CBTC系統中接近鎖閉區段的計算與應用場景說明

閆貝貝，徐恒亮

在地鐵CBTC系統中，進路鎖閉分為預先鎖閉和接近鎖閉［1］。預先鎖閉應在進路選通、有關聯鎖條件具備時構成［2］；接近鎖閉在信號開放、進路的接近鎖閉區段占用時構成［3］。當構成接近鎖閉后，取消進路時需等待一段時間，確保列車安全停穩后方可解鎖進路［4］。在CBTC系統中，由于ATC車載系統和車地無線通信的引入，以及CBTC和BM的不同模式存在，使得計算接近鎖閉區段長度時，需考慮CBTC系統自身的特點并綜合不同的條件［5］。

1 接近鎖閉區段長度的計算

1.1 CBTC模式接近鎖閉區段的計算

CBTC 模式下，分為3 個部分進行計算：觸發制動到開始施加制動的時間內，列車走行的距離D1；施加制動后，列車完全停車走行的距離D2；不確定的距離D3。

由于接近鎖閉區段的長度是與安全相關的參數［6］，在計算D2 時，列車初始速度需考慮線路最大限速。通常先采用本線路最大的限速值，估算出一個最大的停車距離；再按照這個距離，從進路始端信號機方向開始，判斷這個距離范圍內可以覆蓋的最大限速，若該距離范圍中有更小的限速出現，則采用更小的限速值計算，如此迭代下去，直到沒有出現更小的限速值，則此時計算的結果為最后算得的結果。計算流程見圖1。

圖1 D2計算流程簡圖

D3 由一些系統檢測不到的長度組成，如列車車鉤長度、區段檢測盲區等。

綜上，CBTC 模式下的接近鎖閉區段長度為D1+D2+D3，只有列車占用相關信號機防護方向后方D1+D2+D3 長度范圍內的區段時，才構成接近鎖閉。

1.2 BM模式接近鎖閉區段的計算

BM 模式接近鎖閉區段的長度，除了考慮上述CBTC 模式下的D1，D2，D3 外，還需要考慮BM模式下信號機的預告信標位置。

當軌旁ZC 設備或者車地無線通信故障時，CBTC 可降級為BM 模式運行。在BM 模式下，列車讀取點式信標，獲取信號機、道岔狀態，對列車進行ATP 安全防護。為提高列車運行效率，通常在距離主體信號機一段距離內，放置一個預告信標，預告該主體信號機狀態，讓列車提前預知前方信號機為允許狀態，避免列車在區間停車。

如圖2所示，信號機X2的預告信標為B2，B2將預告X2 的狀態。當列車經過B2，進入L1 范圍內，此時列車獲取X2是允許狀態。若接近鎖閉區段不包含B2，則會出現未構成接近鎖閉時，列車就已讀取B2，獲取X2 為允許狀態。此時由于不構成接近鎖閉，CI不需要延時解鎖，就可直接取消進路，但這時車載已經獲取X2為允許狀態，認為進路仍然有效，將出現進路已解鎖但車載仍授權運行的危險狀況。

圖2 接近鎖閉區段長度計算簡圖

為避免上述危險場景，BM 下的接近鎖閉區段長度，必須覆蓋至預告信標B2 的這段距離L1。另外，列車讀取B2 前，聯鎖檢測區段的占用以及預告信標B2接收到前方信號機X2為禁止狀態也都存在一定的延時，在這段延時內列車走過的距離，也需要考慮進接近鎖閉的長度計算中。如果只考慮L1，那么構成接近鎖閉后需人工取消進路時，就會出現列車讀不到X2是禁止信號的情況。

因此，BM 模式下，分為2 個部分進行計算：信號機到預告信標間距離L1；聯鎖檢測區段占用、預告信標接收到前方信號機為禁止狀態的時間內，列車走過的距離L2，最后再加上計算過程中的D3。

由于日常運營中，存在CBTC與BM 混合運行的情況，所以接近鎖閉區段最終計算結果要取CBTC 和 BM 計算的最大值，即 Max （CBTC，BM）。

1.3 跨聯鎖邊界接近鎖閉區段的計算

在實際應用中，經常會出現接近鎖閉區段跨越2 個聯鎖區域的情況。接近鎖閉區段為信號機的相關屬性定義，因此跨聯鎖邊界的接近鎖閉區段需要在2個聯鎖區域之間傳遞相關的信息。

