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      城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)備精簡化及云架構(gòu)探究

      2022-02-21 02:58:54張華
      科技信息·學(xué)術(shù)版 2022年4期
      關(guān)鍵詞:信號系統(tǒng)城市軌道交通

      張華

      摘要:隨著我國云計算信息化等新技術(shù)的不斷發(fā)展,為城市軌道交通信號系統(tǒng)也創(chuàng)造了更多的創(chuàng)新發(fā)展方向。其中就包括有如何精簡現(xiàn)有城市軌道交通信號系統(tǒng),以及有關(guān)城市軌道交通信號系統(tǒng)的云構(gòu)架。對此本文將從城市軌道交通信號系統(tǒng)的整體構(gòu)架出發(fā),提出聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)域控制器和車載設(shè)備的精簡化方式并探討主備中心和車站的云構(gòu)架方式,從而為我國的城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展提供理論參考。

      關(guān)鍵詞:城市軌道交通;信號系統(tǒng);精簡化;云架構(gòu)

      一、城市軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)備精簡化

      (一)聯(lián)鎖設(shè)備信息化

      在傳統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)中使用的是安全型繼電電路,一般是有不同的執(zhí)行電路,比如信號點(diǎn)燈、道岔控制、計軸/軌道電路控制等電路,一同組成邏輯電路,這樣的電路優(yōu)勢在于能夠保證繼電器的安全性能,但也存在明顯的劣勢,問題主要源于繼電器比較多,在維護(hù)維修方面十分的不方便,而且占據(jù)的空間特別大。現(xiàn)在隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,聯(lián)鎖設(shè)備也可以進(jìn)行精簡化,同時也保證電路的安全性和穩(wěn)定性提升,讓全電子化聯(lián)鎖成為可能。而采用全電子化的聯(lián)鎖系統(tǒng)后,相對于傳統(tǒng)的繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)有著體積更小,占用空間較小,生產(chǎn)更為標(biāo)準(zhǔn)化,而且在施工時間和施工質(zhì)量方面也比較可控,即使發(fā)生了故障,尋找故障的原因特別快,同時還支持熱插拔等技術(shù),以上都是全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)的優(yōu)勢。

      (二)聯(lián)鎖區(qū)域控制器一體化

      在原有的CBTC信號系統(tǒng)的架構(gòu)下,聯(lián)鎖系統(tǒng)與區(qū)域控制器的分工十分明確,主要分工表現(xiàn)如下:1、所有在線的車輛將會把其位置和狀態(tài)信息發(fā)送給區(qū)域控制器ZC,而ZC會通過匯總這些信息之后再發(fā)送給列車端;2、線路資源的管理和分配往往是由聯(lián)鎖CI負(fù)責(zé),然后告知ZC;3、列車之間的位置關(guān)系所需進(jìn)行的計算是由ZC負(fù)責(zé),ZC計算完成之后,將其狀態(tài)告知給CI,同時ZC會根據(jù)CI提供的線路資源情況為列車提供移動授權(quán)。

      通過分析聯(lián)鎖系統(tǒng)與區(qū)域控制器的分工之后,可以發(fā)現(xiàn)ZC和CI這兩個區(qū)域作為控制核心,會存在效率較低,接口較多的問題,而且一旦區(qū)域控制的核心存在了故障問題,在修復(fù)方面所需要的時間也會比較長,同時會耽誤城市軌道交通的正常運(yùn)行。因此將聯(lián)鎖系統(tǒng)與區(qū)域控制器進(jìn)行一體化設(shè)計,通過軌旁控制器來做到聯(lián)鎖系統(tǒng)和區(qū)域控制器的耦合性提升,達(dá)到接口數(shù)量減少、故障率較低、維護(hù)成本降低等效果。

      (三)車載設(shè)備的精簡化

      一般來說傳統(tǒng)的車載設(shè)備包括ATP、ATO、DMI、SW、OPG、BTM、雷達(dá)等設(shè)備,而正式因為車載設(shè)備的數(shù)量較多,所以在維修、使用過程中都不夠方便,對此需要將傳統(tǒng)的車載設(shè)備進(jìn)行精簡化操作。具體的精簡化方式是:首先將ATO和ATP進(jìn)行整合,整合為TCU即列車變速控制器,用以控制列車自動實(shí)現(xiàn)變速;其次將車輛的接口都進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化處理;最后是增加全新的TOCU控制器,即列車對象控制器,其可以保證列車安全運(yùn)行、提高運(yùn)行效率。

      二、城市軌道交通信號系統(tǒng)的云架構(gòu)

