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党员风采党建活动工作回顾

北研青年

2023年第02期 总第04期
主办单位 | 北京研发中心

06.30

2023

党建

为/中/华/民/族/崛/起/而/努/力/奋/斗

习近平:中国式现代化是中国共产党领导的社会主义现代化——《求是》杂志第11期

党建引领

 
      党的二十大报告明确指出:“中国式现代化,是中国共产党领导的社会主义现代化。”这是对中国式现代化定性的话,是管总、管根本的。为什么要强调党在中国式现代化建设中的领导地位?这是因为,党的领导直接关系中国式现代化的根本方向、前途命运、最终成败。
      党的领导决定中国式现代化的根本性质。党的性质宗旨、初心使命、信仰信念、政策主张决定了中国式现代化是社会主义现代化,而不是别的什么现代化。我们党始终高举中国特色社会主义伟大旗帜,既坚持科学社会主义基本原则,又不断赋予其鲜明的中国特色和时代内涵,坚定不移地走中国特色社会主义道路,确保中国式现代化在正确的轨道上顺利推进。我们党坚持把马克思主义作为根本指导思想,不断深化对共产党执政规律、社会主义建设规律、人类社会发展规律的认识,不断开辟马克思主义中国化时代化新境界,为中国式现代化提供科学指引。我们党坚持和完善中国特色社会主义制度,不断推进国家治理体系和治理能力现代化,形成包括中国特色社会主义根本制度、基本制度、重要制度等在内的一整套制度体系,为中国式现代化稳步前行提供坚强制度保证。我们党坚持和发展中国特色社会主义文化,激发全民族文化创新创造活力,为中国式现代化提供强大精神力量。可以说,只有毫不动摇坚持党

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的领导,中国式现代化才能前景光明、繁荣兴盛;否则,中国式现代化就会偏离航向、丧失灵魂,甚至犯颠覆性错误。
     党的领导确保中国式现代化锚定奋斗目标行稳致远。我们党始终坚守初心使命,矢志为中国人民谋幸福、为中华民族谋复兴,坚持把远大理想和阶段性目标统一起来,一旦确定目标,就咬定青山不放松,接续奋斗、艰苦奋斗、不懈奋斗。改革开放以来,我们建设社会主义现代化国家的奋斗目标都是循序渐进、一以贯之的,并随着实践的发展而不断丰富完善。在总结改革开放和新时代实践成就和经验基础上,党的二十大更加清晰擘画了到2035年我国发展的目标要求,科学描绘了全面建成社会主义现代化强国、全面推进中华民族伟大复兴的宏伟蓝图。从这些历史进程中,我们可以清楚地看到,建设社会主义现代化国家是我们党一以贯之的奋斗目标,一代一代地接力推进,并不断取得举世瞩目、彪炳史册的辉煌业绩。
     党的领导激发建设中国式现代化的强劲动力。改革开放是决定当代中国命运的关键一招,也是决定中国式现代化成败的关键一招。改革开放以后,我们党以伟大历史主动精神不断变革生产关系和生产力之间、上层建筑和经济基础之间不相适应的方面,不断推进各领域体制改革,形成和发展符合当代中国国情、充满生机活力的体制机制,让一切劳动、知识、技术、管理和资本的活力竞相迸发,让一切创造社会财富的源泉充分涌流。党的十八大以来,我们党以巨大的政治勇气全面深化改革,突出问题导向,敢于突进深水区,敢于啃硬骨头,敢于涉险滩,敢于面对新矛盾新挑战,冲破思想观念束缚,突破利益固化藩篱,坚决破除各方面体制机制弊端,改革由局部探索、破冰突围到系统集成、全面深化,许多领域实现历史性变革、系统性重塑、整体性重构,为中国式现代化注入不竭动力源泉。

