1、地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)北京地鐵通號(hào)公司趙煒概述：移動(dòng)閉塞是基于通信技術(shù)的列車控制（簡(jiǎn)稱CBTC）ATC系統(tǒng)是利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)“車地通信”并實(shí)時(shí)地傳遞“列車定位”信息。系統(tǒng)通過(guò)建立車地之間連續(xù)、雙向、高速的通信，使列車命令和狀態(tài)可以在車輛和地面之間進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的交換，并確定列車的準(zhǔn)確位置及列車間的相對(duì)距離，保證列車的安全間隔。地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)交流北京地鐵通號(hào)公司總工趙煒2010年5月地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)地鐵信號(hào)系統(tǒng)是地鐵運(yùn)輸系統(tǒng)中，保證行車安全、提高區(qū)間和車站通過(guò)能力的手動(dòng)控制、自動(dòng)控制及遠(yuǎn)程控制技術(shù)的總稱，是地鐵行車調(diào)度依據(jù)行車計(jì)劃或運(yùn)力需求組織行車，并按一定的閉塞方式指揮列車安全、正點(diǎn)

2、運(yùn)行的重要設(shè)備系統(tǒng),具有下達(dá)行車指令、辦理列車進(jìn)路、開(kāi)放信號(hào)并指揮行車的基本功能。北京地鐵信號(hào)系統(tǒng)隨著核心技術(shù)的不斷進(jìn)步，其設(shè)備構(gòu)成、主要功能均不斷得到了完善和提高，尤其是列車運(yùn)行控制方式和信號(hào)系統(tǒng)閉塞方式發(fā)生了根本性的變革。簡(jiǎn)介CBTC信號(hào)系統(tǒng)構(gòu)成及原理目前面臨的問(wèn)題及對(duì)策CBTC信號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)北京地鐵2009年運(yùn)營(yíng)線路圖迪北川地飲運(yùn)營(yíng)線躋圖w*Bciii-ndSutawjvMap地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通常由列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（AutomaticTrainControl,簡(jiǎn)稱ATC）組成，ATC系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（AutomaticTrain

3、Supervision，簡(jiǎn)稱ATS）列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)（AutomaticTrainProtection，簡(jiǎn)稱ATP）列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（AutomaticTrainOperation，簡(jiǎn)稱ATO）三個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)信息交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制結(jié)合、現(xiàn)地控制與中央控制結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整以及列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)ATS列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)ATP列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)ATO列車自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成圖地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)介紹移動(dòng)閉塞是基于通信技術(shù)的列車控制(簡(jiǎn)稱CBTCCommunicationBasedTrainContro

4、l)ATC系統(tǒng)，該系統(tǒng)不依靠軌道電路向列控車載設(shè)備傳遞信息，而是利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)“車地通信”并實(shí)時(shí)地傳遞“列車定位”信息。通過(guò)車載設(shè)備、軌旁通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車與車站或控制中心之間的信息交換，完成速度控制。系統(tǒng)通過(guò)建立車地之間連續(xù)、雙向、高速的通信，使列車命令和狀態(tài)可以在車輛和地面之間進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的交換，并確定列車的準(zhǔn)確位置及列車間的相對(duì)距離，保證列車的安全間隔。地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)速度距離曲線地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)系統(tǒng)原理移動(dòng)閉塞技術(shù)是通過(guò)車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。列車不間斷向控制中心傳輸其標(biāo)識(shí)、位置、方向和速度等信息，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)計(jì)算列車的最大制動(dòng)距離

5、。列車的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離,便組成了一個(gè)與列車同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)。由于保證了列車前后的安全距離，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn)，這使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。CBTC級(jí)移動(dòng)授權(quán)下的移動(dòng)閉塞列車分離位蜀不確宦性列車1列車2地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)原理及分類移動(dòng)閉塞技術(shù)是通過(guò)車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。列車不間斷向控制中心傳輸其標(biāo)識(shí)、位置、方向和速度等信息，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)計(jì)算列車的最大制動(dòng)距離。列車的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個(gè)與列車同步移動(dòng)的

6、虛擬分區(qū)。由于保證了列車前后的安全距離，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn)，這使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。1基于基于交叉感應(yīng)環(huán)線技術(shù)2基于無(wú)線電臺(tái)通信技術(shù)3基于漏泄電纜無(wú)線傳輸技術(shù)4基于裂縫波導(dǎo)管無(wú)線傳輸技術(shù)1基于基于交叉感應(yīng)環(huán)線技術(shù)以敷設(shè)在鋼軌間的交叉感應(yīng)環(huán)線作為傳輸媒介的CBTC系統(tǒng)，在城市軌道交通中已經(jīng)應(yīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間。交叉感應(yīng)環(huán)線的缺點(diǎn)在于，安裝在鋼軌中間，安裝困難且不方便工務(wù)部門對(duì)鋼軌的日常維修，車一地通信的速率低。但由于環(huán)線具有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)，使用壽命長(zhǎng)以及投資少等優(yōu)點(diǎn)，目前仍繼續(xù)得到應(yīng)用。CBTC信號(hào)系統(tǒng)分類圖2基于無(wú)線電臺(tái)通信技術(shù)隨著無(wú)線通