      (一)云架構(gòu)的虛擬技術(shù)

      在進(jìn)行城市軌道交通信號系統(tǒng)的云架構(gòu)探討之前,首先需要了解云架構(gòu)的虛擬技術(shù)。虛擬化是一種適用于所有類型云架構(gòu)的一種基礎(chǔ)性設(shè)計技術(shù),指的是將平臺虛擬化或者是將資源的抽象作用,在虛擬化之后,能夠把服務(wù)器儲存設(shè)備和其他的硬件設(shè)備都是作為一整個資源,而不是離散系統(tǒng),這樣在進(jìn)行城市軌道交通信號系統(tǒng)云架構(gòu)的時候,就可以把多個硬件視為單個硬件進(jìn)行統(tǒng)一的管理和營運(yùn)。

      (二)主備中心的云架構(gòu)

      當(dāng)云平臺的SIL等級達(dá)到二級的時候,主備中心的云架構(gòu)需將控制中心的通信服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、系統(tǒng)接口服務(wù)器、信號網(wǎng)關(guān)計算機(jī)等設(shè)備都納入云平臺中,進(jìn)行云平臺的統(tǒng)一部署和管理。并且與之相關(guān)的所有調(diào)度工作站、時刻表、運(yùn)行圖都應(yīng)當(dāng)采用云桌面的方式,從而充分利用云平臺的虛擬技術(shù),實(shí)現(xiàn)主備中心各硬件資源的利用價值最大化。

      而當(dāng)云平臺的SIL等級不到二級時,與云平臺的SIL等級達(dá)到二級的區(qū)別只有一點(diǎn),即為與安全操作技術(shù)相關(guān)的設(shè)備。具體來說,需要做到的是與安全操作技術(shù)無關(guān)的所有設(shè)備都納入云平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理,而對于與安全相關(guān)的各類操作設(shè)備都不能夠納入云平臺。這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)主備中心各硬件資源的利用價值最大化,也能夠保證其系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

      (三)車站的云架構(gòu)

      車站作為軌道交通信號系統(tǒng)中備用控制的重要環(huán)節(jié)在集中運(yùn)營控制組織協(xié)調(diào)方面非常重要,一般是由車站調(diào)度配合線路中心進(jìn)行完成。而關(guān)于車站的云架構(gòu),在非正常情況下,城市軌道交通信號系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)保證車站具備最基本的運(yùn)營組織能力,具體來說需要在車站中把車站的實(shí)時服務(wù)器,通信前端處理機(jī),車站工作站等內(nèi)容納入云平臺,進(jìn)行統(tǒng)一的部署與管理,從而依靠云平臺的虛擬技術(shù)去實(shí)現(xiàn)車站的硬件資源利用最大化。不過需要注意的是,車站的現(xiàn)地控制工作站是車站值班人員的人機(jī)接口設(shè)備,同時還擔(dān)負(fù)著聯(lián)鎖操作站的功能,另外,如果在緊急的站控模式下,現(xiàn)地控制工作站還需要作為聯(lián)鎖上位機(jī)進(jìn)行操作,因此車站的現(xiàn)地控制工作站不會納入云平臺中與其他硬件設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的部署和管理。

      結(jié)束語

      總的來說,隨著我國社會的信息化技術(shù)云計算技術(shù)以及集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,城市軌道交通信號系統(tǒng)必然會在未來向著精簡化、信息化的方向發(fā)展。但目前來說這一發(fā)展階段還處于剛剛起步階段,因此本文就針對城市軌道交通信號系統(tǒng)提出了精簡化以及云架構(gòu)的設(shè)計方案,從而為未來的城市軌道交通信號系統(tǒng),或者是為下一代的城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展提供參考方向,助力我國的城市軌道交通信號系統(tǒng)的良好發(fā)展。

      參考文獻(xiàn):

      [1]劉會明, 高翔. 下一代城市軌道交通信號系統(tǒng)研究[J]. 城市軌道交通研究, 2020, 23(S02):5.

      [2]王悅婷. 城市軌道交通通信信號智慧化運(yùn)維系統(tǒng)框架研究[J]. 城市軌道交通研究, 2020, 23(S02):4.

      [3]王明剛. 城市軌道交通信號系統(tǒng)車載設(shè)備大部件互換方案應(yīng)用研究[J]. 營銷界(理論與實(shí)踐), 2020(1):1.

      [4]黎婧嫻. 城市軌道交通信號系統(tǒng)云技術(shù)應(yīng)用研究及發(fā)展[J]. 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用, 2020(7):2.

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