浅谈现代城市轨道交通发展

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的1篇浅谈现代城市轨道交通发展，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

浅谈现代城市轨道交通发展:浅析现代城市轨道交通综合监控系统时间表的应用

【摘 要】随着城市化发展进程的加快，城市的范围不断扩大，因此轨道交通在现代城市公共交通中的地位也日益显著。当今一些国际大都市往往已建成多条轨道交通线路服务于日常客运，这也就对其设备管理工作提出了非常高的要求。本文简要论述了现代城市轨道交通综合监控系统时间表的应用，可以大大提升全自动运行模式下机电设备的运行效率。

【关键词】现代城市；轨道交通；综合监控系统；机电设备

1 将结构布置由CAD图导入PMCAD中

以往我们建立结构模型通常是首先输入建筑轴网，其次输入各结构构件，以达到建立起建筑的结构框架的目的。由于这些都需要设计人员手工输入，故既繁琐、又容易出错。以下介绍的方法能有效的帮助设计人员将结构布置由CAD图直接导入PMCAD中。

步骤1.将标准层的结构布置在CAD图中整理好。

（1）各轴线必须完整，且周边外围轴线与轴线交接处必须剪切完整，做到不露边。

（2）梁、柱、墙的截面及位置必须按实际设计输入，其中梁只要求保证宽度按实际。

（3）轴线、梁、柱、墙须分别归入各自的图层内，做到不弄混、不重复。

步骤2.在PMCAD中识别给图素及构件，并转化为结构模型。

（1）打开PKPM软件，并点击PMCAD中的第六项“AutoCad平面图向建筑模型转化”。进入界面后，选择“打开Dwg”选项。之后，通过此选项打开之前已在准备好的结构布置CAD图。

（2）在打开结构布置图后，点击软件界面右手边的“选择”栏中的“轴网”选项，然后在平面图中点取任意一根轴线。屏幕上的所有轴网都会变成深色，表示所有的轴线已选取，最后按鼠标右键确认。梁、柱、墙也采取同样的方法处理。

（3）在完成了识别各图素及构件后，点击软件界面右手边工具栏中的“转换成建筑模型数据”选项。至此，结构布置由CAD图向PMCAD结构模型的转化已初步完成。由此建立起的初步结构模型的准确率要视步骤1完成的质量而定，最高的准确率能达到八成。

步骤3．调整结构模型。

（1）由于模型是通过CAD直接转换过来的，故其必定存在着各种偏差。其中，首先要做的是把节点、轴线根据实际情况调整好，以免对之后的模型计算产生影响。

（2）梁、柱、墙须根据实际的结构布置作出修整。尤其是梁，因之前转换时，软件只能识别其宽度，故梁高要重新在模型中修改。而墙则因软件是根据节点来定义墙的范围，故墙的修改也显得尤为重要。

在完成以上三个步骤后，结构布置由CAD图导入PMCAD也就完成了。通过这一系列的步骤，一个结构标准层的框架也就基本搭建完成了。而其中的关键是步骤1，它对之后各步骤的工作量大小产生较大的影响。

2 PMCAD中的各种快捷键

在结构设计人员中普遍感受比较深的是PKPM软件的模型输入须要用鼠标一项项输入，略显繁琐。而不像CAD绘图那样可以通过鼠标和键盘的快捷键配合使用，来得方便。以下介绍的方法，应该能解决设计人员这方面的烦恼。

2.1定义PMCAD快捷键。

在正常情况下，PMCAD的“建筑模型与荷载输入”快捷键编辑文件“work.ali”会存放在以下目录X:\PKPM\PM（其中X为PKPM软件的安装盘）。设计人员通过“记事本”便可打开此文件，并对其进行编辑。打开“work.ali” 文件后，会显示以下内容：

''PO '' ''Point '' ''点''

''L '' ''Line '' ''两点直线 ''

''PL '' ''Parallel '' ''平行直线 ''

