移動閉塞信號系統在城市軌道交通中的優點

徐仕杰

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移動閉塞信號系統在城市軌道交通中的優點

徐仕杰

長江大學工程技術學院，湖北 荊州 434020

信號系統作為城市軌道交通工程中重要的組成部分，對行車的安全、正點、高效的運行起著至關重要的作用，如何合理地選擇比較適合的信號系統，成為一個十分迫切的問題。通過對城市軌道交通信號系統的技術發展狀況和技術特點進行了對比分析，提出了移動閉塞的優點，為城市軌道交通信號系統的合理選擇提供了參考依據。

CBTC；移動閉塞；信號系統；軌道交通

1 固定閉塞或準移動閉塞信號系統

固定閉塞信號控制，采用階梯式速度控制方式，對應每個閉塞分區只能傳送一個該分區所規定的最大速度命令碼。其特點是線路被劃分為固定位置，某一長度的閉塞分區，一個分區只能被一列車占用；閉塞分區的長度按最長列車、滿負載、最高速度、最不利制動率等不利條件設計；列車間隔為若干閉塞分區，而與列車在分區內的實際位置無關；制動的起點和終點總是某一分區的邊界；要求運行間隔越短，閉塞分區（設備）數也越多，列車最小運行間隔≥ 120s；采用模擬軌道電路、輪軸傳感器、加點式或環線傳輸，信息量少。固定閉塞式ATC（列車自動控制系統）雖然能滿足基本的運營要求，但該類系統存在傳輸信息量較少，對列車運行的控制精度不高，列車安全保護距離較長，功能擴展相對困難，不利于ATP（列車自動防護系統）/ATO（列車自動駕駛系統）的發展以及技術相對落后等缺陷，對于運量較大的城市軌道交通線路的信號系統進行設計時，一般考慮采用準移動閉塞信號系統或移動閉塞信號系統方案。

與固定閉塞不同的是，準移動閉塞信號系統采用一次模式曲線控制方式，且可以根據地面信號設備提供的目標速度、目標距離、線路狀態（曲線半徑、坡道等數據）等信息，車載設備計算出適合于列車運行的模式速度曲線。制動的起點可以延伸，但終點總是某一分區的邊界；要求運行間隔越短，閉塞分區（設備）數也越多，列車最小運行間隔≥100s；采用報文式數字軌道電路，輔之環線或應答器，信息量較大[1]。

2 無線CBTC移動閉塞系統

CBTC（基于通信的列車控制系統）是利用通信技術，通過車載設備、現場的通信設備與車站或列車控制中心實現信息交換完成速度控制。隨著技術的發展和需求的牽引，人們開始采用在列車和軌旁設置無線電臺實現列車與地面控制系統之間連續的雙向通信，做到真正的雙向“車-地通信”，從而實現CBTC，其技術體制屬于移動閉塞系統。

CBTC的基本原理是：ATP地面設備周期性地接受本控制范圍內所有列車傳來的列車識別號、位置、方向和速度信息。相應地，ATP地面設備根據接收到的列車信息，確定各列車的移動授權，并向本控制范圍內的每列列車周期性地傳送移動授權（ATP防護點）的信息。移動授權由前行列車的位置來確定，移動授權將隨著前行列車的移動而逐漸前移。ATP車載設備根據接收到的移動授權信息以及列車速度、線路參數、司機反應時間等，計算出列車的緊急制動觸發曲線和緊急制動曲線，以確保列車不超越現有的移動授權。因此在移動閉塞系統中，ATP防護點不是在軌道區段的分界點，而是在前行列車車尾后方加上安全距離的位置，它隨著列車的移動而移動。

3 無線CBTC移動閉塞系統的優勢

移動閉塞系統擺脫了用軌道電路判別列車對閉塞分區占用與否，突破了固定或準移動閉塞的局限性，具有更大的優越性。

（1）運行間隔縮短。運行間隔是指在線路上某一點前后運行的兩列車之間的間隔。在無線CBTC移動閉塞系統中，一個列車車載設備探測軌道上的應答器決定列車的位置，在服務器的數據庫中查找他們的位置，并測量自前一個探測到的應答器起已走的距離。列車車載設備通過雙向無線通信向軌旁CBTC設備報告本列車的位置。基于軌道電路的信號系統，移動授權權限是以軌道電路區段的分辨率來給出的，其分辨率是一個閉塞分區，分辨率越小列車運行間隔時間越短。無線CBTC移動閉塞系統能夠以更精細的分辨率來連續地監測列車位置，其分辨率是厘米級，并且系統運行間隔≤90s。

（2）可減少軌旁設備，便于安裝維修。傳統的基于軌道電路的信號系統由于需在軌道沿線安裝很多探測及傳輸設備，同時大部分設備與鋼軌均有直接實體聯系，從而導致直接施工成本相對提高，施工階段互相干擾的情形相當多，而且在以后維修保養作業上也會互有影響。而無線CBTC移動閉塞系統中軌旁的設備只有軌旁無線單元、應答器、接近盤。同時，列車占用檢測系統（計軸）也可以集成到系統中，以保護工程車和非通信列車。更少的軌旁設備就意味更簡單的維護過程和更低的生命周期成本。系統擴展性能好，無線通信網絡具有擴展和改造靈活的特點，這使得在系統最初配置后的維護和更改工作中省去很多麻煩。

（3）實現列車與軌旁設備實時雙向通信。傳統的信號系統中采用的“車-地通信”是一種通過軌道電路實現地面控制系統向列車傳輸信息的單向傳輸系統。而無線CBTC移動閉塞系統是利用無線通信技術，通過軌旁與車載ATP/ATO之間的直接信急交換，完成對列車的控制。無線CBTC移動閉塞系統可提供雙向高速大容量實時數據通信，信息傳輸獨立于軌道電路，受外界各種物理因素干擾小，運行可靠。CBTC確立“信號通過通信”的新理念，使列車與地面（軌旁）緊密結合、整體處理，改變以往車-地相互隔離、以車為主的狀態。這意味著只要“車-地通信”采用統一標準協議后，就易于實現不同線路間不同類型列車的聯通聯運。

[1]何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通通信信號系統運行與維修[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

U239.5

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1009-6434（2016）05-0005-01