移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道交通中的優(yōu)點(diǎn)

徐仕杰

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移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道交通中的優(yōu)點(diǎn)

徐仕杰

長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020

信號(hào)系統(tǒng)作為城市軌道交通工程中重要的組成部分，對(duì)行車的安全、正點(diǎn)、高效的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，如何合理地選擇比較適合的信號(hào)系統(tǒng)，成為一個(gè)十分迫切的問題。通過對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了移動(dòng)閉塞的優(yōu)點(diǎn)，為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的合理選擇提供了參考依據(jù)。

CBTC；移動(dòng)閉塞；信號(hào)系統(tǒng)；軌道交通

1 固定閉塞或準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)

固定閉塞信號(hào)控制，采用階梯式速度控制方式，對(duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)只能傳送一個(gè)該分區(qū)所規(guī)定的最大速度命令碼。其特點(diǎn)是線路被劃分為固定位置，某一長度的閉塞分區(qū)，一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用；閉塞分區(qū)的長度按最長列車、滿負(fù)載、最高速度、最不利制動(dòng)率等不利條件設(shè)計(jì)；列車間隔為若干閉塞分區(qū)，而與列車在分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無關(guān)；制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界；要求運(yùn)行間隔越短，閉塞分區(qū)（設(shè)備）數(shù)也越多，列車最小運(yùn)行間隔≥ 120s；采用模擬軌道電路、輪軸傳感器、加點(diǎn)式或環(huán)線傳輸，信息量少。固定閉塞式ATC（列車自動(dòng)控制系統(tǒng)）雖然能滿足基本的運(yùn)營要求，但該類系統(tǒng)存在傳輸信息量較少，對(duì)列車運(yùn)行的控制精度不高，列車安全保護(hù)距離較長，功能擴(kuò)展相對(duì)困難，不利于ATP（列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)）/ATO（列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）的發(fā)展以及技術(shù)相對(duì)落后等缺陷，對(duì)于運(yùn)量較大的城市軌道交通線路的信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般考慮采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)或移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)方案。

與固定閉塞不同的是，準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)采用一次模式曲線控制方式，且可以根據(jù)地面信號(hào)設(shè)備提供的目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路狀態(tài)（曲線半徑、坡道等數(shù)據(jù)）等信息，車載設(shè)備計(jì)算出適合于列車運(yùn)行的模式速度曲線。制動(dòng)的起點(diǎn)可以延伸，但終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界；要求運(yùn)行間隔越短，閉塞分區(qū)（設(shè)備）數(shù)也越多，列車最小運(yùn)行間隔≥100s；采用報(bào)文式數(shù)字軌道電路，輔之環(huán)線或應(yīng)答器，信息量較大[1]。

2 無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)

CBTC（基于通信的列車控制系統(tǒng)）是利用通信技術(shù)，通過車載設(shè)備、現(xiàn)場的通信設(shè)備與車站或列車控制中心實(shí)現(xiàn)信息交換完成速度控制。隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的牽引，人們開始采用在列車和軌旁設(shè)置無線電臺(tái)實(shí)現(xiàn)列車與地面控制系統(tǒng)之間連續(xù)的雙向通信，做到真正的雙向“車-地通信”，從而實(shí)現(xiàn)CBTC，其技術(shù)體制屬于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。

CBTC的基本原理是：ATP地面設(shè)備周期性地接受本控制范圍內(nèi)所有列車傳來的列車識(shí)別號(hào)、位置、方向和速度信息。相應(yīng)地，ATP地面設(shè)備根據(jù)接收到的列車信息，確定各列車的移動(dòng)授權(quán)，并向本控制范圍內(nèi)的每列列車周期性地傳送移動(dòng)授權(quán)（ATP防護(hù)點(diǎn)）的信息。移動(dòng)授權(quán)由前行列車的位置來確定，移動(dòng)授權(quán)將隨著前行列車的移動(dòng)而逐漸前移。ATP車載設(shè)備根據(jù)接收到的移動(dòng)授權(quán)信息以及列車速度、線路參數(shù)、司機(jī)反應(yīng)時(shí)間等，計(jì)算出列車的緊急制動(dòng)觸發(fā)曲線和緊急制動(dòng)曲線，以確保列車不超越現(xiàn)有的移動(dòng)授權(quán)。因此在移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，ATP防護(hù)點(diǎn)不是在軌道區(qū)段的分界點(diǎn)，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(dòng)而移動(dòng)。