……

（以上面三行命令为例子，省略其余命令）

每条快捷键定义占一行，包括三项内容：快捷键名称、命令全名、说明文字，而每项由单引号括起来。以第一条命令为例子，PO即为快捷键名称，而Point则是这条命令的全名，最后一项“点”是对这条命令的中文解释。第一二项必须是9个字符宽（半角）， 空白处用空格填满， 大小写无关；第三项说明文字可长可短 （但不能折行）.所有命令别名定义完后以三个EndOfFile作为结束行。其中，需要注意的是一条命令可以有多个快捷键名称，且在模型中输入命令的全名及快捷键名称具有相同效力。

2.2快捷键命名的规则。

由于此项快捷键针对的是结构模型的输入，故各快捷键命名如按以下规则命名则能有效提高设计人员的输入效率。以梁为例子，与梁有关的快捷键命令可采用以下方式定义。

''bl '' ''BLine '' ''绘直线梁 ''

''ba '' ''BArc '' ''绘圆弧梁 ''

''bc '' ''BeamChek '' ''主梁查改 ''

''bd '' ''BeamDisp '' ''主梁显示 ''

对于第一条命令，其全写为“BLine”，不难看出程序的设计还是非常人性化的。只要认得“绘直线梁”是英文单词“B（eam）Line”，那设计人员就很容易地记住其快捷键“bl”。类似地，认得“绘圆弧梁”是“BeamArc”，也就能记住快捷键“ba”了，对于第三四条命令更是如此。

由此可见，通过自定义快捷键和归纳好命名快捷键的方法，从而实现提高建模速度是简单可行的。

在软件中的“楼层定义”菜单有“层编辑”一栏，它包括“删标准层”、 “插标准层”、 “层间编辑”、“ 层间复制”……。其中“层间编辑”的功能极其强大，该菜单可将同一命令在多个或全部标准层上同时进行，省去来回切换到不同标准层再去执行同一命令的麻烦。例如，需要在第3~16标准层上的同一个地方增加一条柱，则可以先在“层间编辑”上定义编辑3~16层。则只需在3层处布置柱，而增加该柱的操作则自动在3~16层做出。这样不但操作简捷了，还可避免由于操作造成的误差。类似的操作，还可应用到其他构件的布置及删除等方面。

由于高层建筑的标准层较多，且各层平面的结构布置变化不大，逐层逐层地修改起来会显得繁重。故“层间编辑”的应用对于高层建筑的结构建模来说，其意义不言而喻。

4 结束语

由于建筑结构计算模型的建立和分析是结构设计不可或缺的一环，故如何准确、快速地完成模型的建立意义重大。本文介绍了作者在长期从事建筑结构设计工作积累下来的经验，而归纳出的几条方法，希望能切实帮助广大设计人员提高PKPM结构模型输入的效率。

浅谈现代城市轨道交通发展:浅谈现代城市轨道交通无线通信技术与应用

摘要：随着我国国民经济持续稳定向前发展，工业化进程加快，致使现代城市化速度不断加速，城市规模急剧扩张，人口飞速增加。居民出行频繁导致客运需求急剧增长。发展城市轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境，而且还有助于城市建设和经济的发展。为了保证建成后的轨道交通能安全、高效的运营，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网，传输和处理轨道交通运营所需的各种信息。本文就现代城市轨道交通无线通信技术与应用进行论述。

关键词：现代城市；轨道交通；无线通信；技术；应用

引言

随着经济的发展，轨道交通已成为现代化城市理想的交通工具，在我国的人口密集及经济增长较快的几个大城市中，如北京、上海、广州、天津、南京等地的轨道交通发展很快。城市轨道交通是解决大城市交通拥挤的一种有效措施。目前，在我国已兴起了建设城市轨道交通的高潮。

城市轨道交通的运营离不开大量信息的交互，专用的通信系统是必不可少的，其中无线调度通信系统则是提高运输效率、确保行车安全及应对突发事件的必要手段。城市轨道无线通信系统是一个专用性很强、可靠性要求高、接口复杂的多动能调度系统，一般包括正线无线列调、维修、公安、环境控制等系统以及车辆段无线系统。