党建

为/中/华/民/族/崛/起/而/努/力/奋/斗

      党的领导凝聚建设中国式现代化的磅礴力量。我们党深刻认识到中国式现代化是亿万人民自己的事业,人民是中国式现代化的主体,必须紧紧依靠人民,尊重人民创造精神,汇集全体人民的智慧和力量,才能推动中国式现代化不断向前发展。我们坚持党的群众路线,想问题、作决策、办事情注重把准人民脉搏、回应人民关切、体现人民愿望、增进人民福祉,努力使党的理论和路线方针政策得到人民群众衷心拥护。我们坚持把人民对美好生活的向往作为奋斗目标,坚持以人民为中心的发展思想,着力保障和改善民生,着力解决人民急难愁盼问题,让中国式现代化建设成果更多更公平地惠及全体人民。我们党发展全过程人民民主,拓展民主渠道,丰富民主形式,扩大人民有序政治参与,确保人民依法通过各种途径和形式管理国家事务,管理经济和文化事业,管理社会事务,以主人翁精神满怀热忱地投入到现代化建设中来。我们党以中国式现代化的美好愿景激励人、鼓舞人、感召人,有效促进政党关系、民族关系、宗教关系、阶层关系、海内外同胞关系和谐,促进海内外中华儿女团结奋斗,凝聚起全面建设社会主义现代化国家的磅礴伟力。
※这是习近平总书记2023年2月7日在新进中央委员会的委员、候补委员和省部级主要领导干部学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神研讨班上讲话的一部分。

     ——供稿人:赵冬毅   责任编辑:王婧

党建

北京研发中心党支部近期工作安排

工作进度

研究并讨论“两优一先”评选工作
讨论细化党建项目责任分工

做好上级文件的传达和宣贯

排查重要岗位人员廉洁风险点
研究讨论酝酿推荐“两委”委员候选人预备人选工作

2023年5月质量目标完成情况分析总结

GA/GP安保体系文件优化统计

     ——供稿人:杨杰   责任编辑:王婧

本月重点质量工作
     1. 安全质量保障体系优化工作

SA安保体系文件完成统计

      2. ALM系统建设情况

测试问题解决统计

ALM系统存在的问题

2023年5月质量目标完成情况分析总结

     ——供稿人:杨杰   责任编辑:王婧

ALM系统使用情况

 ALM导入情况

2023年5月质量目标完成情况分析总结

     ——供稿人:杨杰   责任编辑:王婧

      3. TC系统测试及问题解决

UAT测试问题统计

TC系统问题

TC系统使用情况

2023年5月质量目标完成情况分析总结

     ——供稿人:杨杰   责任编辑:王婧

本月月度质量目标

月度质量目标

    
本月共发现问题697项,关闭408项,尚未关闭773项,主要为TACS系统GOA4测试发现的缺陷、试验线室内测试发现的缺陷和试验线现场测试发现的缺陷以及文档评审意见

勤勉笃行的职场人

    本期先进个人的主人公,郭栋鸿,男,2020年加入四方所北京研发中心,现为轨旁部的研发人员。
      作为轨旁部的主要研发人员,自加入部门以来成长速度十分迅速,为人热情,积极主动,作为一名党员,发挥先锋模范作用,在保证本职工作高效完成的同时,还协助综合管理部承担着部分上海办公场地的日常综合管理工作。
    在部门内,郭栋鸿承担着多项业务工作,先后完成了联锁数据表和IObitmap表的制作、更改和适配;基于通号80平台参数配置工具的联锁子系统相关参数配置;《CI子系统架构设计规范》、《CI子系统软件架构设计规范》、《MSS与OC子系统接口设计规范》、OC数据工具《软件需求设计规范》和《数据准备计划》等技术文档的撰写与修改;CI和OC子系统软件认证工作;CI和OC子系统数据工具的软件功能开发和维护;IObitmap表、EEU数据配置表的自动生成工具的软件开发和维护;协议测试脚本的开发以及CI、DSU、ZC、OC子系统的白盒测试;TACS试验线现场测试,完成测试问题的记录、分析和复现;OC与MSS软件接口功能的开发。而且在车载部门人员紧缺的情况下,支援TAC系统,助力TACS产品研发和工程验证。
     通过不懈努力和不分昼夜的勤学苦干,郭栋鸿已经成为了部门的中坚骨干力量,是勤勉笃行的职场人!

