城市轨道交通信号CBTC系统控制探讨

陈旭

摘要：城市轨道交通工程是城市中的专业性、单位性的系统工程，同时也是一个城市展现其面貌的途径。一般情况下，城市轨道交通的工程设计、项目的成本以及涉及系统设备的可靠性、可用性等各方面都需要经过慎重的研究和论证;信号系统工程作为其中涉及运营安全相关的系统工程，便成为整个轨道交通建设过程中的重要组成部分，因为信号系统工程的接口（含内部接口和外部接口）较多且复杂，故加强信号系统工程接口方面的管理，实现信号系统工程与其他系统工程的“无缝”连接，将会为城市轨道交通的建设、运营安全，成为优秀的城市交通工具打下坚实的基础。在本篇文章中，笔者通过对城市轨道交通信号控制系统方面的阐述和分析发展趋势，来去对城市轨道交通CBTC信号系统进行分析。

关键词：城市轨道;交通信号;控制系统

1、城市轨道建设工程信号系统的工程概况

我国大多数普速铁路的闭塞方式是固定闭塞，而移动闭塞更多地应用于高铁、地铁和轻轨。随着通信技术的应用，采用开放空间无线方式是车地通信的发展方向。目前城市轨道交通中最常用的信号系统为两大类：准移动闭塞和移动闭塞信号系统。两者都是基于传统的电气集中联锁控制技术发展而成，区别在于后者在外部传输媒介上采用的是无线通信技术。

CBTC系统得益于计算机技术和通信方式的发展，信号的概念已经改变：从被动反应到主动检测，从轨旁设备控制到列车自我控制，车地通信具备了思考和对话的能力。

城市轨道交通工程信号系统主要通过列车自动控制子系统（automatic control systems，ATC）实现对列车的自动控制，该自动控制系统又分为三个组成部分：列车自动监测系统（automatic test system，ATS）、列车自动防护系统（automatic test programm，ATP）和列车自动驾驶系统（automatic test operating，ATO），该控制系统能够有效地、实时地监控（监视和控制）列车的运行情况。由于我国的科技不断地快速发展，信息化的发展进程也随之加快并已应用在我国的各个领域之中，而在这个发展迅速的时代，城市轨道交通的信息化就应运而生了，列车的自动控制系统也是信息化的产物。列车控制系统能够将车上与地面设备紧密地联系在一起，通过二者的信息交换，形成一个严密的列车运行控制网络，保障了列车运行更加安全，提高了城市轨道交通的服务质量。

CTBC系统是新兴的城市轨道交通系统的简称，这种系统比较安全和可靠。这种系统由计算机联锁系统以及闭塞式的列控系统和相关的自动监控系统组成。CTBC系统是现代轨道系统的发展趋势，近几年来我国普遍采用的闭塞式模式，这种控制系统在中国的各大城市得到了广泛的应用，对于列车的连续检测和控制起到了积极的效果，同时对于原有的轨道电路也是一种实际的突破，突破了原有的闭塞分区所具有的局限性，相比于以前的技术有了巨大的提高

以目前为例，通过对外国技术方面的引进虽然能够满足当下国内各大城市对于轨道交通发展的需求，但长此以往下去，毕竟不是长久之计，国家引进外来技术的含义，也是希望能够更进一步的学习到外国信号系统的核心技术和精髓，在发展的过程中紧跟上时代的脚步。

2、城市轨道交通信号系统组成及主要特点

2.1 CBTC主要子系统

ATP子系统是保证列车运行安全的重要设备，实现列车运行自动防护的全部功能，能根据线路状态、道岔位置、前行列车位置等条件，实现列车速度控制，防止列车超速，确保追踪列车之间的安全行车间隔，实现列车自动追踪运行。

ATO子系统是自动控制列车运行的设备，在ATP保护下，根据ATS的指令实现列车的自动驾驶，能够自动完成对列车的启动、牵引、巡航、惰行和制動的控制，确保达到设计间隔及旅行速度