一、当下使用的无线系统

当下国内城市轨道交通行业存在的信号和通信系统都是相对独立的，随后产生的新兴无线通信的应用都各自成系统、相对独立，基本都使用各自不同的无线通信网络。而无线通信技术主要有：TETRA（数字集群）、GSM、CDMA、3G、WLAN、Wi-Fi、WiMAX、DVB-T等。前3种制式均是使用广泛且十分成熟的无线技术，但均存在传输速率低、且接入公网存在安全、干扰等问题，不能满足城市轨道交通的使用需要。DVB-T数字视频广播是为了数字电视信号在地面传播而开发的，具有容量大、接入方便等特点，其技术使用于下行高速数据的传输，可以工作在多个频点，减少无线频段干扰。场强覆盖可以采用小功率、大密度的方式，因此符合轨道交通的无线通信需求，但由于其上行速率较低，对车载CCTV不适用。

本文就3G、WLAN、Wi-Fi、WiMax无线通信技术进行论述。

1.1 3G技术

3G（第三代移动通信技术）有3种制式：TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。国家工业和信息部已于2009年1月7日正式向3家移动运营商：中国移动、中国联通和中国电信发放了3G运营牌照。3G能够处理图像视频、音乐等多媒体形式，提供了网页浏览、会议电话、电子商务等多种信息服务。多媒体业务是3G数据业务的重点，其传输速率要求为高速移动时能够达到144 kb/s，慢速移动时为384 kb/s，静止状态为2 Mb/s，其上行速率达到几十kb/s，但仍然不能满足车载CCTV、PIDS系统所需速率，同时3G属于公网应用范畴，因此不适用于城市轨道交通行业。

1.2 WLAN无线局域网

基于WLAN（无线局域网络）的多媒体信息传输，基于802.11协议族。IEEE802.11a规定的频点为5 GHz，适合于室内及移动环境，传输速度为1～2 Mb/s。IEEE 802.11b工作于2.4 GHz频点，IEEE 802.11e及IEEE 802.11g是下一代无线LAN标准，被称为无线LAN标准方式IEEE 802.11的扩展标准，是在现有的802.11b及802.11a的MAC层追加了QoS功能及安全功能的标准。

当下中国城市轨道交通都是使用WLAN的标准和技术，如果想进一步接入更多的子系统，比如VoIP电话、CCTV等，WLAN的容量和性能就会受到限制。

1.3 Wi-Fi

Wi-Fi全称Wireless Fidelity（无线保真技术），与蓝牙技术一样，同属于短距离无线技术。典型的CBTC是基于802.11b无线网络规范，该技术使用的是2.4 GHz附近的频段，最高带宽为11 Mb/s，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5，2和1 Mb/s，带宽的自动调整有效地保障了网络的稳定性和可靠性，同时也与已有的各种802.11DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频）设备兼容。其主要特性为速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305 m，在封闭性区域，通讯距离为76～122 m，方便与现有的有线以太网络整合，组网成本更低。

2007年9月，深圳地铁采用思科统一无线解决方案，为地铁1号线列车的安全防护系统项目搭建无线宽带传输网络，使得列车无论在站台位置还是高速运行中，都可以在地面与列车之间实现清晰的数字视频流实时播放、控制中心对车厢内的情况观察、列车火灾报警信息实时上传等功能。它是国内首个成功部署Wi-Fi技术同时实现视频上下行传输的城市轨道交通无线通信项目，为利用Wi-Fi技术进行实时视频信息传输开创了先河。乘客可以在车厢内看到高品质、不间断的数字电视节目，并能够接收地铁公司天气情况、重要新闻、紧急疏散提示等消息。深圳地铁运营中心控制室人员可以通过大屏幕看到运行中每列车每节车厢内上传的实时视频图像及火灾报警等多种安防信息，同时列车司机也可以随时调用前方站台的图像，为安全行车提供更好的保障。

