淺談現代城市軌道交通發展

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇淺談現代城市軌道交通發展范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

淺談現代城市軌道交通發展:淺析現代城市軌道交通綜合監控系統時間表的應用

【摘 要】隨著城市化發展進程的加快，城市的范圍不斷擴大，因此軌道交通在現代城市公共交通中的地位也日益顯著。當今一些國際大都市往往已建成多條軌道交通線路服務于日?？瓦\，這也就對其設備管理工作提出了非常高的要求。本文簡要論述了現代城市軌道交通綜合監控系統時間表的應用，可以大大提升全自動運行模式下機電設備的運行效率。

【關鍵詞】現代城市；軌道交通；綜合監控系統；機電設備

1 將結構布置由CAD圖導入PMCAD中

以往我們建立結構模型通常是首先輸入建筑軸網，其次輸入各結構構件，以達到建立起建筑的結構框架的目的。由于這些都需要設計人員手工輸入，故既繁瑣、又容易出錯。以下介紹的方法能有效的幫助設計人員將結構布置由CAD圖直接導入PMCAD中。

步驟1.將標準層的結構布置在CAD圖中整理好。

（1）各軸線必須完整，且周邊外圍軸線與軸線交接處必須剪切完整，做到不露邊。

（2）梁、柱、墻的截面及位置必須按實際設計輸入，其中梁只要求保證寬度按實際。

（3）軸線、梁、柱、墻須分別歸入各自的圖層內，做到不弄混、不重復。

步驟2.在PMCAD中識別給圖素及構件，并轉化為結構模型。

（1）打開PKPM軟件，并點擊PMCAD中的第六項“AutoCad平面圖向建筑模型轉化”。進入界面后，選擇“打開Dwg”選項。之后，通過此選項打開之前已在準備好的結構布置CAD圖。

（2）在打開結構布置圖后，點擊軟件界面右手邊的“選擇”欄中的“軸網”選項，然后在平面圖中點取任意一根軸線。屏幕上的所有軸網都會變成深色，表示所有的軸線已選取，最后按鼠標右鍵確認。梁、柱、墻也采取同樣的方法處理。

（3）在完成了識別各圖素及構件后，點擊軟件界面右手邊工具欄中的“轉換成建筑模型數據”選項。至此，結構布置由CAD圖向PMCAD結構模型的轉化已初步完成。由此建立起的初步結構模型的準確率要視步驟1完成的質量而定，最高的準確率能達到八成。

步驟3．調整結構模型。

（1）由于模型是通過CAD直接轉換過來的，故其必定存在著各種偏差。其中，首先要做的是把節點、軸線根據實際情況調整好，以免對之后的模型計算產生影響。

（2）梁、柱、墻須根據實際的結構布置作出修整。尤其是梁，因之前轉換時，軟件只能識別其寬度，故梁高要重新在模型中修改。而墻則因軟件是根據節點來定義墻的范圍，故墻的修改也顯得尤為重要。

在完成以上三個步驟后，結構布置由CAD圖導入PMCAD也就完成了。通過這一系列的步驟，一個結構標準層的框架也就基本搭建完成了。而其中的關鍵是步驟1，它對之后各步驟的工作量大小產生較大的影響。

2 PMCAD中的各種快捷鍵

在結構設計人員中普遍感受比較深的是PKPM軟件的模型輸入須要用鼠標一項項輸入，略顯繁瑣。而不像CAD繪圖那樣可以通過鼠標和鍵盤的快捷鍵配合使用，來得方便。以下介紹的方法，應該能解決設計人員這方面的煩惱。

2.1定義PMCAD快捷鍵。

在正常情況下，PMCAD的“建筑模型與荷載輸入”快捷鍵編輯文件“work.ali”會存放在以下目錄X:\PKPM\PM（其中X為PKPM軟件的安裝盤）。設計人員通過“記事本”便可打開此文件，并對其進行編輯。打開“work.ali” 文件后，會顯示以下內容：

''PO '' ''Point '' ''點''

''L '' ''Line '' ''兩點直線 ''

''PL '' ''Parallel '' ''平行直線 ''