7、信技術(shù)的發(fā)展，基于自由空間傳輸?shù)臒o(wú)線傳輸技術(shù)的在CBTC系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。無(wú)線的頻點(diǎn)一般采用共用的2.4GHz或5.8GHz頻段，采用接入點(diǎn)（AP）天線作為和列車進(jìn)行通信的手段。AP的設(shè)置保證區(qū)間的無(wú)線重疊覆蓋。自由空間傳輸?shù)臒o(wú)線具有自由空間轉(zhuǎn)播，對(duì)于車載通信設(shè)備的安裝位置限制少；傳輸速率高；實(shí)現(xiàn)空間的重疊覆蓋，單個(gè)接入設(shè)備故障不影響系統(tǒng)的正常工作；軌旁設(shè)備少，安裝與鋼軌無(wú)關(guān)，方便安裝及維護(hù)的特點(diǎn)。基于無(wú)線電臺(tái)通信傳輸方式CBTC系統(tǒng)，已經(jīng)在北京地鐵10號(hào)線成功應(yīng)用。ftJP毎昌尋昌昌昌呑昌昌豈旨尋邑昌昌毎易總CBTC信號(hào)系統(tǒng)分類圖3基于漏泄電纜無(wú)線傳輸技術(shù)Alstom的CBTC系統(tǒng)在需要的時(shí)

8、候也可采用漏泄電纜傳輸方式，而新研發(fā)的系統(tǒng)采用的不多。漏泄電纜方式特點(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)覆蓋較好、可控，抗干擾能力強(qiáng)。單點(diǎn)AP的控制距離通常達(dá)800m（每側(cè)漏泄電纜長(zhǎng)度400m）。缺點(diǎn)是漏泄同軸電纜價(jià)格較高。CBTC信號(hào)系統(tǒng)分類圖4基于裂縫波導(dǎo)管無(wú)線傳輸技術(shù)采用波導(dǎo)系統(tǒng)作為車地雙向傳輸?shù)孛浇椤＜床捎醚鼐€鋪設(shè)的裂縫波導(dǎo)及與波導(dǎo)連接的無(wú)線接入點(diǎn)作為軌旁與列車的雙向傳輸通道。該系統(tǒng)的波導(dǎo)系統(tǒng)具有通信容量大，可在隧道及彎曲通道中傳輸、干擾及衰耗小、無(wú)其他車輛引起的傳輸反射、可在密集城區(qū)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。波導(dǎo)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是傳輸速率大，可以滿足列車控制系統(tǒng)的需要。波導(dǎo)的缺點(diǎn)在于安裝困難，需全線沿線路安裝波導(dǎo)管,安裝維護(hù)復(fù)雜

9、，并且造價(jià)高。北京地鐵2號(hào)線、機(jī)場(chǎng)線均采用裂縫波導(dǎo)管傳輸技術(shù)。CBTC系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題及對(duì)策設(shè)備匹配問(wèn)題：國(guó)外精密設(shè)備與國(guó)產(chǎn)設(shè)備間存在不能完全協(xié)調(diào)運(yùn)行的情況。如XX公司轉(zhuǎn)轍機(jī)控制板卡與室外轉(zhuǎn)轍機(jī)存在不協(xié)調(diào)情況，在正常運(yùn)行情況下突然顯示為轉(zhuǎn)轍機(jī)表示信息丟失，造成轉(zhuǎn)轍機(jī)不能動(dòng)作，但是轉(zhuǎn)轍機(jī)室外設(shè)備無(wú)硬件故障。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)為：轉(zhuǎn)轍機(jī)控制板卡內(nèi)預(yù)制軟件對(duì)表示電路信號(hào)瞬間丟失容錯(cuò)率較低，而國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)表示電路有瞬間丟失的問(wèn)題存在。此類問(wèn)題需要設(shè)備提供商修改軟件方可解決。無(wú)線系統(tǒng)室外設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定問(wèn)題：室外設(shè)備經(jīng)常損壞。在X號(hào)線的實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，處于室外的無(wú)線網(wǎng)卡經(jīng)常由于環(huán)境因素的影響出現(xiàn)問(wèn)題，

