科技展望 2015/17
城市轨道交通自动化系统的研究与发展
张大朋
（国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106）
【摘 要】我国经济在得到迅速发展的同时，交通的发展不协调性也逐渐显现。尤其是我国的特大城市，交通拥堵、出行不便成为影响人们生活的重要因素。发展公共交通成为实现城市可持续发展、提升居民生活幸福感的重要途径。同时，也是促进现代化发展、调整生产力布局的需要。城市轨道交通的发展已成为当代城市发展必不可少的一部分。本文针对城市轨道交通自动化，以系统思想为中心指导，对城市轨道交通自动化的特点、构建、发展趋势等相关问题进行了研究。
【关键词】城市轨道交通 自动化 系统 发展
1城市轨道交通综合自动化系统的研究意义
我国目前的交通基础设施网络还难以满足城市经济发展的需要，而城市轨道交通具有运能大、全天候、安全环保、节约用地、节约能源等诸多优势，是城市公共交通的主干线，客流运送的大动脉，是城市的生命线工程。城市轨道交通与公路网、铁路网相互交织，形成城市交通网络，完善了交通运输的结构缺陷，使城市尤其是特大城市的区域人才、资源得到了有效地流通。
基础数据为基础运行的，如列车运行的位置信息、变调所及电力监控系统的运行状态、车站售票的实时数据、车站出入人数的实时状态、车站给排水、照明、通信等状态的运行状态、火灾报警系统的信息等，这些数据是确保系统正常运行的关键。
（2）信息需求在程度上的差异性。
各个子系统对信息需求也存在这不同。列车自动控制系统需要对事故信息数据如事故地点、损伤情况等有确切的了解，而信息发布系统可能只需要简单的事故信息即可。
（3）信息需求在时间上的差异性。
城市轨道交通综合自动化系统的各个子系统对数据的时间要求存在差异性。监控系统和信息发布系统对数据的要求是实时的，而列车自动控制系统在关注客流实时数据的同时，也要在历史客流数据的规律下形成运营方案。
4城市轨道交通综合自动化的构建
在构建城市轨道交通综合自动化系统时，不能够一步到位，而是应该模块化地将各个部分建设起来，不断进行规模的扩充和完善。整个系统只能够定义为多个子系统的集成，允许子系统的存在是实现自律分布系统的第一条件。子系统的自我协调和自我控制是系统实现的关键。一旦子系统发生故障，可以不影响其他系统的运行与管理，以及其他系统内部的任务执行，实现独立的维修和升级。这样便保证了城市轨道交通综合自动化系统的在线升级维护以及容错处理。这种模式中，各个子系统通过广播的形式发出和接收消息，将服务器的负载分散到各个子系统中，加快了信息的交换速度。
2城市轨道交通综合自动化系统的特点
城市轨道交通具备自动化、连续化、种类多、量大面广、专业性强的特点，该系统所包含的内容主要包括以下几个方面：
（1）运输车辆：从供电方式上分类分为直流车和交流车；从产地上分为进口车和国内组装车。
（2）通信设备：包括传输、程控交换、图像监控、广播、无线系统、线路设备等，负责指挥运行提供图像及语音服务，确保各类信息的有效传输。
（3）信号设备：主要包括列车自动运行系统、列车自动保护系统以及列车自动监控系统等。
（4）机电设备：包括车站、车辆段的低压配电设备、照明系统、火灾报警系统、环境和机电设备监控系统、自动售检票系统、自动扶梯、给水系统、排水系统等。
（5）供电系统：为保证轨道交通的正常可靠运行，设有专用的供电系统，包括主变、牵引、降压变电站、接触网及电力监控设备等。
（6) 工务设备：轨道等基础设施。
5城市轨道交通综合自动化系统的发展趋势
城市轨道交通是解决城市交拥挤的有效途径，作为一个涉及专业多、覆盖范围广的复杂系统工程，轨道交通建设受到计算机技术、网络通信技术、自动控制技术等多方面的制约。这些技术的飞速发展已经为轨道交通自动化发展提供了基础，过去传统的低速封闭式自动化系统正逐渐转变为高速综合化的网络系统，从而实现设备无人值守、列车无人驾驶等功能；通过局域互连技术，达到了资源的有效共享，为决策层提供数据支撑，降低运营成本的同时提高运营管理效率，城市轨道交通综合自动化的水平在稳步提高。
3城市轨道交通综合自动化的内容
城市轨道交通综合自动化包含各子系统的自动化以及总系统的协调自动化，能够有效降低运营成本，提高运营服务质量。
3.1各子系统信息需求内容分析