1.4 WiMAX

WiMAX（Worldwide Interoperability forMicrowave Access微波存取全球互通）是近年来出现的一种无线宽带接入技术。WiMAX采用多载波调制技术，能够提供高速数据业务，并且具有频谱资源利用率高，覆盖范围广（传输距离可达数十公里）等特点。

Wi-Fi是目前无线接入的主流标准，全面兼容现有Wi-Fi的WiMAX，对比于Wi-Fi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等，预计在未来几年内将成为无线网络的一个主流标准。

二、TRainCom®系统

TRainCom®系统是专为地铁无线通信应用而设计的。虽然在建的中国城市轨道交通均是使用本地无线局域网（WLAN）的标准和技术，而且典型的CBTC是基于众所周知的802.11b标准。但人们有意或无意中忽略了WLAN的技术并不适用于高速移动状况下的无线通信。研究表明，WLAN带宽和切换时间都会在高速移动的状况下受到非常大的影响。

针对整合系统的解决思路，德国的得力风根公司是一家军用通讯技术科技公司，研制了TRainCom®（德国得力风根无线电通讯系统），它把信号和通信系统集成于一套系统之中，并且拥有进一步融入更多子系统功能的、成熟的无线通信产品。下面就其系统特点加以论述。

（1）16 Mb/s全双工无线电链路―频分双工。TRainCom®使用全双工数据传输模式保证列车上传与下传互相分开，上下行数据能同时传输而且不会互相干扰：同一时刻在每个方向都是16 Mb/s，在半双工模式下能达到32 Mb/s。协议开销占10%，是802.11g 40%的协议消耗的四分之一。

（2）完全基于IP―可以集成其他的子系统。所有基于IP的协议，可以直接与VoIP、IP摄像头、WLAN接入点连接。对于只提供串行接口的子系统，如RS232、RS422，这些串行数据流将被转换成IP数据包进行传输。如有需要，其他的接口类型也能够接入。

（3）全移动性―带宽独立于列车的运行速度。TRainCom®无线电系统的数据传输速率与列车的行驶速度无关，得力风根公司在上海磁悬浮列车（500 km/h）上服务的系统实际应用以及在地铁的实际测试已得到证明。WLAN技术在列车高速移动时数据传输速率会急剧衰弱，TRainCom®所使用的无线通信协议是该公司专门为高速移动的列车系统开发的，采用防止多普勒频移和扩散的特殊调制模式和多径接收机制，当无线电信号衰弱时，数据传输速率能始终保持全双工16 Mb/s。

（4）QoS―完全实现可配置的功能。普通的基于IP的网络都是尽力交付，所有数据共享网络容量，没有数据包的优先权。对车载互联网，PIDS之类典型的数据应用通常不会产生问题，但对于语音通话和视频等需要实时传输，对时延敏感的应用会产生QoS的问题。当网络容量有限的时候，更会产生竞争带宽引起的时延和数据丢失的现象，因此服务质量保证显得更为重要。

TRainCom®的QoS机制不但保证高优先级和实时业务的性能，在网络容量有限的情况下也能保证每种数据业务的最小带宽。鉴于列车控制的重要性，最高优先级始终为CBTC保留，视频和语音业务一般设为中优先级，乘客信息和车载互联网为低优先级。

（5）高可靠性。由于所有的基站工作在同一个频率，几乎没有切换时间。使用一个无线电信道能达到99.9%的可靠性，使用双信道可靠性更高，2个Rx链路时即使单个故障也不会造成数据服务供应中断，4个Rx链路时更能容许同时发生两处故障。同时在中心控制单元CRCU中使用冗余服务器，当一个服务器发生故障时能自动切换到另一个服务器继续工作，以此保证运营的稳定性。

（6）安全性强。TRainCom®基于Linux硬盘加密和防火墙，中心控制单元CRCU文件系统可以得到Linux专用dm加密的保护。在车辆上，专用的网关计算机作为记录状态的数据包筛选防火墙。可以提供包括星形电话PBX和web服务器功能的外部服务。另外，CRCU可以作为轨旁网络的记录状态的数据包筛选防火墙。另外，通过将唯一的标识号分配给所有组件，预防从无线电组件对无线电系统未经授权的访问或错误访问。只有分控制单元DRCU列出的这些组件才有权访问无线电系统以及互相通信。