3 無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的優(yōu)勢

移動(dòng)閉塞系統(tǒng)擺脫了用軌道電路判別列車對(duì)閉塞分區(qū)占用與否，突破了固定或準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的局限性，具有更大的優(yōu)越性。

（1）運(yùn)行間隔縮短。運(yùn)行間隔是指在線路上某一點(diǎn)前后運(yùn)行的兩列車之間的間隔。在無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中，一個(gè)列車車載設(shè)備探測軌道上的應(yīng)答器決定列車的位置，在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中查找他們的位置，并測量自前一個(gè)探測到的應(yīng)答器起已走的距離。列車車載設(shè)備通過雙向無線通信向軌旁CBTC設(shè)備報(bào)告本列車的位置。基于軌道電路的信號(hào)系統(tǒng)，移動(dòng)授權(quán)權(quán)限是以軌道電路區(qū)段的分辨率來給出的，其分辨率是一個(gè)閉塞分區(qū)，分辨率越小列車運(yùn)行間隔時(shí)間越短。無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)能夠以更精細(xì)的分辨率來連續(xù)地監(jiān)測列車位置，其分辨率是厘米級(jí)，并且系統(tǒng)運(yùn)行間隔≤90s。

（2）可減少軌旁設(shè)備，便于安裝維修。傳統(tǒng)的基于軌道電路的信號(hào)系統(tǒng)由于需在軌道沿線安裝很多探測及傳輸設(shè)備，同時(shí)大部分設(shè)備與鋼軌均有直接實(shí)體聯(lián)系，從而導(dǎo)致直接施工成本相對(duì)提高，施工階段互相干擾的情形相當(dāng)多，而且在以后維修保養(yǎng)作業(yè)上也會(huì)互有影響。而無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中軌旁的設(shè)備只有軌旁無線單元、應(yīng)答器、接近盤。同時(shí)，列車占用檢測系統(tǒng)（計(jì)軸）也可以集成到系統(tǒng)中，以保護(hù)工程車和非通信列車。更少的軌旁設(shè)備就意味更簡單的維護(hù)過程和更低的生命周期成本。系統(tǒng)擴(kuò)展性能好，無線通信網(wǎng)絡(luò)具有擴(kuò)展和改造靈活的特點(diǎn)，這使得在系統(tǒng)最初配置后的維護(hù)和更改工作中省去很多麻煩。

（3）實(shí)現(xiàn)列車與軌旁設(shè)備實(shí)時(shí)雙向通信。傳統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)中采用的“車-地通信”是一種通過軌道電路實(shí)現(xiàn)地面控制系統(tǒng)向列車傳輸信息的單向傳輸系統(tǒng)。而無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)是利用無線通信技術(shù)，通過軌旁與車載ATP/ATO之間的直接信急交換，完成對(duì)列車的控制。無線CBTC移動(dòng)閉塞系統(tǒng)可提供雙向高速大容量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，信息傳輸獨(dú)立于軌道電路，受外界各種物理因素干擾小，運(yùn)行可靠。CBTC確立“信號(hào)通過通信”的新理念，使列車與地面（軌旁）緊密結(jié)合、整體處理，改變以往車-地相互隔離、以車為主的狀態(tài)。這意味著只要“車-地通信”采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議后，就易于實(shí)現(xiàn)不同線路間不同類型列車的聯(lián)通聯(lián)運(yùn)。

[1]何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通通信信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行與維修[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

U239.5

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