10、不能正常發(fā)送無(wú)線信號(hào)，造成列車丟失無(wú)線信息影響運(yùn)營(yíng)。室外波導(dǎo)管同樣因?yàn)榄h(huán)境影響的原因，進(jìn)水、進(jìn)塵而造成故障。此類問(wèn)題的根本解決辦法是，定期對(duì)無(wú)線網(wǎng)卡、波導(dǎo)管接頭部分進(jìn)行檢查、測(cè)試，并更換為性能優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定的網(wǎng)卡設(shè)備。計(jì)軸系統(tǒng)容易被外界物體干擾。在10號(hào)線和2號(hào)線的實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)夜間施工影響了計(jì)軸室外設(shè)備，造成了軌道占用，影響正常運(yùn)營(yíng)。此類問(wèn)題需要協(xié)調(diào)設(shè)備提供商更改計(jì)軸復(fù)位方式，由計(jì)軸預(yù)復(fù)位改為直接復(fù)位，減少故障處理時(shí)間，減小對(duì)正常運(yùn)營(yíng)的影響。軟件維護(hù)問(wèn)題以及工程協(xié)調(diào)配合問(wèn)題：軟件維護(hù)制約著系統(tǒng)的可用性，有些公司在合同談判或者投標(biāo)的時(shí)候，隱含詞語(yǔ)，回避軟件維護(hù)工作，造成后續(xù)設(shè)備維護(hù)單

11、位工作被動(dòng)。甚至需要大量投入，還要影響正常運(yùn)營(yíng)。隨著用戶對(duì)系統(tǒng)的不斷了解，需求可能要發(fā)生變化，修改或者對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，各公司態(tài)度不盡相同。需要我們的用戶要從多方面進(jìn)行權(quán)衡。CBTC信號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)移動(dòng)閉塞又稱為基于通信技術(shù)基礎(chǔ)的閉塞系統(tǒng)即CBTC系統(tǒng)，該系統(tǒng)代表著當(dāng)前世界上軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，是近年來(lái)國(guó)際國(guó)內(nèi)推薦使用的一種閉塞制式。在國(guó)內(nèi)各大城市已經(jīng)廣泛采用：如北京、廣州、上海、武漢、沈陽(yáng)等。基于通信技術(shù)的列車控制（CBTC）移動(dòng)閉塞系統(tǒng)采用了先進(jìn)的通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以連續(xù)控制、監(jiān)測(cè)列車運(yùn)行。它擺脫了使用軌道電路判別閉塞分區(qū)的占用，突破了固定（或準(zhǔn)移動(dòng)）閉塞需要固定的區(qū)間分區(qū)的

12、局限性較以往系統(tǒng)具有更大的技術(shù)優(yōu)越性。（1）實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備與軌旁設(shè)備間的實(shí)時(shí)雙向通信，且信息量大。（2）便于縮短列車編組、加大列車運(yùn)行密度，提高服務(wù)質(zhì)量，并可以縮短站臺(tái)長(zhǎng)度和終端站尾軌長(zhǎng)度，降低土建工程投資。（3）實(shí)現(xiàn)線路列車雙向運(yùn)行而不增加地面設(shè)備，有利于線路故障或特殊需要時(shí)的反向運(yùn)行控制。（4）可減少軌旁設(shè)備，便于安裝維修，有利于緊急狀態(tài)下利用線路作為人員疏散的通道，有利于降低系統(tǒng)全生命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本。（5）可以適應(yīng)各種類型、各種車速的列車，由于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)基本克服了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和固定閉塞系統(tǒng)地對(duì)車信息跳變的缺點(diǎn)，提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，增加了乘客的舒適度。（6）可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制、優(yōu)化列車運(yùn)行統(tǒng)計(jì)處理、縮短運(yùn)行時(shí)分等多目標(biāo)控制。（7）系統(tǒng)不依靠軌道電路檢測(cè)列車位置、向車載設(shè)備傳遞信息，有利于舊線系統(tǒng)的升級(jí)改造的實(shí)施，即有利于在不影響既有線正常運(yùn)營(yíng)的前提下，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，將對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響降低最低。（8）移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，尤其是采用高速數(shù)據(jù)傳輸方式的系統(tǒng)，將帶來(lái)信息利用的增值和功能的擴(kuò)展，有利于現(xiàn)代化水平的提高。對(duì)CBTC系統(tǒng)應(yīng)用的一些建議目前，基于無(wú)線通信技術(shù)CBTC信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)日趨完善，在世界各個(gè)城市的軌道交通項(xiàng)目中得到了實(shí)際應(yīng)用。但是，國(guó)產(chǎn)CBTC系統(tǒng)還不完善，國(guó)外CBTC系統(tǒng)與國(guó)產(chǎn)其他信號(hào)設(shè)備的協(xié)調(diào)工作還存在一些問(wèn)題，全面引進(jìn)國(guó)外信號(hào)設(shè)備及后續(xù)日常維護(hù)