（7）抗干扰性好。TRainCom®工作在5.8G频段，不会产生如2.4G的严重频带拥挤现象，也不会干扰轨旁GSM，WLAN系统。对于同频干扰，每个收发器均能够通过度量RSSI来监视其接收的信号质量，进而检测干扰。使用RSSI可知道列车系统位置操作员检测并定位射频干涉。

三、结束语

轨道交通无线通信担负着提高地铁运营效率、保障行车安全的重要使命。因此, 轨道交通无线通信系统应该确保高通信质量和全线场强覆盖。现代城市轨道交通的趋势，列车无线通信系统将会向着高带宽、多功能、智能化的方向发展。若有足够的带宽，整合通信和信号系统，并且智能化地分配其所占的带宽，该产品将会完全改变当下地铁市场信号和通信的格局。当下城市轨道交通的信号和通信系统都是相对独立的，地铁项目所需的投资就会很大，并且日后的维护费用也会增加。因此可以考虑将通信和信号整合到一套系统之中。

浅谈现代城市轨道交通发展:现代城市轨道交通信号系统的发展探讨

摘要: 本文国内外城市轨道交通信号系统的3种制式, 分析模拟轨道电路系统、数字轨道电路系统以及基于通信的列车运行控制系统制式的优缺点, 提出适合国情的城市轨道交通信号系统, 分析了国产化成为将来城市轨道交通建设的发展方向。

关键词: 城市轨道交通; 控制; 信号

1城市轨道交通信号系统技术发展趋势

信号系统是保障行车安全、提高运输能力的关键技术装备。城市轨道交通信号系统随着微电子技术、计算机技术、通信技术的发展而不断发展。信号系统中,地面与车载设备的安全信息传输方式,大致经历了模拟轨道电路、数字轨道电路和无线通信3个阶段。

1.1基于模拟轨道电路的ATC系统

轨道电路是将区间线路划分为若干固定的区段,进行列车占用检查和向车载ATC设备传送信息的载体。列车定位是以固定的轨道电路区段为单位,采用模拟轨道电路方式由地面向车载设备传送

图1模拟轨道电路列车运行速度控制示意图

10～20种信息,列车采用阶梯式速度控制,称之为固定闭塞。如图1所示。模拟轨道电路在我国应用的代表产品有:从英国西屋引进的FS-2500无绝缘轨道电路(北京地铁1号线、13号线) ;从美国GRS公司引进的无绝缘数字调幅轨道电路(上海地铁1号线) ;大连轻轨采用国产WG-21 A轨道电路。从系统整体角度来看, 基于模拟轨道电路的ATC系统中各子系统处于分立状态, 技术水平明显落后, 维修工作量大, 制约了列车运行速度和密度的进一步提高, 将逐步退出历史舞台。

1.2基于数字轨道电路的ATC系统

数字轨道电路采用数字编码方式, 地面向车载设备传送数十位数字编码信息, 列车可实现一次模式曲线式安全防护, 缩短了列车运行间隔, 提高了舒适度。数字轨道电路列车速度控制曲线如图2

采用数字轨道电路的ATC系统, 列车可实现一次模式曲线式安全防护, 因此称之为准移动闭

塞。数字轨道电路在我国应用的代表产品有美国USSI公司的AF-904无绝缘数字轨道电路(上海地铁2号线、津滨轻轨等) ; 德国西门子公司的FTGS无绝缘数字轨道电路(广州地铁1、2号线, 南京地铁1号线等) 。数字轨道电路的ATC系统采用微电子技术、计算机技术和数字通信技术, 延续了轨道电路故障2安全的特点, 目前在我国和世界范围内开通运用较多, 系统的可靠性和稳定性得到了充分的验证。但数字轨道电路存在以下缺点。

