浅谈CBTC技术在城市轨道交通上的应用

浅谈CBTC技术在城市轨道交通上的应用

摘要：基于通信的列车控制(CBTC)系统摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占

用与否和信息传递的束缚，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性，为实现移动

闭塞，提高列车的运行效率提供可能，较以往系统具有更大的优越性。同时由于

移动闭塞系统基本克服了准移动闭塞和固定闭塞系统地对车信息跳变的缺点，从

而提高了列车运行的平稳性，增加了乘客的舒适度。

关键词：CBTC；信号联锁；移动闭塞；轨道交通

1导言

基于通信的列车控制(CBTC)系统摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占用

与否和信息传递的束缚，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性，为实现移动闭塞，提高列车的运行效率提供可能，较以往系统具有更大的优越性。

2 系统构成

CBTC设备包括“CBTC地面设备（含联锁）”和“CBTC车载设备”，地面和车载

设备通过“数据通信网络”（即采用2.4G的WLAN技术组网，AP天线的无线网络

覆盖）连接起来，构成系统的核心。CBTC设备和ATS设备共同构成基于通信的CBTC-ATC系统。城市轨道交通信号系统是CBTC系统中的重要组成部分，包括：

列车自动监控子系统（ATS）、列车自动防护子系统(ATP)、列车自动驾驶子系统(ATO)。该系统通过车载设备、地面设备、车站和控制中心共同组成了CBTC系统

完成对列车的运行控制，CBTC系统如图1所示：

ATS子系统为ATC系统的上层环节，负责管理、监督、控制、协调列车运行。ATS根据

客流与实际运行情况，选定并管理执行运行图。自动或在人工参预下调整停站或区间运行时间。信号系统与其它外系统的接口主要通过ATS子系统实现。该子系统主要由中央计算机及

相关显示、控制与记录设备以及车站ATS设备构成。

ATP子系统为ATC系统的安全核心，负责列车间的安全间隔、超速防护、进路控制及车

门及站台门的安全监控。主要包括正线联锁、车载和地面设备等。

ATO子系统是在ATP子系统的安全防护条件下使用，负责列车车速调整和控制列车的运行、完成牵引、惰行和制动操作。实现列车的站间运行、车站的定点停车、折返控制等。

地面设备主要包括联锁集中站、非联锁集中站设备以及信号机、转辙机、环线设备、应

答器、轨道占用检测设备等轨旁设备

3 CBTC移动闭塞原理

移动闭塞采用连续的、高速的车地双向通信，通过车载设备不断地将列车的移动信息发

给地面区域控制中心ZC，区域控制中心根据得到每一列车连续的位置信息和列车其它运行信息，并据此计算出每一列车的移动授权MA，并不断动态更新，发送给列车。列车根据接收

到的移动授权MA和自身的运行状态计算出列车运行的速度曲线，车载ATP保证列车在该速

度曲线下运行，当列车的速度超过允许速度控制曲线时，对列车实施安全制动控制。ATO子

系统在ATP子系统保护下，控制列车的牵引、巡航、惰行及制动。移动闭塞原理如图2所示。

移动闭塞的列车安全间隔是按后行列车在当前速度下所需要的制动距离，加上制动延迟

距离和列车保护距离来计算的。

假设先行列车为停车，即先行列车的减速度B1为无穷大，且其列车的空走时间T1为0，则最小安全间隔距离S为：

S= V2（V2/2B2+T2）+ΔL

其中：V2为后续列车速度，B2为后续列车减速度，T2为后续列车空走时间，ΔL为延长

距离

基于通信的列车自动控制系统CBTC正是采用上述的移动闭塞方式，运用相对位置模式，目标距离-速度控制方式，后续列车以前行列车占用的最小安全后端作为追踪目标点，列车的

速度正常在实际速度曲线下运行，当列车的速度超过切除牵引触发速度曲线时，车载ATP切

除牵引；当列车的驾驶速度触及紧急制动速度曲线时，车载ATP发出紧急制动命令，并保证

列车在防护点前面停车。列车速度控制曲线如图3所示。

4 CBTC技术的实际应用

4.1 正常运行模式

CBTC模式下，车载ATP向ZC报告列车位置，ZC通过限速上的车辆情况生成对每辆车的

移动授权，原则上每辆车的移动授权可以追踪到前车的尾部，该控制方式为移动闭塞。车载ATP根据收到的移动授权计算当前限速进行防护，实现方式如图4所示。

4.2降级运行模式

在降级模式ATP下的安全列车间隔和列车防护依靠联锁进路的固定闭塞以及联锁控制的

信号机显示。进路通常是两个顺向信号机间的路径。点式ATC系统中的联锁只有在一直到下

一信号机前的整个进路均为空闲且其可选的保护区段已经提供的情况下才给出“通过”显示。

同时连接LEU的主应答器或预告应答器发送根据信号机显示生成的移动授权。移动授权从主

信号应答器的安装位置到下一主信号相关的危险点，降级运行模式如图5所示。

在实际运营中，有可能存在因无线通信中断而采用降级模式的列车，此时将产生降级列

车与连续列车混运的情况，降级列车将采用固定闭塞的方式获得移动授权，连续式列车将根

据地面ZC的连续式移动授权进行防护。

4.3列车跨越不同ZC区的模式

当列车的最大安全前端跨越了ZC边界，即列车认为进入了ZC2管辖区，列车开始受到

ZC2控制，采用ZC2 MA。但是列车仍然保持与ZC1的连接，如图6所示。

当列车的最小安全后端越过ZC边界，即完全进入区段3时，列车采用ZC2 MA，断开与ZC1的连接。此时列车完全归ZC2管理。交接完成。

5 结束语

CBTC技术采用的移动闭塞方式，能够大大地提升列车的通过效率，节约时间，缓解了城

市上下班高峰对交通带来的压力，在很大程度上满足了城市轨道交通高效、省时、快捷的要求。目前CBTC除在国内得到运用外，还成功运用到巴基斯坦首条城市轨道交通橙线项目上，限于篇幅，没有对CBTC技术的应用展开分析。

参考文献：

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[2]AlcateITSD.Seltrac移动闭塞系统结构和功能[p].2003.3

[3]唐涛，ETCS系统分析及CTCS的研究[J]，机车机电传动，2004.6:1-3