云巴胶轮有轨电车信号系统方案研究

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2019年第6期

我国城市轨道交通飞速发展，可有效缓解地面交通压力，成为许多大城市走向现代化的标志[1]。云巴胶轮有轨电车由于造价低、建设周期短、后期运营成本低，属于低运量交通系统，系统体量和规模更小，运营更灵活，采用动力电池驱动，最小曲线半径可达15 m，在节约用地上有明显优势。云巴胶轮有轨电车信号系统作为保证行车安全和提高运输效率的重要部分，其可靠性直接关系整个系统的运营质量。云巴胶轮有轨电车车辆在高架上运营，轨旁设备安装空间有限，因此选择恰当的方法简化信号系统在车站和轨旁的设备至关重要。

1 云巴胶轮有轨电车

云巴实际是一种胶轮有轨电车，是比亚迪打造的具有自主知识产权、不占用道路资源、具有独立路权的小运量胶轮有轨电车系统，属于现代有轨电车中的一种新系统。云巴有助于解决城市交通拥堵，提升

城市交通出行效率；有助于构建现代综合交通运输体系，打通城市交通微循环；有助于打造轨道上的城市，有利于塑造现代化、国际化的城市形象。云巴是车辆采用橡胶轮胎沿U形轨道梁上方行走的低运量交通系统，导向轮和稳定轮镶嵌于轨道梁的内侧，可保证车辆沿轨道安全平稳行驶（见图1）。

2 云巴信号系统特殊需求

信号系统作为云巴交通的重要组成部分，保证安

云巴胶轮有轨电车信号系统方案研究

左飞

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300308）

摘要：信号系统作为云巴胶轮有轨电车的大脑，是一个复杂的计算机控制系统，其可靠性直接

背景广播系统

关系到行车安全。根据云巴胶轮有轨电车的特殊要求，通过跟踪列车控制技术的发展方向并结合通信技术的发展，经过试验研究，确定采用长期演进（LTE ）技术实现车地双向通信综合承载方案；采用全电子联锁技术简化车站设备；采用先进的卫星定位、超宽带（UWB ）定位、速度传感器三者融合定位技术简化轨旁设备。全新的云巴胶轮有轨电车信号系统方案在满足安全运营的前提下，实现了简化车站和轨旁设备的既定目标。

关键词：云巴；胶轮有轨电车；信号系统；LTE ；全电子联锁；融合定位

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2019）06-0111-04DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2019.06.111

作者简介：左飞（1988—），男，工程师，硕士。

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图1 坪山云巴试验线合成氨工艺流程

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通讯继电器全、提高运输效率、降低成本应列为其首要目标，系统结构应尽可能简化，并尽可能实现免维护、无人值守。云巴与传统轮轨交通的信号系统存在一定区别：

（1）云巴交通方式采用水泥梁和橡胶轮胎，无法采用轨道电路确定列车位置，并且梁上的空间狭小，必须采用特殊方式来安装轨旁设备。

（2）云巴交通方式的道岔（见图2）与钢轮钢轨道岔完全不同，除使用单开道岔外，还使用三开、五开道岔，因此在联锁系统和道岔系统中必须进行特殊处理和合理分工，以确保行车安全。目前道岔系统不在信号系统内，而是由轨道与信号系统通过接口的方式，互相传递道岔控制信息、位置信息与工作状态信息等，从而完成道岔的位置转换。道岔由信号系统进行控制，分为集中控制、现场控制、手动控制3种方式，手动控制优先级最高，集中控制由设置在车站及段场的远程控制终端操作。

罗口袜

（3）云巴交通方式基本采用高架线路，道岔非接通位置是悬空的，因此，必须采取特殊措施，防止列车错误出发[2]。列车在区间时，列车外部为悬空空间，因此，必须采取特殊措施，防止列车错误打开车门。

3 云巴信号系统创新方案

CBTC技术是列车控制技术的发展方向，代表了国际自动控制领域的先进水平[3]。移动闭塞系统提供“

实时跟随”的速度-距离模式曲线，列车自动防护系统（ATP）的目标点始终跟随着前行车的移动而移动，移动闭塞可缩短行车间隔时间，提供比准移动闭塞更优的追踪间隔，有利于列车自动监控系统（ATS）的列车自动调整功能、降低车辆运行能耗、提高时刻表列车的正点率等。

传统CBTC系统正线普遍采用车地通信信号单独承载方案、地面继电器联锁方案、计轴完成列车占用检查方案。传统CBTC架构大量的轨旁设备和相应的电缆不仅加大了建设投资和施工难度，而且复杂的系统也增加了运营成本，尤其不适用于云巴高架区段，必须在满足安全运营的前提下，探索出一条适用于云巴的全新CBTC系统方案。

3.1 车地无线通信LTE-U综合承载技术

与无线局域网（WLAN）技术相比，LTE技术在城市轨道交通信号系统车地通信应用方面具有抗干扰能力强、可维护性能好、支持列车高速运行下双向通信等特点。LTE技术与WLAN技术对比见表1。

在城市轨道交通各系统中，信号系统、乘客信息系统（PIS）及车载视频监视系统（CCTV）要求实现车地双向实时、连续通信，因此可以采用信号单独组网和构建综合承载网2种方案。构建统一的车地无线通信平台、综合承载多个专业的车地信息是轨道交通发展趋势[4]。基于LTE技术承载多业务传输平台，实现在

高速移动状态下，提供满足带宽、稳定性，具有服务

图2 云巴道岔

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质量（QoS）保障和实时性要求的信号列控信息（双向）、车载PIS实时播放（下行）、车载视频监控图像回传（上行）等车地无线数据多业务承载[5]。

云巴采用双网综合承载，A网承载信号系统，B网承载信号系统、PIS、CCTV、集调度等业务[6]。云巴采用LTE-U技术，无需许可证的开放频段，无需额外申请频段使用权。信号和通信各子系统通过物理分割不同的信道承载，灵活的QoS机制保证了数据的安全传输，降低了无线网络设备运营和维护成本，从而实现资源整合，节省了安装空间，减少了施工、配合、协调工作量，有利于工程实施。

3.2 全电子联锁炉用风机

计算机联锁以计算机为主要技术手段实现联锁关系，是轨道交通信号系统的核心组成子系统[7]。云巴联

锁子系统在原有全电子目标控制器基础上开发全电子计算机联锁，取消传统计算机联锁中的继电器接口部分[8]，采用电子执行单元直接控制信号设备，联锁执行逻辑与传统计算机联锁相同，且简化了系统施工和配线的工作量[9]，具有占用空间小、总投资低、维护工作量小、易扩展、高冗余性等特点。全电子联锁技术与传统计算机联锁对比见表2。

全电子计算机联锁分为逻辑层、执行层和通信控制器层，其中逻辑层和通信控制器层采用安全计算机平台，执行层采用全电子执行模块（见图3）。

3.3 融合定位技术

目前在轨道交通领域广泛应用的CBTC系统采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全设备控制列车[10]。

图3 云巴全电子联锁系统结构

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