摘要：城市轨道交通通信技术和信号处理技术作为轨道交通运维的关键，结合智能化的运维管理技术，构建城市轨道交通信号智能化运维自动控制系统，通过轨道交通信号输出的稳定性控制和通信信道调节，建立城市轨道交通信号智能化运维管理模型，提高轨道交通的安全性和稳定性。在进行城市轨道交通信号智能化运维自动控制系统设计中，采用通信组网和信号组网控制方法，结合信号输出稳定性调节，采用信号滤波和平稳性检测的方法，进行城市轨道交通信号智能化运维自动控制，研究城市轨道交通信号智能化运维自动控制方法，在促进城市轨道交通优化运维管理和智能化控制方面具有重要意义。 关键词：轨道交通；信号；智能化运维；自动控制系统；设计
智能化控制系统1我国城轨信号技术发展态势
我国城轨信号技术发展与应用总体上经历了固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞三代技术迭代演进的过程。
在20世纪90年代，以北京、上海、广州等一线城市为代表，我国城轨领域开始进入规模化发
展阶段。然而，我国城轨信号技术自主研发工作却长期滞后于城轨建设的发展需求，国内供货商不能提供整套的与国外同类产品具有竞争力的信号系统，在城轨建设中只能进口整系统或关键子系统，由国内供货商提供配套设备和部分技术服务。进入21世纪以来，在“政、用、产、学、研”协同创新体系支撑下，经过近20年的探索，最终在基于通信的列车控制(CBTC)移动闭塞制式系统层级上，我国城轨信号技术具备了自主提供成套技术装备的能力，系统也达到国外同类技术水平。
CBTC系统由列车自动监督(ATS)、计算机联锁(CBI)、列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)、数据通信(DCS)、维护支持(MSS)等6大子系统以及附属的计轴、应答器等设备构成，是一个融合通信、计算机技术，功能完备、层次分明的复杂安全苛求系统。基于列控系统配置及功能差异，按照IEC62290-1：2014《轨道交通城市轨道交通运输管理和指令/控制系统第1部分：系统原理和基本概念》定义，城轨自动化等级(GOA)划分为5个：GOA0～GOA4级。
自2017年北京地铁燕房线——中国首条自主研发的全自动运行地铁线路开通以来，满足GOA3/GOA4级的全自动运行系统(FAO)已经逐步发展成为我国城轨建设的主流制式，并且自主化FAO系统市场占有率已经超过80%。
随着信息技术、网络技术、通信技术的快速发展，城轨信号领域在互联互通、云化部署、车-车通信、虚拟联挂等新概念、新体制技术研发方面也已经取得阶段性进展，为未来城轨系统提高运输服务质量，实现提质增效、节能减排，助力双碳目标实现夯实基础。
2轨道交通信号智能化运维自动控制系统设计
2.1城市轨道交通信号系统的节能设计
节能环保作为当前社会发展的主题，在城市轨道交通信号系统设计的过程中也要考虑节能的目标。在保证轨道交通运输安全稳定的条件下，尽可能的节省运营成本，严格遵循节能环保的运行原则。一方面要考虑节能调度运营设计，对运行高峰时段以及非高峰时段通过对信号的调节规划列车的运行，在满足不同时段运营能力的前提下，又能起到节能环保的作用。另一方面要通过信号系统对列车运行的速度进行控制，在不同的运行模式下，列车运行所产生的成本有着一定的差别，图1为三种不同的驾驶曲线，A曲线为赶点运行曲线，可以看出此运行模式加速率以及减速率都相对较大，运行时间相对较短。B曲线为正常运行的驾驶曲线，各种参数相对价位适中。C曲线为节能运行曲线，运行时间相对较长，加速都相对较小，定速巡航时间较长。
图1三种驾驶曲线比较图
2.2智能运维技术