1. 必须具备很强的抗干扰能力。轨道电路中ATC信息电流一般在几十毫安至几百毫安, 而列

车牵引回流最大可达4000 A。

2. 受轨道电路特性限制, 只能实现地面向列车的单项信息传输, 信息量也只能到数十比特, 限制了ATC系统的性能。

3. 与牵引供电专业的设备安装相互影响。信号设备和牵引供电设备都需要安装在轨道上, 2个专业设备的安装必须相互协调, 否则会相互影响对方系统的性能。

4. 无法进行列车精确定位。只能按轨道电路区段对列车进行定位, 一般区段长度为30～300 m, 对缩短列车运行间隔有一定的限制。

1.3基于通信的列车运行控制系统( CBTC)

CBTC的特点是前、后列车都采用移动定位方式, 通过安全数据传输, 将前行列车的位置信息安全地传递给后续列车, 可实现一次模式曲线式安全防护, 并且其防护点能够随前车的移动而实时更新, 有利于进一步缩小行车间隔, 提高运输效率,称之为移动闭塞。CBTC系统列速度控制如图3所示。

图 3CBTC列车运行速度控制示意图

无线通信的传输方式很多, 但是目前国内主要采用的有4种方式。

1. 无线AP传输方式: 采用沿着轨道方向的无线定向天线, 传输距离可以达到200 ～400 m 。优点是安装简单, 施工方便, 成本低。缺点是无线场强分布不均匀。

2. 漏缆传输方式: 沿着同轴电缆的外部导体

周期性或非周期性配置开槽口, 电信号在该电缆中传输的同时, 能把电磁能量的一部分, 按要求从特殊开槽口以电磁波的形式放射到周围的外部空间,既具有传输线的性质, 又具有无线电发射天线的性质。优点是场强覆盖均匀、适应性强、电磁污染小等。缺点是成本较高。

3. 波导管传输方式: 波导管是一种双向数据传输的无线信号传输媒介, 具有传输频带宽、传输损耗小、可靠性高、抗干扰能力强等特点。缺点是工艺复杂, 受环境湿度影响较大。

4. 感应环线方式: 通过轨道铺设交叉感应环线, 实现无线通信。

在我国已经开通使用的武汉轻轨和广州地铁3号线是采用加拿大阿尔卡特公司的Sel Trac MB 系统, 用感应环线实现车2地信息双向传输; 北京地铁10号线和奥运支线、广州地铁4号线用德国西门子公司的TrainguardMT, 用点式AP实现无线信息传输; 北京地铁2号线改造、机场线采用法国阿尔斯通公司的URBAL ISTM, 用波导管和点式AP实现无线信息传输。现在正在建设的项目(广州地铁5号线、广佛线, 上海地铁6、7、8、9号线,北京地铁4号线, 沈阳地铁1、2号线, 成都地铁1号线等) , 都选择了基于点式AP 无线通信的CBTC系统, 它已经成为我国城市轨道交通信号系统选型的主流制式。CBTC系统采用当前先进的计算机技术和信息传输技术, 不与牵引供电争轨道, 有利于牵引供电专业合理布置设备; 不需要在轨道上安装设备, 易形成疏散通道。采用CBTC技术, 具有多方面优势(提高效率、易于延伸线建设和改造升级) , 可以充分利用国内现有的信号产品和资源, 易于实现国产化。其中具有完全自主知识产权的计算机联锁设备和ATS子系统已经成功在现场开通使用。但目前CBTC系统的应用在国际上还处于初期阶段, 国外厂商都在结合工程实践不断完善, 开通投入商业运营的线路并不多, 开通过程中主要存在以下技术瓶颈, 需要在今后的研制和工程实施中加以解决。

1) CBTC系统的列车定位和移动授权依赖无线信息传输, 如果某列车或地面某点发生无线通信中断或故障, 就会失去对列车的定位, 将对运营造成较大的影响, 且故障处理将比原来的轨道电路系统复杂。世界上已进行了近30年的CBTC系统研制, 最大的技术瓶颈就是一旦发生通信故障时, 如何保障行车安全和减小对运营的影响面问题。为此绝大多数采用CBTC系统的工程都配置了后备信号系统, 以解决上述问题。

