楊安安

（蘭州博文科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730101）

0 引言

城市化發(fā)展必然帶動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施更新，其中軌道交通更新最為明顯。我國人口不斷向著城市集中，傳統(tǒng)的交通網(wǎng)絡(luò)已無法滿足現(xiàn)代城市發(fā)展需求，全國各大城市都在積極建設(shè)完善的軌道交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，隨著軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的完善，交通通信系統(tǒng)也需要不斷拓展，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)互聯(lián)是一項(xiàng)關(guān)鍵的任務(wù)。交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通工程的建設(shè)能夠?yàn)槌鞘薪煌ü芾碚咛峁└鄡?yōu)質(zhì)的通信服務(wù)，從而優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu)，最大限度地發(fā)揮城市軌道交通的作用，為人們提供優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)。

1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通建設(shè)現(xiàn)狀

交通信號(hào)系統(tǒng)承擔(dān)著協(xié)調(diào)城市通信工作的重要任務(wù)，對于城市交通穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著關(guān)鍵作用。目前我國各大城市都在建設(shè)互聯(lián)互通交通信號(hào)系統(tǒng)，旨在打造一體化、協(xié)同式通信網(wǎng)絡(luò)體系。但是在建設(shè)通信系統(tǒng)過程中一些問題依然較為突出，分析和研究這些問題對于改進(jìn)交通通信系統(tǒng)有著重要意義。

1.1 通信系統(tǒng)存在信號(hào)延遲

信號(hào)延遲對于交通通信質(zhì)量產(chǎn)生的影響較多，隨著交通網(wǎng)絡(luò)不斷完善，列車運(yùn)行協(xié)調(diào)工作難度越來越大，準(zhǔn)確地對列車進(jìn)行定位，并給列車發(fā)送運(yùn)行指令是通信的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的通信技術(shù)存在一定的延遲，如果通信誤差要求較小,傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)條件能夠確保列車運(yùn)行的有序性，但是在大量列車同時(shí)運(yùn)行的環(huán)境下，通信延遲可能導(dǎo)致列車運(yùn)行事故發(fā)生?，F(xiàn)有的信號(hào)系統(tǒng)也無法保障通信信息的可靠性，系統(tǒng)獲得信息后需要多次確認(rèn)后才能執(zhí)行相關(guān)指令，這一過程中需要消耗一定時(shí)間，目前解決通信延遲問題的主要方法是更新通信技術(shù)，不過城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)復(fù)雜，這項(xiàng)工作并不能一蹴而就，而需要循序漸進(jìn)地進(jìn)行。此外，除了存在信號(hào)延遲問題之外，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失問題，這也是未來階段研究人員需要解決的問題。

1.2 信號(hào)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題

網(wǎng)絡(luò)安全是信息時(shí)代人們普遍關(guān)注的問題，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)承擔(dān)著軌道交通列車運(yùn)行通信的任務(wù)，其中涉及一些核心的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如果這些數(shù)據(jù)被竊取，可能對整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性造成影響。目前，大部分城市使用的信號(hào)系統(tǒng)都存在著軟件和硬件系統(tǒng)不兼容的情況，一些早期建設(shè)的信號(hào)系統(tǒng)主要采用國外的通信管理軟件，而后續(xù)建設(shè)的信號(hào)系統(tǒng)采用國產(chǎn)的系統(tǒng)，由于設(shè)計(jì)源程序和專利問題，所以兩套系統(tǒng)并未完成融合，每一套系統(tǒng)都獨(dú)立運(yùn)行，想要實(shí)現(xiàn)信息資源共享，需要通過信息轉(zhuǎn)化裝置對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此信息處理的效率相對單一系統(tǒng)較慢。由于兩條系統(tǒng)兼容性較差，所以系統(tǒng)必然存在著漏洞，如果不法分子利用網(wǎng)絡(luò)漏洞對信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行破壞，將會(huì)使整個(gè)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓，從而影響人們的出行。

網(wǎng)絡(luò)安全意義重大，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題不斷突出，其必然對城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，研究人員應(yīng)重視網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)工作，不斷提升網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)質(zhì)量。