ATS子系统是中央列车监控系统，在ATP子系统的支持下完成对全线列车运行的自动管理和监控。

联锁子系统实现道岔、信号机、轨道占用/空闲检测设备间正确联锁关系及进路控制的安全设备，是ATP子系统的重要组成部分，是确保行车安全的基础设备，必须符合故障-安全原则及必要的设备冗余。

2.2 CBTC系统的主要特点

从实际运行的角度上而言，CBTC最为突出的优点就是可以实现车―地之间双向互动通信，并且通信的数据信息量非常巨大。除此之外，如传输的速度快、大量的建设区间电缆的铺设、减少投资和日常维护等都是其所具有的特点。CBTC在运行的过程中除了可以对列车的运行进行控制之外，还可以对列车进行综合的运行管理。因为自身是双向通信系统的缘故，所以这一点既是可以去对安全类的信息进行双向的传输，也可以去传输非安全类的信息。举例说明，例如车次号、乘务员班组号、车辆号、运转时分等等，以上信息都可以进行集中传输和处理，这样的话，就可以更进一步的提高调度中心的整体工作效率。

2.3系统应用场景

现今，所应用的城市轨道交通信号系统有以下两种，第一种是在轨道电路ATC的基础上所进行的城市轨道交通信号系统。第二种是基于无线通信的CBTC系统。CBTC在自身的条件下可以将其分为三种类别，这三种类别分别是感应环线、波导管、自由波。这三种类别当中，因为感应环线非常难修理的缘故，所以很少被采用，而波导传输自身的传输特性非常好，但是后续需要维修的费用却特别的多。总体来说，虽然CBTC系统的分级是非常的灵活，而且构架也可以去进行自由的调动，但是，CBTC的使用成本很高，而且其所使用的通信信号频段也都是公用频段。这样的话，势必会导致其出现抗干扰能力差等方面的问题。故而，在进行城市轨道交通建设的过程中，对交通信号控制系统的选择方面一定要去通过对比和研究之后才能够决定，只有这样，才可以更好的促进城市轨道交通的持续健康发展。

3、信号系统发展趋势

3.1功能与作用综合化

信息技术在信号领域的广泛应用使得信号系统的功能得到进一步扩展，从最初的保障行车安全发展到满足安全可靠、高效节能、快捷舒适和优质服务，信号的作用从指挥司机安全行车，控制现场行车设备发展到实现车、站、修等各部门间高效协作，实现行车各种信息的采集、传输、处理和管理等方面。

3.2信号设备数字化、智能化

以计算机为核心的信号设备使得列车自动控制系统逐步趋于自动化、数字化与智能化，信号显示由无特定含义的颜色信息想允许速度、目标距离转化;列车运行由以人为主确认信号和操作转变为车载设备智能化。

3.3系统结构网络化

信号系统可以分为三层，最低层是现场的转辙机、轨道占用/空闲检测设备、信号机、机车信号、通信传输装置等;第二层是安全控制设备，包括车站联锁、列车自动驾驶、自动防护等;第三层是调度中心，主要实现调度指挥的优化管理与决策支持。由最初分散式的信号设备连成一个整体，信号系统的总体结构必然是一个网络化结构。

4、结语

城市轨道交通最大的优点就是它属于一种可以推动经济可持续发展的交通手段，并且，当地政府机构也有能力去支持这样的城市规划交通建设。CBTC系统作为通过以无线通信技术为根本的运行控制系统在城市轨道交通运营过程中起着重要作用。

参考文献：

[1]董波，左旭涛，吴金元.信号机显示方案在CBTC系统中的应用[J].城市轨道交通研究，2015（S2）.

[2]黄雷.CBTC系统典型安全制动模型解析[J].城市轨道交通研究，2015（S2）

[3]朱仰瑞.CBTC模式下的信号系统点灯方案[J].城市轨道交通研究，2015（S2）