地铁信号系统通信控制的技术的分析

RosalieJep

摘要：近年来，城市化建设不断深化，轨道交通系统在实践中的应用范围愈发广泛，由于地铁等轨道交通基建成本较高，需要高速度、高密度方式运营，务必要依靠先进的通信信号设备予以控制和管理。随着计算机、控制及通信等技术快速发展，为地铁信号系统建设和完善提供了极大的支持。
关键词：地铁信号系统；通信控制；技术
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0012-02
随着科学技术快速发展，为轨道交通建设和发展提供了极大的支持，能够为车与地面之间的信息、数据传输创建平台，将轨道电路变为无线信道。相比较以往传统固定闭塞、准移动闭塞，无线通信移动闭塞系统通过安装在轨道旁的无线设备，实现了车、地之间的双向通信，实现对列车速度、位置的实时监督和控制，从而有效提高运营有效性。
1 基于通信列车控制系统核心技术
基于通信的列车控制技术建立在连续列车控制基础之上，具体可以分为无线、环线及漏缆等多种形式，在实践应用中，能够摆脱用轨道电路判别对闭塞分区的占用，且能够显著突破规定闭塞局限性。从硬件结构来看，系统以控制中心设备为核心，车载与车站设备为执行机构，就功能而言，联锁、闭塞等功能通过软件统一设计，具有系统性，更为简洁和便利。系统不再需要新增设备，能够实现双向运行，且能够根据实际需求制定对应的调度策略[1]。实现通信控制的技术具体涉及如下几项：
1.1 自动控制技术
列车自动控制系统由两种制式构成，实现对列车的直接控制，根本是列车定位技术，利用尽量少的轨旁设备，与车载设备相连接，摆脱了运用轨道电路判断区间的闭塞局限性。在实践应用中，车载控制器所在区域的设备，能够发送列车所在位置，根据信息以列车行驶的方向，接入无线设备，作为授权重点，然后将此信息反馈给车载控制器，使得列车能够以有效地速度曲线向前行驶，从而达到对运营间隔的高效优化和调整。
1.2 自动监控技术
列车自动监控系统主要是对列车运行全过程的监督和控制。通过对列车运行数据信息收集和分析，通过自动调节列车运行等级、停站时间，以此来维持时刻表与运行间隔。一般来说，监控系统收到区域与车载控制器运行状况信息后，能够与其他子系统相互协同，对列车运行状态进行远程诊断，有效解决故障，确保地铁能够始终保持在稳定状态下。
1.3 数据通信技术
数据通信系统主要存在于各设备之间，提供双向、安全数据交换，具有通信接口、体系架构。地铁运行中，该项技术非常关键，在任何情况系不允许出现故障，实现通信安全、可靠，从而为地铁通信提供更多支持。
2 列车通信控制系统设计
系统设计前，要分析和了解控制系统需求。通常情况下，城市轨道交通最大的特点就是密度大、正点要求高，尤其是对于新线的设计。数据通信系统架构，能够提供独立、完整的列车控制业务通道，对于该类频率通道的分类，能够显著提高通信安全性。数据通信系统能够在多个区间内通信，如区域与相邻控制器之间、区域与车载控制器之间等。
2.1 定位设计
在具体设计中，数据通信系统设备在设置过程中，要按照冗余方式予以设计，简而言之，就是当任一数据通信系统设备发生故障，都能够迅速响应，由备用设备接替，确保系统始终处于正常状态下工作。对于通信系统来说，所有列车子系统的通道都为透明，按照UDP/IP协议，完成报文同路[2]。同时，还可以增添旅客广播系统、向导系统等，以此来为地铁信号系统运行提供更多支持。系统具备与同频段其他业务协调功能，能够确保各子系统均处于良好的状态下运行，实现频段资源共享。
2.2 安全防范
无线通信处于开放状态，面临着诸多安全威胁，为了避免攻击者恶意修改和转发，应在设计时充分考虑安全防范体系的构建。具体来说，可以引入标准的通信协议、密钥进行管理，保障报文认证与编码保密性，支持IKE协议，以此来管理所有密钥信息。或者设计网络保密系统，由数据通信系统边缘加密/解密装置及中央系统授权认证，是通信列车控制系统的关键，在具体应用中，能够实现对信任网段的保护，且能够避免未经授权的操作和访问。
3 数据通信系统设计
3.1 总體设计框架
网络通信子系统主要是由地面骨干网络、子网及无线网络构成。其中，骨干网络，主要是为了承载多个独立的专用局域网为基础的多个系统提供独立通道，为用户数据传输提供宽带。同时，还要利用双网并行冗余设计，所有信息报文，都能够通过独立的网络传送到终点，从而实现冗余通信目标[3]。在设计中，主要采用SDH同步数字交换、以太网传输技术，通过光纤连接，构建环形拓扑结构。网络节点设备可以安装在沿线的设备集中站等位置。
3.2 有线接入网设计
接入网，是以太网承载IP数据包，为终端之间数据传输的网络，在地铁信号系统当中，它能够为移动的列车之间提供连续的数据通信，在设计中，可以将其与自动控制等接口相连接，并将各个子系统设备接入到SDH骨干网当中，通过区域控制器等提供通信通道。
3.3 定位系统设计
列车定位技术在列车控制系统中占据重要位置，在应用中，主要是确保安全列车间隔提供依据，收集信息并计算出列车之间的距离，实现对列车速度的高效控制。具体来说，常见的定位技术主要有测速定位法、卫星定位法等，本文主要采用无线扩频列车定位在沿线设置无线基站，发射具有位置信息的扩频信号，从而实现对列车的高效控制。随着技术不断发展，技术人员还要进一步加强对系统的研究，优化系统结构和形态，使得系统功能日益多元，最大限度上满足地铁运行需求。
4 结语
综上所述，随着科学技术不断发展，地铁在城市道路交通体系中的运用范围愈发广泛，为人们出行带来了诸多便利。地铁数据通信系统，以列车控制系统为基础，能够实现地面与列车设备之间双向信息交换，同时，要积极引入先进的定位等技术，使得数据通信更加高效，另外，还要加强对系统安全防护处理，通过对数据传输全过程的安全防范，不断提高数据传输有效性，从而促进数据通信系统在地铁信号系统中综合作用的有效发挥。
参考文献
[1]龚仁树.基于CBTC的DCS通信系统的介绍与网络风暴的成因及其处理方式[J].铁路通信信号工程技术，2015，（6）：69-74.
[2]桂志艳.关于地铁信号系统自动控制功能分析[J].江西建材，2016，（22）：135.
[3]王磊.关于高铁通信系统技术的探讨——ASON技术的应用分析[J].科技风，2015，（8）：125-126.