1.3 信息共享效果不夠理想

信號(hào)系統(tǒng)的功能之一是信息共享，通過信息共享實(shí)現(xiàn)對各條線路列車運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)控。目前我國軌道交通信息共享系統(tǒng)并不完善，在處理列車運(yùn)行信息時(shí)往往需要多個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，這種處理方法效率較低，如果信息傳遞過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，信號(hào)系統(tǒng)可能無法正常運(yùn)行。信息共享是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)工作的重要一環(huán)，通過同一個(gè)信息管理平臺(tái)對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和管理，各個(gè)子系統(tǒng)能夠調(diào)取這些信息，從而保障子系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，信號(hào)系統(tǒng)使用了多個(gè)處理系統(tǒng)，子系統(tǒng)在調(diào)取相關(guān)信息時(shí)往往需要耗費(fèi)較多的時(shí)間，所以列車運(yùn)行的效果達(dá)不到理想預(yù)期，從而影響了城市軌道交通資源利用率。在信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)過程中，研究人員應(yīng)該將更多精力用于研究信息資源共享，建立協(xié)同式一體化的信息處理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對軌道交通信息的集中處理。

2 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

信號(hào)系統(tǒng)包含多個(gè)子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)是支撐整個(gè)城市軌道交通穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，主系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間也需要穩(wěn)定的通信服務(wù)，如果通信過程出現(xiàn)故障也會(huì)影響列車運(yùn)行。推動(dòng)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通對于整個(gè)城市發(fā)展有著重要意義，互聯(lián)互通能夠最大化利用城市軌道交通資源，發(fā)揮軌道交通的最大價(jià)值，為人們提供優(yōu)質(zhì)的交通服務(wù)。建設(shè)互聯(lián)互通的信號(hào)系統(tǒng)需要應(yīng)用多種核心技術(shù)，本章將針對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究。

2.1 聯(lián)鎖系統(tǒng)

聯(lián)鎖系統(tǒng)是控制列車安全運(yùn)行的基本保障，列車進(jìn)出站時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性直接影響著其他列車運(yùn)行，連鎖系統(tǒng)能夠獲取列車運(yùn)行的速度、位置數(shù)據(jù)，并在同一的運(yùn)行時(shí)間處理系統(tǒng)中對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，信號(hào)系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)傳遞到其他站點(diǎn)，這些站點(diǎn)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)后對其他列車進(jìn)行調(diào)度，從而保障每一班次列車穩(wěn)定運(yùn)行。聯(lián)鎖系統(tǒng)的上位機(jī)和聯(lián)鎖機(jī)使用了CAN 網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，信號(hào)在傳輸過程中受到的影響相對較小，站點(diǎn)與站點(diǎn)間能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)的信息傳遞，有效避免了信號(hào)傳遞不暢導(dǎo)致的列車安全事故。聯(lián)鎖機(jī)內(nèi)部安裝了計(jì)算機(jī)嵌入式模塊，這些模塊能夠?qū)α熊囘\(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分批處理，處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為特定的數(shù)據(jù)格式，通信系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)傳遞到子系統(tǒng)中，從而完成數(shù)據(jù)信息傳遞，既能保障數(shù)據(jù)信息的完整性，也能保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省Ｔ谖磥黼A段針對聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新非常關(guān)鍵，這是保障信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要一環(huán)，其能夠?yàn)樾盘?hào)傳輸提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

