鄧小珍

（南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司）

摘 要：CBTC系統(tǒng)是一種利用高精度的，不依賴于軌道電路的列車定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的、大容量的雙向車-地?cái)?shù)據(jù)通信。文章主要對(duì)CBTC系統(tǒng)列車下的自動(dòng)追蹤運(yùn)行過程的研究和分析。

關(guān)鍵詞： CBTC；自動(dòng)追蹤；研究

1.序言

近年來，城市化進(jìn)程的不斷加快對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)提出了新的要求。基于通信的列車控制系統(tǒng)以其軌旁設(shè)備少、線路追蹤間隔時(shí)間短、運(yùn)輸效率高等特點(diǎn)，發(fā)展迅速，逐漸成為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的主流。我國第一條地鐵線路的成功開通，標(biāo)志著城市軌道交通信號(hào)技術(shù)進(jìn)入發(fā)展高峰期。

2.CBTC系統(tǒng)概述

2.1 CBTC系統(tǒng)的優(yōu)越性

由于傳統(tǒng)的固定閉塞方式通過軌道交通電路來判別閉塞分區(qū)的占用情況，并傳輸信息碼，這就需要大量的軌旁設(shè)備，維護(hù)工作量大。此外，主要存在以下缺點(diǎn)：

（1）軌道電路工作的穩(wěn)定性易受環(huán)境影響，如道渣阻抗變化，牽引環(huán)流干擾等。

（2）軌道電路傳輸信息量小。

（3）利用軌道電路難以實(shí)現(xiàn)車對(duì)地的信息傳輸。

（4）固定閉塞的閉塞分區(qū)長度是按列車長度、滿負(fù)載、最高速度、最不利制動(dòng)率等不利條件來設(shè)計(jì)，分區(qū)較長，且一個(gè)分區(qū)只能被一個(gè)列車占用，不利于縮短列車運(yùn)行間隔。

但是，基于CBTC的移動(dòng)閉塞克服了固定閉塞的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了車-地間雙向容量的信息傳輸，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了列車運(yùn)行的閉環(huán)控制。同時(shí)，CBTC系統(tǒng)還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以減少軌旁設(shè)備，便于安裝維修，有利于降低維修成本，延長系統(tǒng)使用壽命。

（2）便于縮短列車編組，進(jìn)行高密度運(yùn)行。

（3）由于CBTC系統(tǒng)基本上克服了準(zhǔn)移動(dòng)閉塞和固定閉塞系統(tǒng)對(duì)車傳輸信息發(fā)生跳變的缺點(diǎn)，可適用于各種類型，各種車速的列車，從而提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，增加了乘客的舒適感。

2.2 CBTC系統(tǒng)的原理

從原理上講，CBTC系統(tǒng)與固定閉塞一樣，也有防護(hù)列車運(yùn)行安全的閉塞分區(qū)，但是，其閉塞分區(qū)是移動(dòng)的，是隨著后續(xù)列車和前行列車的實(shí)際速度、位置、載重量、制動(dòng)能力、區(qū)間的坡度以及曲線等列車參數(shù)和線路參數(shù)而改變的，隨著列車的移動(dòng)而運(yùn)行的。

列車的實(shí)時(shí)位置是通過機(jī)車上的測速傳感器和線路上的應(yīng)答器來得到的。而應(yīng)答器一般都放置在線路上的固定位置，列車每通過以惡搞應(yīng)答器就會(huì)在數(shù)據(jù)庫中查找該應(yīng)答器的位置，從而得到列車的精確位置。

列車通過測速傳感器來獲得實(shí)時(shí)速度，然后通過速度對(duì)時(shí)間的積分來獲得列車的相對(duì)位移，列車沒經(jīng)過一個(gè)應(yīng)答器就可以得到該應(yīng)答器的實(shí)際位置，用這個(gè)實(shí)際位置加上列車相對(duì)與該應(yīng)答器的相對(duì)位移就可以獲得列車實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確位置。

CBTC系統(tǒng)的軌旁設(shè)備，主要是區(qū)域控制器會(huì)根據(jù)列車的當(dāng)前位置、速度以及運(yùn)行方向，從聯(lián)鎖設(shè)備獲得列車進(jìn)路、道岔狀態(tài)信息，以及從ATS系統(tǒng)接收的臨時(shí)限速信息，再考慮到其他一些障礙物的條件下計(jì)算出移動(dòng)授權(quán)，并向列車發(fā)送該移動(dòng)授權(quán)，從而保證了列車間的安全運(yùn)行間隔。

3.列車追蹤概述

CBTC系統(tǒng)列車追蹤的任務(wù)是完成對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有列車的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤。列車車次號(hào)是CBTC系統(tǒng)對(duì)列車進(jìn)行識(shí)別與追蹤的基礎(chǔ)，對(duì)列車的追蹤是根據(jù)車次號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。一般當(dāng)列車從車庫或車輛段出發(fā)進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌時(shí)，表明該列車即將進(jìn)入正線投入運(yùn)營，調(diào)度員需要對(duì)該列車進(jìn)行有效的監(jiān)控，因此系統(tǒng)開始對(duì)列車進(jìn)行追蹤，直至列車到站折返或者列車回車輛段，離開轉(zhuǎn)換軌時(shí)，表明列車離開正線，退出運(yùn)營。

