基于车车通信列控系统的城市轨道交通列车运行效率分析

[目的]城市轨道交通T2T(车车通信)列控系统是一种新型的信号系统,其通过资源化管理方式对轨旁设备进行管控。为了验证该系统的优越性,需对该系统下的列车运行效率进行分析。[方法]针对T2T列控系统,基于资源管理层面和安全防护原理的特点,在折返工况下,将原本由联锁控制的双动道岔转变为两个单动道岔,并基于列车精确自定位实现ATP(列车自动防护),提高了岔区线路资源的使用能力;在区间和车站追踪工况下,通过前后车对于车速、加速度、所处线路位置等信息的实时互传,利用相对速度安全防护原理进一步缩小了列车的追踪间隔。通过上述两方面的技术革新,结合城市轨道交通线路的实际数据,对站后交叉渡线折返、站前单渡线折返、区间与车站追踪等运营场景进行了模拟仿真计算,确定了T2T列控系统的折返能力和区间追踪能力。[结果及结论]相较传统的CBTC(基于通信的列车控制系统),T2T列控系统在折返能力、追踪能力等方面均有着显著提升,更加适应于超大运量的城市轨道交通线路;T2T列控系统架构简单,轨旁设备少,尤其适合城市轨道交通的大修改造项目。

城市轨道交通全自动运行线路多专业速度控制与匹配设计研究

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析通信、信号、车辆、线路、环境等对全自动运行(FAO)线路列车运行速度的限制,提出列车自动运行(ATO)模式、列车自动防护(ATP)模式、蠕动模式和洗车模式4种典型运行模式下的速度匹配控制方案,讨论了根据线路等级速度拟定正线区间结构设计速度、车辆构造速度、车辆超速防护触发速度、车辆最大动态包络线计算速度、最高ATP顶篷速度、最高ATO目标速度的方法,并给出多专业匹配设计关键速度建议值。同时借助仿真手段,结合不同站间距设置与最短时间速度曲线计算,进一步针对速度等级为80,100 km/h以及120 km/h的线路分别讨论了站间距的匹配设计,建议三者站间距分别不少于1.0,1.4 km以及2.5 km。开展多专业速度控制与匹配设计的优化,有助于最大化发挥系统和设备性能,保证线路整体运营水平。

多层次路网接轨站联锁系统功能及接口方案探讨

[目的]在多层次路网中,不同信号制式线路的接轨站面临着多种挑战,为满足多网融合运行的新需求,有必要深入研究并提出接轨站联锁功能和接口配置方案。[方法]通过对比CBTC(基于通信的列车控制)与CTCS-2(中国列车运行控制系统二级)信号制式下联锁系统的差异性,详细分析了信号控制功能需求、建设运营需求,进而明确了接轨站联锁系统的功能要求。在此基础上,进一步分析了联锁系统的接口对象和接口内容,最终构建了接轨站联锁接口配置方案。[结果及结论]接轨站联锁系统不仅需要完成基本的进路安全防护功能,还应能够适配多种信号制式对基础信息提供的要求,具备移动闭塞适应性,以及区间结合、站台门控制、保护区段防护、自动折返进路办理、运行灵活调整适配等全面功能。同时,接轨站联锁系统应支持信号安全数据网、有线环网、无线网、继电等多通道接口,以确保系统的兼容性和可靠性。

基于增强积分双谱的轨道交通辐射源识别方法

[目的]城市轨道交通无线通信系统中存在大量外部干扰信号,对行车安全构成重大隐患。针对辐射源射频特征易受噪声与干扰影响,导致识别准确率低的问题,须提出一种基于增强对角积分双谱的通信辐射源个体识别方法,为轨道交通无线通信系统安全保障提供有效新途径。[方法]分析了对角相关局部积分双谱(DCLIB)的数据处理过程及原理,阐述了双谱变换的计算、增强对角积分双谱的计算、自适应双谱积分区间的划分,以及基于残差网络的辐射源识别方法。基于实际Wi-Fi(无线保真)设备进行仿真试验,对DCLIB方法和其他辐射源识别方法的识别效果进行分析对比。[结果及结论]DCLIB方法先估计通信辐射源信号的双谱,并利用次对角线各平行线的自相关特性形成新的谱信息以增强信号的细微特征;然后依据谱信号强度自适应选取合理的谱信号积分区间,在降低噪声影响的同时降低算法的计算复杂度,从而获得增强的对角积分双谱;进而将所提DCLIB信号作为辐射源的射频指纹特征,采用深度残差网络实现辐射源个体识别。基于实际Wi-Fi设备的仿真识别试验结果表明,DCLIB方法的识别准确率最优,并具有良好的抗噪声性能。