2) 除采用环线通信外, 目前CBTC系统采用的IEEE802.11系列的WLAN标准是一个开放的无线频段, 该频段不限制其他用户使用, 用户较多时容易造成相互干扰, 特别是在高架开放区段, 抗外部干扰问题尤为重要。

3) 列车从地面的一个AP切换到另一个AP时信息传输会有中断, 存在一定程度的丢包现象, 如何提高信息传输的可靠性也待研究。

2城市轨道交通线信号系统选型

2.1新建线路信号系统制式选择

根据上述城轨交通信号系统发展情况和各种制式的应用情况, 对于城市轨道交通线网新线建设,信号系统制式选择原则如下: ①不宜再采用基于模拟轨道电路的ATC系统; ②仍然可采用基于数字编码轨道电路的ATC系统; ③推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC) 。

2.2旧线改造信号系统模式

我国早期建设的运营线路(旧线) 一般采用轨道电路方式的ATC系统, 因此在信号系统改造时, 推荐采用基于通信的列车控制系统(CBTC)方案。改造期间, 无线通信的CBTC系统与既有的轨道电路互不影响, 减少了改造的技术难度和工程管理难度。

3国产化城轨交通信号系统进展情况

国内开发的城市轨道交通系统3种制式都有,基本上都采用CBTC基于无线的列车控制系统。主要开发进展情况如下。

1. 中国铁道科学研究院, 充分利用专业齐全的优势, 通过多年的研发, 完成了包括CBTC系统的所有子系统(ATS、联锁、ATP、ATO、DCS、应答器等) , 并进行了室内系统调试、现场试验和调试。铁科院的ATS子系统、计算机联锁子系统是国内成熟技术, 具有城市轨道交通业绩, 已经具备工程实施的条件。铁科院的CBTC系统对无线故障情况下的后备转换, 进行了深入的研究, 能够在保证行车安全的情况下, 尽量减少对正常运营的干扰, 达到了先进的水平。在安全性方面, 与研发同步进行第三方安全认证工作, 已签署安全认证合同并开展安全认证工作。

2. 2004年, 北京交通大学、北京地铁运营公司、北京和利时公司申请北京市科委“基于通信

的城轨CBTC系统研究”科研项目, 在北京地铁试车线进行了ATP、ATO 试验, 并在大连设立了10 km试验段, 包括地面线路和地下线路, 进行了2列列车的追踪试验。亦庄线计划2010 年底开通点式ATP, 2011年底CBTC全系统全功能开通。

3. 北京全路通信信号研究设计院也正在进行城市轨道交通CBTC的研发, 它们利用自身研发的通过SIL4级的安全控制平台, 进行室内点式ATP的研发。目前运营的CBTC系统都是国外设备, 从实际运营的情况看, 存在着维护费用高的问题, 因此发展国产化的CBTC设备成为当前紧迫的任务。

浅谈现代城市轨道交通发展:现代城市轨道交通供电制式分析

摘要：对现代城市轨道交通系统中的供电系统的供电模式和供电方式进行了分析和比较，为城市轨道交通系统的设计和建设提供借鉴和参考。

关键词：轨道交通　供电模式　供电方式

1863年伦敦的世界上第一条地铁建成通车以来，全球30多个国家和地区的一百多座城市已经或正在建设地铁和城市轻轨。在目前的城市轨道系统中，供电系统是十分重要的一个环节。

