CBTC地鐵車載控制系統應用

蘭超

（成都地鐵運營有限公司 四川成都 610000）

CBTC地鐵車載控制系統應用

蘭超

（成都地鐵運營有限公司 四川成都 610000）

隨著我國科學技術的迅速發展，地鐵的建設越來越多。地鐵的控制系統得到了優化，CBTC系統是目前應用比較普遍的信號控制系統，與以前的鐵路控制信號相比，它完全改變了軌道內線路控制實現的方式。它主要以火車控制系統為基本，應用無線方式完成車載系統與軌道旁邊系統的信息交換，軌道旁系統發生變化后列車控制系統也會發生變化，從而實現了對列車的實時動態控制。本文主要對CBTC車載控制系統進行詳細的介紹，并分析了安薩爾多CBCT控制系統的應用模式，希望本文能為從事相關職業的人員提供一定的指導和幫助。

CBTC；地鐵建設；火車控制系統；車載控制；實時動態控制

引言

隨著無線電通信技術的高速發展，人類逐漸開始研究一種依靠無線通信技術來實現列車自控制。克服運行中的種種問題并盡可能的減少列車的運行間斷時間，這樣就能夠在不投入額外成本的基礎之上，提高整個控制系統的運行能力。經過研究表明這種系統不僅能減少鐵軌旁邊線路的線路建設，而且可以維持平時的維修，這些必定降低了地鐵投資和運行維護的費用。與以前的系統相比，CBCT有以下許多明顯的優點：①不需要鋪設過多的電纜線路，而用無線技術進行代替，減少了建設成本。②能夠實現地鐵與控制中心之間的相互通信，極大地提升了列車通過各段之間的能力。③因為無線傳輸效率十分快且可以承載大量信息，所以實現自動閉塞十分簡單。④對列車的要求放寬即能夠適應多種地鐵車型、可以應對多種地鐵速度和運載量。⑤通過信息的分類化傳輸，能夠實現信息的集中發送和處理，這將極大提高調度人員的工作效率。目前，應用CBTC系統的有美國的紐約地鐵、臺灣的臺北捷運文湖線等，中國大陸也有很多城市軌道交通使用了CBTC系統，如武漢地鐵1號線，上海軌道交通的8號線，北京2號線，北京4號線，機場線、北京地鐵亦莊線、北京地鐵大興線、北京地鐵房山線。

1 CBTC系統與傳統軌道電路控制的差異分析

保證列車在鋪設的軌道上安全穩定運行所采用的指揮系統就是運行控制系統。傳統的軌道指揮系統是TBTC系統即軌道電路控制系統，這種方式能夠保障列車的行駛安全，而且有助于提高列車運行效率，但是它由于需要軌道側電路輔助監測各分區占用情況，因此工作的穩定性容易受外界環境的影響，且傳輸信息量不足。隨著無線技術的發展，無線通信系統逐漸被應用到列車的控制系統，這種方式可以實現的功能有：列車精確定位、雙向連接、車載和各安全處理器的互聯等。另外，該方式的通信必須是的，因為只有這樣才可以保證列車的動態控制。

2 安薩爾多CBTC控制系統的應用

2.1 安薩爾多CBTC列車控制系統

由安薩爾多公司開發的基于無線通信技術的列車控制系統即CBTC系統。該系統在保證系統安全的前提下，提高分辨能力與移動的更新頻率，可將列車間隔由6min縮短為3min，將屏幕門與車門之間對準的誤差降低20cm左右。運用該控制系統可以使列車的準點率提高到99.6％。