城轨GOA4级全自动运行系统运营风险闭环控制方法研究

GOA4级全自动运行(FAO)技术在我国城市轨道交通的快速发展中得到了广泛应用,由于取消了司机的现场把控,如何通过有效的技术和管理手段保障全自动运行系统在异常情况下的运营安全是一个非常重要的问题。结合全自动运行系统的特点,并借鉴欧洲铁路标准中系统安全的实践理论,提出基于运营场景进行风险识别、风险评估、安全需求分析,以及从技术和管理角度进行风险闭环控制的方法,对提升城市轨道交通全自动运行安全预警和动态管控能力,实现降本增效具有一定的指导意义。

基于信息备份技术提升城市轨道交通数据单向传输可靠性的设计方法

[目的]为了应对城市轨道交通系统各个子系统间复杂接入带来的潜在安全威胁,中国城市轨道交通协会提出安全生产网和外部服务网间应实施物理安全隔离。既有传输方式下,数据单向传输过程中经常发生丢包、误码等问题,需要寻求新的方法,以提高城市轨道交通数据单向传输的可靠性。[方法]阐述了单向安全隔离系统的传输原理及存在问题,以及单向安全网关内的代理、会话配置的情况。分析了传输异常3种类型(代理次序混乱、会话次序混乱及传输超时)的判断方式。提出了基于信息备份的数据传输方法,设定了备份信息的首部格式,制定了基于信息备份技术的数据传输方法检查传输异常的技术流程,并对该方法进行了试验验证。[结果及结论]该方法能够有效解决城市轨道交通数据单向传输可靠性低的问题。

城市轨道交通带上盖物业开发的停车场无线通信覆盖方案及关键技术

[目的]城市轨道交通带上盖物业开发的停车场设计非常复杂,需增加较多的柱网,且上盖物业开发后,综合楼楼顶架设全向天线将无法覆盖停车场地面区域。为了有效解决带上盖物业开发的停车场无线通信覆盖,需对带上盖物业开发停车场的无线通信覆盖方案及关键技术进行研究。[方法]以西安地铁6号线带上盖物业开发的纺织城停车场TETRA(泛欧集群无线电)通信系统工程设计为依托,鉴于无线通信覆盖工程的难点,提出了无线通信系统的频率规划分配方案;针对该停车场的运用库、道岔区、出入段线以及场内非盖下区域道路,提出了无线通信覆盖方案。[结果及结论]纺织城停车场采用FA频组进行无线覆盖时,保证了频率间隔,避免了同频干扰;纺织城停车场引入公安无线通信系统,采用与专用无线通信系统信号合路覆盖方案;盖下停车场区域采用定向天线替代楼顶全向天线覆盖方式,其中运用库采用天线对射,咽喉区采用天线补强,U型槽采用天线覆盖解决越区切换,周边道路利用建筑物侧墙或立柱采用定向天线进行覆盖。提出的带上盖物业开发的停车场无线通信覆盖方案,降低了系统干扰以及对既有运营的影响,有效解决了盖下停车场的无线通信覆盖,节约了工程投资。

