城市轨道交通信号系统互联互通技术应用探讨

城市轨道交通信号系统互联互通技术应用探讨

吴学昊

天津轨道交通运营集团有限公司  天津市 300000

摘要：城市轨道交通是城市发展的基础，能够有效缓解城市的交通压力。随着城市轨道交通运营规模不断扩大，其运营制式、运营线路已逐渐向自动化与网络化方向发展，对于城市轨道交通项目管理和运营提出了更高要求。在城市轨道交通中，信号系统的互联互通能够促进城市轨道交通系统建设的科学性，减少产品研制以及线路装备采购的阻碍，实现建设成本的下降，满足了资源的共享与利用率提升，是推进城市轨道交通工程发展的关键措施。

关键词：城市轨道交通;信号系统;互联互通技术;应用

引言

在自动化系统不断扩展其功能边界的趋势下，人员介入不再被认为是安全可靠的手段，系统本身应能处理更多的异常。分析了与系统可靠性相关的容错、安全完整性和韧性的概念;将系统韧性理论引入城市轨道交通信号系统设计，采用系统能力损失对系统韧性进行量化计算;建立了韧性系统设计模型，并将该模型应用于智能调度系统设计，使用韧性度量来作为最优化控制目标。仿真验证证明了系统韧性理论和方法在城市轨道交通信号系统设计中的有效性。

1、城市轨道交通信号互联互通建设必要性

城市轨道交通信号系统互联互通建设，对于推进城市轨道交通建设项目的自动化与智能化有着重要意义，一是基本实现了网络化运营，二是初步实现了设备供应商各系统接口的统一，为后续实现设备统型，线网内信号系统资源共享奠定基础，三是实现了车辆的跨线运营，能够减少总体的配车数，实现线网车辆采购一盘棋，四是跨线运营可以实现车辆基地的资源共享，减少大架修的建设成本。

2、信号系统互联互通建设难点及问题分析

在当前城市轨道交通项目中信号系统的互联互通主要问题，体现在以下几方面：第一，目前各厂商信号系统架构差异性较大，在互联互通项目的建设过程中，需要投入更多的时间和精力。第二，各厂商信号系统在基础设备和自身设备的适配度方面有着差异，在互联互通的建设过程中，需要选择适配度更高的设备，增加了工程成本。第三，在信号系统的建设中，设置的内部接口存在差异，不同的系统难以实现互联互通，大幅度增加了互联互通工程的建设难度[1]。第四，信号系统在建设中存在着应用功能分配之间的差异，造成了后期信号在连接过程中很多设备功能需要重新进行分配或重复，给互联互通技术应用加大了难度。

3、城市轨道交通信号系统互联互通技术应用探讨

3.1全局列车运行计划智能编制

针对越行条件、跨线交路、运行时分、停靠站点、跨线客流等因素，结合各模式下(单线、互联互通)运营组织方案、列车运行图编制流程以及列车运行图编图约束条件，提出全局列车运行图编制规则。以客流及路网数据为基础，构建全局列车运营组织方案智能编制模型，包括互联互通客流分析、互联互通交路方案、互联互通停站方案、互联互通开行频率等模型，通过聚类算法、交路智能推荐算法实现全局列车运营组织方案智能编制。以列车运营组织方案为基础，依据时刻表与接续计划一体化、稳定及非稳定客流列车运行图优化、衔接优化等模型，采用交叉乘子算法、拉格朗日松弛算法和分支定价算法实现全局列车运行图智能编制。从线网行车信号统一接口获取ATS实际列车运行图数据，并结合客流对比，分析执行效果，给出评价指标及改进建议。

3.2全局列车运行智能调度

通过数据监控、多源数据融合等技术手段，精准获取线网实时客流分布情况和车流运行状态，并在当前条件或其他设定条件下做出推算，最终实现实时计算线网车流和客流匹配度以及调整方案。对线网条件、列车资源等进行动态分析，根据实时及预测客流情况，研究行车间隔、行车交路动态调整的可行性。针对网络化运营的实际需要，进行互联互通线网运力资源实时调整的可行性分析，重点对动态调整目的、运输方案调整机制和不同层面的运能不匹配情况进行分析，提出列车开行计划的评估—调整机制，实现运行间隔调整、交路调整、快慢车调整等功能。通过构建全局调度系统，实现线网级监视、控制、运能协调、运输方案动态调整功能，将线路级分散调度整合为线网级统一调度，提高调度指挥效率。该机制原理为一种预防性事前控制，通过预测客流判断列车开行是否合理，再根据具体情况制定调整措施[2]。

