城市轨道交通信号系统设备精简化及云架构探究

张华

摘要：随着我国云计算信息化等新技术的不断发展，为城市轨道交通信号系统也创造了更多的创新发展方向。其中就包括有如何精简现有城市轨道交通信号系统，以及有关城市轨道交通信号系统的云构架。对此本文将从城市轨道交通信号系统的整体构架出发，提出联锁系统、区域控制器和车载设备的精简化方式并探讨主备中心和车站的云构架方式，从而为我国的城市轨道交通信号系统的发展提供理论参考。

关键词：城市轨道交通;信号系统;精简化;云架构

一、城市轨道交通信号系统设备精简化

（一）联锁设备信息化

在传统联锁系统中使用的是安全型继电电路，一般是有不同的执行电路，比如信号点灯、道岔控制、计轴/轨道电路控制等电路，一同组成逻辑电路，这样的电路优势在于能够保证继电器的安全性能，但也存在明显的劣势，问题主要源于继电器比较多，在维护维修方面十分的不方便，而且占据的空间特别大。现在随着集成电路技术的不断发展，联锁设备也可以进行精简化，同时也保证电路的安全性和稳定性提升，让全电子化联锁成为可能。而采用全电子化的联锁系统后，相对于传统的继电联锁系统有着体积更小，占用空间较小，生产更为标准化，而且在施工时间和施工质量方面也比较可控，即使发生了故障，寻找故障的原因特别快，同时还支持热插拔等技术，以上都是全电子化联锁系统的优势。

（二）联锁区域控制器一体化

在原有的CBTC信号系统的架构下，联锁系统与区域控制器的分工十分明确，主要分工表现如下：1、所有在线的车辆将会把其位置和状态信息发送给区域控制器ZC，而ZC会通过汇总这些信息之后再发送给列车端;2、线路资源的管理和分配往往是由联锁CI负责，然后告知ZC;3、列车之间的位置关系所需进行的计算是由ZC负责，ZC计算完成之后，将其状态告知给CI，同时ZC会根据CI提供的线路资源情况为列车提供移动授权。

通过分析联锁系统与区域控制器的分工之后，可以发现ZC和CI这两个区域作为控制核心，会存在效率较低，接口较多的问题，而且一旦区域控制的核心存在了故障问题，在修复方面所需要的时间也会比较长，同时会耽误城市轨道交通的正常运行。因此将联锁系统与区域控制器进行一体化设计，通过轨旁控制器来做到联锁系统和区域控制器的耦合性提升，达到接口数量减少、故障率较低、维护成本降低等效果。

（三）车载设备的精简化

一般来说传统的车载设备包括ATP、ATO、DMI、SW、OPG、BTM、雷达等设备，而正式因为车载设备的数量较多，所以在维修、使用过程中都不够方便，对此需要将传统的车载设备进行精简化操作。具体的精简化方式是：首先将ATO和ATP进行整合，整合为TCU即列车变速控制器，用以控制列车自动实现变速;其次将车辆的接口都进行网络化处理;最后是增加全新的TOCU控制器，即列车对象控制器，其可以保证列车安全运行、提高运行效率。

二、城市轨道交通信号系统的云架构

（一）云架构的虚拟技术

在进行城市轨道交通信号系统的云架构探讨之前，首先需要了解云架构的虚拟技术。虚拟化是一种适用于所有类型云架构的一种基础性设计技术，指的是将平台虚拟化或者是将资源的抽象作用，在虚拟化之后，能够把服务器储存设备和其他的硬件设备都是作为一整个资源，而不是离散系统，这样在进行城市轨道交通信号系统云架构的时候，就可以把多个硬件视为单个硬件进行统一的管理和营运。

（二）主备中心的云架构

当云平台的SIL等级达到二级的时候，主备中心的云架构需将控制中心的通信服务器、应用服务器、数据库服务器、系统接口服务器、信号网关计算机等设备都纳入云平台中，进行云平台的统一部署和管理。并且与之相关的所有调度工作站、时刻表、运行图都应当采用云桌面的方式，从而充分利用云平台的虚拟技术，实现主备中心各硬件资源的利用价值最大化。

而当云平台的SIL等级不到二级时，与云平台的SIL等级达到二级的区别只有一点，即为与安全操作技术相关的设备。具体来说，需要做到的是与安全操作技术无关的所有设备都纳入云平台进行统一管理，而对于与安全相关的各类操作设备都不能够纳入云平台。这样既能够实现主备中心各硬件资源的利用价值最大化，也能够保证其系统的安全运行。

（三）车站的云架构

车站作为轨道交通信号系统中备用控制的重要环节在集中运营控制组织协调方面非常重要，一般是由车站调度配合线路中心进行完成。而关于车站的云架构，在非正常情况下，城市轨道交通信号系统应当保证车站具备最基本的运营组织能力，具体来说需要在车站中把车站的实时服务器，通信前端处理机，车站工作站等内容纳入云平台，进行统一的部署与管理，从而依靠云平台的虚拟技术去实现车站的硬件资源利用最大化。不过需要注意的是，车站的现地控制工作站是车站值班人员的人机接口设备，同时还担负着联锁操作站的功能，另外，如果在紧急的站控模式下，现地控制工作站还需要作为联锁上位机进行操作，因此车站的现地控制工作站不会纳入云平台中与其他硬件设备进行统一的部署和管理。

结束语

总的来说，随着我国社会的信息化技术云计算技术以及集成电路技术的不断发展，城市轨道交通信号系统必然会在未来向着精简化、信息化的方向发展。但目前来说这一发展阶段还处于刚刚起步阶段，因此本文就针对城市轨道交通信号系统提出了精简化以及云架构的设计方案，从而為未来的城市轨道交通信号系统，或者是为下一代的城市轨道交通信号系统的发展提供参考方向，助力我国的城市轨道交通信号系统的良好发展。

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