智能化背景下轨道交通信号系统发展趋势探析

智能化背景下轨道交通信号系统发展趋势探析

发布时间：2021-07-13T05:15:31.772Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：阚雨婷

[导读] 从当前的城市轨道交通领域来看，安全方面的管理是有待提高的。从以往的工作实际中也可以发现，大部分的地铁在信息安全管理方面，以及体系架构方面上都没有充分考虑安全问题。

江苏省徐州技师学院江苏徐州 221000

摘要：随着国内城镇化发展不断深化，城市交通运输建设不断完善，轨道交通运输成为国内一线城市的基础配置，传统的城市轨道交通在控制上需要人工辅助控制，在效率与安全上存有一些不足。轨道交通信号系统是控制系统中的重要组成部分，可保障列车安全运行，是一种高效的自动化系统。近年来，我国的城市轨道交通逐渐向网络化、智能化、信息化方向发展，自动驾驶技术、车辆通信技术、互联互通和信息技术也得到了相应发展。文章基于智能化背景，分析轨道交通信号系统发展趋势，为城市轨道交通的进一步发展奠定基础。

关键词：智能化；轨道交通；信号系统；发展趋势

1城市轨道交通信号系统运行中存在的风险

1.1安全政策规范欠缺，安全意识薄弱

从当前的城市轨道交通领域来看，安全方面的管理是有待提高的。从以往的工作实际中也可以发现，大部分的地铁在信息安全管理方面，以及体系架构方面上都没有充分考虑安全问题。同时，在实际工作中，针对工程的设计、开发、运营，以及维护等各个环节，也未进行有效的信息安全规范准则。包括员工安全理解在内的各项事宜，仍停留在传统的行车安全方面。对此，对这一问题，还需要企业和工作人员进一步强化安全风险的防范意识。

1.2生产系统终端管理不完善

从城市轨道交通信号的系统运行来看，在其部分终端内，尚未进行杀毒软件的安装，以及尚未进行及时的升级。包括USB方面也没有落实好有效的封锁，从而导致了USB的违规使用问题。期间，一旦通过USB设备带入了病毒，便极容易威胁整体的系统设备，从而给系统的运行带来负面影响。此外，从部分终端来看，也存在安装了非工作需要软件的问题，同样需要对其进行及时的解决。

1.3不可抗拒风险

城市轨道交通信号系统运行中的不可抗拒风险主要体现在两个方面：即关键设备软硬件的非常规后门、关键设备的运维风险：首先，从前者来看，信号系统的关键软硬件设备大都是国外的产品，也有国外的生产厂掌握着核心技术，因此，便加剧了非常规后门的风险。同时，就我国国内的实际情况而言，尚不具备针对关键设备软硬件后门检测的完善手段，当其出现了国家之间的对抗时，此类风险将会被无限放大；其次，从后者来看，我国目前在系统维护方面，同样十分依赖国外的厂商，基本上不具备自主的维护能力。对此，就这一问题而言，国外的连续外包服务可靠性其实是无法保障的，一旦出现了国外厂商的服务停止，便会导致设备的无法更新和无法维护。

2信号系统改造必要性的判断

通常情况下，对于已经达到或部分达到大修年限的信号系统而言，其设备多已老化，常发生故障，已对运营造成一定的影响。只有解决既有信号系统存在的老化问题，有效提高信号系统的可靠性和可用性，才能长期维持线路的高水平运营服务质量。要解决信号系统的老化问题，更新改造势在必行。判断线路的信号系统是否进入改造周期，需从多角度考虑。

2.1从信号系统的使用寿命考虑

信号设备的整体使用寿命一般不超过20年，如全信号系统使用年限已达合同约定年限或15年以上的，则该信号系统经评估后可确定更新改造方案。

2.2从运营效率考虑

早期开通的线路多处于市中心繁荣地段，其客流量增长明显，而既有信号系统的设计能力、可靠性及可用性均无法满足客流日益增长的需求，迫切需要通过升级改造来提高运营效率，提升服务质量。

2.3从技术先进性考虑

早期建设的信号系统技术老旧，设备体量较大，在原有设备基础上，即使技术再发展，也无法直接实现智能化。此外，部分线路信号系统的备品备件已无法满足正常运营要求。这些线路的设备在更新改造的同时还要提升智能化水平。