3.3列控系统云化

随着云技术在城市轨道交通领域的逐渐应用，列车控制系统云化部署开始被研究。列控系统云化技术是利用现代息技术、计算技术和通技术，实现控制系统的数字化、智能化，实现云端应用对末端轨旁元素的直接控制。列控系统云包括两部分，一是涉及列车控制及行车安全的安全云，二是完成度指挥、运营维护、设备诊断功能的非安全云。安全云负责计算列车移动授、发布安全令，以及列车运行安全边界防护，处理来自轨旁设备、车辆接口、距的相关息。安全云应与非安全云物理隔离，保证安全云的平台隔离，同时安全云与硬件平台绑定，保证安全云服务器硬件独立于其他云硬件载体，安全云应用系统独享硬件资源，实现安全运算过程的独立性。安全云应实现二乘二取二的安全冗余结构，并通过SIL4安全认证。

3.4PIS互联互通视频直播补包服务

由于车地无线网络的特点，无线网络的数据传输质量受到环境的极大影响。马赛克现象经常发生在车辆上的实时视频中。为了保证PIS上直播视频的质量，有必要通过补充包服务来保证数据传输质量。根据青岛地铁的建设，车载PIS系统的跨线直播业务补充服务部署了网络编辑和广播中心（PCC），以满足车载PIS系统流畅的直播需求。视频补偿服务部署在线网络编辑和广播中心（PCC）补偿流程如下：（1）车载PIS系统从在线网络编辑与广播中心PIS系统视频服务器主和备用两个标准清晰度直播视频流。正常情况下，通过本线视频包补充服务器实现直播视频包补充服务。（2）车载PIS系统全线运行时，通过PCC网络编播中心实现视频直播补充套餐服务。不同PIS制造商的补充包服务安装在PCC网络编辑和广播中心。（3）车载PIS系统接收来自列车TCMS系统的跨线运行信号，并通过当前线路信息判断车辆是否换线。（4）车载PIS系统跨线运行至新线，完成新线直播服务器组播组地址等信息的更新，实现跨线直播服务。车载PIS系统视频直播补充套餐服务客户端通过新线PCC网络编播中心实现视频直播补充包功能[3]。

3.5信号转化技术

信号转换技术是对不同类型的数据进行转换，以实现管理系统与子系统之间的信息传输。目前，我国许多城市的轨道交通系统都采用了两套或两套以上的信息管理系统。不同的系统适用于不同的数据格式。如果数据格式不协调，则无法在两个或多个系统中传输信息，因此无法实现互连。信号转换技术是对信息格式进行转换。数据处理系统可以识别特定的数据格式，然后将相关指令转换为系统可以识别的另一组数据格式，以实现信息传输。例如，英国信号系统和国内信号系统使用不同格式的信息传输系统。这两个系统无法实现信息交换。他们需要通过统一的系统处理数据格式以实现交换。许多城市的早期信号系统使用英国生产的系统，而新的信号系统主要使用国内系统，更换系统的成本很高，此外，需要迁移以前的数据信息，工作量非常大。为了解决这些问题，可以应用信号转换技术。

结束语

总之，为满足轨道交通信号控制的需要，应最大限度地提高轨道交通运营管理水平。运营单位必须更加重视轨道交通信号系统，根据实际控制需求开发信号系统的使用功能，选择最佳控制模式，积极推动现有信号系统向智能化、网络结构普遍化、标准化和多模式冗余发展，为中国轨道交通产业的快速发展保驾护航。

参考文献：

[1]李维锋.城市轨道交通信号系统互联互通解决方案[J].数字通信世界,2021,(05):90-91+93.

[2]张平.轨道交通互联互通自动信号系统的应用研究[J].决策探索(中),2021,(03):75.

[3]朱鹏飞.轨道交通信号系统互联互通关键技术研究[J].现代经济信息,2021,(13):373.