……

（以上面三行命令為例子，省略其余命令）

每條快捷鍵定義占一行，包括三項內容：快捷鍵名稱、命令全名、說明文字，而每項由單引號括起來。以第一條命令為例子，PO即為快捷鍵名稱，而Point則是這條命令的全名，最后一項“點”是對這條命令的中文解釋。第一二項必須是9個字符寬（半角）， 空白處用空格填滿， 大小寫無關；第三項說明文字可長可短 （但不能折行）.所有命令別名定義完后以三個EndOfFile作為結束行。其中，需要注意的是一條命令可以有多個快捷鍵名稱，且在模型中輸入命令的全名及快捷鍵名稱具有相同效力。

2.2快捷鍵命名的規則。

由于此項快捷鍵針對的是結構模型的輸入，故各快捷鍵命名如按以下規則命名則能有效提高設計人員的輸入效率。以梁為例子，與梁有關的快捷鍵命令可采用以下方式定義。

''bl '' ''BLine '' ''繪直線梁 ''

''ba '' ''BArc '' ''繪圓弧梁 ''

''bc '' ''BeamChek '' ''主梁查改 ''

''bd '' ''BeamDisp '' ''主梁顯示 ''

對于第一條命令，其全寫為“BLine”，不難看出程序的設計還是非常人性化的。只要認得“繪直線梁”是英文單詞“B（eam）Line”，那設計人員就很容易地記住其快捷鍵“bl”。類似地，認得“繪圓弧梁”是“BeamArc”，也就能記住快捷鍵“ba”了，對于第三四條命令更是如此。

由此可見，通過自定義快捷鍵和歸納好命名快捷鍵的方法，從而實現提高建模速度是簡單可行的。

在軟件中的“樓層定義”菜單有“層編輯”一欄，它包括“刪標準層”、 “插標準層”、 “層間編輯”、“ 層間復制”……。其中“層間編輯”的功能極其強大，該菜單可將同一命令在多個或全部標準層上同時進行，省去來回切換到不同標準層再去執行同一命令的麻煩。例如，需要在第3~16標準層上的同一個地方增加一條柱，則可以先在“層間編輯”上定義編輯3~16層。則只需在3層處布置柱，而增加該柱的操作則自動在3~16層做出。這樣不但操作簡捷了，還可避免由于操作造成的誤差。類似的操作，還可應用到其他構件的布置及刪除等方面。

由于高層建筑的標準層較多，且各層平面的結構布置變化不大，逐層逐層地修改起來會顯得繁重。故“層間編輯”的應用對于高層建筑的結構建模來說，其意義不言而喻。

4 結束語

由于建筑結構計算模型的建立和分析是結構設計不可或缺的一環，故如何準確、快速地完成模型的建立意義重大。本文介紹了作者在長期從事建筑結構設計工作積累下來的經驗，而歸納出的幾條方法，希望能切實幫助廣大設計人員提高PKPM結構模型輸入的效率。

淺談現代城市軌道交通發展:淺談現代城市軌道交通無線通信技術與應用

摘要：隨著我國國民經濟持續穩定向前發展，工業化進程加快，致使現代城市化速度不斷加速，城市規模急劇擴張，人口飛速增加。居民出行頻繁導致客運需求急劇增長。發展城市軌道交通不僅能有效改善城市的交通環境，而且還有助于城市建設和經濟的發展。為了保證建成后的軌道交通能安全、高效的運營，就必須建立可靠的、易擴充的、獨立的通信網，傳輸和處理軌道交通運營所需的各種信息。本文就現代城市軌道交通無線通信技術與應用進行論述。

關鍵詞：現代城市；軌道交通；無線通信；技術；應用

引言

隨著經濟的發展，軌道交通已成為現代化城市理想的交通工具，在我國的人口密集及經濟增長較快的幾個大城市中，如北京、上海、廣州、天津、南京等地的軌道交通發展很快。城市軌道交通是解決大城市交通擁擠的一種有效措施。目前，在我國已興起了建設城市軌道交通的高潮。

城市軌道交通的運營離不開大量信息的交互，專用的通信系統是必不可少的，其中無線調度通信系統則是提高運輸效率、確保行車安全及應對突發事件的必要手段。城市軌道無線通信系統是一個專用性很強、可靠性要求高、接口復雜的多動能調度系統，一般包括正線無線列調、維修、公安、環境控制等系統以及車輛段無線系統。

