移动闭塞及cbtc技术

移动闭塞

移动闭塞(Moving Block)系统是一种采用先进的通信、计算机、控制技术相结合的列车控制系统，国际上又习惯称为基于通信的列车控制系统

CBTC(Communication Based Train Control)。在铁路上尚无应用实例，在城市轨道交通中运用较多。IEEE将CBTC定义为：利用高精度的列车定位（不依赖于轨道电路）双向连续、大容量的车-地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统。CBTC信号系统能够基于通信对列车进行定位进而实现列车的移动闭塞功能。

所谓闭塞就是指利用信号设备把线路人为地划分成若干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。目前，信号闭塞原则是按照ATP/ATO制式来划分的，基本上可以分为三类，即：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。

随着地铁列车行驶速度不断提升，目前最高速度已达到120Km/小时，如何在高速环境下确保运营安全，缩短行车间隔，提高运营效率，这对地铁车辆、信号系统、通信系统等都提出了极高要求，从最初的固定闭塞到准移动闭塞，再到现在最先进的基于通信的列车控制 CBTC移动闭塞系统的应用，信号系统的持续改进是推动列车提速、保障行驶安全的最关键技术。

与传统固定闭塞、准移动闭塞相比，基于无线通信的移动闭塞系统通过部署在列车上以及轨道旁的无线设备，实现了车、地间不中断的双向通信，控制中心可以根据列车的实时速度和位置动态计算和调整列车的最大制动距离，两个相邻列车能以很小的间隔同时前进，从而提高运营效率，目前所有国内新建地铁线路均采用CBTC信号系统。

移动闭塞的想法产生于60年代，由于当时技术条件的限制，难以变成现实。到了80年代，计算机技术和通讯技术的飞速发展，为移动闭塞系统的实现创造了条件。近年来，各国相继投进气力研制基于通讯的列车控制系统CBTC，具有代表性的主要有法国国铁的ASTREE，日本铁道综合技术研究所的CARAT系统、欧

洲铁道同盟研究所的ETCS系统和美国加拿大铁路协会的ATCS系统等。这些系统的共同点是列车和地面间有各种类型的双向通讯手段，可以在确保列车运行安全的条件下，最大限度地缩短列车运行间隔，进步线路通过能力。2010年12月30日开通运营的北京地铁亦庄线，采用并全功能开通了具有完全自主知识产权的“基于通信的列车运行控制系统”（CBTC系统），突破了技术与装备的瓶颈问题，扭转了国内长期依靠引进的状况。

移动闭塞系统的工作原理及构成

传统的信号系统

传统的信号系统中采用的“车—地通信”，是一种通过轨道电路实现地面控制系统向列车传输信息的的单向传输系统，所构成的信号系统是固定闭塞或准移动闭塞的信号系统。

传统的固定闭塞信号控制，采用阶梯式速度控制方式，对应每个闭塞分区只能传送一个该分区所规定的最大速度命令码，称为固定闭塞系统。其特点是线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区、一个分区只能被一列车占用；闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速度、最不利制动率等不利条件设计；列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关；制动的起点和终点总是某一分区的边界；要求运行间隔越短，闭塞分区(设备)数也越多，列车最小运行间隔≥120s；采用模拟轨道电路、轮轴传感器、加点式或环线传输，信息量少。该方式不易实现列车的舒适、节能控制限制了行车效率的提高。

随着通信技术、计算机技术的发展，为使城市轨道交通系统在技术水平上有所提高，更好地适应小编组、高密度的发展趋势，对于运量较大的城市轨道交通线路的信号系统设计时一般考虑采用准移动闭塞信号系统或移动闭塞信号系统方案。

与固定闭塞不同的是，准移动闭塞信号系统采用一次模式曲线控制方式，并且可以根据地面信号设备提供的目标速度、目标距离、线路状态(曲线半径、坡道等数据)等信息，车载设备计算出适合于本列车运行的模式速度曲线。制动的起点可以延伸，但终点总是某一分区的边界(根据每个区段的坡道、曲线半径等参数，包含在报文中)；要求运行间隔越短，闭塞分区(设备)数也越多，列车最小运行间隔≥100s；采用报文式数字轨道电路，辅之环线或应答器，信息量较大。该模式在城轨信号系统中有一定的运用，例如上海地铁2号线和3号线，广州地铁1号线和2号线等。

CBTC移动闭塞系统

基于通信技术的列车控制系统(CBTC)不是通过轨道电路来确定列车的位置，向车载设备传递信息，而是利用通信技术，通过车载设备、现场的通信设备与车站或列车控制中心实现信息交换完成速度控制。随着技术的发展和需求的牵引，人们开始采用基于无线通信的列车控制系统，也就是采用在列车和轨旁设置无线电台实现列车与地面控制系统之间连续的双向通信，做到真正的双向“车—地通信”，从而实现基于通信的列车控制系统(CBTC)，其技术体制属于移动闭塞系统。

CBTC的基本原理是：ATP地面设备周期性地接受本控制范围内所有列车传来的列车识别号、位置、方向和速度信息。相应地，ATP地面设备根据接收到的列车信息，确定各列车的移动授权，并向本控制范围内的每列列车周期性地传送移动授权（ATP防护点）的信息。移动授权由前行列车的位置来确定，移动授权将随着前行列车的移动而逐渐前移。ATP车载设备根据接收到的移动授权信息以及列车速度、线路参数、司机反应时间等，计算出列车的紧急制动触发曲线和紧急制动曲线，以确保列车不超越现有的移动授权。因此在移动闭塞系统中，ATP防护点不是在轨道区段的分界点，而是在前行列车车尾后方加上安全距离的位置，它随着列车的移动而移动。

移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号，而移动闭塞固然也有防护列车运行安全的闭塞分区，但其闭塞区间是移动的，是随着后续列车和前方列车的实际行车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯道等列车参数和线路参数的变化而改变，随着列车运行而移动。根据是否考虑先行列车的速度，移动闭塞的构成分为一下几种：

•考虑先行列车的位置与速度的移动闭塞系统(MB-V方式)这种方式保证在先行列车非常制动停车位置前，后续列车能以常用制动停车。

•不考虑先行列车的速度的移动闭塞系统(MB-VO方式)这种方式只考虑先行列车的位置，不考虑先行列车的速度，即设定先行列车为停车。显然

MB-VO方式比MB-V方式，车地间需交换的信息量减少了，技术上的复杂

程度减小了，列车之间最小间隔L加大了。

•考虑先行列车速度的准移动闭塞系统(SMB-V方式)。准移动闭塞(Semi M OvingBlock)采用一次连续速度控制曲线，追踪的目标点为先行列车所占