先进个人

先进个人

     ——供稿人:赵冬毅  责任编辑:王婧

交流园地

    较目前业内关注的车车通信问题,我们将首先从What、Why、How三个方面谈谈“车车通信”。
     What:车车通信是什么?
    “车车通信”作为“基于车车通信的列车自主运行系统(TACS)”的俗称,简洁易记,但也很容易让人望文生义,被误解为列车与列车在物理层进行直接通信的系统,或是仅由列车来进行运行控制的系统,更有其者将期望兜售的各种功能或产品强塞进去,真正成了“车车是个筐,啥都可以装“的状态。
由此,非常有必要明确什么是“车车通信”系统。“车车通信“是轨道交通系统智能化和自主化程度越来越高的产物,既不是列车脱离运行计划自由运行,也不是列车不受轨旁约束兀自前行。“基干车车通信的列车自主运行系统”是指列车基干运行计划和实时位置实现自主资源管理并进行主动间隔防护的信号系统,该系统以车地联锁和车车协同的方式达成了更安全,更高效、更经济的目标。
     资源管理
     车载信号子系统基于ATS下发的运行计划,根据列车当前位置生成运行任务,自主计算对轨旁资源的需求,择机向轨旁资源管理子系统申请,获得分配后锁定并使用,使用后主动及时释放资源。如图1所示,ATS向车载信号子系统发送运行计划后,车载信号子系统自主计算所需的轨旁资源,并根据资源需求的紧急程度向轨旁控制器申请。资源一旦被分配给某列车,将不能再被其它列车所使用,直到获得资源的车载信号子系统使用完毕或不再使用后,资源才能被释放。资源管理的全过程控制流采用单一路径,避免了以前多头管理的问题。

      主动间隔防护
      车载信号子系统基于自身的运行任务和当前位置,主动与所有相邻列车交互信息,并根据交互信息自主更新移动授权和控车曲线。如图2所示,列车自主运行系统实现列车A与列车B之间信息的直接交互,增强了列车间隔防护的实时性,“车车通信”也由此得名。

图1:资源管理流程

       Why:车车通信因何而来?
      “车车通信”系统的出现不是某个人的灵光乍现,其初衷也不是用来包装各种概念的载体,而是轨道交通发展所带来的一种选择,就如同CBTC代替准移动闭塞,是轨道交通对更高效,更灵活和更经济的控制系统所不懈追求的结果。对今天的轨道交通而言:社会发展带来了更大的运能需求,超强度运营已越来越成为常态,在制约运量的各种因素中列控系统是其中一个很重要的因素。更高效的列控系统可以缩短运行间隔、提高旅行速度,在保证运营安全的前提下提升运能,缓解运能和运量的矛盾。
      城市的发展增加了通勒距离,使得轨交网络的规模和复杂度逐年递增。由复杂网络难以预测的客流,和设备故障给网络带来的扰动对运营组织提出了越来越高的要求,使得各种超常规运营成为了常态,要求城市轨道交通具备更灵活的运营能力,如支持潮汐通勒客流对灵活编组,快慢混行的需求,突发客流对任意站穿梭、编队运行的需求,突发故障对任意点折返的需求等
      随着城市轨道交通网络规模的扩大,建设、运营、维护和改造升

图2:列车主动间隔防护流程

级的成本随之攀升,另一方面国民生活水平的提升又进一步加剧了成本支出,给未来城市轨道交通建设和运营带来了更重的负担。要提供可持续、绿色经济出行服务,就需要系统支持更经济地运营,降低运营和维护成本,简化改造升级难度,为城市轨道交通发展提供更好保障。
      How:车车通信如何实现?
     “车车通信”系统不是流行功能和时髦技术的堆砌体,需要从基础软硬件、控制系统的架构列车和轨道资源运用等方面进行通盘考虑并加以实现,以便在局部优化的基础上实现全局最优。“车车通信”技术关键点包括:
      安全平台优化(PowerfulPlatform)是车车通信的基础。
      无论是自主资源管理还是主动间隔防护都需要更强劲可靠的软硬件安全平台的支持,否则都只是空中楼阁。 
     系统架构简化(Simple System)是系统实时性、可靠性和经济性的保障。
      传统的信号系统数据流交互路径复杂、安全控制信息更新慢,系统运行效率受到了制约。“车车通信”精简系统架构,缩短数据链的长度,使得系统扁平化、设备简约化。
      资源管理细化(Refined Resource)是车车通信的灵魂
     传统信号系统中线路和道岔资源打包管理的方式,空间利用率低;间隔防护由轨旁统一收集计算后再提供给车载,时间利用率低。车车通信对列车和线路的资源从时间和空间维度进行更加精细化地管控,使用更加安全高效。
      概而言之,“车车通信”紧紧围绕资源精细化管理,以强劲的安全平台和精简的系统架构达成了更高效、更灵活、更经济的列车运行控制目标。