2.2 列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在信號(hào)系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)判斷列車的運(yùn)行狀況，如果發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行異常，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)。信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通的重要指標(biāo)之一就是將列車運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)，通過處理系統(tǒng)集中判斷列車的運(yùn)行狀況，這一過程不能缺少自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要利用計(jì)算機(jī)算法和列車運(yùn)行數(shù)據(jù)模型處理列車數(shù)據(jù)，其能夠準(zhǔn)確地提取列車運(yùn)行參數(shù)，通過篩選異常參數(shù)判斷列車故障。如果自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障，出現(xiàn)信號(hào)傳輸延遲和丟失問題，信號(hào)系統(tǒng)可能無法獲取列車運(yùn)行數(shù)據(jù)，其對于列車安全性產(chǎn)生了一定的影響。優(yōu)化自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保障信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，盡量減少錯(cuò)誤信號(hào)和信號(hào)延遲問題，這樣能夠有效保障自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。所以研究人員應(yīng)針對自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，不斷提升自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而更好地保障列車穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)承擔(dān)著列車信息傳遞的職責(zé)，列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要由數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳遞。通信運(yùn)行的關(guān)鍵是正確地處理數(shù)據(jù)，能夠?qū)⒉煌瑪?shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)傳遞給各個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)行，從而對列車運(yùn)行的整體情況進(jìn)行管理。以第四代通信技術(shù)為主的通信服務(wù)是當(dāng)前我國城市軌道交通數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要應(yīng)用的技術(shù)，隨著5G 技術(shù)普及，一些大型城市已逐步將5G 技術(shù)融入通信系統(tǒng)中，在先進(jìn)通信技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的運(yùn)行效率將會(huì)得到提升。通信系統(tǒng)的另一個(gè)核心內(nèi)容是算法，算法是支撐系統(tǒng)功能運(yùn)行的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的算法運(yùn)行效率低，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)效果差，在未來階段研究人員應(yīng)針對相關(guān)算法進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。

2.4 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)城市軌道列車自動(dòng)行駛工作，主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提是信號(hào)傳輸穩(wěn)定，車站與車站之間進(jìn)行信息傳遞主要是將列車運(yùn)行狀況的信息及時(shí)更新，以便下一個(gè)站點(diǎn)作出統(tǒng)一調(diào)整，確保列車穩(wěn)定運(yùn)行，其中任何一個(gè)信息傳遞環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能對自動(dòng)駕駛安全性產(chǎn)生影響。例如，如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)收到錯(cuò)誤的時(shí)間信息，對于后一班列車進(jìn)站時(shí)間判斷錯(cuò)誤，可能對發(fā)生相撞事故。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)能對每一輛列車位置的行駛速度進(jìn)行分析，從而動(dòng)態(tài)地調(diào)整本班次列車運(yùn)行速度，使同一軌道上的列車保持足夠的距離，防止安全事故發(fā)生。隨著信號(hào)系統(tǒng)處理能力的增強(qiáng)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的可靠性也在不斷增強(qiáng)。

3 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

互聯(lián)互通信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)需要使用多種技術(shù)，這些技術(shù)共同支撐了整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行。如信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)、5G 通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，這些技術(shù)在整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)中扮演著重要的角色，本章將圍繞這些技術(shù)進(jìn)行分析和研究。

3.1 信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)

信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)是對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)和子系統(tǒng)信息互相傳遞的目標(biāo)。目前，我國很多城市的軌道交通系統(tǒng)中都應(yīng)用兩套或兩套以上的信息管理系統(tǒng)，不同系統(tǒng)適用于不同的數(shù)據(jù)格式，如果數(shù)據(jù)格式不協(xié)調(diào)，信息無法在兩個(gè)甚至多個(gè)系統(tǒng)中傳遞，從而無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)是將信息格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠識(shí)別特定的數(shù)據(jù)格式，然后將相關(guān)指令轉(zhuǎn)化為另一套系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。例如，英國的信號(hào)系統(tǒng)與國產(chǎn)的信號(hào)系統(tǒng)使用了不同格式的信息傳遞系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)信息互換，需要通過統(tǒng)一的系統(tǒng)對數(shù)據(jù)格式進(jìn)行處理才能實(shí)現(xiàn)互換，很多城市早期的信號(hào)系統(tǒng)都是使用英國產(chǎn)生的系統(tǒng)，而新建的信號(hào)系統(tǒng)主要使用國產(chǎn)系統(tǒng)，更換系統(tǒng)成本較高，而且需要對既往的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行遷移，工作量非常大，為了解決這些問題，可以應(yīng)用信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)。

3.2 5G 通信技術(shù)