1　城市轨道交通供电模式

城市轨道交通供电系统的作用是变压、整流、传输或馈送电流。目前的供电模式有集中供电模式和分散供电模式。

1.1集中供电模式

即设置专门的主变电所，城轨电力系统所有电能均通过主变电所获取。其优点有：

(1)受电点少，要求公用电网提供的备用容量低：

(2)隧道外电缆敷设量少，通道易解决，隧道内敷设量多，有利于电缆的施工和维护：

(3)受外部电网影响小，有利于形成轨道交通电网，可靠性、安全性高；

(4)供电资源共享，可提高供电可靠性；

(5)与公用电网相互影响小，可监测和处理谐波源；

(6)在运行过程中便于集中管理，电网损耗相对较低。

经济性方面，集中供电模式下，对交叉和邻近线路供电，节约投资土地资源，可以充分利用公用电网的电力资源，但需要建立主变电所和电力通道，投资相对较高。

1.2分散供电方式

即不设置专门的主变电所，根据城市电网的实际情况，分别从不同地点获取电能。该方式不便于集中管理和实施综合控制技术(如行车调度、电力调度、环境控制等一体化管理)。其优点是可以降低城轨交通系统建设的一次性投资，充分利用国家的电力资源。随着国家电网运行水平的提高，分散供电方式也逐步得到广泛应用。

不论何种供电模式，城市轨道交通系统的变电所主要有：主变电所，即高压变电所、牵引压价混合变电所、配电所，即降压变电所。

设置主变电所时，每一座主变电所由110kV电网的两条独立线路供电，每路电源各带一台三相三绕组110kV／35kV主变压器。

不设置主变电所时，一般是牵引降压混合变电所由沿线城市电力网引进一路10kV电源。

目前，北京城市轨道交通采用的是分散供电模式，上海和广东采用的是集中供电模式。2城市轨道交通供电方式

在《地铁设计规范》(GB50157-20031和《城市轨道交通直流牵引供电系统)(GBt0411～005)中规定，牵引供电标准电压为直流750V(DC500～900V)供电制和直流1500V(DCl000～1800V)供电制两种，这也符合国际电工委员会(IEC)和国际铁路联盟(UIC)的规定。受流方式为架空接触网方式和第三轨方式。一般来说，直流750V多用于接触轨方式，北京地铁系统多用该种方式，随着钢铝复合导电轨技术在接触轨上的应用，接触轨也开始采用直流1500V电压等级，如深圳三号线；直流1500V常应用于架空接触网，如广州轨道交通一、二号线，南京轨道交通一号线等。

2.1直流750V供电制的优点

(1)直流750架空接触网受风速影响小，而直流1500V架空接触网在8级风速影响下即应限速，在9级风时车辆应停止运行，受风速影响较大；

(2)对车辆的变频变压控制(VVVF)逆变器功率元件的电压等级而言，选用直流750V相较直流1500V而言较低，使得元件成本低，采购和维护费用低；

(3)因为采用钢作为接触轨材料，可以节省部分导体材料的费用。

2.2直流1500V供电制的优点

(1)牵引变电所的供电距离较直流750V制式增加一倍，可达3.5km，则变电所总数可以减少一半；

(2)所需供电的电流减少一半，则供电线电量损失大幅减小；

(3)所有的电气设备电流容量减小，车辆的轻量化设计符合现代轨道交通系统设计理念；

(4)安装在车体内的高电压电气设备的体积较小，有利于设各布置，在采用大牵引功率时，尤为显著’

(5)采用架空接触网受流方式的列车车速相较直流750V接触轨高，如东京地铁这两项相比最高速度提高15.4％～27.4％，运行速度提高13.7％～22.2％，技术速度提高11％～32％；

(6)增大系统的电压可以有效减少走行轨与道床间的杂散电流，减轻对地下金属构筑物的危害；

(71易于组成地下、地面和高架等不同形式的轨道交通工具的运行形式，因此直流1500V供电制式应成为现代城市轨道交通系统的主流发展方向。

3　结束语

在现代城市轨道交通系统供电制式的比较和选择上，要分别从安全性、可靠性、经济型、发展性等方面综合考虑。供电系统必须保证轨道交通的安全运营和供电质量，这其中包含了人身安全、电气设备的安全和供电系统抗外界影响的能力。另外，在安全运行的基础上减少电力损失，增强环保效率，提高经济效益是建设城市轨道交通供电系统的目的和意义所在。最后，比较各种供电制式，全面协调所需建设运行要求，找到可持续推广的途径。