     ——供稿人:刘翔  责任编辑:王婧

       随着全国干线高速铁路网的逐步形成和城市轨道交通的不断发展和完善,在经济发达的长三角、珠三角等地区,处于干线铁路和城市轨道交通衔接部位的城际铁路、市域铁路迎来了新的发展热潮,在城市群内部的出行通勤中,扮演了越来越重要的角色。2017年6月,国家发改委与多部门联合印发了《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》(发改基础[2017]1173号),要求推动干线铁路、城际铁路、市域铁路、城市轨道交通“四网融合”。信号系统是支撑四网融合落地的关键系统之一。在2010年以后国内轨道交通大规模应用的主流信号系统中,按实际运营场景的不同,主要分为国铁CTCS信号系统和城轨CBTC信号系统。其中,CTCS信号系统的标准制定和建设管理,由中国国家铁路集团有限公司主导,分为CTCS-2级和CTCS-3级,未来会逐步演进发展到CTCS-4级,并在相应等级同时叠加了ATO子系统实现自动驾驶;CBTC信号系统的技术标准由中国城市轨道交通协会牵头制定,运营维护由各级地方政府下属的轨道交通集团公司或地铁公司负责。
      在国内已开通的部分城际铁路、市域铁路中,信号系统制式也各不相同。例如,由广东省主导建设的莞惠城际、广佛肇等城际铁路,采用CTCS-2+ATO信号系统;由北京市主导建设的北京地铁大兴机场线,采用了CBTC信号系统。

技术前沿

国铁CTCS与城轨CBTC列控系统的多网融合方案

      由于国铁CTCS信号系统和城轨CBTC信号系统在运营特点、设备组成和内外部接口上均存在较大差异,所以在城际铁路、市域铁路工程建设中,信号系统制式的选择经常成为争论的焦点。在四网融合的大趋势下,从CTCS信号系统和CBTC信号系统兼容的实际需求出发,本文对系统内部车载设备、地面设备的组成、功能特点等进行详细分析,提出了多网融合的具体实施方案建议。
      一、国铁CTCS和城轨CBTC的应用情况及特点
      随着铁路技术发展的多元化,我国轨道交通类型越来越多。按照最高运行速度、最小行车间隔、平均线路长度、平均站间距等的不同,轨道交通大致可以划分为高速铁路、城际铁路、市域铁路、地铁系统、轻轨系统、中低速磁浮、跨座式单轨、有轨电车等多种形式。表1对目前国内CTCS和CBTC信号系统的主要应用情况和运营特点进行简要对比。
       二、国铁CTCS与城轨CBTC多网融合方案
      考虑到CTCS-2/3级列控系统和城轨CBTC列控系统的差异,为实现多网融合跨线运行,基本上只有2种方案:一是地面同时兼容不同类型的车载设备;二是车载设备同时适应不同类型的地面轨旁设备。下面就对2个方案在技术实现方式上的可行性进行详细分析。
       1、地面同时兼容不同类型的车载设备
在轨旁同时配置CTCS和CBTC地面设备,同时满足装备CTCS-2/3等级车载设备和装备CBTC车载设备的运行需求。由于地面设备变化较大,该方案只能实施在新建的城际铁路、市域铁路上,既有线路都不具备融合的条件。
   

      (1) CTCS-2/3级列控系统地面设备,主要包括轨道电路(TC)、 应答器、计算机联锁(CI)、列控中心(TCC)、无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器(TSRS)和列车调度集中(CTC)。轨道电路用于实现列车占用检查等;应答器向车载设备传输定位信息、线路参数、进路数据、临时限速等信息;计算机联锁在规定的联锁条件和时序下,对进路、信号和道岔进行控制;列控中心实现对轨道电路编码、有源应答器报文编制、区间通过信号机点灯、区间闭塞方向控制及区间占用逻辑检查等功能;临时限速服务器实现临时限速命令存储、校验、删除、拆分、设置和取消等管理功能;列车调度集中系统用于实现列车实时追踪显示、运行调整等功能。
      (2)城轨CBTC列控系统对应的地面设备,主要包括应答器、计算机联锁(CI)、区域控制器(ZC)列车自动监督系统(ATS)等。其中,区域控制器负责根据列车所报告的位置信息、联锁所排列的进路和轨旁设备提供的轨道占用信息,为控制范围内的通信列车计算移动授权;列车自动监督系统也用于实现列车实时追踪显示、运行调整等功能。
       CTCS-2/3等级列控系统地面设备在组成、技术标准和功能上,与城轨CBTC列控系统存在较大差异,若各自配置为独立的双套设备,设备成本投入很大,且需要充分考虑各自系统的控制权限、轨旁设备布置等实际情况,在一些复杂区段或设备故障降级等特殊场景下,系统内部的安全控制逻辑容易相互耦合影响,产生一些无法预料的问题;若将双方的公共设备融合配置成为一个新系统,需要对现行的地面设备规范体系进行详细梳理和修改,相关控制逻辑的确认也非短期内可以达成;此外,轨道交通列车共线运行场景中,为保证行车安全,行车效率需向兼

