CBTC系統中ARB判定方法

許陽陽，朱文才

（1. 南京恩瑞特實業有限公司，南京 211106；2. 中國鐵路上海局集團有限公司南京電務段，南京 210011）

基于通信的列車控制系統CBTC（Communication Based Train Control）是城市軌道交通中應用最為廣泛的信號系統。利用無線通信來實現車地之間的雙向通信，取代了傳統的軌道電路實現列車運行控制，相較于傳統的點式信號系統而言，追蹤間隔更短，運行效率更高，安全系數也更高[1-3]。

在地鐵日常運營中經常會出現計軸故障，影響列車運行[4]。常見的計軸故障有3種：

第一種，計軸磁頭受到干擾，這很有可能是因為軸磁頭被金屬類異物劃破；

第二種，在傳輸數據中有阻塞或者錯誤狀況；

第三種，計軸板塊有死機狀況出現。

如果計軸系統受到干擾而導致區段故障占用，區域控制器（ZC） 可以將該故障占用區段與ZC已經獲得的列車位置信息進行比較; 如果位置相差較遠，以至于不可能是線路上的列車進入該區段而導致的區段占用，則判斷為該區段為故障占用，即ARB狀態[5]。CTC車可按無車占用的情況處理ARB 狀態區段，達到在保證安全性的前提下，提高運營效率的目的。

1 ARB判定和復位方法

1.1 ARB判定方法

計軸區段 ARB 狀態默認為無 ARB。若計軸區段物理空閑，則計軸區段 ARB 狀態為無 ARB；若計軸區段物理占用狀態無法獲取，則計軸區段 ARB狀態為無 ARB；若計軸區段物理占用且未標記為報告車占用，且原先非ARB，則進行 ARB 檢測[6]。

ARB 檢測方式為：TVS 物理占用但無報告車占用，且 ZC 確定此時該 TVS 內不可能有車，TVS延伸區域無任何隱藏車，判定該 TVS 區段邏輯占用狀態為“ARB”故障，即同時滿足以上幾個條件則可判定該區段內無列車占用，其 ARB 狀態設為有ARB[7]。判定過程如圖1所示。

圖1 ARB判定過程Fig.1 ARB judgment process

使用列車（駛出待判定ARB的列車）篩選端點進行ARB判定時，防止列車速度過快，TVS過短導致飛車，需要使用“ARB判定延伸區域”，避免導致ARB誤判定。

如使用列車（駛出待判定ARB的列車）篩選端點進行ARB判定，TVS由占用到出清具有延時性[8]， 如不做延時處理也會導致誤判ARB。

“ARB判定延伸區域”計算方法：列車車頭至輪軸長度+TVS出清到占用延時內列車最大速度行駛距離+ CI傳輸TVS狀態延時內列車最大速度行駛距離+ CI到ZC通信中斷的容忍時間內列車最大速度行駛距離。

1）非道岔運行、道岔定向運行

例如：6.25 m（列車車頭至輪軸的距離）+5 s（TVS由出清到占用延時時間+容忍延時）×22.5 m/s（列車最大速度 80 km/h）=118.75 m。

2）道岔側向運行

例如：6.25 m（列車車頭至輪軸的距離）+5 s（TVS由出清到占用延時時間+容忍延時）× 10 m/s（道岔側向允許最大速度 35 km/h）= 56.25 m。

當道岔位置處于未定義時，按照定向最大允許速度計算隱藏車安全包絡。

但是隨著市場走向成熟，以寬帶普及為關鍵指標的傳輸層服務水平從快速增長期進入了平緩期。“寬帶中國”戰略將寬帶分類為公共事業而不再是電信增值服務，這表明，中國政府認為寬帶是日常生活的基本必需品，是一個社會問題(用戶和應用)而不僅僅是一個基礎設施問題(網絡和服務)。在服務水平上，西部省區和東部省區還有一定的差距，但是受制于西部地區的經濟發展水平和人民消費能力，通過加大投資力度提升基礎設設水平來帶動傳輸層信息經濟水平提升的空間有限。

當待判定ARB的TVS的“延伸區域”含多道岔時，若道岔有位置，可通過該道岔，則視為直股；若不可通過該道岔，則查找到岔心處，停止當前路徑的查找。

若道岔失去表示，本道岔所有分支皆屬于障礙物搜索范圍；若從岔前分支進入，則所有分支皆視為可通過。如需繼續查找，可分別沿著岔后與反位分支向前繼續查找；若從反位分支進入，則視為道岔位置在反位，可通過該道岔。如需繼續查找，可沿著岔前分支向前繼續查找；若從岔后分支進入，則視為道岔位置在定位，可通過該道岔。如需繼續查找，可沿著岔前分支向前繼續查找。

