信号技术发展研究

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摘要：目前，我国城市轨道交通（以下简为“城轨”）进入发展的高峰时期，部分城市已进入网络化运营阶段，通车里程接近发达国家城市水平。“十一五”期间，全国特大城市的地铁和轻轨通车里程超过了1500km。据不完全统计，目前国家批复的25个轨道交通建设规划城市至2016年将新建轨道交通线路89条，总建设里程达到2500km，投资超过9000亿元。我国业已成为当今世界最大的城轨市场，因此，以信号、车辆为代表的核心装备技术自主化对于支撑行业未来的健康可持续发展尤为关键。
关键词：城市轨道交通；信号系统；自主化发展；策略
铁路通信信号技术是铁路运输安全稳定的有力保障，所以实现通信信号技术的新发展，是现代铁路发展的必然需求。本文首先分析了铁路通信信号技术特征，接下来详细介绍了我国城轨信号自主化发展现状，最后对城轨铁路交通信号技术的研究与展望进行详细阐述，希望给行业内人士以借鉴和启发。
1铁路通信信号技术特征
从普快到动车、高铁，展现出我国铁路事业快速发展的现实。随着列车速度的不断提升，其对于通信信号技术的要求也日益提高。铁路通信信号技术不以单一的技术形态呈现，而是与其他系统组成有机整体，以确保铁路运行的安全与效率。随着科学技术的不断发展，在先进的计算机技术、信息管理技术的推动下，铁路通信信号技术也有了本质的发展。对此，铁路通信信号技术具有高效率、可靠性等特点，为铁路运输的安全提供了有力保障。本节简单阐述下铁路通信信号技术的高效率、可靠性。（1）高效率。为了更好地适应社会发展对铁路运输的需求，我国近年来加大了铁路的建设力度，从青藏铁路的建设通车到沪昆高铁的试行，都表明我国铁路事业发展到了历史新阶段。高效率是现代铁路建设的基本目的，通过通信信号技术，强化对列车的调度指挥、运营管理，也实现了信息的高校传输。（2）可靠性。铁路运输具有特殊性，运行的安全稳定尤为重要。铁路运行的安全，很大程度上依托与先进的通信信号技术。例如，从2011年甬温线动车事故可以看出，通信信号技术在列车运行中的重要性。
2我国城轨信号自主化发展现状
信号系统主要由ATS（列车自动监视）、ATP（列车自动保护）、ATO（列车自动运行）、CI（计算机联锁）、DCS（数据通信）、信号基础设备等多个子系统组成，其设备遍布于全线各处和所有列车，是城轨列车安全运行的控制中枢，具有数字化、一体化、网络化的技术特点。我国城轨的蓬勃发展，为信号系统提供了广阔的应用市场。与之相对应，我国城轨信号系统的自主研发工作却长期严重滞后于城轨建设的发展。目前，国内尚无供货商可以独立提供整套与国外同类产品具有竞争力的信号系统，在城轨建设中信号系统只能整系统进口或者关键子系统进口，国内供货商仅提供配套设备和部分技术服务。国外信号技术的引进，一方面暂时满足了国内城轨行业的发展需要，另一方面也使得我们有机会接触到国外城轨信号前沿技术和发展趋势。然而，毫无疑问，国外厂商没有动力和义务把核心技术转让进来。现实情况是，国内城轨信号系统设备的引进过程，似乎成为了国外信号技术的试验过程，很多在国外尚未有成熟应用业绩的新技术、新系统被引进，为日后运营带来了不稳定因素。目前我国城轨信号系统基本以西门子、阿尔斯通、泰雷兹、安萨尔多等国外厂商为主。在建设运营过程中，这种现状暴露出以下弊端：（1）建设阶段，信号核心技术掌握在外商手里，用户处于弱势地位，只能被动接受进口信号系统高昂的造价和较长的调试工期。（2）运营阶段，采用进口设备对系统维护和服务造成了巨大困难，甚至一些轻微的系统故障都难以得到及时处理；此外，备品备件长期依赖于国外供应商也导致了维护成本增加。
3城轨铁路交通信号技术的研究与展望
3.1城轨交通信号系统技术的构成
CBTC城轨交通信号系统是基于通信传输技术基础之上所建立的全新数字化列车控制系统，它俗称移动闭塞技术。它的主要结构构成包括了控制中心计算机设备、列车定位测速设备、车载计算机设备、DCS（DistributedControlSystem，分布式控制系统）通信传输网络设备等等。整个控制中心负责为运行状态中的列车下达命令、授权处理列车的移动发放、限速、扣车与跳停等等行为。目前我国大部分车站都会采用基于无线定位技术的CBTC系统，它其中还包含了车载无线设备以提高对列车的测速精度。这其中包括了加速度计、多普勒雷达等等先进设备。整个系统中还兼容地面有线网络传输与车地无线网络传输两大设备，它们满足了列车在运行过程中的一切有关铁路信号传输的技术要求。从技术角度讲，CBTC系统基本舍弃了传统轨道电路技术内容，而是通过数字化技术来重新对列车进行定位，它能够提供车载测速电机技术、电子地图技术以及实时记录列车运行状态技术和无线通信传输技术，可以在每0.5s间隔内就完成一些列车位置定位，并将列车位置具体信息回馈到后台控制中心，控制中心将信息处理后再次反馈给运行列车，帮助列车控制最大运行速度及停车距离，实现对列车状态的连续追踪运行，最大限度提高列车的运行效率与安全性。
3.2通信信号网络化技术
现代铁路运输更加强调运输综合调度的重要性，而通信信号网络化技术是基础。通信信号网络化的实质就是在网络化的基础之上，实现良好的信息化。这样一来，有助于铁路运输的智能化、集中性管理。当前，铁路通信信号技术的革新，不再是简单的信号组合，而更多地强调基于技術的创新，实现通信信号系统功能更加完善。在系统内部，各技术之间处于相互独立的工作状态，而各技术之间又需相互联合，以更好地实现信息的交换，构建适合铁路通信的网络化结构。例如，在10余年的建设与完善中，我国的TMIS、TDCS等系统的全路覆盖，就是通信信号系统网络化的具体实例。
3.3国家政策扶植为信号技术自主化发展提供有效保证
城轨信号系统事关运营安全，准入门槛很高，在工程招投标工作中通常会对信号系统的开通业绩做出明确规定，无形中为信号系统的自主化发展工作设置了障碍。这也是长期以来国产设备难以取得有效突破的瓶颈。近年来，国家制定了包括《首台（套）重大技术装备试验、示范项目管理办法》、《自主创新产品认定管理办法》等在内的多项政策措施，鼓励自主创新，加大扶持力度。客观上，城轨信号系统自主化发展初期，需要国家在科研立项审批、审查鉴定，以及工程招投标、市场准入条件等方面制定有进入和退出机制的具体扶植政策。信号产业的良性发展壮大，离不开政府管理部门、科研单位、用户单位等多方的协同努力，共同培育。
4结语
当前我国铁路信号技术一方面参考借鉴国际技术标准，一方面也迎合我国铁路行业领域的CTCS技术标准来研发符合我国实际需要的铁路信号技术运作内容，将传统的联锁闭塞控制逐渐转化为固定闭塞、移动闭塞，提高列车运行调度水平的同时，更持续推动了我国铁路运输的现代化发展进程。
参考文献：
[1]冯林.浅谈铁路信号技术的发展[J].建筑工程技术与设计，2015（16）：2258-2258.
[2]王峰.试析通信设备与数字技术结合对铁路信号技术的促进[J].科技创新导报，2014（12）：20-20，22.
（作者单位：成都地铁运营有限公司）