基于双碳战略驱动探讨城市轨道交通信号技术的创新应用

基于双碳战略驱动探讨城市轨道交通信号技术的创新应用

王昌文,吴锴

青岛地铁集团运营有限公司 266000

青岛环境再生能源有限公司

摘要：在市场经济发展中，人类对生态环境污染越发严重，各国开始对环保进行重视，而我国要实现“碳中和”、“碳达峰”等战略目标，以此降低能源消耗和污染排放，更好保障生态环境稳定。而城市交通工具是该战略目标的重要影响因素，这就需要对交通结构进行调整优化，加快城市轨道交通建设，逐步满足绿色低碳出行的需求。基于这种情况下，我国城市轨道交通建设发展迅速，但是需要保障其安全稳定运行，应该对信号技术进行创新应用，才能推动城市轨道交通行业可持续发展。基于双碳战略驱动背景下，本文对城市轨道交通信号技术创新应用进行研究分析，明确当前各类信息技术的发展情况，有利于更好满足城市轨道交通建设的需求。

关键词：双碳战略；城市轨道交通；信号技术；创新

引言：2021年，中共中央、国务院相继发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》，标志着以力争“2030年碳达峰，2060年实现碳中和”为目标的国家双碳发展战略政策体系正式建立“[1]。在此背景下，城市轨道交通(以下简称“城轨”)作为城市骨干交通方式，将迎来绿色、低碳、高质量发展的重要机遇期[2]。信号系统作为城市轨道交通的重要组成部分，对安全运行、自动化水平提升、能耗降低等产生重大作用，并且在实现城市轨道交通绿色低碳上有着重大优势[3]。本文通过对层次化互联互通、一体化综合自动控制等信号技术进行分析，为后续城市轨道交通信号技术发展提供参考。

一、我国城市轨道交通信号技术发展现状分析

从我国城市轨道交通信号技术发展及应用分析，主要经过固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞三代技术的演进过程。从上世纪九十年代开始，北上广城市轨道交通建设进入到规模化发展时期。但是，我国城市轨道交通信号技术长期发展相对迟缓，无法满足城市轨道建设的需求，导致国内供应商难以提供和国外相同产品性能的信号系统，造成整个城市轨道交通建设只能依托进口购买信号系统，而由国内供应商对相关设备及部分技术提供服务[4]。在本世纪发展以来，因政、用、产、学、研等协同创新模式作用下，经过长达二十多年的探索历程，形成了城市轨道交通移动闭塞式系统，也具备了自主提供成套技术装备的能力，信号系统也达到国外同等技术水平。

二、双碳战略驱动下城市轨道信号技术创新分析

（一）层次化互通互联技术

效能最大化是城市轨道交通落实双碳战略的需求。我国城市轨道交通建设过程中，是由线向网发展的趋势，网络化特点更为显著。截止到2022年底，整个线网规模大于100千米，并且具有四条以上运营线路的城市轨道交通达到24个城市[5]。但是，线网运力不够、客流量不足、客流通行效率低下等问题依旧存在，这需要线网体系逐步从形态上的网络化转变到功能化。首先，CBTC系统互联互通。这是当前城市轨道交通中研究的重点内容。在欧洲区域中对此有着很深的研究分析，侧重于制定统一标准，促使不同生产厂家系统融合，满足实际运营需求，有利于控制信号系统的使用成本，并且也先后进行了实践探索。但是，因厂家合作模式的不合理性，缺乏专业部门的强有力推动，并没有取得成功。在我国自主研发CBTC系统应用后，也基本上奠定了互联互通的技术基础。通过在重庆区域进行试点研究，经过长达7年时间，取得了丰富成果，基本上构建了多层次网络化列车调度系统。其次，CBTC和CTCS互联互通。从全球层面分析，根据铁路干线和城市轨道技术融合，实现多网融合成为城市轨道交通使用的发展趋势。我国在整个轨道交通建设上，有干线铁路网、城际铁路网、市域铁路网、城市轨道交通网“四网融合”综合交通网络上升到国家战略层面，因这四个部分使用的是CBTC和CTCS两种信号系统，加上二者无法兼容，需要研发一种满足多种线路运行需求的控制系统成为行业共识。