2.2 安薩爾多CBTC車載控制系統

基于CBTC車載控制系統主要由自動監測系統、計算機連鎖系統、自動駕駛系統、自動防護與數據系統共同組成，下面簡要介紹這些系統：①ATP系統即列車自動防護系統。列車自動控制系統的基礎是列車自動防護系統。列車自動行駛與自動監測功能的實現都需要依靠自動ATP系統。這里所說的ATP系統也可以稱作防止列車超速的系統，當列車的行駛速度超過規定的運行速度時，ATP系統就會實現自動制動功能。ATP系統最大的優點就是可以自動測量出車輛實際所處的位置，并連續的監測行駛的速度、避免超速，以此確保列車的實際速度始終處于安全的水平。②列車自動駕駛系統即ATO系統，它是一套十分完整的閉環控制系統。為了求出列車行駛的最佳速度且實現制動或加速、減速控制，需要從兩個方面進行監測：a.需要測出車輛行駛的實際速度；b.需要通過計算機處理不同地面獲得的最大速度。在實際的列車行駛中，一旦開啟列車自動駕駛系統，那么列車司機就僅僅起到監管的作用，為此，這種就要求這種自駕駛系統有較高的可靠性與穩定性。目前在城市的地鐵或兩市的直達列車上已經成功安裝了這種自動駕駛系統。隨著計算機科學的高速發展，我國已經研發出應對故障安全型的自動控制系統。③ATS系統為列車自監督系統，它是一套完備的控制系統主要運用計算機實現行車的組織與控制，ATS能夠及時的將列車的運行信息發送到車輛指揮處，指揮中心通過綜合各方面的信息來準確無誤的想列車下達各項指令。ATS可以實現如下功能：自動管理列車運行圖、顯示列車的狀態、可實現自動繪制處列車實際運行路線圖、完成車輛的檢修管理、模擬仿真列車等。④軟件設備與硬件設備共同構成了計算機聯鎖系統。這里的硬件主要包含計算機連鎖（實現顯示與連鎖系統）、安全性檢驗用途的計算機（主要實時動態監測連鎖后的計算機運行狀況，一旦發生故障可以自動修復）、監視器、操縱臺、接口柜、專門應用在計算機聯鎖的電源屏和軌道電路等設備。軟件設備的主要功能是實現信號機與道岔互相約束功能，它主要由以下兩部分構成：①車站數據庫；②聯鎖運算的邏輯運算，該部分是聯鎖功能實現的應用程序。前者所包含的數據表格非常多如車站的賦值表、按鈕進路表、車站處顯示的數據等。后者由系統程序管理模塊、定時器模塊、操作指令輸入模塊、信息監測與處理模塊、道路選擇與信號接收模塊。

3 地鐵車輛CBTC系統車載信號常見的故障

3.1 ATP冗余故障

一般情況下，列車上裝設有兩道車載信號裝置，它們分別位于列車的前后兩端，當車頭處的信號裝置發生故障后，那么就可以通過列車尾部的信號裝置獲得列車的控制權，這樣來說列車頭部和尾部的信號裝置的作用就重合了。

3.2 控制系統無線數據丟失

通過無線傳輸的數據經常會發生丟失問題，從整個系統故障的頻率來看這種問題出現的最多，對列車的安全運行產生了很大的影響。

4 地鐵車輛CBTC系統車載信號常見故障的處理措施

4.1 ATP冗余故障的處理措施

列車的實際運行過程中，冗余故障種類的不同采取的處理方法也不同。當正線發生冗余故障后，因為這種情況不會影響列車正常行駛的功能，所以這類故障的處理可在列車完成運行后再進行處理。當ATP冗余是發生切換之后，那么系統的冗余就無法換至故障端，這時如果要處理CBTC系統車載信號就應該重新啟動駕駛室內部的自動駕駛系統裝備，通過這種方式處理對ATP冗余故障，能夠極大地的確保列車安全的運行。

4.2 控制系統無線通信丟失故障的處理措施

由于列車的車載信號丟失會給列車的運行帶來安全方面的隱患，因此，必須采取有效的措施來避免無線通信數據的丟失。在無線數據發生丟失后，應該首先檢查車輛各個指示燈的工作狀態，并觀察電源板和CPU板的工作狀況，若任意一個出現工作異常，那么就必須重啟各無線單元。表1為ATP常見硬件的故障的應急處置方法。

4.3 加強各設備的檢修和維護

列車的CBTC系統的信號設備運行中，由于檢測裝置的芯片可能會發生故障，因此，只有重啟這些設備才可能使系統重新恢復到正常狀態。設備長時間的運行，可能會產生各種各樣的問題，這些問題如果得到及時的處理就不會產生影響運行的故障，檢修所花費的費用與因故障停運的損失相比，前者更小，因此必要的檢修和維護是十分有必要的。

表1

5 結束語

CBCT系統已經被廣泛應用到列車上，它易與實現車載信號與地面信號的傳輸，完成了列車速度的控制，確保列車在最小安全間距下運行。當然，CBCT系統仍存在很多問題，如冗余故障、數據丟失等，但是隨著計算機技術的發展，這些問題都會得到很好的解決。

[1]肖彥博.談城軌交通CBTC系統故障歸類及其設計應對策略[J].現代城市軌道交通，2013（03）：68～69.

[2]馮麗娟.CBTC系統車載信號常見故障分析[J].現代城市軌道交通，2014（02）：58～59.

[3]劉會明.CBTC系統工程設計中需注意的幾個問題[J].鐵路通信信號工程技術，2014（03）：47～49.

U284.48

A

1004-7344（2016）02-0126-02

2015-12-25