城市轨道交通综合自动化系统的各个子系统都对其他子系统有信息依赖需求，因此，各个子系统之间的信息需要进行共享才可以发挥系统的功能。
（1）当发生火灾时，火灾报警系统需要对火灾情况进行实时监控，并控制相关消防设施进行灭火工作，同时，还需要电力监控系统协助实现局部段的变电停电，列车自动控制系统协助控制停车及修改运营图和信号控制，车站设备监控系统协会组控制照明、扶梯等，以为消防状态提供方便。
（2）在列车运行时，如果供电设施发生故障，电力监控系统需要指挥牵引供电设施的故障抢修，同时需要对沿线列车的运行情况、机车状态进行掌握，以申请停电作业点和抢修时间，完成故障排除。这里就同时需要列车自动控制系统提供信息共享。通过对客流的实时分布、列车的运营状态以及客流高峰的位置的分析帮助调度人员产生决策方案以便选择。这样可以提高运营管理的科学性和效率。
3.2各子系统信息需求特征分析（1）基础数据的共享性。
城市轨道交通综合自动化的各个子系统是以共用频度高的
6结语
本文对轨道交通自动化系统的特点、内容、构建及意义、发展趋势进行了简单的介绍。随着越来越多城市将发展城市轨道交通作为城市规划中的重点工作，自动化系统的需求将越来越高。以北京为例，2015年底，北京地铁线路运营总里程将达到554公里，到2016年，北京地铁总里程达到660公里以上，四环路内轨道交通线网覆盖率将达到90%，因此，加强城市轨道交通综合自动化系统的研究，促进其发展，能够为我国的基础设施建设事业作出很大的贡献。
参考文献：
[1]林源. 城际快速轨道交通的发展及应用研究[J].山东交通学院学报,2008,16(3).
[2]王开满, 张慎明，江平. 轨道交通自动化监控系统的特点及其发展趋势[J].城市轨道交通研究,2006(2).
[3]王开满, 王军，张慎明. 城市轨道交通自动化综合监控系统的集成模式[J].城市轨道交通研究,2007(3).
[4]谭永东, 钱清泉. 对城市轨道交通自动化系统的再认识——概念、体系结构与技术[J].都市快轨交通,2004,17(1).
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科技展望 2015/17
城市轨道交通自动化系统的研究与发展
张大朋
（国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106）
【摘 要】我国经济在得到迅速发展的同时，交通的发展不协调性也逐渐显现。尤其是我国的特大城市，交通拥堵、出行不便成为影响人们生活的重要因素。发展公共交通成为实现城市可持续发展、提升居民生活幸福感的重要途径。同时，也是促进现代化发展、调整生产力布局的需要。城市轨道交通的发展已成为当代城市发展必不可少的一部分。本文针对城市轨道交通自动化，以系统思想为中心指导，对城市轨道交通自动化的特点、构建、发展趋势等相关问题进行了研究。
【关键词】城市轨道交通 自动化 系统 发展
1城市轨道交通综合自动化系统的研究意义
我国目前的交通基础设施网络还难以满足城市经济发展的需要，而城市轨道交通具有运能大、全天候、安全环保、节约用地、节约能源等诸多优势，是城市公共交通的主干线，客流运送的大动脉，是城市的生命线工程。城市轨道交通与公路网、铁路网相互交织，形成城市交通网络，完善了交通运输的结构缺陷，使城市尤其是特大城市的区域人才、资源得到了有效地流通。
基础数据为基础运行的，如列车运行的位置信息、变调所及电力监控系统的运行状态、车站售票的实时数据、车站出入人数的实时状态、车站给排水、照明、通信等状态的运行状态、火灾报警系统的信息等，这些数据是确保系统正常运行的关键。
（2）信息需求在程度上的差异性。
各个子系统对信息需求也存在这不同。列车自动控制系统需要对事故信息数据如事故地点、损伤情况等有确切的了解，而信息发布系统可能只需要简单的事故信息即可。
（3）信息需求在时间上的差异性。
城市轨道交通综合自动化系统的各个子系统对数据的时间要求存在差异性。监控系统和信息发布系统对数据的要求是实时的，而列车自动控制系统在关注客流实时数据的同时，也要在历史客流数据的规律下形成运营方案。
4城市轨道交通综合自动化的构建