一、當下使用的無線系統

當下國內城市軌道交通行業存在的信號和通信系統都是相對獨立的，隨后產生的新興無線通信的應用都各自成系統、相對獨立，基本都使用各自不同的無線通信網絡。而無線通信技術主要有：TETRA（數字集群）、GSM、CDMA、3G、WLAN、Wi-Fi、WiMAX、DVB-T等。前3種制式均是使用廣泛且十分成熟的無線技術，但均存在傳輸速率低、且接入公網存在安全、干擾等問題，不能滿足城市軌道交通的使用需要。DVB-T數字視頻廣播是為了數字電視信號在地面傳播而開發的，具有容量大、接入方便等特點，其技術使用于下行高速數據的傳輸，可以工作在多個頻點，減少無線頻段干擾。場強覆蓋可以采用小功率、大密度的方式，因此符合軌道交通的無線通信需求，但由于其上行速率較低，對車載CCTV不適用。

本文就3G、WLAN、Wi-Fi、WiMax無線通信技術進行論述。

1.1 3G技術

3G（第三代移動通信技術）有3種制式：TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。國家工業和信息部已于2009年1月7日正式向3家移動運營商：中國移動、中國聯通和中國電信發放了3G運營牌照。3G能夠處理圖像視頻、音樂等多媒體形式，提供了網頁瀏覽、會議電話、電子商務等多種信息服務。多媒體業務是3G數據業務的重點，其傳輸速率要求為高速移動時能夠達到144 kb/s，慢速移動時為384 kb/s，靜止狀態為2 Mb/s，其上行速率達到幾十kb/s，但仍然不能滿足車載CCTV、PIDS系統所需速率，同時3G屬于公網應用范疇，因此不適用于城市軌道交通行業。

1.2 WLAN無線局域網

基于WLAN（無線局域網絡）的多媒體信息傳輸，基于802.11協議族。IEEE802.11a規定的頻點為5 GHz，適合于室內及移動環境，傳輸速度為1～2 Mb/s。IEEE 802.11b工作于2.4 GHz頻點，IEEE 802.11e及IEEE 802.11g是下一代無線LAN標準，被稱為無線LAN標準方式IEEE 802.11的擴展標準，是在現有的802.11b及802.11a的MAC層追加了QoS功能及安全功能的標準。

當下中國城市軌道交通都是使用WLAN的標準和技術，如果想進一步接入更多的子系統，比如VoIP電話、CCTV等，WLAN的容量和性能就會受到限制。

1.3 Wi-Fi

Wi-Fi全稱Wireless Fidelity（無線保真技術），與藍牙技術一樣，同屬于短距離無線技術。典型的CBTC是基于802.11b無線網絡規范，該技術使用的是2.4 GHz附近的頻段，最高帶寬為11 Mb/s，在信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調整為5.5，2和1 Mb/s，帶寬的自動調整有效地保障了網絡的穩定性和可靠性，同時也與已有的各種802.11DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum直接序列擴頻）設備兼容。其主要特性為速度快，可靠性高，在開放性區域，通訊距離可達305 m，在封閉性區域，通訊距離為76～122 m，方便與現有的有線以太網絡整合，組網成本更低。

2007年9月，深圳地鐵采用思科統一無線解決方案，為地鐵1號線列車的安全防護系統項目搭建無線寬帶傳輸網絡，使得列車無論在站臺位置還是高速運行中，都可以在地面與列車之間實現清晰的數字視頻流實時播放、控制中心對車廂內的情況觀察、列車火災報警信息實時上傳等功能。它是國內首個成功部署Wi-Fi技術同時實現視頻上下行傳輸的城市軌道交通無線通信項目，為利用Wi-Fi技術進行實時視頻信息傳輸開創了先河。乘客可以在車廂內看到高品質、不間斷的數字電視節目，并能夠接收地鐵公司天氣情況、重要新聞、緊急疏散提示等消息。深圳地鐵運營中心控制室人員可以通過大屏幕看到運行中每列車每節車廂內上傳的實時視頻圖像及火災報警等多種安防信息，同時列車司機也可以隨時調用前方站臺的圖像，為安全行車提供更好的保障。