容型列控系统的短板看齐,这样,线路最终的运营效率就取决于CTCS-2等级列控系统,CBTC系统的优势也无法体现。结合以上分析,地面同时兼容不同类型车载设备的方案,不具备可行性。
      2、车载同时适应不同类型的地面设备
     要求车载设备能够同时在CTCS-2/3等级列控线路和城轨CBTC列控系统线路下运行,在同一线路条件允许时,只能有一种型号设备的主控系统在前台工作,实现超速防护等功能,而另一型号的主控系统应处于备用状态,不参与实际控车。在车载设备具备条件的前提下,该方案不仅适用于新建城际铁路、市域铁路,在符合技术要求的既有城轨CBTC线路下,也可以实现多网融合。
      CTCS-2/3级列控系统车载设备与城轨CBTC列控系统车载设备的设备组成类似,主要包括主控单元(VC,采用二乘二取二或三取二架构)、人机界面(DMI/MMI,安装在驾驶室)、测速测距子系统(包含速度传感器、雷达传感器和测速测距单元)、BTM子系统(包含BTM主机和天线)、无线传输子系统(包含安全传输单元、GSM-R/LTE-M电台、车顶天线等)、列车接口单元(主要包括安全输人输出单元、输人输出单元、继电器等)、ATO子系统、司法记录单元(JRU/DRU)。
     此外,CTCS-2/3级列控系统车载设备还配置有轨道电路读取器(TCR)和CIR通信子系统。
      (1)融合方案
      CTCS和城轨CBTC这2种类型车载设备内部子系统的融合,从技术实现上是完全可行的,各子系统的融合方案大致如下。

     1)主控单元的融合可以分阶段实施,第1阶段采用独立的硬件模块,各模块负责各自的安全防护功能;第2阶段将CTCS和CBTC统一到同一台硬件单元内部,软件模块基于独立的任务周期,或者效仿巴黎地铁RER-E的技术路线,将城轨CBTC系列系统全部纳人ETCS系统定义的STM模块实现功能中,增加CTCS扩展单元,实现多种城轨CBTC系统适应接口。随着理论研究的深入和规范标准的形成,软件模块内部可实现深度的融合和统一。
     2)人机界面因按键和显示规范差异较大,融合也需要分阶段实施,第1阶段仍然建议采用独立的显示屏,第2阶段再着手制定显示规范,统一按键设计或采用抗干扰性能符合要求的触摸屏,把应用软件融合到同一个显示屏内部。
     3)无线传输子系统现阶段的通信方式和安全传输协议存在差异,需结合实际选择的车地无线通信方式,制定相应的融合方案。
    4) BTM子系统、列车接口单元、ATO子系统、司法记录单元(JRU/DRU)的主体功能基本相同,具备硬件共用的条件。
     (2)实施阶段
    考虑到CTCS和城轨CBTC车载设备的复杂性,系统实现第2阶段的融合需要充分考虑到设计联络、规范制定、软硬件研发和安全认证周期,整个过程至少需要3年的时间。基于以上分析,现场工程实施可以分为2个阶段进行。
   1)对于3年内有明确多网融合需求的动车组,为降低双方融合的难度,满足工程时间要求,在设计时应尽可能保证CTCS和CBTC车载设备主体的独立性,车下安装的速度传感器天线、雷达天线等,为减小安装维护