可见，对于国内开通较早线路的信号系统，应按相关规定，对系统能力、设备物理状态、备品备件和风险源控制情况开展技术论证，以确定更新改造方案。

3智能化背景下城市轨道交通信号系统应用技术

3.1无人驾驶技术应用

轨道交通无人驾驶技术也被称为全自动驾驶技术，指城市轨道交通列车引入自动驾驶系统，以提高列车运行的安全性，降低列车运输成本。在自动驾驶模式下，列车自动唤醒，打开自检，检查后自动到达终点返回。在每一次循环结束后，行驶数据会上传到系统，并进入自动休息状态。轨道交通全自动技术中有DTO模式有人值守模式和UTO无人值守模式。无人模式在监控系统下全自动化运行，可解决列车运行中传感器异常等问题，自动驾驶系统能有效对其进行处理。

首先，对轨道交通运行数据进行采集，实现对轨道交通整体运行状态的监管控制，根据运行状态全面控制列车运行。列车性能自我控制和唤醒是耦合的过程，按规定的计划启动运行，向远方传递命令信号，通过核心处理器向不同硬件模块传输指令，列车ATS系统开始监控唤醒。

其次，通过数据通信、信息网络完成与其他子系统的协调配合，实现各设备的监管控制。在使用无人驾驶模式时，需要完成静态试验，包括车门、制动器、空调、照明和牵引试验，进行前、后锁闭和管道等动态试验。

最后，车辆可以进行自动运行，以便对运行中的突发情况进行有效管理。车辆系统、地面系统采用冗余技术，车辆系统中有完善的速度传感器和继电器等硬件设备，与地面系统通信传输形成完整的监管体系，保障了无人驾驶技术的安全性。

3.2轨道交通信号系统互通互联

在人工智能技术应用更加广泛的背景下，完善轨道交通信号系统的互通互联较为重要。列车交通信号系统的互通互联是在物联网的基础上，改善了传统厂商单一ATC设备的通信，使列车、车站及站点不同资源实现数据共享，提高了列车调度与运行效率。该系统的连接使不同厂家的列车可以在不同厂家的铁路设施上运行。系统互通互联中需要新的通信技术即CBTC系统，可以保障车辆与站点之间的双向通信。由于不同厂家之间的CBTC系统数据传输接口存有差异，造成列车实际运行难以采用不同厂家的CBTC系统通信，无法实现互通互联。因此，在互通互联系统中需要明确标准，统一系统基础功能与接口模式，保障轨道交通信号系统互联互通，实现万物互联的通信目标，为轨道列车智能化发展奠定基础。

3.3车-车通信的轨道交通信号系统

在未来的发展过程中，在车辆与站点之间通信模式下，CBTC系统将得到更加广泛的应用。使用CBTC系统通信后，提高了列车与地面站点数据传输效率，提高了列车运行安全。同时，CBTC系统是列车自动控制的基础，可保障列车高速行驶过程中传输信号的质量，减少了区域电缆的铺设与维护。在提高列车不同区域灵活调度性能的基础上，改善了安全数据信息的双向传输。在CBTC系统中，无须计算机控制的联锁系统CI，只需管理站台门和轨道上的信号机。在车-车通信轨道交通信号中应用CBTC系统后，需要在列车控制器与列车ATS监控系统增加有关算法，通过算法优化传统通信模式，以实现智能化数据分析与信号发送，与其他车辆共享列车运行的实时位置，计算列车的最快运行速度与制动曲线，保障列车进出站点的精确无误。

结语

综上所述，在城市轨道交通信号系统运行风险应对中，有关部门和相关工作人员可以通过引进先进的技术安装方案、加大技术控制要点的明确力度、明确技术调试安装质量要点、异地试车线建设及补强、线路分段调试以及系统调试及联调联试优化等一系列方法来达到目的。意在从多个角度出发，针对目前城市轨道交通信号系统运行风险的实际情况，分析问题成因，找寻解决方法，制定更为科学、合理的方案策略，从而不断地提高工作效率和质量，确保城市轨道的安全运行。

参考文献：

[1]张荣琨.浅析城市轨道交通信号系统的发展趋势[J].商品与质量，2017（32）：194.

[2]孙守胜.城市轨道交通信号系统新技术发展前景[J].电子技术与软件工程，2019（24）：33-34

[3]郑婧婧，李志强.地铁信号系统智能运维规划分析[J].中国高新区，2019（18）：59.