城际轨道交通信号系统设计方案探讨

1、    城际轨道交通信号系统设计方案探讨    刘文君摘 要： 城际轨道有助于缓解城市带、人口密集区的交通压力，其具体工作则需要在多重技术的联合支持下进行。基于此，本文以城际轨道交通信号系统设计要求作为出发点，给出城际轨道交通信号系统设计方案，并通过模拟实验对方案的可行性进行评估，以期验证相关理论，为后续城际轨道交通信号系统设计工作的具体开展和优化提供必要的参考。关键词： 城际轨道；交通信号系统；自动化；通信模式前言：城际轨道交通属于轨道交通的一个新兴类别，可视作铁路和城市轨道交通的一种延伸，主要用于解决城际间交通问题。城际轨道交通的发展将为城市居民在两

2、个相邻城市之间的生活和工作提供一种新型模式，该交通模式实际进行工作时，则需要交通信号等系统的支持，鉴于该系统与其他交通系统在工作内容方面存在差异，无法简单套用一些现有模式，针对性的进行设计方案探讨十分必要。一、城际轨道交通信号系统设计要求（一）高度自动化城际间轨道交通与一般意义上的公路交通、铁路交通存在显著区别，公路交通、铁路交通发展历史较长，同时，公路交通面临市区限速等管理内容，铁路交通运输里程长、功能范围也更大，这意味公路交通和铁路交通起都可以在固有信号模式下得到规范管理，而城际间轨道交通功能性强，往往只针对旅客运输，模式化程度高，因此管理方式、交通信号系统设计也需具有针对性，采用高度自动

3、化的系统更为妥当。（二）具备控制功能控制功能是城际轨道交通信号系统的基本功能，其是指在轨道交通的具体工作中，根据实际情况给定信号，使相关工作能够有序进行。比如在轨道交叉处，两列列车同时接近，交通信号系统可以针对这一情况变更信号，其中某一列列车收到信号后减缓速度，使两列列车能够先后通过。控制功能是交通信号系统的基本功能，在现代条件下可以进一步完善和提升。（三）具备监控功能监控功能是城际轨道交通信号系统的核心功能之一，在高度信息化的管理调价下，应用监控功能可以优化系统的能力，使其发挥更多、更大的作用。具体来说。监控功能是指城际轨道交通信号系统对运行的列车进行实时监控，了解其速度状况、载客状况等，同

4、时自动向连锁设备下达列车进路命令，使列车按规定的运行图时刻表驾驶列车运行。提升运行的规范性和安全性。（四）具备多环境适应性多环境适应性是是城际轨道交通信号系统设计的附加要求，是指系统应该能够适应不同工作环境，确保给定适当的信号，满足城际轨道交通的要求。如传统模式下的交通信号系统在面对磁场干扰时可能出现传输速度慢、信号失真等问题，新的城际轨道交通信号系统应具备更好的抗干扰能力，以应对磁场环境。此外，系统在一些高湿度、温度环境下工作能力也需加以考虑。二、初步设计方案与模拟实验（一）初步设计方案初步设计方案的核心内容是设计车载和基站连接系统，并应用有线和无线两种通信方式进行控制活动。基站方面，以固定

5、距离为间隔进行建设，其核心设施以计算机为基础、传感器以及输出系统、线路作为辅助，建设为城际轨道交通信号系统一体机。通过集成技术将各个功能模块融合在一起，计算机系统对相关程序进行记忆，并负责分析传感器收集的信息，根据信息下达各类指令；传感器负责收集各类信息，其通过线路与基站和计算机实现连接，广泛分布在轨道各地；输出系统负责执行计算机下达的命令，其核心是信号发射器，当计算机判断某列车应当减速前行时，指令会首先下达给输出系统，信号发射器将信息以固定频率进行发射，对应列车接受到该信息，即可执行减速命令。线路是连接各个模块的设施，也是有线通信的主要工具。车载系统方面，同样以计算机为基础，以信号接收设备、

6、滤波器、信号加强器和输出系统作为辅助。计算机负责识别信号接收设备接收的信号、并据此下达指令；滤波器和信号加强器负责强化信号，以便于读取和识别；输出系统负责对信号进行转化，使其能够通过数字化设备直接显示。以上为城际轨道交通信号系统设计初步设计方案的基本内容。（二）模拟实验1.实验内容与过程模拟实验主要针对设计内容进行，为求了解其可行性，通過计算机建立了模型系统，选取信号接收时间、信号可辨识度、系统环境适应性作为观察的主要指标。在实验过程中，选取的可变参数包括磁场环境、基站距离、通信方式、列车速度四个方面。在标准环境下，信号接收时间为0.5s、准确率为100%、适应性为良好1。实验共进行四组，第一

