城市軌道交通信號CBTC系統控制探討

陳旭

摘要：城市軌道交通工程是城市中的專業性、單位性的系統工程，同時也是一個城市展現其面貌的途徑。一般情況下，城市軌道交通的工程設計、項目的成本以及涉及系統設備的可靠性、可用性等各方面都需要經過慎重的研究和論證;信號系統工程作為其中涉及運營安全相關的系統工程，便成為整個軌道交通建設過程中的重要組成部分，因為信號系統工程的接口（含內部接口和外部接口）較多且復雜，故加強信號系統工程接口方面的管理，實現信號系統工程與其他系統工程的“無縫”連接，將會為城市軌道交通的建設、運營安全，成為優秀的城市交通工具打下堅實的基礎。在本篇文章中，筆者通過對城市軌道交通信號控制系統方面的闡述和分析發展趨勢，來去對城市軌道交通CBTC信號系統進行分析。

關鍵詞：城市軌道;交通信號;控制系統

1、城市軌道建設工程信號系統的工程概況

我國大多數普速鐵路的閉塞方式是固定閉塞，而移動閉塞更多地應用于高鐵、地鐵和輕軌。隨著通信技術的應用，采用開放空間無線方式是車地通信的發展方向。目前城市軌道交通中最常用的信號系統為兩大類：準移動閉塞和移動閉塞信號系統。兩者都是基于傳統的電氣集中聯鎖控制技術發展而成，區別在于后者在外部傳輸媒介上采用的是無線通信技術。

CBTC系統得益于計算機技術和通信方式的發展，信號的概念已經改變：從被動反應到主動檢測，從軌旁設備控制到列車自我控制，車地通信具備了思考和對話的能力。

城市軌道交通工程信號系統主要通過列車自動控制子系統（automatic control systems，ATC）實現對列車的自動控制，該自動控制系統又分為三個組成部分：列車自動監測系統（automatic test system，ATS）、列車自動防護系統（automatic test programm，ATP）和列車自動駕駛系統（automatic test operating，ATO），該控制系統能夠有效地、實時地監控（監視和控制）列車的運行情況。由于我國的科技不斷地快速發展，信息化的發展進程也隨之加快并已應用在我國的各個領域之中，而在這個發展迅速的時代，城市軌道交通的信息化就應運而生了，列車的自動控制系統也是信息化的產物。列車控制系統能夠將車上與地面設備緊密地聯系在一起，通過二者的信息交換，形成一個嚴密的列車運行控制網絡，保障了列車運行更加安全，提高了城市軌道交通的服務質量。

CTBC系統是新興的城市軌道交通系統的簡稱，這種系統比較安全和可靠。這種系統由計算機聯鎖系統以及閉塞式的列控系統和相關的自動監控系統組成。CTBC系統是現代軌道系統的發展趨勢，近幾年來我國普遍采用的閉塞式模式，這種控制系統在中國的各大城市得到了廣泛的應用，對于列車的連續檢測和控制起到了積極的效果，同時對于原有的軌道電路也是一種實際的突破，突破了原有的閉塞分區所具有的局限性，相比于以前的技術有了巨大的提高

以目前為例，通過對外國技術方面的引進雖然能夠滿足當下國內各大城市對于軌道交通發展的需求，但長此以往下去，畢竟不是長久之計，國家引進外來技術的含義，也是希望能夠更進一步的學習到外國信號系統的核心技術和精髓，在發展的過程中緊跟上時代的腳步。

2、城市軌道交通信號系統組成及主要特點

2.1 CBTC主要子系統

ATP子系統是保證列車運行安全的重要設備，實現列車運行自動防護的全部功能，能根據線路狀態、道岔位置、前行列車位置等條件，實現列車速度控制，防止列車超速，確保追蹤列車之間的安全行車間隔，實現列車自動追蹤運行。

ATO子系統是自動控制列車運行的設備，在ATP保護下，根據ATS的指令實現列車的自動駕駛，能夠自動完成對列車的啟動、牽引、巡航、惰行和制動的控制，確保達到設計間隔及旅行速度

ATS子系統是中央列車監控系統，在ATP子系統的支持下完成對全線列車運行的自動管理和監控。

聯鎖子系統實現道岔、信號機、軌道占用/空閑檢測設備間正確聯鎖關系及進路控制的安全設備，是ATP子系統的重要組成部分，是確保行車安全的基礎設備，必須符合故障-安全原則及必要的設備冗余。

2.2 CBTC系統的主要特點

從實際運行的角度上而言，CBTC最為突出的優點就是可以實現車―地之間雙向互動通信，并且通信的數據信息量非常巨大。除此之外，如傳輸的速度快、大量的建設區間電纜的鋪設、減少投資和日常維護等都是其所具有的特點。CBTC在運行的過程中除了可以對列車的運行進行控制之外，還可以對列車進行綜合的運行管理。因為自身是雙向通信系統的緣故，所以這一點既是可以去對安全類的信息進行雙向的傳輸，也可以去傳輸非安全類的信息。舉例說明，例如車次號、乘務員班組號、車輛號、運轉時分等等，以上信息都可以進行集中傳輸和處理，這樣的話，就可以更進一步的提高調度中心的整體工作效率。

2.3系統應用場景

現今，所應用的城市軌道交通信號系統有以下兩種，第一種是在軌道電路ATC的基礎上所進行的城市軌道交通信號系統。第二種是基于無線通信的CBTC系統。CBTC在自身的條件下可以將其分為三種類別，這三種類別分別是感應環線、波導管、自由波。這三種類別當中，因為感應環線非常難修理的緣故，所以很少被采用，而波導傳輸自身的傳輸特性非常好，但是后續需要維修的費用卻特別的多。總體來說，雖然CBTC系統的分級是非常的靈活，而且構架也可以去進行自由的調動，但是，CBTC的使用成本很高，而且其所使用的通信信號頻段也都是公用頻段。這樣的話，勢必會導致其出現抗干擾能力差等方面的問題。故而，在進行城市軌道交通建設的過程中，對交通信號控制系統的選擇方面一定要去通過對比和研究之后才能夠決定，只有這樣，才可以更好的促進城市軌道交通的持續健康發展。

3、信號系統發展趨勢

3.1功能與作用綜合化

信息技術在信號領域的廣泛應用使得信號系統的功能得到進一步擴展，從最初的保障行車安全發展到滿足安全可靠、高效節能、快捷舒適和優質服務，信號的作用從指揮司機安全行車，控制現場行車設備發展到實現車、站、修等各部門間高效協作，實現行車各種信息的采集、傳輸、處理和管理等方面。

3.2信號設備數字化、智能化

以計算機為核心的信號設備使得列車自動控制系統逐步趨于自動化、數字化與智能化，信號顯示由無特定含義的顏色信息想允許速度、目標距離轉化;列車運行由以人為主確認信號和操作轉變為車載設備智能化。

3.3系統結構網絡化

信號系統可以分為三層，最低層是現場的轉轍機、軌道占用/空閑檢測設備、信號機、機車信號、通信傳輸裝置等;第二層是安全控制設備，包括車站聯鎖、列車自動駕駛、自動防護等;第三層是調度中心，主要實現調度指揮的優化管理與決策支持。由最初分散式的信號設備連成一個整體，信號系統的總體結構必然是一個網絡化結構。

4、結語

城市軌道交通最大的優點就是它屬于一種可以推動經濟可持續發展的交通手段，并且，當地政府機構也有能力去支持這樣的城市規劃交通建設。CBTC系統作為通過以無線通信技術為根本的運行控制系統在城市軌道交通運營過程中起著重要作用。

參考文獻：

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