难度,采用双方共用方案。控车时,应保证同一时刻只有一种类型的车载设备处于前台工作模式,实现安全防护功能,另一类型的车载设备处于后备工作模式。
      2)对于有5年以上开通时间的线路,可考虑CTCS和CBTC车载设备的深度融合,主控单元、BTM子系统、测速/测距子系统、无线传输子系统、ATO子系统等都应共用同一套硬件,通过模块化设计和现有软件移植,减少不必要的工作量和系统修改可能带来的安全风险。例如,主控单元基于同一套硬件,内部根据运行线路实现CTCS和CBTC前台、后台工作模式的调度切换。
       三、系统融合中的关键问题及对策
      1、地面信号设备的类型选择
      按照上述分析,由于标准不统一,地面设备同时适应CTCS-2/3级和CBTC车载设备的难度较大,采用车载设备同时适应CTCS-2/3级和CBTC地面信号设备的方案可行性较高。但地面信号设备是采用CTCS-2/3级的地面信号设备,还是CBTC地面信号设备的方案,还需充分考虑系统当前的实际运营场景和未来的多网融合需求。
      若系统投入运营后,未来最主要的需求是车载设备跨线运行到城际铁路、市域铁路以外的CTCS-2级线路,运行到城市内部地铁线路的需求较弱,则选择CTCS-2/3级的地面信号系统可行性更强;若系统未来最主要的需求是车载设备跨线运行到城际铁路、市域铁路以外的地铁线路,则更适合选择CBTC地面信号设备方案。
      此外,还需要充分考虑到2个系统的特点对后期升级维护的影响:在CTCS- 2/3级列控系统中,线路数据全部存储在轨旁地面设备中,车载

设备不存储线路数据;在CBTC列控系统中,设备信息、线路信息等数据同时存储在车载和地面设备中,且以车载设备为主,不太适用于运行交路范围较广的情况。若运行交路范围内一旦接入新的线路,或其他原因引起数据变化,都需要更新车载侧电子地图数据;若投入运营的车辆较多,频繁调整数据,对后期的维护会带来较大的工作量,同时容易出现安全性问题,这种情况下选择CTCS-2/3级的地面信号系统也更符合实际情况。
       2、车载设备的切换方式
      车载设备在CTCS-2/3级地面设备列控线路和CBTC控制系统地面设备线路对应的跨线位置运行时,需要进行控制模式的切换。
     从CTCS-2/3级到CBTC控制模式,为保证在转换边界位置的列车不停车运行,且转换模式后不引起制动,CTCS-2/3级车载设备主控单元应根据接收到的应答器报文信息,提前一定距离向CBTC车载设备主控单元提供所需的行车许可、线路数据和临时限速等信息。模式转换应同时设置预告点和执行点,在转换预告点处向司机提示即将转入CBTC控车的转换预告,在转换执行点处转人CBTC控车。从CBTC控制模式到CTCS-2/3级的切换方式类似。
      3、车地无线通信方式
国有干线铁路和地铁线路的车地无线通信方式不同,CBTC对应的车地无线通信基本都基于LTE-M和WLAN方式,而干线铁路CTCS-2/3级信号系统采用GSM-R实现车地数据传输。基于5G承载信号系统车地数据传输的方案,双方都在积极研究中,目前还没有正式的商用线路。为实现国铁CTCS系统与城轨CBTC系统的多网融合,作为衔接环节的城际铁

路、市域铁路,其车地无线,通信方式需要系统考虑。
    承载CBTC车地通信的WLAN轨旁AP接入点的间距一般为220~240m,列车在运行过程中无线切换次数频繁,实际测试条件下一般只支持120km/h以下的运行速度,无法满足城际铁路、市域铁路的运行速度需求。另外,WLAN技术基于802.11b/g标准,工作频段为2.4GHz,与民用设备采用的频段基本相同,采用CBTC列控系统对应的城市地铁线路大多都处于地下隧道内部,受外部环境干扰的影响较小,而城际铁路、市域铁路会有很大一部分线路位于地上,电磁环境复杂度较高,容易受到民用AP、蓝牙等2.4GHz频段附近信号的干扰,难以保证数据通信的可靠性。因此,城际铁路、市域铁路采用基于WLAN的车地无线通信方式不可行。
      目前,国内移动设备厂商研制的5G通信模块,普遍能够向下兼容LTE和GSM网络。采用同时兼容5G-R、LTE-M和GSM-R网络技术的无线电台,实现CBTC和CTCS-2/3级列控系统车地无线通信方式的兼容,通过后端的无线控制单元实现不同通信方式的切换,会逐步演进过渡成为多网融合下较为合理的方案。
       四、展望
      2021年6月,国家发展改革委官网正式公布了《长江三角洲地区多层次轨道交通规划》,提出到2025年,基本建成轨道上的长三角,形成干线铁路、城际铁路、市域(郊)铁路、城市轨道交通多层次、优衔接、高品质的轨道交通系统。本文针对国铁CTCS信号系统和城轨CBTC信号系统多网融合提出的方案建议,对于指导城际铁路、市域铁路信号系统相关的工程设计和建设实施,具有重要的指导意义和实用价值。希望在