苏州轨道交通3号线与11号线贯通运营信号系统改造方案

[目的]为实现苏州市与上海市的客流衔接,苏州轨道交通3号线与11号线在唯亭站单点衔接,乘客通过站厅付费区进行换乘。该站厅换乘方案限制了3号线与11号线的运能。为满足运能提升的迫切需求,需对3号线与11号线贯通运营信号系统进行升级改造。[方法]分析了3号线与11号线信号系统既有现状和技术差异;提出了基于不同无线通信制式、满足两线贯通运营需求的信号系统改造方案;根据3号线与11号线信号系统改造项目工程筹备计划,设计了信号系统改造实施方案,分别对信号车载子系统、ATS(列车自动监控)子系统、正线车站信号子系统及段场信号子系统进行改造。[结果及结论]通过对3号线与11号线信号系统进行适应性改造,实现了列车跨线无人驾驶运行,车载ATC(列车自动控制)设备、ATS服务器、工作站硬件兼容互换,车地无线通信无扰自动切换。列车可在3号线与11号线两线以无扰全自动驾驶模式贯通运行,提高了城市轨道交通运行效率,提升了乘客出行体验。

基于BB84协议的量子保密通信在城市轨道交通的应用分析

[目的]城市轨道交通关键信息系统通常采用经典密码学算法进行数据加密。量子信息学的发展对经典密码学的信息安全性造成了极大的威胁,因此有必要对量子保密通信在城市轨道交通场景下的应用进行研究。[方法]介绍了量子保密通信的基本原理及基于BB84协议的量子密钥分发原理。基于BB84协议的密钥分发流程,构建了基于城市轨道交通的量子保密通信的基本结构,对有无监听2种情况下密钥的生成过程进行了举例说明。提出了2种适用于城市轨道交通量子保密通信的组网方案,并分析在城市轨道交通场景下量子保密通信应用中需要注意的问题。[结果及结论]基于BB84协议的量子保密通信体系适用于城市轨道交通关键信息系统的数据加密。该技术应用于城市轨道交通时,选择分散加密还是集中加密方式,应结合被加密系统的数据流量及流向予以确定。需重点关注量子保密通信系统的成码率、设备可靠性、鲁棒性。

城市轨道交通安检配置优化策略研究

通过计算车站进站通行能力,提出差异化安检模式,并从临时安检和检票闸机配置提供优化方案,系统形成安检配置优化策略。结果表明:车站现有安检模式很难满足高峰时段乘客进站需求,基于差异化安检模式的优化策略能够显著提升安检通过能力,并且安检排队长度有明显改善。

列车自动驾驶(ATO)季节性调节方案探讨

ATO目前已广泛应用到地铁列车的车载信号系统,提高地铁列车的运行效率,而列车的制动性能对ATO控制精准停车有比较大的影响。列车制动性能,特别是气制动性能可能存在一定的不稳定性,对ATO发出制动指令的响应会出现较大的偏差,其中一个较重要因素就是季节以及气温的影响。探讨针对列车制动季节性变化进行相应的优化、增加自动驾驶系统的自适应能力的方法。结合制动性能变化,对每一个制动变化时段做出单独的制动驾驶控制策略组,在相应的时间段(或其他设定条件)自动切换、调节,使在不同的列车制动性能下,自动驾驶系统均能实现精准停靠站台,提高乘客上下车效率。

5G+泛无线融合技术在地铁施工人员定位中的研究

5G网络的大宽带、少延时、广接入奠定了各行各业必要的网络基础设施,并推动着城市轨道交通建设的不断丰富。为了有效解决在地铁施工建设发生意外时,救援人员无法精确获取施工现场人员的实时位置,无法快速到达事故地点实施营救等问题,基于“5G+泛无线”融合技术方案,逐一分析Wi-Fi、蓝牙、RFID、超声波、UWB等定位技术优缺点,在充分结合城市轨道交通地下应用场景后,最终提出采用“5G+蓝牙”融合定位技术方案,通过构建5G网络与蓝牙定位两张网络,进行定位数据回传、完成信息上报,使5G微基站成为移动蜂窝网络和蓝牙定位网络的信息汇聚中心,从而达到准确定位的效果。