5G 通信技術(shù)主要解決了信息延遲問題，信息延遲對城市軌道交通運(yùn)行產(chǎn)生的影響較大，低延遲對于提升城市軌道交通資源利用率有著重要作用。目前5G技術(shù)相對較為成熟，其延遲低于第四代通信技術(shù)，而且在信息完整性方面有著明顯的優(yōu)勢，5G 技術(shù)通過特殊的信息加密方式對信息進(jìn)行了處理，能夠確保信息在復(fù)雜的環(huán)境下高效地進(jìn)行傳遞，傳輸速度快和信息保真度高成了城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中重要的技術(shù)之一，目前5G 商用的效果越來越明顯，想要進(jìn)一步降低通信時(shí)間誤差，逐步將5G 技術(shù)應(yīng)用于信息系統(tǒng)非常關(guān)鍵，技術(shù)研究人員應(yīng)建設(shè)更多專門服務(wù)于城市軌道交通的5G 基站，不斷加快新一代通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)提供良好的通信服務(wù)。此外，在信號(hào)系統(tǒng)中云計(jì)算技術(shù)也有著重要的應(yīng)用，通過云端對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能夠有效地提升數(shù)據(jù)處理效率，從而提升信息傳遞的質(zhì)量。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性將會(huì)逐步提升。

3.3 網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)對于整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)有著重要意義，網(wǎng)絡(luò)接口是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息互換的重要節(jié)點(diǎn)，如果網(wǎng)絡(luò)接口存在故障，將會(huì)對整個(gè)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)造成影響。網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)的關(guān)鍵是對不同類型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而保障這些數(shù)據(jù)能夠順利地通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并傳輸?shù)讲煌淖酉到y(tǒng)或數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中。由于我國很多城市信號(hào)系統(tǒng)子系統(tǒng)應(yīng)用了不同標(biāo)準(zhǔn)的軟件，所以信息在傳輸過程中需要進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)在其中發(fā)揮著不可忽視的作用，想要進(jìn)一步發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)的作用，應(yīng)該不斷地對數(shù)據(jù)通過節(jié)點(diǎn)的方法進(jìn)行優(yōu)化，在保障數(shù)據(jù)傳輸速度的基礎(chǔ)上提升數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，盡可能避免數(shù)據(jù)信息在轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或丟失問題，從而更好地保障信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)在整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用，其直接關(guān)系到城市軌道交通運(yùn)行的有序性，任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸問題后都可能影響列車運(yùn)行安全性。

3.4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要針對列車運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而為整個(gè)軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系提供管理服務(wù)。目前數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，一是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，二是網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，三是數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，不同結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)的工作不同，服務(wù)器的功能是分析和處理數(shù)據(jù)，按照相關(guān)算法規(guī)律找出差異性的數(shù)據(jù)，幫助人們更好地管理列車。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要提供了功能服務(wù)，管理人員能夠在平臺(tái)上選擇特定的服務(wù)，系統(tǒng)則根據(jù)算法要求提供服務(wù)。數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以被稱為整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的核心，信號(hào)本身就是一種數(shù)據(jù)，通過處理系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)化為特定的指令，系統(tǒng)發(fā)布指令后子系統(tǒng)獲取指令并運(yùn)行指令，從而實(shí)現(xiàn)對列車運(yùn)行的集中控制。除了大數(shù)據(jù)技術(shù)之外，人工智能技術(shù)也在其中發(fā)揮著重要作用，其能夠根據(jù)列車運(yùn)行的實(shí)際情況調(diào)整運(yùn)行模式，從而確保列車運(yùn)行的有序性。

4 結(jié)語

總而言之，隨著城市軌道交通發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通成為其主要發(fā)展目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通對于提升城市軌道交通資源利用率，提升軌道交通服務(wù)質(zhì)量有著重要意義。各類新技術(shù)在信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用有效地提升了信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行效率和質(zhì)量，研究人員應(yīng)針對目前我國城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)互聯(lián)互通過程中遇到的問題進(jìn)行分析，找出相關(guān)影響因素，制定有效的解決措施，提升信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行的高效性，使城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)更好地為民眾服務(wù)。