相关业内专家的共同努力下,共同推进方案的验证和工程化,早日实现国铁CTCS信号系统和城轨CBTC信号系统的融合,更好地服务人民群众的出行。

     ——供稿人:杨杰  责任编辑:王婧

      城市轨道交通CBTC(基于通信的列车自动控制)信号系统目前存在电子地图线路数据制作和校验工作耗费人力、效率低且需要反复校验的问题。为此,本文章提出将有向图描述电子地图线路拓扑关系,对线路数据实体关联关系进行分析与设计,有助于提高电子地图数据的生成效率、准确性以及对信号系统应用软件算法优化。
     根据IEEE中的定义,CBTC系统是一种不依赖于轨道电路的高精度的列车定位,双向连续、大容量的车—地数据通信和车载、地面安全功能处理器来实现列车连续自动控制的系统。因此,高精度且高效率地维护列车与地面信号设备的位置关系及设备状态的逻辑关系是实现CBTC的基础。
      信号设备的数据来源于电子地图。电子地图数据的基本数据如下:
1. 线路拓扑数据:线路轨道区段元素数据;
2. 轨旁设备数据:应答器、信号机、车档、OC、ATS、MSS等数据;
3. 功能区域数据:具有特定功能的线路区段,如:站台、停车区域、检测计轴器区段、逻辑区段、物理区段、保护区段、接近区段、折返区段、运行线、侧防区域。
建立线路拓扑数据的目的是给出线路的拓扑结构和描述线路上任意一坐标点的位置。线路拓扑数据是整个电子地图数据描述的基石,通常以轨道区段的方式进行线路拓扑数据的建立,使用相对位置关系描述拓扑关系在实际应用中能更好的适应各种场景。线路拓扑数据基本属性如下:
    1. 坐标点位置:电子地图中描述坐标点位置,如轨旁设备所在位置等,统一以“所在轨道区段+偏移量”方式描述。

有向图在电子地图数据处理中的应用

     2. 区段方向:如无特殊说明,本规范所涉及区段均以电子地图上行方向为区段正方向。
      电子地图方向以上下行方式描述。其中,上行方向定义为:电子地图对应的信号平面图的从左到右方向,下行方向定义为:信号平面图的从右到左方向。
按照上述电子地图的特点,可将图论应用于电子地图拓扑结构的描述和分析过程。
      图(graph)是由顶点集合和顶点间的二元关系集合(即边的集合或弧的集合)组成的数据结构,通常可以用G(V,E)来表示。其中顶点集合(vertextset)和边的集合(edgeset)分别用V(G)和E(G)表示。V(G)中的元素称为顶点(vertex),用u、v等符号表示;顶点个数称为图的阶(order),通常用n表示。E(G)中的元素称为边(edge),用e等符号表示;边的个数称为图的边数(size),通常用m表示。
     例如,图1(a)所示的图可以表示为G1(V,E)。其中顶点集合V(G1)={1,2,3,4,5,6},集合中的元素为顶点(用序号代表,在其他图中,顶点集合中的元素也可以是其他标识顶点的符号,如字母A、B、C等);边的集合为:
     E(G1)={(1,2),(1,3),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(3,4),(3,5),(4,5)}。
在上述边的集合中,每个元素(u,v)为一对顶点构成的无序对(用圆括号括起来),表示与顶点u和v相关联的一条无向边(undirectededge),这条边没有特定的方向,因此(u,v)与(v,u)是同一条的边。如果图中所有的边都没有方向性,这种图称为无向图(undirectedgraph)。