1.4 WiMAX

WiMAX（Worldwide Interoperability forMicrowave Access微波存取全球互通）是近年來出現的一種無線寬帶接入技術。WiMAX采用多載波調制技術，能夠提供高速數據業務，并且具有頻譜資源利用率高，覆蓋范圍廣（傳輸距離可達數十公里）等特點。

Wi-Fi是目前無線接入的主流標準，全面兼容現有Wi-Fi的WiMAX，對比于Wi-Fi的802.11X標準，WiMAX就是802.16x。與前者相比，WiMAX具有更遠的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度等，預計在未來幾年內將成為無線網絡的一個主流標準。

二、TRainCom®系統

TRainCom®系統是專為地鐵無線通信應用而設計的。雖然在建的中國城市軌道交通均是使用本地無線局域網（WLAN）的標準和技術，而且典型的CBTC是基于眾所周知的802.11b標準。但人們有意或無意中忽略了WLAN的技術并不適用于高速移動狀況下的無線通信。研究表明，WLAN帶寬和切換時間都會在高速移動的狀況下受到非常大的影響。

針對整合系統的解決思路，德國的得力風根公司是一家軍用通訊技術科技公司，研制了TRainCom®（德國得力風根無線電通訊系統），它把信號和通信系統集成于一套系統之中，并且擁有進一步融入更多子系統功能的、成熟的無線通信產品。下面就其系統特點加以論述。

（1）16 Mb/s全雙工無線電鏈路―頻分雙工。TRainCom®使用全雙工數據傳輸模式保證列車上傳與下傳互相分開，上下行數據能同時傳輸而且不會互相干擾：同一時刻在每個方向都是16 Mb/s，在半雙工模式下能達到32 Mb/s。協議開銷占10%，是802.11g 40%的協議消耗的四分之一。

（2）完全基于IP―可以集成其他的子系統。所有基于IP的協議，可以直接與VoIP、IP攝像頭、WLAN接入點連接。對于只提供串行接口的子系統，如RS232、RS422，這些串行數據流將被轉換成IP數據包進行傳輸。如有需要，其他的接口類型也能夠接入。

（3）全移動性―帶寬獨立于列車的運行速度。TRainCom®無線電系統的數據傳輸速率與列車的行駛速度無關，得力風根公司在上海磁懸浮列車（500 km/h）上服務的系統實際應用以及在地鐵的實際測試已得到證明。WLAN技術在列車高速移動時數據傳輸速率會急劇衰弱，TRainCom®所使用的無線通信協議是該公司專門為高速移動的列車系統開發的，采用防止多普勒頻移和擴散的特殊調制模式和多徑接收機制，當無線電信號衰弱時，數據傳輸速率能始終保持全雙工16 Mb/s。

（4）QoS―完全實現可配置的功能。普通的基于IP的網絡都是盡力交付，所有數據共享網絡容量，沒有數據包的優先權。對車載互聯網，PIDS之類典型的數據應用通常不會產生問題，但對于語音通話和視頻等需要實時傳輸，對時延敏感的應用會產生QoS的問題。當網絡容量有限的時候，更會產生競爭帶寬引起的時延和數據丟失的現象，因此服務質量保證顯得更為重要。

TRainCom®的QoS機制不但保證高優先級和實時業務的性能，在網絡容量有限的情況下也能保證每種數據業務的最小帶寬。鑒于列車控制的重要性，最高優先級始終為CBTC保留，視頻和語音業務一般設為中優先級，乘客信息和車載互聯網為低優先級。

（5）高可靠性。由于所有的基站工作在同一個頻率，幾乎沒有切換時間。使用一個無線電信道能達到99.9%的可靠性，使用雙信道可靠性更高，2個Rx鏈路時即使單個故障也不會造成數據服務供應中斷，4個Rx鏈路時更能容許同時發生兩處故障。同時在中心控制單元CRCU中使用冗余服務器，當一個服務器發生故障時能自動切換到另一個服務器繼續工作，以此保證運營的穩定性。

