摘要：城市轨道交通在解决城市交通问题方面的价值是巨大的，而且就城市发展趋势来看，城市轨道交通的潜力是巨大的，因此积极规划并建设城市轨道交通对于各个城市，尤其是大城市有重要的意义。就目前的分析来看，在城市轨道交通的建设和应用中，基于安全和稳定考虑需要构建专业的系统，不过技术在不断的进步，相关的要求也在持续提升，所以系统也需要做不断升级。

关键词：轨道交通；CBTC系统；TACS系统

1 CBTC系统和TACS系统架构比较

1.1 典型CBTC系统架构

典型CBTC系统包括自动保护/自动驾驶子系统（ATP/ATO）、联锁子系统、列车自动监控子系统（ATS）、数据通信子系统（DCS）和维护子系统，其中ATP/ATO子系统含车载控制器和区域控制器两部分。典型CBTC系统结构如图1所示，ATP/ATO子系统配置于设备集中站机房和车辆中，联锁子系统放置于设备集中站机房，ATS子系统和维护子系统配置于设备集中站机房和控制中心，各子系统通过有线和无线通信构建网络化CBTC系统。在CBTC系统中，转辙机、信号机、计轴、屏蔽门、站台紧急停车按钮、综合后备盘（IBP）等轨旁设备通过联锁子系统接口；综合监控、旅客向导、广播、时钟、大屏等系统通过控制中心ATS子系统进行接口；车辆系统通过车载ATP/ATO接口。

1.2 典型TACS系统架构

TACS系统包括ATP/ATO子系统、目标控制器子系统、ATS子系统、DCS子系统和维护子系统，其中ATP/ATO子系统含车载控制器和轨旁资源管理器两部分。典型TACS系统结构如图2所示，ATP/ATO子系统配置于设备集中站机房和车辆中，目标控制器子系统放置于设备集中站设备机房，ATS子系统和维护子系统配置于设备集中站机房和控制中心，各子系统通过有线和无线通信构建网络化TACS系统。在TACS系统中，转辙机、信号机、计轴、屏蔽门、站台紧急停车按钮、IBP等轨旁设备通过目标控制器子系统接口；综合监控、旅客向导、广播、时钟、大屏等系统通过控制中心ATS子系统接口；车辆系统通过车载ATP/ATO接口。

2 CBTC系统升级为TACS系统的升级方案特点

2.1 成熟的硬件安全平台

硬件平台的成熟度是系统运行稳定性的重要保障。本方案中，TACS系统的轨旁资源管理器和CBTC系统的区域控制器基于同一安全硬件平台，TACS系统的目标控制器和CBTC系统的联锁I/O单元基于同一安全硬件平台，而车载控制器也是既有车载安全平台的升级版本。通过成熟硬件平台的应用，TACS既缩短了新系统的研发周期，又传承了既有系统的稳定性。

2.2 便于设备利旧

城市轨道交通线路一般分为几期建设，在投入运营后通过修建延伸线继续扩展延伸。因此对于同一条线路，其在线运营设备使用年限存在数年的差别。在系统升级改造时，需要考虑系统设备的延寿，避免投资的浪费。本方案特点是沿用既有硬件平台，通过升级软件和数据实现系统改造，可以最大限度利用既有系统设备，节约投资。

2.3 安装空间需求低

既有线路的设备机房面积通常是在当前系统设备机柜数量的基础上预留一定的空间，主要考虑项目建设过程中的一些不确定因素而导致的机柜数量的增减，并不考虑系统大修周期阶段新系统增加的设备机柜数量。这种配置方式导致机房内可用于新增系统设备机柜的空间极其有限，系统大修改造阶段需要另设用以布置新系统设备的机房。TACS系统既精简了轨旁联锁设备，又可以利旧在线运营的轨旁ATP/ATO子系统设备，对设备集中站机房面积要求更低，更适合旧系统的升级改造。

