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1、無線通信列車控制技術(shù)研究論文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)濟發(fā)展促進了ATC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)合國外實施互聯(lián)互通的經(jīng)驗和中國國情,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(Communication2BasedTrainControl,簡為CBTC)系統(tǒng)采用先進的通信、計算機技術(shù),對列車實現(xiàn)連續(xù)控制。它擺脫了軌道電路對
2、列車占用的判別方式,突破了固定閉塞的局限性,可以實現(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CBTC的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢及對于實現(xiàn)互聯(lián)互通和項目設(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(ATC)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,而移動通信技術(shù)的發(fā)展也將極大影響ATC系統(tǒng)發(fā)展的進程(見圖1)[2]。圖1列車
3、控制技術(shù)的發(fā)展無線CBTC采用無線通信系統(tǒng),通過開放的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了列車與軌旁設(shè)備實時雙向通信,信息量大,并通過采用基于IP標準的列車控制結(jié)構(gòu),可以在實現(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CBTC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)濟優(yōu)勢5學(xué)海無涯由于無線CBTC可采用移動閉塞的制式,
4、列車能以較小的間隔運行,可使運營商實現(xiàn)“小編組,高密度”的運營模式,這使系統(tǒng)可在同樣滿足客運需求的基礎(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)核心通過軟件實現(xiàn),使其在硬件數(shù)量上大大減少,因而可以降低維修費用,從而降低系統(tǒng)生命周期成本。2.2采用無線CBTC可實現(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準、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CBTC的各控制子系統(tǒng)間的邏輯接
5、口均通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實現(xiàn),數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用開放式的國際標準后,子系統(tǒng)間的接口也可實現(xiàn)標準化;而通過采用序列號、循環(huán)冗余校驗等方法進行對安全關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的保護和接入防護,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CBTC將會有利于實現(xiàn)互聯(lián)互通。在對既有的點式列車自動防護(ATP)傳輸系統(tǒng)或編碼數(shù)字軌道電路的改造中,采用無線CBTC對其車載設(shè)備和軌旁設(shè)備進行一定的改造后(主要是增加網(wǎng)絡(luò)接口和無線控制子系統(tǒng)),可實現(xiàn)既有信號系統(tǒng)與無線CBTC的疊加,從而達到既有線路與新的無線CBTC線路的互聯(lián)互通。通過
6、模塊化的結(jié)構(gòu)、強有力的接口設(shè)計和事件描述,無線CBTC強調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用層和開發(fā)層的獨立性,而強調(diào)應(yīng)用層之間的接口標準。采取開放式的國際標準可以使國內(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),逐步實現(xiàn)整個系統(tǒng)的國產(chǎn)化。2.3國外的互聯(lián)互通項目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統(tǒng)(UrbanGuidedTransportManagementSystem,簡為UGTMS)[4]是由歐洲委員會于2000年提出的一個研究項目,旨在歐洲范圍內(nèi)建立一個城市軌道交通領(lǐng)域內(nèi)的共同標準和規(guī)
7、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)更加靈活以滿足運營商的需要。項目的參與者來自于運營商、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)控及維護輔助系統(tǒng)等。UGTMS的目標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。5學(xué)海無涯UGTMS分三個階段進行:第一個階段的主要任務(wù)是回顧和評價歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)(ERTMS)的功能需求規(guī)格書,進行ERTMS以及柏林、倫敦、馬德里、紐約和巴黎的先進項目與UGTMS的基準比較(Benchm
8、arking),定義UGTMS的功能需求規(guī)格書(FRS)。第二個階段將完成FRS,建立系統(tǒng)需求規(guī)范書(SRS),建立功能接口標準I/F形式/安裝/功能接口規(guī)范書(FORMFitFunctionalInterfaceSpecifications,簡為FFFIS)。第三個階段將進行實際規(guī)模的示范線試驗。與UGTMS同時進行的還有國際電聯(lián)IEC(In2ternationalElectro2technicalCommission)的標準化項目IECWG40,旨在
