CBTC系統下列車移動授權及自動防護原理

摘 要：文章結合深圳地鐵二期信號工程蛇口線目前運營現狀，通過對CBTC系統移動授權分析、移動閉塞與傳統閉塞的比較、列車定位技術、系統的主要工作原理四個方面的闡述，分析了CBTC系統下列車移動授權及自動防護原理。

關鍵詞：移動授權；防護系統；閉塞模式

1 引言

現今，迅猛發展的城市軌道交通建設對新一代的列車自動防護系統的要求越來越高，而列車CBTC控制系統的發展與應用，為我國的城市軌道建設帶來了新的面貌。作為貫穿深圳市發展主軸的地鐵二期信號工程蛇口線，貫穿的軌道干線有南山次中心、福田中心區、羅湖中心區、蛇口片區及沿線片區，這條重要的客運主道已經有效應用了列車CBTC系統，CBTC系統結合地面設備和車載設備于統一體，以自動防護系統的安全可靠性作為技術條件，有效地保證了整個交通軌道的安全通行，列車在統一的技術標準下能夠以最小的距離高速運行。

2 CBTC系統移動授權分析

2.1 移動授權管理

移動授權的主要功能是實現前后兩列車間的分隔，它的防護系統是由連鎖系統提供的，它的主要表現形式是帶有運行許可方向的一段線路。保障列車在城市軌道交通中的安全行駛是CBTC系統的主要功能和任務。而它的實現則是通過為每一通信列車提供一個移動（MA）。MA的線路范圍則是列車前方障礙物到車尾間的線路。當列車遇到障礙物時，如遇到進路終點、岔道以及前方列車作為障礙物時，可以向各自的列車發生移動授權，主要是根據在所管轄的區域范圍之內的障礙物是實際位置。如果在受控范圍之內，當列車時刻表在正常運行的狀態之下，列車的實際位置與運行的確切方向被車載控制器通過AP天線直接發送給zc，同時zc可以有效地實現連鎖功能以及控制信號機和道岔。

2.2 CBTC系統混跑模式中的移動授權計算

2.2.1 在CBTC列車跟隨非CBTC列車的情況下。在CBTC列車跟隨非CBTC列車的情況下的MA計算的方法是，如果非CBTC在出清站間區段，CBTC系統的列車的移動授權將會移動到新的邊界地，即固定閉塞的邊界。通過綠燈的非CBCT列車受到固定閉塞區段的保護，則在后續列車行駛的CBTC列車MA則會向前車的固定閉塞區的前端延伸。

2.2.2 在前車發生不可恢復故障的情況下。在前車發生不可恢復故障的情況下的MA計算的方法是，在前車保持通信良好的狀態下，列車進行正常的追蹤，那么這時前車MA會延伸到列車前面的信號機的位置，在這種條件下，后續列車MA延伸到前車的車位位置。同時在前方列車發生故障的情況下，前車則會立即采取制動的措施。

2.2.3 在CBTC列車追蹤通信故障列車的情況下。在CBTC列車追蹤通信故障列車的情況下的MA計算的方法是，在前車保持通信良好的狀態下，列車則進行正常的追蹤行駛。那么這時前方列車MA會相應地延伸，延伸至列車前面的信號機位置處；在這種情況下，后續列車MA則會延伸至前方列車的尾部。而在前方的列車故障的情況下，前方的車則會立即采取制動的措施，后續列車MA相應地返回至軌道的始端。在前車行駛至有信標的地方時，經過中心調度員的仔細確認后，前方列車可使用RM模式前行。

2.2.4 在后車發生不可恢復故障的情況下。在后續列車發生不可恢復故障的情況下的MA計算的方法是，在前車保持通信良好的狀態下，列車則進行正常的追蹤行駛。后續列車MA延伸至前方列車的尾部，后續列車MA會相應地延伸，延伸至前方的信號機位置處；而在后續列車的列車故障的情況下，前方列車MA也會發生相應改變。

3 移動閉塞與傳統閉塞的比較

3.1 移動閉塞與固定閉塞的比較

深圳地鐵二期信號系統采用的合理解決措施的前提是保障系統的安全，然后再最大程度地實施移動閉塞信號的設計理念。移動閉塞原理主要是基于列車的定位檢測，它的技術的實現主要是通過車載設備以及軌旁設備的雙向通信，控制中心定時接受每輛列車發送的位置報告，并同時將立場的具體位置實時報告給后續列車，接受信息的后續列車根據情況自行計算出在范圍之內的最大控制距離以及最高的運行速度，保持列車間的安態追蹤距離。