如圖3 所示，在計算跨越聯鎖邊界的接近鎖閉區段時，需考慮如下過程中的延時：T1，列車被聯鎖1 范圍內的計軸/軌道電路檢測到占用；T2，計軸/軌道電路將占用信息傳給聯鎖1；T3，聯鎖1傳遞接近鎖閉區段占用信息到聯鎖2；T4，聯鎖2傳遞信號機狀態到區域控制器；T5，通過車地無線通信，區域控制器將信號機狀態傳輸到車載控制器。

需注意，無車地無線通信下的BM 模式，沒有T5。

2 不同應用場景下接近鎖閉的說明

構成接近鎖閉后，需要等待一段時間保證列車停穩后，方能解鎖進路，這段時間稱為接近鎖閉解鎖時間［7］。接近鎖閉解鎖時間是按照列車以接近區段內最大速度運行時，觸發列車制動到完全停車的時間［8］。

2.1 CBTC與BM模式

如圖3 所示，CBTC 模式下，車載與軌旁通過車地無線通信。當構成接近鎖閉后，若取消進路，此時聯鎖系統會將已經開放的進路始端信號機關閉，并通過圖3 中的步驟T4，將取消進路信息傳遞到區域控制器，區域控制器通過步驟T5，回縮列車的授權終點至始端信號機，保證列車在接近鎖閉時間內，列車在信號機前停車。由于接近鎖閉解鎖時間考慮最不利條件下可保證列車停車的時間，因此一般情況下，列車停車后，接近鎖閉時間還未結束，但此時列車已經停穩，進路解鎖沒有安全風險，還要等待剩余的時間才能解鎖，于是在一定程度上影響了運營效率。為此，利用CBTC 模式下車地通信通道，車載控制器可將列車停穩信息發送到區域控制器，區域控制器授權聯鎖提前解鎖進路，從而在保證安全的前提下，減少實際解鎖的時間，提高了進路使用的效率。

圖3 跨聯鎖區域的接近鎖閉信息傳輸

BM 模式下，車載與軌旁無線通信不可用，故列車的停穩信息無法送至區域控制器和聯鎖。一旦構成接近鎖閉，若需要解鎖進路，則需要等待接近鎖閉時間全部走完，進路才能解鎖。由于BM 模式為CBTC 降級下使用，多為故障導致的降級情況，不能像CBTC 模式那樣提前解鎖，因此運營效率較CBTC 模式低。只能等到接近鎖閉時間結束，可保證列車安全停穩，也可保證行車安全［9］。

2.2 多分支接近鎖閉

無論是CBTC 還是BM 模式，在很多情況下，接近鎖閉區段會根據道岔分成多個路徑，構成多分支的接近鎖閉區段。如圖4 所示，以X2 為始端的進路X2—X1，接近鎖閉區段為G4，G3，G2，G1，G7，G8，G9，G10，G11，G12，G13。但并不是這些分支中的某一個區段占用，都會構成接近鎖閉條件。聯鎖系統在構成接近鎖閉時，根據P1、P2 的定位、反位，將旁路無關的區段。例如進路X2—X1 已經建立，X2 信號已經開放，道岔P1 為反位，通向側向，道岔P2 不管是什么位置，該進路均是由P1 反位方向接車，故構成接近鎖閉的區段只有G4，G3，G7，G8，G9，G10。其他接近鎖閉區段占用，均不構成接近鎖閉。

圖4 多分支接近鎖閉區段

2.3 無條件接近鎖閉

在線路的一些特殊位置，如本線路與相鄰線路的聯絡線、正線與車輛段/停車場接口處等，由于兩線路采用不同的聯鎖系統，受相互傳遞信息、變量等限制條件，接口處進路始端信號機可定義為無條件接近鎖閉，即該信號機不定義接近鎖閉區段。只要進路建立，信號開放，即構成接近鎖閉，若要解鎖進路，需等待接近鎖閉時間結束，才能解鎖進路［10］。由于這些地方大多數的操作都是非正常運營時段，因此，無條件接近鎖閉不會影響運營效率。

3 結束語

綜上，CBTC系統在保證安全的前提下，可根據系統特點，按不同模式、不同路徑與場景，對接近鎖閉區段的長度進行計算，且根據不同場景應用不同的方法，提升系統的安全性和效率。上述計算，在多條已開通地鐵線路中得到實際應用，如蘇州地鐵4 號線、蘇州地鐵3 號線以及南京地鐵S8 線等CBTC線路，使用效果良好，可以在類似地鐵線路中，在計算接近鎖閉區段的長度時，作為參考。