7、组实验中，磁场环境默认为良好（无干扰），分别调整基站距离为0.5倍、1倍、2倍；调整通信方式为有线、无线；列车速度为0.5倍、1倍、2倍，对信号接收时间、信号可辨识度、系统环境适应性进行观察。第二组实验中，默认基站距离不变，分别调整磁场环境为微弱干扰、中等干扰、强干扰；调整通信方式为有线、无线；列车速度为0.5倍、1倍、2倍，对信号接收时间、信号可辨识度、系统环境适应性进行观察。第三组实验中，默认通信方式不变，分别调整磁场环境为微弱干扰、中等干扰、强干扰；调整基站距离为0.5倍、1倍、2倍；列车速度为0.5倍、1倍、2倍，对信号接收时间、信号可辨识度、系统环境适应性进行观察。第四组实验中，默认

8、列车速度不变，分别调整磁场环境为微弱干扰、中等干扰、强干扰；调整基站距离为0.5倍、1倍、2倍；调整通信方式为有线、无线，对信号接收时间、信号可辨识度、系统环境适应性进行观察。2.实验数据和分析四组实验过后，发现城际轨道交通信号系统设计方案的可行性良好，但在部分参数调整的情况下，其信号接收时间、信号可辨识度、系统环境适应性存在一定变化，所获数据如表1所示。表 1 实验数据通过实验发现，在磁场环境良好的情况下，城际轨道交通信号系统能够短时间内快速接收到信号，且信号的可辨识度最高，其他参数的变化则会延长接收时间，且降低信号的可辨识度。环境适应性方面，所有实验结果都呈现良好趋势。综合来看，城际轨道交

9、通信号系统初步设计方案具有较高的可行性2。三、结果分析（一）城际轨道交通信号系统初步设计方案的优势1.系統能够独立工作初步设计方案下，城际轨道交通信号系统以基站和车载系统作为基础进行工作，通信方式也是多样的，换言之，系统的工作相对独立，不依赖于固定线路，这是系统的突出优势之一。当无线方式由于强干扰无法进行时，有线通信依然能够进行，确保系统可以较为有序的进行工作。2.设备之间的高效反应基础的一体化设备和车载设备之间的反应在强干扰下也依然可以在1.5s之内完成，这体现了城际轨道交通信号系统初步设计方案的高效率优势。列车在实际运行中，可能面对一些突发情况，如路面破损等，高效的反应可以保证交通信号系统

10、及时将信息传输给车载设备，避免危险发生3。3.多种通信模式城际轨道交通信号系统初步设计方案为系统设计了有线通信和无线通信两种方式，能够更好的满足通信需求，提升通信能力以及系统工作的有效性，这也是初步设计方案的优势之一。（二）城际轨道交通信号系统初步设计方案的不足1.抗磁场干扰能力较差在模拟实验中，当磁场干扰较大时，系统虽然依然能够接受信号、保持适应性，但接收时间和信号辨识率均出现下降，这体现了系统抗磁场干扰能力较差的不足。尤其是无线通信模式下，后续工作中设法进一步提升滤波能力、抗干扰能力非常必要。2.通信的稳定性有待提高通信稳定性是指在各类环境下、不同通信模式下信号传输的有效性和稳定性。模拟实

11、验中，当列车速度较高、基站距离较远、磁场干扰较大时，有线通信和无线通信均出现了稳定性下降的问题。后续工作中，可以通过太高通信线路高度、绕过干扰源等方式应对该问题。总结：通过进行城际轨道交通信号系统设计方案探讨，了解了相关基本内容。总体来看，城际轨道交通信号系统设计要求包括高度自动化、具备控制功能、具备监控功能、具备多环境适应性四个方面。在此基础上给出初步设计方案，并通过构建模型进行实验，证明了方案的可行性。系统具有能够独立工作、设备之间的高效反应等优势，但也存在一定的不足。后续工作中，应用上述理论有助于城际轨道交通信号系统的设计。参考文献1习洁. 基于lte技术的轨道交通信号cbtc综合承载网络方案设计与研究j/ol. 电子技术与软件工程，2017，（10