1.2 ARB復位方法

計軸區段已經判定為ARB，當非邏輯出清時，以下情形不取消ARB故障。

1）頭篩選+尾部未篩選：尾部未到達ARB區域時，ARB不取消。

2）頭篩選+尾篩選：ARB不取消。

即：列車未篩選端點包絡及疑似隱藏車包絡覆蓋該TVS區域時，該TVS的ARB狀態復位。

ARB 故障需通過人工計軸復位來恢復。計軸區段 ARB 狀態為有 ARB 時，不影響 MA 計算，計算移動授權時相當于該 TVS 狀態為空閑。計軸區段ARB 故障狀態可保持，一旦滿足 ARB 取消條件即轉為無 ARB 狀態。

2 ARB判定相應場景

ARB判定場景根據延伸區域內有無道岔分為兩類：延伸區域內無道岔ARB判定和延伸區域內有道岔ARB判定。延伸區域內有道岔ARB判定，又根據道岔有位置跟無位置兩種，當道岔有位置時，跟延伸區域內無岔ARB判定處理相同；道岔沒有位置時，需要對3個分支都進行延伸區域的判定。

2.1 延伸區域內無道岔ARB判定場景

如圖2（a）所示，當TVS3占用時，延伸區域內沒有任何的車，TVS3的占用不是因為列車駛入，是因為計軸故障，可以進入暫判定ARB。上述條件保持到延時結束后，TVS3區段ARB判定成功。

如圖2（b）所示，當TVS3占用時，延伸區域內有篩選過的報告車，列車的篩選標志保證周圍沒有隱藏車存在的可能性，因此TVS3的占用不是因為列車駛入，而是因為計軸故障，可以進入暫判定ARB。上述條件保持到延時結束后，TVS3區段ARB判定成功。

如圖2（c）所示，當TVS3占用時，延伸區域內有未篩選的報告車，可能存在隱藏車。由于系統延時，隱藏車可能會到TVS3中，因此TVS3不滿足ARB判定條件，待延時結束后會被標記上MT（非通信）車。

圖2 延伸區域內無道岔ARB判定場景Fig.2 ARB judgment scenario without turnout in the extended area

2.2 延伸區域內有道岔ARB判定場景

關于延伸區域內有道岔的ARB判定如圖3所示，根據道岔是否有位置分為兩大類：當道岔有位置時，跟無岔區段判定方法一致，只關注道岔所在位置相應延伸區域，其他位置不在判定范圍內；當道岔沒有位置時，需要關注所有可能的范圍內是否存在隱藏車。

如圖3所示，道岔1處于反位時，除TVS3以外的其他計軸都處于空閑時，TVS3的延伸判定區域為圖3中的延伸區域1和延伸區域3，TVS3的占用不是因為列車駛入，是因為計軸故障，可以進入暫判定ARB，上述條件保持到延時結束后，TVS3區段ARB判定成功。

圖3 延伸區域內有道岔ARB判定場景Fig.3 ARB judgment scenario with turnout in the extended area

道岔1處于反位時，TVS3占用時，相鄰的計軸TVS2和TVS8上有前后端篩選過的列車，ARB延伸判定范圍（延伸區域1和延伸區域3）內有篩選過的報告車，列車的篩選標志位能夠保證相應端沒有任何隱藏車的存在，TVS5雖然有MT車占用，但是被道岔位置隔開了，對于TVS3的判定沒有影響，所以TVS3的占用是由于計軸故障引起的，因此TVS會進入暫判定ARB狀態，上述條件保持到延時結束后，TVS3區段ARB判定成功。

道岔處于反位時，TVS3占用時，左側的待判定區域內（TVS2）有未篩選過的車，可能存在隱藏車，由于系統延時，隱藏車可能會到TVS3中，因此TVS不滿足ARB判定條件，待延時結束后會被標記上MT（非通信）車。

道岔處于四開位置，TVS3所連接的三個分支都處于待判定區域，三個ARB延伸區域內（延伸區域1、2、3）都不存在隱藏車，TVS3的占用不是因為列車駛入，是因為計軸故障，可以進入暫判定ARB，上述條件保持到延時結束后，TVS3區段ARB判定成功。

道岔處于四開位置，TVS3所連接的三個分支都處于待判定區域，三個ARB延伸區域內（延伸區域1、2、3）都存在已篩選的報告車，篩選標志位保證其相應反內都不存在隱藏車，TVS3的占用不是因為列車駛入，是因為計軸故障，可以進入暫判定ARB，上述條件保持到延時結束后，TVS3區段ARB判定成功。

道岔處于四開位置，TVS3所連接的3個分支都處于待判定區域，其中一個ARB延伸判定區域內（延伸區域1）存在非通信車，且非通信車不能明確其所在位置，TVS3的占用有可能是因為非通信的駛入而占用的，因此TVS3不滿足ARB判定條件，會被標記MT。

3 結論

ARB判定功能是為了減小計軸系統故障占用的故障模式對CBTC 系統運營效率的影響而設置。本文提出的方法可以安全有效地判定出當前TVS是否屬于ARB狀態，不存在誤判的情況，從處理邏輯上可保證ARB 判定的安全性。