（6）安全性強。TRainCom®基于Linux硬盤加密和防火墻，中心控制單元CRCU文件系統可以得到Linux專用dm加密的保護。在車輛上，專用的網關計算機作為記錄狀態的數據包篩選防火墻?？梢蕴峁┌ㄐ切坞娫扨BX和web服務器功能的外部服務。另外，CRCU可以作為軌旁網絡的記錄狀態的數據包篩選防火墻。另外，通過將唯一的標識號分配給所有組件，預防從無線電組件對無線電系統未經授權的訪問或錯誤訪問。只有分控制單元DRCU列出的這些組件才有權訪問無線電系統以及互相通信。

（7）抗干擾性好。TRainCom®工作在5.8G頻段，不會產生如2.4G的嚴重頻帶擁擠現象，也不會干擾軌旁GSM，WLAN系統。對于同頻干擾，每個收發器均能夠通過度量RSSI來監視其接收的信號質量，進而檢測干擾。使用RSSI可知道列車系統位置操作員檢測并定位射頻干涉。

三、結束語

軌道交通無線通信擔負著提高地鐵運營效率、保障行車安全的重要使命。因此, 軌道交通無線通信系統應該確保高通信質量和全線場強覆蓋?，F代城市軌道交通的趨勢，列車無線通信系統將會向著高帶寬、多功能、智能化的方向發展。若有足夠的帶寬，整合通信和信號系統，并且智能化地分配其所占的帶寬，該產品將會完全改變當下地鐵市場信號和通信的格局。當下城市軌道交通的信號和通信系統都是相對獨立的，地鐵項目所需的投資就會很大，并且日后的維護費用也會增加。因此可以考慮將通信和信號整合到一套系統之中。

淺談現代城市軌道交通發展:現代城市軌道交通信號系統的發展探討

摘要: 本文國內外城市軌道交通信號系統的3種制式, 分析模擬軌道電路系統、數字軌道電路系統以及基于通信的列車運行控制系統制式的優缺點, 提出適合國情的城市軌道交通信號系統, 分析了國產化成為將來城市軌道交通建設的發展方向。

關鍵詞: 城市軌道交通; 控制; 信號

1城市軌道交通信號系統技術發展趨勢

信號系統是保障行車安全、提高運輸能力的關鍵技術裝備。城市軌道交通信號系統隨著微電子技術、計算機技術、通信技術的發展而不斷發展。信號系統中,地面與車載設備的安全信息傳輸方式,大致經歷了模擬軌道電路、數字軌道電路和無線通信3個階段。

1.1基于模擬軌道電路的ATC系統

軌道電路是將區間線路劃分為若干固定的區段,進行列車占用檢查和向車載ATC設備傳送信息的載體。列車定位是以固定的軌道電路區段為單位,采用模擬軌道電路方式由地面向車載設備傳送

圖1模擬軌道電路列車運行速度控制示意圖

10～20種信息,列車采用階梯式速度控制,稱之為固定閉塞。如圖1所示。模擬軌道電路在我國應用的代表產品有:從英國西屋引進的FS-2500無絕緣軌道電路(北京地鐵1號線、13號線) ;從美國GRS公司引進的無絕緣數字調幅軌道電路(上海地鐵1號線) ;大連輕軌采用國產WG-21 A軌道電路。從系統整體角度來看, 基于模擬軌道電路的ATC系統中各子系統處于分立狀態, 技術水平明顯落后, 維修工作量大, 制約了列車運行速度和密度的進一步提高, 將逐步退出歷史舞臺。

1.2基于數字軌道電路的ATC系統

數字軌道電路采用數字編碼方式, 地面向車載設備傳送數十位數字編碼信息, 列車可實現一次模式曲線式安全防護, 縮短了列車運行間隔, 提高了舒適度。數字軌道電路列車速度控制曲線如圖2

采用數字軌道電路的ATC系統, 列車可實現一次模式曲線式安全防護, 因此稱之為準移動閉

塞。數字軌道電路在我國應用的代表產品有美國USSI公司的AF-904無絕緣數字軌道電路(上海地鐵2號線、津濱輕軌等) ; 德國西門子公司的FTGS無絕緣數字軌道電路(廣州地鐵1、2號線, 南京地鐵1號線等) 。數字軌道電路的ATC系統采用微電子技術、計算機技術和數字通信技術, 延續了軌道電路故障2安全的特點, 目前在我國和世界范圍內開通運用較多, 系統的可靠性和穩定性得到了充分的驗證。但數字軌道電路存在以下缺點。