在构建城市轨道交通综合自动化系统时，不能够一步到位，而是应该模块化地将各个部分建设起来，不断进行规模的扩充和完善。整个系统只能够定义为多个子系统的集成，允许子系统的存在是实现自律分布系统的第一条件。子系统的自我协调和自我控制是系统实现的关键。一旦子系统发生故障，可以不影响其他系统的运行与管理，以及其他系统内部的任务执行，实现独立的维修和升级。这样便保证了城市轨道交通综合自动化系统的在线升级维护以及容错处理。这种模式中，各个子系统通过广播的形式发出和接收消息，将服务器的负载分散到各个子系统中，加快了信息的交换速度。
2城市轨道交通综合自动化系统的特点
城市轨道交通具备自动化、连续化、种类多、量大面广、专业性强的特点，该系统所包含的内容主要包括以下几个方面：
（1）运输车辆：从供电方式上分类分为直流车和交流车；从产地上分为进口车和国内组装车。
（2）通信设备：包括传输、程控交换、图像监控、广播、无线系统、线路设备等，负责指挥运行提供图像及语音服务，确保各类信息的有效传输。
（3）信号设备：主要包括列车自动运行系统、列车自动保护系统以及列车自动监控系统等。
（4）机电设备：包括车站、车辆段的低压配电设备、照明系统、火灾报警系统、环境和机电设备监控系统、自动售检票系统、自动扶梯、给水系统、排水系统等。
（5）供电系统：为保证轨道交通的正常可靠运行，设有专用的供电系统，包括主变、牵引、降压变电站、接触网及电力监控设备等。
（6) 工务设备：轨道等基础设施。
5城市轨道交通综合自动化系统的发展趋势
城市轨道交通是解决城市交拥挤的有效途径，作为一个涉及专业多、覆盖范围广的复杂系统工程，轨道交通建设受到计算机技术、网络通信技术、自动控制技术等多方面的制约。这些技术的飞速发展已经为轨道交通自动化发展提供了基础，过去传统的低速封闭式自动化系统正逐渐转变为高速综合化的网络系统，从而实现设备无人值守、列车无人驾驶等功能；通过局域互连技术，达到了资源的有效共享，为决策层提供数据支撑，降低运营成本的同时提高运营管理效率，城市轨道交通综合自动化的水平在稳步提高。
3城市轨道交通综合自动化的内容
城市轨道交通综合自动化包含各子系统的自动化以及总系统的协调自动化，能够有效降低运营成本，提高运营服务质量。
3.1各子系统信息需求内容分析
城市轨道交通综合自动化系统的各个子系统都对其他子系统有信息依赖需求，因此，各个子系统之间的信息需要进行共享才可以发挥系统的功能。
（1）当发生火灾时，火灾报警系统需要对火灾情况进行实时监控，并控制相关消防设施进行灭火工作，同时，还需要电力监控系统协助实现局部段的变电停电，列车自动控制系统协助控制停车及修改运营图和信号控制，车站设备监控系统协会组控制照明、扶梯等，以为消防状态提供方便。
（2）在列车运行时，如果供电设施发生故障，电力监控系统需要指挥牵引供电设施的故障抢修，同时需要对沿线列车的运行情况、机车状态进行掌握，以申请停电作业点和抢修时间，完成故障排除。这里就同时需要列车自动控制系统提供信息共享。通过对客流的实时分布、列车的运营状态以及客流高峰的位置的分析帮助调度人员产生决策方案以便选择。这样可以提高运营管理的科学性和效率。
3.2各子系统信息需求特征分析（1）基础数据的共享性。
城市轨道交通综合自动化的各个子系统是以共用频度高的
6结语
本文对轨道交通自动化系统的特点、内容、构建及意义、发展趋势进行了简单的介绍。随着越来越多城市将发展城市轨道交通作为城市规划中的重点工作，自动化系统的需求将越来越高。以北京为例，2015年底，北京地铁线路运营总里程将达到554公里，到2016年，北京地铁总里程达到660公里以上，四环路内轨道交通线网覆盖率将达到90%，因此，加强城市轨道交通综合自动化系统的研究，促进其发展，能够为我国的基础设施建设事业作出很大的贡献。
参考文献：
[1]林源. 城际快速轨道交通的发展及应用研究[J].山东交通学院学报,2008,16(3).
[2]王开满, 张慎明，江平. 轨道交通自动化监控系统的特点及其发展趋势[J].城市轨道交通研究,2006(2).
[3]王开满, 王军，张慎明. 城市轨道交通自动化综合监控系统的集成模式[J].城市轨道交通研究,2007(3).
[4]谭永东, 钱清泉. 对城市轨道交通自动化系统的再认识——概念、体系结构与技术[J].都市快轨交通,2004,17(1).
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