3 地铁CBTC系统无线通信技术的关键技术

3.1 GSM-R技术

GSM-R技术是当前一种新型的数字集通信系统技术，由调度通信功能和公网GSM技术发展而来，非常适用于地铁无线通信，可以提供多种语言通信服务，包括无线列调通信、区域养护维修作业通信、隧道通信、编组调车通信。目前来看，GSM-R技术广泛应用在铁路系统中，既可以应用在地铁，也可以用用在高铁，最大理论速率可以达到115kbps，能支持500km/h的漫游切换，安全性高。

3.2 无线电台的WLAN技术

无线电台的WLAN技术有两点显著优势，一是体积较小，安装较为灵活，便于安装，二是维护简单方便，不易受到外界因素的影响。所以，在地铁的CBTC系统中，可以结合现场条件和无线场应用WLAN技术。但若是隧道内传输，则会因为弯道和坡道的影响，导致信号传输质量不佳，此时必须考虑多径干扰问题。

4 轨道交通CBTC系统升级为TACS系统的方案分析

4.1 车载控制器升级

分析TACS系统的具体功能会发现，系统要发挥核心控制功能，其必须要依靠ATP/ATO子系统的车载控制器，而系统性能提升的关键便成为了高性能车载安全平台。在系统改造和升级的过程中，车载控制器的改造是需要优先完成的。对具体的改造工作进行分析，改造工作需要在其他轨旁和重型设备不发生变化的大环境中实施，这样可以为后续的改造和升级工作提供可靠基础。TACS系统车载控制器可以维持既有的车辆电气接口，而且通过升级车载控制器软件、硬件和工程数据可以让轨道交通CBTC系统升级为TACS系统。

4.2 轨旁ATP/ATO升级

对CBTC系统的具体利用进行分析可知该系统在应用实践中会在轨旁进行区域控制器的设置，而区域控制器设置的主要目的是对本区域范围内的列车运行进行控制。对TACS系统的应用实况进行分析，其会在轨旁进行资源管理器的设置，而资源管理其主要发挥区域资源分配管理的作用。就此次的升级方案实施来看，相同的轨旁安全硬件平台是完成升级工作的基础。轨旁安全硬件平台不仅可以部署CBTC西永的区域控制器，还能够有效部署TACS系统的轨旁资源管理器，所以基于硬件平台能够实现两个系统的数据资源获取，这样，两个系统的数据资源收集和利用便可以在同一平台上完成。基于此，在做项目改造的时候可以强调既有区域控制器硬件的不变，不过需要将CBTC系统的区域控制器改造为TACS系统的轨旁资源管理器，而改造的主要方法是软件升级和数据升级。

4.3 联锁设备升级

CBTC系统在具体利用的过程中会在轨旁进行联锁设备的设置。就联锁设备而言，其主要分为两部分，即主机和I/O单元。在和ATS进行通信的时候可以利用主机和区域控制器。对现阶段的TACS系统应用进行分析，其取消了轨旁的联锁子系统，配置的是具有新型化特征的目标控制子系统。结合升级后的TACS系统应用做探讨，目标控制区所充当的仅仅是驱采单元的角色，而且在目标控制器充当驱采单元的时候，控制主机会充当轨旁资源管理其来完成I/O单元的复用。利用软件升级和数据升级的方式进行改造，其能够成为目标控制器，这样可以去掉联锁主机硬件配置。

5 结束语

在经济快速发展的大环境下城市人口出现了快速增长的局面，这给城市交通运输带来了巨大压力。基于城市交通问题的缓解，我国各个城市开启了轨道交通建设，而且从轨道交通的具体运行来看，其在解决城市交通运输问题方面的表现是非常突出的，可以说，在未来的城市发展中，尤其是大城市发展中，轨道交通势必会成为立体交通的重要组成部分。

参考文献：

[1]司鑫悦. 城市轨道交通CBTC系统工程测试序列生成方法研究与实现[D].兰州交通大学，2021.

[2]卢嘉益. 基于机器学习的城市轨道交通CBTC系统干扰信号分析与网络质量评估技术研究[D].西南交通大学，2021.

[3]万勇兵，王大庆.城市轨道交通CBTC系统互联互通测试平台的设计与实现[J].城市轨道交通研究，2021，24（01）：149-153.