1. 必須具備很強的抗干擾能力。軌道電路中ATC信息電流一般在幾十毫安至幾百毫安, 而列

車牽引回流最大可達4000 A。

2. 受軌道電路特性限制, 只能實現地面向列車的單項信息傳輸, 信息量也只能到數十比特, 限制了ATC系統的性能。

3. 與牽引供電專業的設備安裝相互影響。信號設備和牽引供電設備都需要安裝在軌道上, 2個專業設備的安裝必須相互協調, 否則會相互影響對方系統的性能。

4. 無法進行列車精確定位。只能按軌道電路區段對列車進行定位, 一般區段長度為30～300 m, 對縮短列車運行間隔有一定的限制。

1.3基于通信的列車運行控制系統( CBTC)

CBTC的特點是前、后列車都采用移動定位方式, 通過安全數據傳輸, 將前行列車的位置信息安全地傳遞給后續列車, 可實現一次模式曲線式安全防護, 并且其防護點能夠隨前車的移動而實時更新, 有利于進一步縮小行車間隔, 提高運輸效率,稱之為移動閉塞。CBTC系統列速度控制如圖3所示。

圖 3CBTC列車運行速度控制示意圖

無線通信的傳輸方式很多, 但是目前國內主要采用的有4種方式。

1. 無線AP傳輸方式: 采用沿著軌道方向的無線定向天線, 傳輸距離可以達到200 ～400 m 。優點是安裝簡單, 施工方便, 成本低。缺點是無線場強分布不均勻。

2. 漏纜傳輸方式: 沿著同軸電纜的外部導體

周期性或非周期性配置開槽口, 電信號在該電纜中傳輸的同時, 能把電磁能量的一部分, 按要求從特殊開槽口以電磁波的形式放射到周圍的外部空間,既具有傳輸線的性質, 又具有無線電發射天線的性質。優點是場強覆蓋均勻、適應性強、電磁污染小等。缺點是成本較高。

3. 波導管傳輸方式: 波導管是一種雙向數據傳輸的無線信號傳輸媒介, 具有傳輸頻帶寬、傳輸損耗小、可靠性高、抗干擾能力強等特點。缺點是工藝復雜, 受環境濕度影響較大。

4. 感應環線方式: 通過軌道鋪設交叉感應環線, 實現無線通信。

在我國已經開通使用的武漢輕軌和廣州地鐵3號線是采用加拿大阿爾卡特公司的Sel Trac MB 系統, 用感應環線實現車2地信息雙向傳輸; 北京地鐵10號線和奧運支線、廣州地鐵4號線用德國西門子公司的TrainguardMT, 用點式AP實現無線信息傳輸; 北京地鐵2號線改造、機場線采用法國阿爾斯通公司的URBAL ISTM, 用波導管和點式AP實現無線信息傳輸?，F在正在建設的項目(廣州地鐵5號線、廣佛線, 上海地鐵6、7、8、9號線,北京地鐵4號線, 沈陽地鐵1、2號線, 成都地鐵1號線等) , 都選擇了基于點式AP 無線通信的CBTC系統, 它已經成為我國城市軌道交通信號系統選型的主流制式。CBTC系統采用當前先進的計算機技術和信息傳輸技術, 不與牽引供電爭軌道, 有利于牽引供電專業合理布置設備; 不需要在軌道上安裝設備, 易形成疏散通道。采用CBTC技術, 具有多方面優勢(提高效率、易于延伸線建設和改造升級) , 可以充分利用國內現有的信號產品和資源, 易于實現國產化。其中具有完全自主知識產權的計算機聯鎖設備和ATS子系統已經成功在現場開通使用。但目前CBTC系統的應用在國際上還處于初期階段, 國外廠商都在結合工程實踐不斷完善, 開通投入商業運營的線路并不多, 開通過程中主要存在以下技術瓶頸, 需要在今后的研制和工程實施中加以解決。