固定閉塞主要是在區間設置固定的閉塞分區和相應的防護信號，將軌道分成若干個分區，每一列車占一個閉塞分區，禁止一個閉塞分區中存在兩列車。移動閉塞相對于固定閉塞有著明顯的優勢，移動閉塞幾乎不用再設定相應的固定信號和保持列車間安全距離的前方列車與后續列車的實際行駛速度，而只是依據列車行駛時的最小車距來判斷，更能縮短列車的追蹤時間，從而提高了運營的效率。

3.2 移動閉塞與準移動閉塞的比較

準移動閉塞和固定閉塞的原理是相同的，即預先設定列車間的安全間隔距離，同時根據前方列車運行狀態相應地設置列車的最小的距離和最大的運行速度。但準移動閉塞的在安全控車方面比起固定閉塞更具有明顯的優勢，準移動閉塞系統為了判斷分區是否被占用，采用報文式的音頻數字無絕緣軌道電路，輔之環線或點式應答器，目的是為了告知后續列車可以繼續前行的距離范圍，根據這一距離范圍，相應地采取制動或減速的措施以保證列車以合理的車速安全行駛。

移動閉塞采用的速度控制模式是一級，控制模式的計算是根據列車運行的速度、列車制動曲線動態以及列車的確定位置得出的。因此精確的定位系統使得后續列車能以最大的速度行駛而保持安全的間距，后車由于不用再占用軌道停車的原因大大縮短了運行間隔，提高了列車的行駛密度和通過效率，因此移動閉塞相對于準移動閉塞有著明顯的優勢。

4 列車定位技術

列車定位系統是由安裝在軌道中的信標、車底的信標讀取器和多普勒雷達以及車底的多普雷達組成的。由于信號系統可以采用多種定位技術，深圳地鐵三號線列車的CBTC移動閉塞信號系統的列車定位技術可以有效地實現列車的絕對定位和相對定位技術，主要采用的是信標-編碼里程計定位技術。同時信標可以分為兩類，即無源信標和有源信標這兩種。無源信標的功能主要是位實現列車的定位的，當列車經過信標所處的位置時，信標被車載信標天線發射的電磁波激活并將位置信息及時傳給列車，能有效保證列車地安全行駛。而有源信標可既可實現列車的定位，同時也可實現單向通信。

5 系統的主要工作原理

5.1 移動閉塞原理

移動閉塞原理是基于區間閉塞原理，根據實際列車的運行速度和位置計算以達到列車的安全距離的目的。移動閉塞只用隨列車運動，而不用設定兩列車間的安全間隔距。它的定位方式的實現是通過車載定位設備以及地面輔助定位設備而定的。移動閉塞既可以保證列車以最小安全間隔距離運行，同時也可以檢測出前車與后車的位置以及應該行駛的速度，cong從而保證列車在安全制動范圍之內行駛。而其中的虛擬移動分區的存在，它可以根據列車的運行的位置和實際行駛的速度以計算出列車的最大制動距離。因此移動閉塞的存在就能使兩列車在較小距離的基礎上安全地行駛。

5.2 列車AP系統防護原理

為了補充線路上的信號設備，CBTC系統中AP則是此種閉環高安全系的自動防護系統。AP系統主要由車載設備和地面設備共同組成的。它的主要原理是在地面聯鎖向車載設備延伸的基礎上，更好地實現以車載設備為主的行車方式。列車AP系統主要在運行于一定區段目標速度的基礎上，通過地面的AP設備實現列車在一定速度下的安全運行，保證了列車之間的安全制動距離，從而保證了列車的安全行駛。

6 結束語

隨著列車安全系統的進步與發展，蛇口線CBTC系統結合了列車定位技術、自動防護技術實現了列車的移動閉塞功能，保證了列車間的安全制度距離，使列車在較小的距離下以較高的速度運行，大大提高了列車的安全性能和運營效率。

參考文獻

[1]劉朔.CBTC系統移動授權生成的建模與實現[D].北京：北京交通大學，2007.

[2]李鳳華.劉曉娟.區域控制器仿真子系統的研究[J].鐵道通信信號，2010.