（二）一体化综合自动化控制技术

在我国城市轨道交通信号系统自动化水平持续提升中，一体化综合轨道交通控制技术开始得到有效应用。按照技术演进趋势，主要分为两个阶段。在第一阶段中，初期城市轨道交通信号系统中，ATS和ISCS是相互独立的，利用通信方式进行互联。在FAO系统应用后，自动化运行过程更加关注各个系统的协同能力，对突破以往系统界限有了明确的需求，促使TIAS理念得以产生。这种系统是将热备、开放等原则进行设计，使用标准化服务器、网络设备等，更好进行统一网络管理。在第二阶段中，通过对大数据技术、云计算等新兴技术的利用，对城市轨道交通系统进行升级。基于这种技术优势作用下，整个系统包括8个智慧体系、1个数据平台、1套标准等，能够智能化对城市轨道交通运行过程进行管控。

（三）车—车通信自主运行技术

在科学技术发展中，计算机技术、通信技术、人工智能技术等与城市轨道交通信息技术联系更为密切，促使车—车通信的全自主运行技术成为国内外城市轨道交通信号技术的发展趋势。ATCS系统基本上转变了以往CBTC系统，并不会将地面设备作为关键部分，而是利车—地—车移动闭塞模式，使用车载系统对列车运行过程进行合理控制，取消以往使用的联锁及区域管控系统，将列车间隔管控过程分解到每个列车中，所有列车都有很强的感知设备，借助高可信、低延时通信技术等对车与车的信号共享，自主做出决策，也会对列车间距进行合理控制。信息共享效率提升可以更好对列车间隔距离进行有效管控。ATCS系统在应用过程中，使用了相对速度追踪的安全防护技术，这是对以往绝对位置制动模式的创新。在这种制动过程中，一旦列车进行制动，后续列车都将采取相同制动措施，从而始终让列车保障相同的安全距离。并且，在车—车协同作用下，会对整个列车组进行编号，形成车队，对其进行一同调度和运行，有效降低运行时间，不断提升线路运输能力，可以在早晚高峰中实现列车运力提升，更好满足通行人民群众的切实需求。在没有对运营数量减少过程中，使用短编组列车提升运输运力，有效满足实际通行的需求。

结束语

在“碳达峰”和“碳中和”战略实施中，对我国城市轨道交通建设既会带来发展机遇，也会带来严峻挑战，应该对其进行全面规划、科学合理建设、安全运营等，促使城市轨道交通建设事业更好发展。信号系统是城市轨道交通的核心部分，直接关系到列车是否可以安全稳定运行，应当加快从功能自主可控转变到技术全链条自主可控。通过对信号技术进行创新应用，逐步形成的自主化、智能化、精细化等技术更加满足绿色低碳的要求，有利于促使我国城市轨道交通建设安全高效、绿色经济发展，更好满足人民群众的出行需求。

参考文献

[1]倪尉.TACS系统在城市轨道交通信号系统更新改造工程中的应用研究[J].铁道通信信号,2022,58(08):73-78.

[2]刘顺.城市轨道交通信号维护监测系统中转辙机动作电流曲线的应用分析[J].数字通信世界,2020(06):40+38.

[3]王俊彦,衣然,张斌,车聪聪,马超.新型入侵检测技术在城市轨道交通信号系统中的应用研究[J].城市轨道交通研究,2022,25(07):43-46.

[4]彭显辰.LTE在城市轨道交通信号系统车地无线通信中的应用——评《城市轨道交通信号与通信系统》[J].现代雷达,2021,43(07):104.

[5]段亚美,施聪,黄晓荣.基于故障预测与健康管理技术的城市轨道交通信号系统健康管理体系[J].城市轨道交通研究,2020,23(12):177-181.

作者简介：王昌文 1985.01.25 男 甘肃省静宁县 汉 大学本科 兰州交通大学 信号技术岗 青岛地铁集团运营有限公司 研究方向：轨道交通信号