1) CBTC系統的列車定位和移動授權依賴無線信息傳輸, 如果某列車或地面某點發生無線通信中斷或故障, 就會失去對列車的定位, 將對運營造成較大的影響, 且故障處理將比原來的軌道電路系統復雜。世界上已進行了近30年的CBTC系統研制, 最大的技術瓶頸就是一旦發生通信故障時, 如何保障行車安全和減小對運營的影響面問題。為此絕大多數采用CBTC系統的工程都配置了后備信號系統, 以解決上述問題。

2) 除采用環線通信外, 目前CBTC系統采用的IEEE802.11系列的WLAN標準是一個開放的無線頻段, 該頻段不限制其他用戶使用, 用戶較多時容易造成相互干擾, 特別是在高架開放區段, 抗外部干擾問題尤為重要。

3) 列車從地面的一個AP切換到另一個AP時信息傳輸會有中斷, 存在一定程度的丟包現象, 如何提高信息傳輸的可靠性也待研究。

2城市軌道交通線信號系統選型

2.1新建線路信號系統制式選擇

根據上述城軌交通信號系統發展情況和各種制式的應用情況, 對于城市軌道交通線網新線建設,信號系統制式選擇原則如下: ①不宜再采用基于模擬軌道電路的ATC系統; ②仍然可采用基于數字編碼軌道電路的ATC系統; ③推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC) 。

2.2舊線改造信號系統模式

我國早期建設的運營線路(舊線) 一般采用軌道電路方式的ATC系統, 因此在信號系統改造時, 推薦采用基于通信的列車控制系統(CBTC)方案。改造期間, 無線通信的CBTC系統與既有的軌道電路互不影響, 減少了改造的技術難度和工程管理難度。

3國產化城軌交通信號系統進展情況

國內開發的城市軌道交通系統3種制式都有,基本上都采用CBTC基于無線的列車控制系統。主要開發進展情況如下。

1. 中國鐵道科學研究院, 充分利用專業齊全的優勢, 通過多年的研發, 完成了包括CBTC系統的所有子系統(ATS、聯鎖、ATP、ATO、DCS、應答器等) , 并進行了室內系統調試、現場試驗和調試。鐵科院的ATS子系統、計算機聯鎖子系統是國內成熟技術, 具有城市軌道交通業績, 已經具備工程實施的條件。鐵科院的CBTC系統對無線故障情況下的后備轉換, 進行了深入的研究, 能夠在保證行車安全的情況下, 盡量減少對正常運營的干擾, 達到了先進的水平。在安全性方面, 與研發同步進行第三方安全認證工作, 已簽署安全認證合同并開展安全認證工作。

2. 2004年, 北京交通大學、北京地鐵運營公司、北京和利時公司申請北京市科委“基于通信

的城軌CBTC系統研究”科研項目, 在北京地鐵試車線進行了ATP、ATO 試驗, 并在大連設立了10 km試驗段, 包括地面線路和地下線路, 進行了2列列車的追蹤試驗。亦莊線計劃2010 年底開通點式ATP, 2011年底CBTC全系統全功能開通。

3. 北京全路通信信號研究設計院也正在進行城市軌道交通CBTC的研發, 它們利用自身研發的通過SIL4級的安全控制平臺, 進行室內點式ATP的研發。目前運營的CBTC系統都是國外設備, 從實際運營的情況看, 存在著維護費用高的問題, 因此發展國產化的CBTC設備成為當前緊迫的任務。

淺談現代城市軌道交通發展:現代城市軌道交通供電制式分析

摘要：對現代城市軌道交通系統中的供電系統的供電模式和供電方式進行了分析和比較，為城市軌道交通系統的設計和建設提供借鑒和參考。

關鍵詞：軌道交通　供電模式　供電方式

1863年倫敦的世界上第一條地鐵建成通車以來，全球30多個國家和地區的一百多座城市已經或正在建設地鐵和城市輕軌。在目前的城市軌道系統中，供電系統是十分重要的一個環節。

