关于轨道交通信号系统发展与趋势探讨

上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司 上海 201206

引言

随着信息技术以及电子技术的发展,轨道交通信号系统的技术也在不断进步,随着现代的电力系统进入了信号领域,使得我国的信号系统开始了有了翻天覆地的变化,这些变化使得我国轨道交通的安全性得到了提高,并且也提升了列车了运行频率,为我国的经济发展做出了很大的贡献。本文主要是针对信号系统的发展趋势进行探讨,以列车的安全运行为中心,梳理了轨道交通工具信号系统的五个大的功能,最后对目前的一些最新技术进行了探讨。

一、特点分析

轨道交通是一个比较复杂的大系统,其具有运量大并且速度快、全天候的特点,不过同时轨道交通的前期投资比较高,对于技术的要求也比较苛刻,维护的成本也是相对比较高昂的。以我国高铁来计算,每公里的造价有上千万,而全世界掌握高铁技术的国家也不过一掌之数,对于高铁的维护基本上每辆列车在运行之后都需要进行检查,确保其不会有安全隐患[1]。

轨道交通的列车运行是比较需要多个专业以及多个工种进行配合的工作,整个系统都是围绕着安全行车这个中心。而信号系统就是保障列车安全运行的一个沟通机制,目前我国的铁路系统施行的是无冲突运行图,在进行该图编制之前就已经将会出现的安全隐患进行了考虑。当列车运行时出现一些不确定的因素时,列车的运行图将会出现随机的波动,避免列车运行冲突的发展,降低事故发生的可能性。

所以从本质上来讲,信号系统的作用就是用它来避免列车运行过程中发生冲突的专用系统,这个系统是由调度员进行控制。由调度员将列车运行的各个要求传递给司机,然后辅助司机进行驾驶,保障列车运行的安全性。

二、系统发展的过程和功能的变迁

(一)信号系统发展

信号系统的本质就是将故障变为安全的过程进行信息化,整个过程一共经历了三个阶段,第一个阶段是机械阶段,这个阶段轨道列车的运行效率是非常低的,而且列车的运行频率以比较低。第二个阶段是电气阶段,这使得轨道交通真正服务于国家经济,促进了社会的发展和交流、第三个阶段是电子以及计算机应用阶段,在这个阶段中列车的运行频率在不断增加,而且信号系统的精准性也在不断增加。这三个阶段将信息系统从人工控制变为了信息控制,而且随着科技的发展很多原先需要人进行的工作变为了自动化控制,大大缩短了系统的反应时间。目前的轨道交通信号系统已经安全地打破了原先信号动能单一、控制分散并且相对比较独立的理念,而是将所有的系统进行了集合,将软件与和硬件进行了结合,最后使得系统具有的网络化,这大大提高了系统的运行效率。

(二)信号系统功能

1．保障行车安全。这是信号系统的一个核心功能,以我国铁路系统使用的信号系统为例,不但可以辅助司机进行驾驶,而且还可以在调度室清晰的显示每一辆火车的位置,为接下来的调动工作提供可视化的基础,这很好的保障了行车的安全,避免了列车之间的冲突[2]。

2．提高运输效率。轨道交通要想提高运输效率有两个办法,第一就是提高列车的运行速度,第二则是提高列车的运行频率。这两者都离不开信号系统的支持,我国铁路目前已经六次提速,而进行提速的基础就是轨道交通的闭塞方式发生了翻天覆地的变化,对于列车的追踪间隔已经发展到了个位数,其中对于高铁的追踪间隔只有三分钟。

3．提升运营水平。我国的信号系统从原先的继电联锁变为计算机联锁,整个通信也从单向通信变为双向通信,这使得我国的各地铁路信号设备开始以网络化的结构运行,这大大地提高了对于列车运行信息额的采集以及处理能力,进而为相关的运营决策提供了更加准确的信息和丰富的手段[3]。

4．改善工作条件。信号系统的进步会使得很多信号设备的自动化增加,这也减少了工作人员的工作量,并且也改善了行车人员所处的劳动条件。比如我国信息管理系统中的T D C S和CT C的推出,实现了列车的自动追踪,这使得列车调度员的工作量被减少。

5．降低运行能耗。自动驾驶技术在轨交交通领域已经具有成熟的应用经验,再加上信号系统的作用,使得整个轨道交通在运行的过程中会降低运行的能耗。尤其是针对电气化铁路区,能耗的降低可以很好地降低运输的成本,这有利于铁路公司盈利能力的增加,而且信号系统的现代化还可以提高线路的优化速度,使得运输的时间得到降低。

三、发展趋势和技术难点

(一)高铁信号系统

高铁目前已经成为我国出行的一个新选择了,作为速度更快的一种轨道交通,其对于信号系统的五大功能就会有更高的要求。目前高铁的总体运行速度在三百公里左右,因为信号系统的限制以及技术方面的研制,五百公里以上的速度是无法达到的。不过随着我国北斗卫星系统的建设完成以及5G通讯技术的普及,已经有了攻克高铁列车位置以及速度的移动闭塞技术的基础,而且在集中控制和精细化控制方面的技术也可以进行一些突破。并且随着人工智能技术的发展,具有更高智能的智能驾驶技术也可以进行试验,这些技术的发展可以更好地服务于现在的经济发展,提高列车的运行速率以及运输的效率[4]。

(二)地铁信号系统

相比于高铁信号系统,地铁的信号系统发展比较快,目前已经实现了全自动驾驶以及互联互通,而且相比于高铁,单线的地铁所面临的情况比较少,最重要的是基本上地铁的全套设备都是一个厂商提供的,在各个设备以及系统的兼容性方面具有很高的优势。当然为了提高地铁的运输效率,可以考虑使用虚拟连挂技术。

四、结束语

总而言之,轨道信号系统最后的发展是趋于智能化以及自动化的,作为保障列车安全运行的核心设备,在新技术的应用上应该以安全为保障,这样才可以确保列车的运行安全。