城市轨道交通中轨道电路与CBTC系统比较

城市轨道交通中轨道电路与CBTC 系统比较
摘要：城市轨道交通是指具有运量大、速度快、安
全、准点、环保、节约能源和用地等特点的交通方式，是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通” 。

城市轨道交通是城市交通的主干线，客流运送的大动脉，对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。

目前轨道交通信号系统采用的主要有轨道电路和CBTC 两种方式。

关键词：轨道交通；轨道电路；CBTC
1轨道电路概述当闭塞区间内无列车行驶，电流会从轨道流经继电器，
并使其激磁带动接点，接通绿灯电路，显示绿色灯光，表示前方线路空闲，允许车辆占用。

当列车占用轨道电路，电流通过机车车辆轮对，轨道电路被分路，由于轮对电阻很小，使之短路，继电器吸力减弱，释放衔铁搭在后接点上，接通信号机的红灯电路，显示禁止信号。

轨道电路的另一个重要作用是能发现钢轨断裂。

当导线的钢轨安全无事时，轨道电流保持通畅，继电器工作正常。

旦若前方钢轨折断或出现阻碍，即切断轨道电流，会使继电器因供电不足而释放衔铁接通红色信号电路。

此时线路虽然空闲，但信号机仍然显示红灯，从而防止列车颠覆事故。

轨道电路有多种分类，按信号电流可分为交流轨道电
路、直流轨道电路和脉冲轨道电路；按分支接受电端的多少，分为一送一受轨道电路和一送多受轨道电路；按结构可分为开路式轨道电路和闭路式轨道电路，除此之外还有无绝缘轨
中国和世界大多数国家都采用闭路式轨道电路。

轨道电路主要工作状态有调整状态、分路状态、断轨状
态。

1）调整状态指轨道电路在没有机车车辆占用时，不
论在任何不利天气条件下，接收端的继电器都处于励磁状态，发出轨道电路区段空闲的信息。

（2）分路状态指轨道电
路被机车车辆占用时，不论在任何不利的电源和天气等条件
，接收端的继电器都处于失磁状态，发出轨道电路区段被占用的信息。

（3）断轨状态指轨道电路任何部分出现故障时，接收端的继电器都处于失磁状态，发出故障信息，除了与电源电压最大，钢轨阻抗最小有关系外，还与道渣电阻和断轨地点大小有关。

目前，北京、天津、上海、香港等地都有采用轨道电路的信号系统。

2CBTC 系统概述基于无线通信的列车控制系统
（Communications-Based
Train Control ，CBTC ），采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全设备实现对列车的控制，监测列车运行的移动闭塞方式，在保证行车安全的
基础上，缩短行车间隔，提高运行效率。

（如图 1）
图1 CBTC 以列车与地面的传输信息方式来划分，分无线、
环线、漏缆及波导管等几种，摆脱了轨道电路对闭塞分区占 统的优势主要表现在以下几个大的方面：
安全可靠性：高安全性设计，信号系统主要行车设备均
采用多重冗余技术，涉及行车安全的计算机设备均采用二乘 取二的安全冗余结构。

ATP 、联锁采用2乘2取2冗余结
构，ATS 子系统和ATO 子系统采用双机热备的冗余结构，
车 载 ATP/ATO 为 2 取 2 冗余结构，双套车载设备构成
取 2 冗余结构，提高系统的安全可靠性。

系统可用性：系统采用的设备、材料及技术指标均符合
国际/国内标准， 设备便于安装、 维护和升级， 产品灵活性高， 采用简单的数据库升级，即可实现系统扩展升级或更改配置 并具有灵活的控制模式及满足用户需求的降级使用（包括后 备运营）模式。

集中控制性：采用区域控制方式，减少轨旁设备，降低
安装成本和维护成本，系统中所有关键子系统都采用多重冗 余的容错设计，故障产生时，支持快速恢复， 一套 RATP/RATO
及联锁系统可以管理 60 列车并具有多种驾驶模式， 车载 ATP
及车载 ATO 支持无人自动驾驶列车或无人看守自动驾驶列
用与否，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性，
CBTC 系
2乘2
数据传输系统：先进的组网技术，数据传输子系统热备
冗余，拥有自动恢复功能，容许单个点出现故障，并完全透 明，不会对系统运行产生影响， 实现综合、 连续的列车监控， 并可集成实现 SCADA 、旅客信息系统、 CCTV 子系统等功
在 CBTC 系统中，通过车地通信系统，将实时信息准确 地报告给地面设备，这与传统列车通过轨道电路检测位置的 方法不同。

实现轨旁设备与车载设备间的实时双向通信。

目 前，旧金山、西雅图、达拉斯、马德里、台北都新线采用 CBTC
系统。

3 CBTC 与轨道电路的简明比较 综合轨道电路和 CBTC 系统， 得出以下简明的特点比较
表 1 ）：
表1 北京地铁 10 号线一期开通，是世界上第一条开通即采 用了 CBTC 的城市轨道交通线路。

同天，机场线也开通运营， 机场线列车同样采用 CBTC 系统，并且具有无人驾驶功能， 但目前仍将由驾驶员进行监控等操作。

2009 年，北京地铁 4
号线开通，同样采取了 CBTC 系统。

上述四条线路采用的 线引进的是法国的阿尔斯通技术， 4 号线引进的是法国的阿 尔卡特技术，而 10 号线是德国西门子的技术。

CBTC 技术越来越成熟，被轨道交通行业越来越认可，
截至 2014 年底，国内北京、上海、广州、深圳、天津、南 京、武汉多地都已采用，大大提高了运营效率和安全性，为 市民出行提供了有力的行车保障。

车。

能。

CBTC 系统均为从国外引进的成套设备，其中 2 号线和机场。