1　城市軌道交通供電模式

城市軌道交通供電系統的作用是變壓、整流、傳輸或饋送電流。目前的供電模式有集中供電模式和分散供電模式。

1.1集中供電模式

即設置專門的主變電所，城軌電力系統所有電能均通過主變電所獲取。其優點有：

(1)受電點少，要求公用電網提供的備用容量低：

(2)隧道外電纜敷設量少，通道易解決，隧道內敷設量多，有利于電纜的施工和維護：

(3)受外部電網影響小，有利于形成軌道交通電網，可靠性、安全性高；

(4)供電資源共享，可提高供電可靠性；

(5)與公用電網相互影響小，可監測和處理諧波源；

(6)在運行過程中便于集中管理，電網損耗相對較低。

經濟性方面，集中供電模式下，對交叉和鄰近線路供電，節約投資土地資源，可以充分利用公用電網的電力資源，但需要建立主變電所和電力通道，投資相對較高。

1.2分散供電方式

即不設置專門的主變電所，根據城市電網的實際情況，分別從不同地點獲取電能。該方式不便于集中管理和實施綜合控制技術(如行車調度、電力調度、環境控制等一體化管理)。其優點是可以降低城軌交通系統建設的一次性投資，充分利用國家的電力資源。隨著國家電網運行水平的提高，分散供電方式也逐步得到廣泛應用。

不論何種供電模式，城市軌道交通系統的變電所主要有：主變電所，即高壓變電所、牽引壓價混合變電所、配電所，即降壓變電所。

設置主變電所時，每一座主變電所由110kV電網的兩條獨立線路供電，每路電源各帶一臺三相三繞組110kV／35kV主變壓器。

不設置主變電所時，一般是牽引降壓混合變電所由沿線城市電力網引進一路10kV電源。

目前，北京城市軌道交通采用的是分散供電模式，上海和廣東采用的是集中供電模式。2城市軌道交通供電方式

在《地鐵設計規范》(GB50157-20031和《城市軌道交通直流牽引供電系統)(GBt0411～005)中規定，牽引供電標準電壓為直流750V(DC500～900V)供電制和直流1500V(DCl000～1800V)供電制兩種，這也符合國際電工委員會(IEC)和國際鐵路聯盟(UIC)的規定。受流方式為架空接觸網方式和第三軌方式。一般來說，直流750V多用于接觸軌方式，北京地鐵系統多用該種方式，隨著鋼鋁復合導電軌技術在接觸軌上的應用，接觸軌也開始采用直流1500V電壓等級，如深圳三號線；直流1500V常應用于架空接觸網，如廣州軌道交通一、二號線，南京軌道交通一號線等。

2.1直流750V供電制的優點

(1)直流750架空接觸網受風速影響小，而直流1500V架空接觸網在8級風速影響下即應限速，在9級風時車輛應停止運行，受風速影響較大；

(2)對車輛的變頻變壓控制(VVVF)逆變器功率元件的電壓等級而言，選用直流750V相較直流1500V而言較低，使得元件成本低，采購和維護費用低；

(3)因為采用鋼作為接觸軌材料，可以節省部分導體材料的費用。

2.2直流1500V供電制的優點

(1)牽引變電所的供電距離較直流750V制式增加一倍，可達3.5km，則變電所總數可以減少一半；

(2)所需供電的電流減少一半，則供電線電量損失大幅減??；

(3)所有的電氣設備電流容量減小，車輛的輕量化設計符合現代軌道交通系統設計理念；

(4)安裝在車體內的高電壓電氣設備的體積較小，有利于設各布置，在采用大牽引功率時，尤為顯著’

(5)采用架空接觸網受流方式的列車車速相較直流750V接觸軌高，如東京地鐵這兩項相比最高速度提高15.4％～27.4％，運行速度提高13.7％～22.2％，技術速度提高11％～32％；

(6)增大系統的電壓可以有效減少走行軌與道床間的雜散電流，減輕對地下金屬構筑物的危害；

(71易于組成地下、地面和高架等不同形式的軌道交通工具的運行形式，因此直流1500V供電制式應成為現代城市軌道交通系統的主流發展方向。

3　結束語

在現代城市軌道交通系統供電制式的比較和選擇上，要分別從安全性、可靠性、經濟型、發展性等方面綜合考慮。供電系統必須保證軌道交通的安全運營和供電質量，這其中包含了人身安全、電氣設備的安全和供電系統抗外界影響的能力。另外，在安全運行的基礎上減少電力損失，增強環保效率，提高經濟效益是建設城市軌道交通供電系統的目的和意義所在。最后，比較各種供電制式，全面協調所需建設運行要求，找到可持續推廣的途徑。