城市轨道交通信号系统在运行的过程中，需要定期对其检查维护，保证系统能够正常稳定运行。为了提升运维的效率以及运维效果，需要引入新型的智能化运维技术，建立在人工智能技术以及深度学习技术上的人工智能运维系统能够对采集的数据进行实时的数据处理以及结构预测，此外还能够通过对数据的分析进行故障的诊断以及潜在趋势的预测分析，为轨道交通的运行安全提供保障。此外，还要加强对轨道交通信号系统不同体系新技术的应用，如信号系统感知层加强高频以及蓝牙技术的应用，信号平台层加强大数据技术的融合等等。
传统城轨信号系统大多配置有监测维护系统，但数据获取、处理功能相对单一，维修模式大多仍局限于计划性检修和故障应急维修。在双碳目标驱动下，基于云平台、大数据及人工智能技术赋能的信号系统综合运维平台逐步得到应用，系统整合实现了设备监测自动化、数据分析智能化、应急处置网络化、生产管理综合化等核心功能。系统通过对运营环境，在线设备的状态、性能进行多层级(系统级、子系统级、设备级、模块及板卡级)的实时感知，将监测数据实时清洗、存储、解析，实时形成报警输出、健康趋势预测以及应急处置流程等运维指导建议，实现“数据驱动维保”。
面向全系统模块、全业务流程、智能运维技术的广泛应用，推动信号系统维修模式由故障修向状态修转型升级，可在显著提升系统运维质量和故障处置效率的同时，持续降低系统全生命周期成本。
2.3系统硬件设计
在嵌入式的DSP控制组件环境下实现对城市轨道交通信号智能化运维自动控制系统的集成开发设计，采用IO配置总线，自动适应不同频率的传输总线，提高城市轨道交通信号运维管理过程中的无线收发和转换能力，在信号的输出端，通过BUFIO2单端时钟转换控制的方
法，建立数据通路上的分频检测和时钟控制电路，在数据的最小存储单元中，将LVDS数据的差分随路分配到轨道交通信号的智能化运维控制的BUFIO2中，动态调节延迟，并交交通信号运维管理的分频系数设置为8,即产生差分时钟的8分频，通过动态调整相位，极大地提高数据传输能力。
2.4自动驾驶技术与互联互通技术的应用
自动驾驶技术能够有效促进城市轨道交通信号的发展，在当前轨道交通的发展中，自动驾驶技术能够有效应对列车运行过程中的大多数异常情况。在列车进行通电后，列车能够进行综合自动检测，在运行过程中能够合理按照列车运行时刻表进行，自动完成区间运行。自动驾驶技术的发展使得列车在轨道交通信号系统的控制下，通过计算分析合理安排列车运行的速度，而且列车能够自动反馈运行过程中的各种数据信息，方便信号控制系统进行分析处理，提升城市轨道交通运输的效率。
当前人工智能技术以及网络通信技术的发展使得城市轨道交通信号系统的互联互通功能不断增强。轨道交通信号的互联互通是建立在物联网技术的基础上，互联互通技术的良好应用能够有效改善传统单项对接的运营模式，从而有效改变城市轨道交通网，促进轨道交通
信号数据资源的共享。但是，在数据传输的过程中，不同列车由于数据接口或者传输设备的不同，在数据共享的过程中可能存在一定的差异，所以要尽可能统一互联互通系统的标准，保障城市轨道交通信号的有效共享，为城市轨道交通信号系统的智能化奠定基础。
结论
建立城市轨道交通信号智能化运维管理模型，提高轨道交通的安全性和稳定性，提出基于有限区域同时同频全双工跳频控制的城市轨道交通信号运维控制方法。引入网络通信信道均衡调度机制，采用归一化多普勒频率检测和控制方法，根据城市轨道交通信号的输出稳态特征值，采用检测滤波和自相关匹配，实现城市轨道交通信号的智能化运维控制，并进行了控制系统的硬件设计。测试表明，本方法提高了城市轨道交通信号运维控制水平，抗干扰能力较强。
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