轨道交通LTE系统等保接入方案及实现

根据西安地铁14号线研究对承载信号业务的LTE系统增加3级等级保护的具体方案及步骤,针对14号线线路特点提出2个可行的等级保护接入方案,并通过网络架构及性能评估比较,选择最优的等保接入方案,确保网络传输的安全稳定。同时通过等保系统相关接口配置、注意事项等描述,详细阐述涉及行车安全的LTE系统在增加等级保护过程中的重要步骤,确保网络安全,为轨道交通信号系统的行车指挥和列车运行控制提供重要保证,为后续轨道交通等保接入提供可参考价值。

巴西圣保罗13号线车载ATC系统设计

介绍巴西圣保罗城市轨道交通概况,描述巴西圣保罗地铁13号线信号系统。着重对巴西圣保罗地铁13号线车载信号系统详细分析,对车载ATC的系统组成、驾驶模式和主要系统功能进行分析和论述。对轨道电路接收和处理功能、超前速度监控功能、列车制动力监控功能进行详细分析,并提出设计方案。

广州18及22号线快慢车运营模式研究

针对广州18及22号线长大区间、Y型交路等复杂运营需求,提出相应的快慢车运营解决方案,并通过仿真测试进行数据模拟,形成快慢车运行模式下的信号系统解决方案,为类似项目的信号系统设计提供有效的技术支持。

复杂条件下地铁CBTC信号系统接入既有线的解决方案

地铁线网规模的逐步扩大,受限于规划、审批、需求变化等因素,分期建设、分期开通的地铁建设工程越来越多。如何在不影响既有线正常运营条件下完成信号系统的全功能接入是线路开通的关键。结合大连地铁2号线二期北段信号系统工程项目实施经验,提出复杂条件下CBTC信号系统的接入方案,该方案降低安全风险并减少调试时间,可以提供类似项目借鉴和实施经验。

既有线信号系统智能运维平台建设思考

信号系统作为保障城市轨道交通列车运行的重要系统,其制式日新月异,同时信号设备种类也变得更加庞杂,这就对信号系统的运维保障提出了更高要求。传统的维护方式已经不能满足当前的运营生产需求,通过对既有线路信号系统智能运维平台建设的思考,提供一种通过建设智能运维平台,解决既有线信号系统维护困难的方法。

地铁通信电源系统技术及安全控制

随着城市交通的快速发展,地铁系统已成为现代都市生活中不可或缺的一部分,而地铁通信电源系统作为地铁系统中的重要组成部分,能够为车站和列车之间的通信提供稳定可靠的电力支持,具有关键作用。基于此,阐述地铁通信电源系统的构成和工作原理,分析地铁通信电源系统的主要供电技术,探讨地铁通信电源系统的安全控制,以期为相关人员提供参考。

城市轨道交通信号智能运维系统关键技术及应用研究

本文深入分析了运维系统在现代城市轨道交通中的重要性以及设备维护过程中存在的问题。研究了智能化城市轨道交通信号运维系统架构、智能运维过程中所需使用的先进技术以及在运维系统中应用的可行性,强调了大数据技术应用的必要性。提出了一种基于大数据和人工智能技术的城市轨道交通信号系统智能化运维架构,该架构运用微服务技术进行搭建,融合了大数据分析、机器学习等先进技术,进一步提高城市轨道交通信号运维系统的自动化和智能化程度。

基于Modbus/TCP协议的ATS与FSK系统间通信接口设计

根据墨西哥某城市地铁指挥控制系统的设计需求,列车自动监控(ATS)系统与频移键控(FSK)系统之间数据交互采用网络接口,基于Modbus/TCP协议实现相应的以太网通信。为此提出基于Modbus/TCP协议的ATS与FSK系统间通信接口设计方案:利用Modbus/TCP协议的扩展灵活性,在传统Modbus/TCP协议的基础上进行扩展,实现ATS与FSK系统间的模拟列控信息、列车检测信息、FSK传输配置信息、网络配置信息的安全可靠传输;为了高效便捷地将从网口接收的信息解析后传输给FSK系统,选择在ARM/Linux+FPGA平台上实现通信接口。测试验证结果表明:该通信接口设计方案结构清晰且方便移植,能够正确有效地实现ATS与FSK系统间通信。