更好适应城市轨道交通信号系统互联互通发展趋势。3.3 互联互通接口设计城市轨道交通信号系统的互联互通需要对不同供应商设备信号系统接口进行统一优化，不同接口设计所需注重的要点不同。在车地无线通信接口过程中，为切实满足无线开放环境下的报文信息安全管理要求，可以选择当前更加完善的RSSP-Ⅱ协议。因供货商提供的设备采用了不同设计原理，在实际运行期间的车地通信报文也存在一定差距。为使通信报文系统能够更好实现互联互通目标，还需要使用求同存异方式定义报文内容。设置信号系统内部车载信息及接口信息，确保此些信息能够在各设备内部联动使用。在车地点式通信信号设计过程中，要求设计出的应答器编码与解码需要满足欧标应答器技术标准，统一内部报文格式，并采用最大化报文方法解决数据差异问题。举例而言，在轨道交通信号系统内部，将固定应答装置用于地图版本信息的控制工作；将可变应答装置作为设备状态信息控制工具。配合使用继电装置，使信号传输水平进一步增强[5]。为有效控制交互设备的信息传输量，还可以在跨线处设置信号机，使信号系统的运行更加平稳。各自交互的子系统内部物理区间、信号机、紧急关闭按钮等也需要互联互通，完善系统各项功能，保障信号传输效果。在跨线ATS接口设计过程中，应当在接口间设置防火墙隔离方式，依照相关要求分别传输相邻站场信息、跨线列车控制数据等，确保此些信息能够再加强轨道列车管理力度期间提供重要参考依据。3.4 互联互通系统功能分配在城市轨道交通信号系统内，不同系统研发要求不同，系统内部功能分配存在一定差异。在互联互通目标实现过程中，需要做好系统功能分配工作。采用统一通信协议作为标准定义，明确各子系统肩负起的运行职责。要求各生产厂家也应当严格依照统一设计标准确定系统功能，使互联互通下的信号系统能够实现安全可靠运行目标。为从根本上提升城市轨道交通信号系统功能分配的可行性，还需使用叠加式设计与模块化设计手段，利用车载设备实现列车间隔控制、移动授权等功能，减少设备内部接口数量，进一步提升信号系统互联互通期间的通畅性。4 结束语总而言之，城市轨道交通信号系统互联互通项目建设速度日渐加快，为确保城市轨道交通列车能够实现跨线自动化运行目标，还需要在研发列车控制系统方面投入充足的人力及物力。采用合理方式控制系统内部接口数量，使互联互通范围进一步扩大，轨道列车运行全过程能够得到根本管控。参考文献[1] 郜洪民，陈宁宁.我国城市轨道交通信号系统发展历程的回顾与展望[J].铁道通信信号，2019，55（S1）：130-136.[2] 郭晓明.城市轨道交通互联互通信号系统产品工程化研究[J].都市快轨交通，2019，32（06）：26-30.（下转第93页）Special Technology专题技术DCW

93数字通信世界2021.05步的效果。图1 S&C算法实现原理框图3 多域广播组播网络中的网络选择策略研究互联网时代，目前我国多域广播组播网络中如何在终端、发射等方面进行选择，不管做什么类型的改进和创新，其实目的都是相同，多域广播组播网络主要是为基层民众服务，因此所有的革新都是基于在基层广播电视的服务上面，目的要达到不管是在任何地方、任何时间都可以应用移动终端接入网络，使多域广播组网络发挥最大的效应。在多域广播组播网络当中对于移动性管理来说她是最基础的也是最为重要的组成部分，前面我们阐述了异构网络中的切换技术，现在对混合网络接入、切换、网络选择、备用、多属性接入技术和发射时间、频率等方面进行深刻的剖析。同时结合AHP算法和改进的TOPSIS算法（ITOPSIS），从而创新更为先进的思想和计算方式方法。3.1 异构网络中的切换判决算法上述我们从混合网络接入、切换、计算等方面介绍了混合网络的切换优势，接下来本文通过异构网络AHP算法进行介绍切换判决的算法。AHP算法是早在美国运筹学家提出的预算方法。这一判决预算主要是用于完全需要定量分析的问题当中。因此在本文多域广播组异构网络切换判决预算当中非常的合适准确。因为当矩阵满足一致性条件时，n是一致阵，就越严重，是该矩阵惟一的一个非零特征值，也就是当特征值}，-n时，矩阵A如果A不是一致阵，那么其特征值兄比n大得越多，不一致程度也Saaty将定义为一致性判断的指标，当CI=0时，A为一致矩阵，当CI越大时，矩阵A的不一致程度就越严重。3.2 AHP和ITOPSIS应用于多域广播组播网络选择现代化的多域广播组发展和研究本文在混合网络中和异构网络中的切换判决预算产生的属性和权值等问题通过S&C算法实现原理框图进行了模拟分析。但是为了能够进一步对属性权值的环境进行分析。下面将利用ITOPSIS算法通过进行对此网络进行选择，为此，本文将通过以下模拟场景，针对AHP和ITOPSIS进行网络选择判决策略进行研究分析。场景：存在两个候选网络时的步行环境在场景中，用户处于步行环境下，并使用非交互业务，假设当前的终端可以连接的网络是WLAN和UMTS，在场景二中的属性值如表1所示：表1备选网络延迟（ms）抖动（ms）带宽（MHz）信噪比（dB）包错误率覆盖范围（km）功率消耗（mW）费用（Per kbyte）交互性#2（UMTS）900805143*10-53250910#3（WLAN）500602124*10-50.330019在步行环境中，我们考虑到终端移动情况对覆盖范围属性的影响，令覆盖范围属性的权值在其他属性权值相互之间比例保持不变的情况下递增一定的倍数a，图4-5是考察步行环境中倍增比例a对网络选择的影响。可以看到当a<0.6时，选择WLAN网络作为最优网络，但是当a>0.6时，选择u}rrs作为最优网络，在第三章构建的多域广播组播网络中，以网络为起始的切换判决可以根据图4-4所得到的结果为a取合适的值，从而更好地结合业务类型和终端移动特性执行网络选择。4 结束语本文首先研究了多域广播组播网络，其中重点针对OFDM下行同步技术、一种联合训练序列和循环前缀的时间同步改进算法、异构网络中的切换判决算法、AHP和ITOPSIS应用于多域广播组播网络选择进行研究分析，结合WLAN与EPS的融合，研究创新提出多域广播组播网络中的网络选择策略。同时，本文仅仅围绕现阶段移动通信网络中的同步技术进行分析，并进行归纳分类，继而对不同类型的同步技术进行模拟场景，明确各同步技术的优缺点，实现的同步技术，基于IEEE1588的时钟同步，网络时间同步。参考文献[1] 张浩，何丹霞.TD-LTE中组播广播单频网动态域配置研究[J].信息通信，2018（2）：193-196.[2] 舒小松.基于Java网络编程中组播技术的应用与研究[J].无线互联科技，2018（5）：11-12.（上接第91页）[3] 朱璐闻，冯峥.城市轨道交通信号系统车载设备大部件互换方案应用研究[J].中国设备工程，2020（05）：176-177.[4] 花春桥.轨道交通信号系统互联互通的运行探讨[J].住宅与房地产，2017（23）：262-263.[5] 修跃辉.轨道交通网络化运营中信号系统的互联互通[J].设备管理与维修，2019（01）：127-128.