图1无向图与有向图

    图1(b)所示的图可以表示为G2(V,E),其中顶点集合V(G2)={1,2,3,4,5,6,7},集合中的元素也为顶点的序号;边的集合为:
E(G2)={<1,2>,<2,3>,<2,5>,<2,6>,<3,5>,<4,3>,<5,2>,<5,4>,<6,7>}。
在上述边的集合中,每个元素<u,v>为一对顶点构成的有序对(用尖括号括起来),表示从顶点u到顶点v的有向边(directedEdge),其中u是这条有向边的起始顶点(startvertex,简称起点),v是这条有向边的终止顶点(endvertex,简称终点),这条边有特定的方向,由u指向v,因此<u,v>与<v,u>是两条不同的边。例如在图G2中,<2,5>和<5,2>就是两条不同的边。如果图中所有的边都是有方向性的,这种图称为有向图(directedgraph)。有向图中的边也可以称为弧(arc)。有向图也可以表示成D(V,A),其中A为弧的集合。
      电子地图中的线路拓扑数据具有坐标点和偏移属性,并且偏移属性带方向,由此选取有向图来描述电子地图的拓扑结构是可行的。
电子地图中的数据元素有多种,并且均以轨道区段作为位置的参照对象。由此关系,先构建轨道区段有向图作为底图,然后在底图的基础

上添加其他信号设备或者功能区域。为了方便描述需要对电子地图元素设置基本属性。轨道区段的基本属性包括设备ID、轨道区段长度、线路上下行、起点连接正线轨道区段ID、起点连接侧线轨道区段ID。电子地图信号设备基本属性包括设备ID、显示名称、名称、设备类型、所处轨道区段ID、所处轨道区段偏移量。电子地图功能区域基本属性包括设备ID、显示名称、名称、设备类型、所处轨道区段ID、所处轨道区段偏移量、包含的轨道区段及偏移信息。
     有向图线路拓扑由一系列的节点和边构成,在线路数据中对每个节点和边都设定唯一的ID标识。
     轨道区段有向图由所有轨道区段构成,每个轨道区段都是一个节点,前一个轨道区段的起点到后一个轨道区段的起点为边。按照信号设备元素的类型不同,可以构建多张图,比如以信号机作为节点,以相邻信号机之间的轨道区段为边,可以构造信号机有向图;以道岔作为节点,以道岔之间的轨道区段为边,可以构造道岔有向图;还可以以多种信号设备构造混合有向图,即以某些类型信号设备作为节点,任意两个相邻节点之间的轨道线路作为一条边,可以构造包含多种设备的有向图。
      按照以上设计,电子地图数据中的轨旁设备和功能区域的元素之间典型的关联关系,可以通过以下方式查询:
      1. 通过功能区域查找对应设备ID;
      2. 通过设备ID查找对应功能区域编号;
      3. 通过设备ID查询关联设备ID;
      4. 通过设备ID查询其在线路中的拓扑位置;

      5. 通过线路拓扑位置描述信息查询设备ID。
     可以借鉴图论的经典搜索算法(深度优先搜索、广度优先搜索、Dijkstra算法和A*算法等)来实现电子地图数据关系的搜索计算。这样,既提高了算法的效率,又合理地设计了信号系统的软件数据结构。同样,对于其他的静态信号设备,都可以采用这种方式来实现存储和管理。
      将电子地图导入到模型中可进一步分析电子地图的数据,自动计算线路数据实体关联关系,从而实现自动化校验,提高电子地图数据制作效率(软件还可以扩展实现CAD图纸导入,自动解析电子地图数据,进一步提高数据录入的工作效率)。
      以上是有向图在静态电子地图数据处理中的应用设想。在实际的信号系统软件中,可以构建动态的有向图。实际运行的信号系统,列车状态、轨旁设备状态都可以作为设备节点的属性,比如列车的位置状态、信号机的开关状态、道岔的位置状态、轨道的限速或者带电状态,都可以在有向图上描述。这样可以使有向图动态化地反映相邻节点的连接或者断开状态,为实际的业务逻辑提供动态的数据支撑。
      将有向图理论应用到城市轨道交通的CBTC系统中,可以有助于电子地图数据管理、有助于系统中的软件算法优化。将有向图应用于电子地图数据库建模,对站场元素进行有效描述,具有一定的扩展性和通用性,为更多应用场景打下基础。

     ——供稿人:兰中富  责任编辑:王婧

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