CBTC 系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用及展望

李 璐

（長春市軌道交通集團(tuán)有限公司，吉林 長春 130000）

城市軌道交通具有運(yùn)量大、準(zhǔn)時(shí)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，如今已成為人們出行方式的的首選。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車安全有序運(yùn)行的基礎(chǔ)，隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也得以迅猛發(fā)展，信號(hào)系統(tǒng)的“運(yùn)行命令信息”傳送，已由“軌道電路”發(fā)展為“無線通信”，傳統(tǒng)的列車控制系統(tǒng)TBTC 也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃BTC 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從以軌道電路為主要出發(fā)點(diǎn)到以通信為主要出發(fā)點(diǎn)的轉(zhuǎn)變，對(duì)列車的控制能力明顯增加。無線通信系統(tǒng)對(duì)地鐵的安全運(yùn)行起著決定性的影響，特別是基于無線通信的列車控制系統(tǒng)(CBTC)，直接控制列車的運(yùn)行和安全。因此，加強(qiáng)CBTC 系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 城市軌道交通信號(hào)控制CBTC 系統(tǒng)介紹

CBTC 系統(tǒng)即是列車控制系統(tǒng)，其就是利用軌旁設(shè)備與車載設(shè)備的持續(xù)雙向通信，確保移動(dòng)閉塞能夠有效達(dá)成。CBTC 系統(tǒng)通過信息數(shù)據(jù)以及通信子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地面以及車輛設(shè)備之間的相互信息往來，可以通過有效的數(shù)據(jù)往來規(guī)范列車行駛，確保列車運(yùn)行安全以及運(yùn)行效率的提升。列車運(yùn)行時(shí)，軌旁通信設(shè)備持續(xù)將車輛的標(biāo)識(shí)、位置、速度以及方向等傳輸至控制中心，精準(zhǔn)計(jì)算最大的制動(dòng)距離以及后方的保護(hù)距離，如此就構(gòu)成了能夠和列車實(shí)現(xiàn)同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)。若想使得列車的前后安全距離能夠得到切實(shí)的保證，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)則要依據(jù)相對(duì)較小的間隔來實(shí)現(xiàn)同步前行，利用車輛與地面之間所具有的雙向、持續(xù)以及高速的通信，列車命令和狀態(tài)就可以在車地之間實(shí)時(shí)而可靠地交換，系統(tǒng)能夠確定列車的準(zhǔn)確位置以及列車之間的相對(duì)距離，在保證列車的安全間隔的前提下提高運(yùn)營效率。如列車行進(jìn)過程中，與另一列列車存在時(shí)間方面的沖突，需要通過通信進(jìn)行協(xié)調(diào)，A 列車通過CBTC 系統(tǒng)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，將己方的速度、方向、線路等信息告知給B 列車，同時(shí)接收B 列車反饋的相關(guān)信息，雙方利用無線通信實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，最終A 列車采取降速方式，使B 列車先行通過，保證了運(yùn)行的安全和有序。

2 CBTC 系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵技術(shù)

CBTB 系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組成主要包含車載子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)反饋系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)等。作為新型列車自動(dòng)化控制系統(tǒng)，還要求該系統(tǒng)功能齊全，主要功能有：列車自動(dòng)監(jiān)控（ATS）、列車自動(dòng)保護(hù)（ATP） 和列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）。在CBTC 系統(tǒng)中，配置可以多元化，這根據(jù)軌道具體要求而定。由于不同的配置，系統(tǒng)基本功能將有所變化，定位、記錄、計(jì)算、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷等應(yīng)用水平也有所不同。

2.1 列車定位技術(shù)

在軌道交通中，列車行駛途中的位置獲取要求十分精確。對(duì)列車位置的定位，是保障列車安全、高效運(yùn)行的保障。隨著CBTB 系統(tǒng)的廣泛傳播和發(fā)展，列車定位技術(shù)也不斷提高，因?yàn)槠淅猛ㄐ艂鞑サ母咚俾实膬?yōu)勢(shì)，能對(duì)列車實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度。列車定位技術(shù)主要有無線擴(kuò)頻定位法，衛(wèi)星定位法和信號(hào)標(biāo)記定位法等。

2.2 雙向傳輸技術(shù)

CBTB 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)車-地雙向通信。基于無線傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑粌H提高了傳輸速率和傳輸數(shù)據(jù)量，也大大縮減了制動(dòng)距離，提高了列車運(yùn)行安全性。但由于天氣等環(huán)境因素將對(duì)無線通信產(chǎn)生影響，如何在通信傳輸時(shí)抵抗外界的干擾，減少錯(cuò)誤信碼的傳輸，也是當(dāng)今CBTC系統(tǒng)的主要研究方向。

2.3 移動(dòng)閉塞技術(shù)

固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞是當(dāng)前軌道交通的三種主要閉塞方式。在列車之間要保證一個(gè)安全的空間間隔，在列車行駛過程中，這一空間間隔將不斷調(diào)整，進(jìn)行修改，隨時(shí)變化，這就是所謂的移動(dòng)閉塞技術(shù)。CBTB 系統(tǒng)的移動(dòng)閉塞技術(shù)工作模式是：追蹤前車車尾，后部列車根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)計(jì)算距離和速度，這種方式有效保障了列車的安全性。

3 CBTC 系統(tǒng)在軌道交通中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及展望

CBTC 系統(tǒng)最為突出的優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)車—地之間雙向互動(dòng)通信，并且通信的數(shù)據(jù)信息量非常巨大，傳輸?shù)乃俣瓤臁⒋罅康慕ㄔO(shè)區(qū)間電纜的鋪設(shè)、有有效減少投資和日常維護(hù)。該系統(tǒng)除了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的運(yùn)行控制還可以實(shí)現(xiàn)綜合管理，基于通信系統(tǒng)具有的雙向互動(dòng)特點(diǎn)，我們可以應(yīng)用該系統(tǒng)傳輸安全和非安全信息，如車次號(hào)、乘務(wù)員班組號(hào)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分等，通過該系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的高效處理，進(jìn)而提升調(diào)度中心的工作效率。下一代CBTC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)不斷改進(jìn)和拋棄過時(shí)的傳統(tǒng)技術(shù)和思維方式，堅(jiān)持以技術(shù)為導(dǎo)向，也應(yīng)更多地從既有運(yùn)營場(chǎng)景和長期運(yùn)營數(shù)據(jù)中分析提煉CBTC 系統(tǒng)發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)列控和聯(lián)鎖一體化、基于車車通信的去中心化CBTC 系統(tǒng)以及車載全自主CBTC 系統(tǒng)等功能。

4 結(jié)語

信號(hào)系統(tǒng)是城市軌道交通的核心組成部分，它可以將分散在線路各處的設(shè)備相互聯(lián)系起來并進(jìn)行有效的控制，是保障乘客出行安全、縮短列車運(yùn)行間隔、減少能源消耗、實(shí)現(xiàn)高效有序行車組織的控制系統(tǒng)。CBTC 系統(tǒng)在信息傳輸方面實(shí)現(xiàn)了完善與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)列車的精確化控制，不僅減少了行車誤差出現(xiàn)的可能性，還減少了設(shè)備的使用，降低了維護(hù)、建設(shè)、保養(yǎng)方面的成本，因此，我們相信，CBTC 系統(tǒng)將會(huì)在軌道交通中會(huì)得到越來越廣泛地應(yīng)用。