城市軌道交通CBTC應用的演化研究

趙毅雋

（天津市地下鐵道運營有限公司，天津 300000）

1 城市軌道交通的發展

在全球倡導綠色出行，低碳生活的可持續發展背景下，被全球公認為低能耗、少污染的城市軌道交通系統在城市的發展和居民的生活中扮演著越來越重要的角色。1908年，我國第一條有軌電車在上海建成通車，揭開了中國城市軌道交通建設的序幕。至2013年，在我國的城市軌道交通近50年的發展歷程中，基于城市軌道交通的國家建設項目獲批城市的一直處于不斷增加的趨勢，建設、運營規模的不斷擴張，對于城市軌道交通運營線路的統計工作需求日益凸顯。如圖1，縱軸為CNKI收錄的以“城市軌道交通”為研究對象的學術期刊的數量，橫軸為從1997年開始的時間軸。可以看出對城市軌道交通的關注自1997年開始一直處于上升的趨勢，而且上升速率整體呈增大趨勢，并且在2014年達到峰值，可見對軌道交通的研究一直跟隨實際的國情發展具有對城市發展積極地產學研相結合的健康促進作用。在2007年之前，對城市軌道交通的研究較多的關注軌道交通發展對于城市空間、周邊發展以及交通網絡規劃設計方面的問題；2007年之后，對軌道交通的信號運行和控制系統的研究開始變得更普遍，對系統技術的研究也更加多樣化，例如梁君對信號系統的應用研究，肖寶弟等對MTC-I型基于通信的列車控制系統的研究，以及于超等對城市軌道交通CBTC系統互聯互通的案例研究。

圖1 城市軌道交通的學術關注統計圖

2 CBTC的應用演進

基于CBTC（Communication Based Train Control）的地鐵信號系統采用開放的通信協議，在隧道、高架中構建整個無線通信局域網絡，通過無線信號傳輸控制中心發布的各種控制命令，確保持續跟蹤列車位置、速度和運行方向等信息，實現車-地之間的數據雙向通信。

由以上對中國城市軌道交通的發展可見，隨著城市交通壓力的不斷增大，在軌道信號網絡化技術的不斷研發和應用中，對城市軌道交通的發展要求更多地體現在技術突破方面，因此將CBTC的應用作為一個互聯互通的代表性信號系統作為研究案例，探索CBTC在中國的發展應用的演進過程。由圖2可見，CBTC的期刊文獻在2007年達到高峰，并且以2007年為轉折點出現井噴式的研究涌現，尤以2012年的增加速度最多。根據內容分析法，吳東勇，張勇對有色Petri網建立的列車通信控制系統進行了系列研究。畢危危對西門子CBTC信號系統在中國的引入做了應用型案例研究。龔仁樹基于CBTC的DCS通信系統對網絡風暴的相關問題進行了詳細研究，該研究基于上海地鐵11 號線信號系統中DCS 子系統的實現、組成以及對該系統下網絡風暴發生后的故障處理方式，是基于實際信號系統結構，跟蹤故障分析，并且進行信號系統的總結性應用研究的值得借鑒的研究思路。Anshul Verma 等。從行為分析視角分析印度的多代理控制通信系統問題。

圖2 cbtc的學術關注統計圖

3 基于通信CBTC技術的發展展望

要想科學地構建起以快速鐵路、地鐵、輕軌等軌道交通的項目類型框架，以及以快速道路系統為骨架的城市公共交通體系，城市軌道交通無疑在城市發展中扮演者綜合交通運輸體系建設的重要角色。而基于通信CBTC技術的發展正是城市軌道交通發展的重要技術基礎。本文采用內容分析法對近年來CBTC技術發展演化進行了分析研究。基于通信的列車控制（CBTC）系統通過更為準確的列車定位，安全速度計算和車地通信技術，實現了移動閉塞模式下對列車的運行控制，相較于傳統的基于軌道電路的列車運行控制模式，CBTC系統有效的提高了行車效率，并減少了軌旁設備，節省了成本和維護費用，提高了運能與安全性。

近年來，基于通信的列車控制技術（CBTC）得到了蓬勃發展，但是目前在CBTC級別下列車的運行優化，列車定位的準確性和車地通信無線網絡優化配置等方面還存在進一步優化空間，有待今后的工作和研究中進一步探索優發展。