借鉴国外不设轨道电路的轨道交通信号系统的原理，上海轨道交通3号线(明珠线)自开通至2004年6月，成功地应用了基于射频识别(RFID)技术的轨道交通列车运行系统，发挥了过渡信号独有的优势，体现了系统的先进性。在运行中，通过对系统跟踪维护和积累的经验，经过分析研究，给出了该系统的优化方案，并在运营方配合下对系统实施了改造，取得了很好的效果。本节在简单介绍该信号系统的基础上，着重讨论系统优化方案的原理以及实现。

 

1  系统的构成和原理

 

该控制系统利用射频读写器读取安装在列车头部和尾部的非接触式智能标签中的数据，来判断列车到达和出站：利用RFID输出的列车进、出站信息以及前后站列车占用的情况实现闭塞；通过CAN总线把列车信息传送到高性能的工业计算机，实现全线列车的调度监督。

 

 

在运营过程中，上海轨道交通3号线基于RFID方式的过渡信号系统总体运行平稳，但也存在个别问题。其现象和原因分析如下。

 

列车检知子系统采取了射频通信技术，通过检测安放在列车上的智能卡发射的射频信息来进行车地信息交互，但易受到干扰，在高速情况下识别误码率较高。在该系统中，主要体现为漏读信息，尤其是车辆出站时的信息。

 

联锁子系统采用的是工控机通过多串口处理设备控制各列车检知设备，同时完成站内信息传递和联锁关系处理。在实际应用中发现用于联锁的车辆信息会滞后转发，即在车辆经过联锁区段后信息才传送。经长时间的观察、记录，认为产生转发滞后的原因有：①系统采用windows98下的单线程方式，一个线程中既要进行逻辑运算，又要负责数据的通信，调度不当难免会导致工作不正常；②用来检知列车的通信器，收集和转发信息的多串口卡以及用于逻辑处理的工控机等的处理能力各不相同，为使系统能够正常地收发信息，必须做到这几个设备之间的同步协调。否则就会出现信息堵塞，导致宕机或信息传送滞后。

 

闭塞子系统应用成熟的继电电路和传输稳定的CAN总线，且设计时考虑比较周全，运营过程中一直比较稳定。但其闭塞信息是通过列车检知子系统得来。由于列车检知子系统会出现信息丢失的情况，间接地影响了闭塞子系统。

 

 

与针对该套信号系统产生的问题，结合上海轨道交通3号线的运行环境和运行模式，以及通过上海地铁运营和维护部门的讨论，制定了一套确实可行的优化方案。

 

1．优化方案原则

 

(1)针对性：系统正式运行，可以认为潜在的问题都已经暴露，所以改造和优化的方案要针对性地解决已经暴露的问题。

 

(2)延续性：系统的总体运行情况良好，提出的方案是在原有系统上进行修改，而不是改变系统的结构，同时优化后的方案不改变原有的运营和操作方式。

 

(3)可操作性：进行优化的是现有的运营系统，制定的方案在实施过程中一定不能影响正常运营。

 

(4)以优化更新软件为主。

 

2．优化方案

 

    (1)采用冗余技术的列车检知子系统

 

 

可编程逻辑控制器(PLC)既有继电控制系统的特性，又有计算机的可编程、通用性和灵活性等特性，近年来被广泛地应用于自动控制领域。通过对原有闭塞电路分析，考虑PLC和继电电路相比诸多的优点以及毫不逊色的可靠性，在不改变原有接口和逻辑处理功能的前提下，优化方案用PLC替代了大量的继电器组合，实现了闭塞逻辑。

 

 

系统从Windows98升级为以WindowsNT为内核的Windows2000，采样卡和多串口卡的驱动程序也相应升级；由于采用了更加稳定的系统，提高了平台的可靠性。

 

优 化原代码：多线程的采用加快了处理的速度，同时也增加了程序同步和防死锁要    求。这里主要采用了PV操作。PV操作是一种用同步原语对某信号量进行操作以实现同步和互斥的方法。例如，逻辑处理线程必须得到正在进行采样线程的信号机SF的状态才能进行其他逻辑运算。

 

        (4)调整后的调度监督子系统

 

 

3．方案实施

 

第一步，实施(2)方案内容的第一部分，在系统停运期间进行，对联锁的分机采用备机调试新系统，主机运行老系统。

 

第二步，在各个基础子系统升级完毕，系统能够得到可靠的车辆、闭锁和联锁等信息后，对调度监督系统进行改造。

 

第三步，改造后系统联调和新老系统割接。