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1、基于無(wú)線通信的列車(chē)控制技術(shù)與互聯(lián)互通摘 要 分析了基于無(wú)線通信的列車(chē)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了ATC系統(tǒng)從一個(gè)以硬件為基礎(chǔ)向以軟優(yōu)勢(shì)。采用基于無(wú)線通信的列車(chē)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,并有利于設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。結(jié)合國(guó)外實(shí)施互聯(lián)互通的經(jīng)驗(yàn)和中國(guó)國(guó)情,指出該技術(shù)對(duì)于上海新線建設(shè)及將來(lái)的互聯(lián)互通是一種可行的方案。關(guān)鍵詞 列車(chē)自動(dòng)控制,無(wú)線通信的列車(chē)控制,互聯(lián)互通基于通信的列車(chē)控制(Communication2BasedTrainControl,簡(jiǎn)為CBTC)系統(tǒng)采用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)列車(chē)實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。它擺脫了軌道電路對(duì)列車(chē)占用的判別方式,突破了固定閉塞的局限性,可以實(shí)現(xiàn)
2、移動(dòng)閉塞。本文將從列車(chē)控制技術(shù)的發(fā)展著手,探討無(wú)線CBTC的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)及對(duì)于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和項(xiàng)目設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的優(yōu)越性,并對(duì)其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用前景提出了看法。1 列車(chē)控制技術(shù)的發(fā)展和CBTC列車(chē)自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)的發(fā)展依賴(lài)于市場(chǎng)的需求以及各種新興的技術(shù)基礎(chǔ)。過(guò)去25年中微處理器的發(fā)展以及過(guò)去5年中移動(dòng)通信的發(fā)展,對(duì)ATC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(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展也將極大影響ATC系統(tǒng)發(fā)展的進(jìn)程(見(jiàn)圖1)[2]。圖1 列車(chē)控制技術(shù)的發(fā)展 無(wú)線CBTC采用無(wú)線通信系統(tǒng),通過(guò)開(kāi)放的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了列車(chē)與軌旁設(shè)備實(shí)時(shí)雙向通信,信息量大,
3、并通過(guò)采用基于IP標(biāo)準(zhǔn)的列車(chē)控制結(jié)構(gòu),可以在實(shí)現(xiàn)列車(chē)控制的同時(shí)附加其它功能(如安全報(bào)警、員工管理及乘客信息發(fā)布等)。目前國(guó)際上諸如Alcatel,Alstom,Siemens,Bombardier和Westinghouse等信號(hào)供應(yīng)商。均開(kāi)發(fā)出了各自的CBTC系統(tǒng)并在全球得到了廣泛的應(yīng)用。2 無(wú)線CBTC與互聯(lián)互通2.1 無(wú)線CBTC的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)由于無(wú)線CBTC可采用移動(dòng)閉塞的制式,列車(chē)能以較小的間隔運(yùn)行,可使運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)“小編組,高密度”的運(yùn)營(yíng)模式,這使系統(tǒng)可在同樣滿(mǎn)足客運(yùn)需求的基礎(chǔ)上,縮短旅客的候車(chē)時(shí)間,縮小站臺(tái)長(zhǎng)度和候車(chē)空間,降低基建投資;同時(shí),由于系統(tǒng)核心
4、通過(guò)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(wú)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(chē)控制的安全標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)軌的模型化以及列車(chē)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(jì)系統(tǒng)接口[3]。由于無(wú)線CBTC4的各控制子系統(tǒng)間的邏輯接口均通過(guò)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(kāi)放式的國(guó)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(guò)采用序列號(hào)、循環(huán)冗余校驗(yàn)等方法進(jìn)行對(duì)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(kāi)放數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全,因此采用無(wú)線CBTC將會(huì)有利于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通
5、。在對(duì)既有的點(diǎn)式列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)傳輸系統(tǒng)或編碼數(shù)字軌道電路的改造中,采用無(wú)線CBTC對(duì)其車(chē)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(wú)線控制子系統(tǒng)),可實(shí)現(xiàn)既有信號(hào)系統(tǒng)與無(wú)線CBTC的疊加,從而達(dá)到既有線路與新的無(wú)線CBTC線路的互聯(lián)互通。通過(guò)模塊化的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)有力的接口設(shè)計(jì)和事件描述,無(wú)線CBTC強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用層和開(kāi)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(kāi)放式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以使國(guó)內(nèi)廠商從系統(tǒng)部分元件的國(guó)產(chǎn)化著手(如通信系統(tǒng)等),逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。2.3 國(guó)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)UGTMS城市軌道交通管理系
6、統(tǒng)(UrbanGuidedTransportManagementSystem,簡(jiǎn)為UGTMS)[4]是由歐洲委員會(huì)于2000年提出的一個(gè)研究項(xiàng)目,旨在歐洲范圍內(nèi)建立一個(gè)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(huì)成本,并使交通系統(tǒng)更加靈活以滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)商的需要。項(xiàng)目的參與者來(lái)自于運(yùn)營(yíng)商、系統(tǒng)供應(yīng)商和科研院校。研究范圍包括:信號(hào)與聯(lián)鎖、列車(chē)控制、列車(chē)管理系統(tǒng)、供電監(jiān)控及維護(hù)輔助系統(tǒng)等。UGTMS的目標(biāo)是定義一個(gè)完全開(kāi)放系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)要求及接口的規(guī)范。UGTMS分三個(gè)階段進(jìn)行:第一個(gè)階段的主要任務(wù)是回顧和評(píng)價(jià)歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)(
7、ERTMS)的功能需求規(guī)格書(shū),進(jìn)行ERTMS以及柏林、倫敦、馬德里、紐約和巴黎的先進(jìn)項(xiàng)目與UGTMS的基準(zhǔn)比較(Benchmarking),定義UGTMS的功能需求規(guī)格書(shū)(FRS)。第二個(gè)階段將完成FRS,建立系統(tǒng)需求規(guī)范書(shū)(SRS),建立功能接口標(biāo)準(zhǔn)I/F形式/安裝/功能接口規(guī)范書(shū)(FORMFitFunctionalInterfaceSpecifications,簡(jiǎn)為FFFIS)。第三個(gè)階段將進(jìn)行實(shí)際規(guī)模的示范線試驗(yàn)。與UGTMS同時(shí)進(jìn)行的還有國(guó)際電聯(lián)IEC(In2ternationalElectro2technicalCommission)的標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目IEC
