CBTC降低地鐵產品壽命周期成本

基于通信的列車控制技術（CBTC）的進步能夠幫助主要城市軌道運營商降低產品壽命周期成本，提高服務質量和運營效率。

——泰雷茲集團信號產品戰略經理

CBTC解決了地鐵運營商關注的一些主要問題，它幫助系統增強安全性，提高運行和維護效率，增強系統可用性，并在系統監測和干預中提供更大的靈活性。

CBTC還帶來了其他方面的好處，例如提供增強安全性保證的全自動化無人駕駛運行，以及利用操作人員角色的轉變來提高客戶服務。特別是無人自動駕駛運行功能使地鐵能夠應對由于大型活動或運行中斷造成的短期客流高峰。

上世紀70年代中期，泰雷茲在加拿大的運營公司（之后是ITT集團的SEL研究中心）致力于CBTC系統研發的開創性工作，使后來的城市軌道信號系統發生了根本性改變。隨著對CBTC需求的不斷增長，在過去5年中，全球的信號設備供應商已經開發了各自版本的類似技術，但是現在運營商想要更多這方面的技術，那么CBTC技術本身和其供應商們應如何改進來滿足市場需求呢？

運營商現在主要關注的成本和經濟因素包括能源利用，“綠色”倡議正在推動加強使用再生制動能源，這就需要實時平衡車輛減速、加速以及應用惰行技術，最終才能達成既減少總耗電量，同時又不降低所需的運行等級。

運營商預測將來的CBTC技術升級會給他們帶來巨大好處。下述的實用性開發能夠滿足客戶對下一代CBTC系統的需求，它會進一步降低整套系統的硬件花費，同時提升系統的可靠性。

*直驅技術；

*取消列車輔助檢測系統，例如未納入泰雷茲第一代CBTC系統的軌道電路或計軸器；

*靈活的定位處理器；

*無線通信技術。

直驅技術采用精確電子元件管理向信號設備輸出的電流，精確電子元件相比維護成本較高的傳統信號繼電器存在優勢。非常精確的安全電子元件設計還可以提供適當的緩沖和保護以應對電壓峰值，同時數量眾多的昂貴繼電器機架則可以合理精簡為幾個電子機架。最近泰雷茲為道岔和信號設備開發了幾種不同的直驅技術，使系統不再需要安全接口控制繼電器，降低了資本和運營開支。

當今世界對現場元件控制電路的設計有很大差異，很多鐵路信號設備或道岔控制和檢測都有其獨有的設計，這些設計經過多年的運營經驗檢驗后已經產業化。因此，這種等效定制直驅技術的解決方案能夠為軌道交通管理部門節省大筆開支。

泰雷茲將根據最初CBTC系統設計的地面區域控制器的集成技術用于溫哥華鐵路后，由于該技術的穩固性和低接口管理要求，及其壽命周期的成本效益，越來越多的客戶和供應商開始使用這種技術。區域控制器能保證列車的安全間隔并提供聯鎖功能以滿足真正移動閉塞運行，決定通過無線通信系統傳送列車移動授權的范圍，確保列車自動防護和列車自動運行系統（ATP/ATO）能接收到列車的定位報告，并與鄰近區域控制器接口。區域控制器還負責管理站臺屏蔽門接口和其他車站設備。

這些技術進步使運營商們認為已經不再需要列車輔助探測系統。由于這些系統已有的固定閉塞存在局限，會限制CBTC性能。因為CBTC系統的設計要求其逾越固定閉塞的邏輯和算法，以克服原有輔助列車探測系統經常出現故障缺點。CBTC系統采用三取二或熱備配置的微處理器冗余技術，當一臺處理器發生故障，另外一臺會自動激活。

因此這套系統不再需要基于軌道電路的后備信號系統，而且已有25年成功的應用經驗。冗余微處理器用所有安全子系統中建立的已校驗的冗余性和多樣性標準，對所有安全輸入和輸出進行比較，CBTC系統實現的安全性和可靠性的當前等級只有在未配備CBTC車載計算機的列車采用混合模式的應用系統時，才可使用輔助系統。

如今功能強大的處理器能實現車載或地面功能的定位和重定位，提供相對于硬編碼參數離線計算的更高速實時數據處理速度，進而使系統性能優化，系統響應時間縮短，軟件可升級性更加靈活有效。但是目前電子元件的預期使用年限要遠遠低于信號設備系統，所以供應商現在所面臨的挑戰是要拿出一套可維護以及向下兼容的系統升級方案， 便于運營商進行系統無縫升級和維護人員管理。

自從2004年泰雷茲在拉斯維加斯單軌鐵路上安裝了第一部非專有，自由空間，無線通信設備以來，車地間的通信手段也逐漸發生了變化。運營商們一直希望無線技術繼續進步以提高列車和地面設備間的通信質量， 最大限度的利用有效帶寬，例如讓非自動列控功能共享帶寬。

更高的帶寬使得車地間的雙向數據傳輸量更大，這也為引入新功能預留了空間，例如更加詳實的列車狀態監測和預防性維護數據，車載設備安全監測，旅客信息以及音頻/視頻傳輸。運營商們還希望能簡化系統以降低風險，減少執行時間，加快界面互操作標準的開發。

對運行控制中心環境的設想還包括提高運輸系統效率和降低其壽命周期成本，目前部分運營商已開始采用CBTC監控系統和非列車運行系統功能集成設備（也就是數據采集與監控系統（Scada），車載和站臺乘客信息系統，安保與防火安全系統），這給綜合通信系統供應商提供機遇。目前故障管理設備和CBTC運行設備一樣，也已應用在除ATO以外的其他故障-安全系統中。

如今集各種最先進技術于一體建造的現代化控制中心，不僅帶來自動化和決策支持系統，同時還提供一個“全面狀況認知”的解決方案。它還能兼容各種新應用程序，不用升級和調整現有的系統。為了解決很多供應商對接口問題的擔憂，現代化綜合控制中心建立了符合國際標準的接口網絡，提供完全模塊化的解決方案，用以構筑系統結構并使系統能整合所有類型的應用程序， 該種模塊可通過添加全新的應用程序，便利的升級、替換和擴充。

現在，壓力無疑是在CBTC供應商一方，他們需要提供更多，更好的系統，對于那些證明了自己在綜合通信系統和鐵路信號創新方面有多年經驗的專業供應商來說比起那些全方位的“多面手”供貨商是有優勢的。但是在CBTC這個競爭激烈的市場中按合約要求交付項目才是最重要的目標。