當(dāng)列車失去車次號(hào)或具有一個(gè)不正確的車次號(hào)時(shí)，CBTC系統(tǒng)就不可能對(duì)其進(jìn)行正確的識(shí)別與追蹤，就無法對(duì)列車運(yùn)行監(jiān)控及調(diào)度指揮。正常運(yùn)行的列車都與一個(gè)特定的車次號(hào)相關(guān)聯(lián)，CBTC系統(tǒng)根據(jù)該唯一的車次號(hào)對(duì)全線列車進(jìn)行追蹤，車次號(hào)隨車列車的運(yùn)行，將沿著列車運(yùn)行線路從一個(gè)區(qū)段的車次窗中傳遞到另一個(gè)區(qū)段的車次窗內(nèi)，列車車次號(hào)在車次窗中傳遞的過程正是系統(tǒng)對(duì)列車進(jìn)行識(shí)別與追蹤的過程。

4.列車追蹤設(shè)計(jì)

CBTC系統(tǒng)是基于無線通信的列控系統(tǒng)，車-地之間信息交互不再依賴于軌道電路而是采用連續(xù)、高速、雙向的無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車實(shí)時(shí)連續(xù)的監(jiān)督和控制，但是在實(shí)際工程中，當(dāng)系統(tǒng)線路杠杠投入使用階段，或者列車因?yàn)樵O(shè)備原因通信故障時(shí)，為了保證列車運(yùn)行安全，絕大部分CBTC系統(tǒng)線路配備軌道電路（TBTC）或計(jì)軸設(shè)備作為后備系統(tǒng)保證列車的安全運(yùn)行。所以對(duì)基于TBTC系統(tǒng)、CBTC系統(tǒng)以及TBTC系統(tǒng)和CBTC系統(tǒng)二者共存條件下的列車追蹤技術(shù)的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

4.1 基于TBTC模式的列車追蹤

基于TBTC系統(tǒng)的列車追蹤也就是列車物理跟蹤，是根據(jù)聯(lián)鎖信號(hào)設(shè)備狀態(tài)變化按軌道電路自動(dòng)跟蹤列車運(yùn)行位置。

4.2 基于CBTC模式的列車追蹤

在CBTC模式下，將一個(gè)物理區(qū)段劃分為多個(gè)邏輯區(qū)段，每個(gè)邏輯區(qū)段都有單獨(dú)的占用/出清檢測，并且每個(gè)區(qū)段可進(jìn)入多輛列車。當(dāng)物理區(qū)段中某輛列車與地面失去通信時(shí)，該物理區(qū)段內(nèi)的所有邏輯區(qū)段都要變?yōu)檎加脿顟B(tài)，此時(shí)該物理區(qū)段不允許新的列車進(jìn)入。

4.3 TBTC系統(tǒng)和CBTC系統(tǒng)共存時(shí)的列車追蹤

由于運(yùn)營需求或者通信故障等原因，線路上可能同時(shí)運(yùn)行通信列車和非通信車，因此系統(tǒng)需要支持通信列車和非通信列車混跑追蹤。對(duì)通信車可以采用CBTC模式追蹤，對(duì)非通信車可以采用區(qū)段占用/出清邏輯檢測追蹤，追蹤過程如圖1所示。

5.列車追蹤的體現(xiàn)

CBTC系統(tǒng)對(duì)列車追蹤是以站場線路數(shù)據(jù)的有效描述為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。物理追蹤的首要任務(wù)是根據(jù)軌道閉段占用情況，對(duì)列車進(jìn)行占用追蹤和出清追蹤。當(dāng)軌道區(qū)段由占用變?yōu)榉钦加脮r(shí)，進(jìn)行出清追蹤；反之，當(dāng)軌道區(qū)段由非占用變?yōu)檎加脮r(shí)，進(jìn)行占用追蹤。

CBTC模式下，為了提高列車運(yùn)行效率，將系統(tǒng)線路中的物理區(qū)段劃分為多個(gè)邏輯區(qū)段，并對(duì)每個(gè)邏輯區(qū)段進(jìn)行占用/出清檢測，這樣一個(gè)物理區(qū)段可以運(yùn)行多輛列車，同時(shí)一輛列車也可以占用多個(gè)邏輯區(qū)段。當(dāng)物理區(qū)段中某列車與地面通信中斷時(shí)，為了防止其它新的列車進(jìn)入該物理區(qū)段，防護(hù)該物理區(qū)段的信號(hào)機(jī)關(guān)閉，信號(hào)將物理區(qū)段內(nèi)的所有邏輯區(qū)段都置為占用狀態(tài)，失去通信的列車安裝TBTC模式運(yùn)行。

6.結(jié)語

CBTC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、大容量的雙向車-地?cái)?shù)據(jù)通信，是一種擁有執(zhí)行安全公跟那個(gè)的車載及軌旁處理器的連續(xù)式的自動(dòng)列車控制系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的固定閉塞方式通過軌道電路來判別閉塞分區(qū)的占用情況，并傳輸信息碼，這就需要大量的軌旁設(shè)備，維護(hù)工作量大。但是基于CBTC的移動(dòng)閉塞克服了固定閉塞的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了車-地間雙向容量的信息傳輸，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了列車運(yùn)行的閉環(huán)控制。

參考文獻(xiàn)

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