淺談城市軌道交通CBTC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1、    淺談城市軌道交通cbtc系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)    張帆【摘 要】本文主要圍繞城市軌道交通cbtc系統(tǒng)展開研究，通過分析其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，包括列車定位技術(shù)和車地通信技術(shù)等，探究推動其各類工作更好開展的方法，提高系統(tǒng)運(yùn)行的有效性，推動城市軌道交通建設(shè)更好地開展?！娟P(guān)鍵詞】城市軌道交通；cbtc系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)列車的運(yùn)行控制中樞在城市軌道交通運(yùn)行中發(fā)揮了重要作用，傳統(tǒng)的列車控制系統(tǒng)tbtc也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閏btc系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從以軌道電路為主要出發(fā)點(diǎn)到以通信為主要出發(fā)點(diǎn)的轉(zhuǎn)變，其對列車的控制能力明顯增加，通過對cbtc應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，可以有效提高其整體競爭力

2、1。一、移動閉塞技術(shù)移動閉塞是基于區(qū)間自動閉塞原理發(fā)展起來的一種新型閉塞技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)cbtc的關(guān)鍵技術(shù)之一。移動閉塞與固定閉塞相比，具有諸多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，最顯著的特點(diǎn)是取消了以地面信號機(jī)分隔的固定閉塞區(qū)間。列車間的最小運(yùn)行間隔距離由列車在線路上的實(shí)際運(yùn)行位置和運(yùn)行狀態(tài)確定，閉塞區(qū)間隨著列車的行駛，不斷地移動和調(diào)整，故稱為移動閉塞。城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)未來的發(fā)展方向是cbtc ，而移動閉塞技術(shù)代表了未來閉塞制式的發(fā)展方向2。閉塞就是用信號或憑證，保證列車按照空間間隔制運(yùn)行的技術(shù)方法。空間間隔制就是前行列車和追蹤列車之間必須保持一定距離的行車方法。列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)就是依靠控制列車運(yùn)行速度的

3、方式來保證列車按照空間間隔制運(yùn)行的。運(yùn)行列車間必須保持的空間間隔首先是滿足制動距離的需要，同時(shí)還要考慮適當(dāng)?shù)陌踩嗔亢痛_認(rèn)信號時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行距離。列車間的追蹤運(yùn)行間隔越小，運(yùn)輸能力就越大3。目前用于城市軌道交通系統(tǒng)的閉塞方式有三種固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞和移動閉塞。固定閉塞由于以固定的閉塞分區(qū)為單位作為追蹤列車間的安全間隔及正常追蹤間隔，限制了線路通過能力的提高，現(xiàn)已不適合城市軌道交通發(fā)展的要求4。準(zhǔn)移動閉塞方式的列車控制系統(tǒng)采取速度一目標(biāo)距離控制模式（又稱連續(xù)式一次速度控制）。速度一目標(biāo)距離控制模式根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)速度等級，采用一次制動方式

4、。準(zhǔn)移動閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端（當(dāng)然會留有一定的安全距離），而后行列車從最高速開始制動的計(jì)算點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算決定的。目標(biāo)點(diǎn)相對固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車的走行而變化，而制動的起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，由于要與移動閉塞相區(qū)別，所以稱為準(zhǔn)移動閉塞。顯然其追蹤運(yùn)行間隔要比固定閉塞小一些。一般情況下，閉塞分區(qū)是用數(shù)字編碼軌道電路或計(jì)軸裝置來劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。移動閉塞方式的列車控制系統(tǒng)也采用速度一目標(biāo)距離控制模式。根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，采

5、用一次制動方式。移動閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部（當(dāng)然會留有一定的安全距離）。后行列車從最高速開始制動的計(jì)算點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算決定的。目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時(shí)變化的，而制動的起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。其追蹤運(yùn)行間隔要比準(zhǔn)移動閉塞更小一些。二、列車定位技術(shù)列車定位技術(shù)是城市軌道交通cbtc系統(tǒng)運(yùn)行過程中的主要技術(shù)之一，可以實(shí)現(xiàn)合理確定列車間的間隔，提供列車自動防護(hù)子系統(tǒng)的位置信息等多種運(yùn)行目標(biāo)，對及時(shí)顯示列車的運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上合理調(diào)控列車運(yùn)行等具有重要意義。根據(jù)其

6、定位方式的不同，可以分為離散信息方式、連續(xù)信息方式和分段信息方式等多種方式，其使用過程中都必須滿足其連續(xù)性、覆蓋性和精確性等多方面要求。日常應(yīng)用的定位系統(tǒng)有g(shù)ps定位和車載開普勒雷達(dá)定位等，本片主要介紹無限擴(kuò)頻列車定位。在列車運(yùn)行過程中，可以將原來應(yīng)用于軍事通信的擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用到列車運(yùn)行過程中，借助其理論公式，包括香農(nóng)公式、哈爾凱維奇抗多徑衰落理論和香農(nóng)最佳信號理論和無限擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型等，明確無限擴(kuò)頻列車定位的優(yōu)勢，即排除其他因素，如白噪音等對軌道交通產(chǎn)生的影響，在此基礎(chǔ)上開展后續(xù)各項(xiàng)操作。當(dāng)前主要由無線分站和無線總站以及車載無線設(shè)備構(gòu)成無限擴(kuò)頻列車定位系統(tǒng)，cbtc的核心即無線總站，可以提

7、供各類信息接口，實(shí)現(xiàn)對無限分區(qū)的信息協(xié)調(diào)和指揮等工作，根據(jù)其傳遞的信息不同，無線分站和無線總站的連接方式也會存在差異。其中，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)是安全信息的主要傳播通道，而基礎(chǔ)通信網(wǎng)是一般信息的信息傳播通道。通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將定位信息和相關(guān)命令信息等傳遞到各分站中，可以滿足其定位等要求。車載接收機(jī)可以及時(shí)收集信息并利用擴(kuò)頻和調(diào)制等手段，利用無線設(shè)備向地面發(fā)送各項(xiàng)數(shù)據(jù)，其接受控制命令和做出反應(yīng)的速度等都會明顯加快。無限擴(kuò)頻定位接收機(jī)是無限擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用的另一主要方面，在明確其工作原理的基礎(chǔ)上開展各項(xiàng)工作，可以有效提高其工作質(zhì)量。三、車地通信技術(shù)cbtc系統(tǒng)運(yùn)行過程中的另一主要技術(shù)即車地通信技術(shù)，要求實(shí)現(xiàn)城市

8、軌道車輛和地面控制系統(tǒng)之間的穩(wěn)定聯(lián)系，方便后續(xù)指揮和命令以及信息匯報(bào)等工作合理開展。當(dāng)前主要圍繞無線局域網(wǎng)的各項(xiàng)應(yīng)用展開研究。城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主要采用標(biāo)準(zhǔn)公開和頻點(diǎn)開放的無線局域網(wǎng)，這就對無線局域網(wǎng)的設(shè)備選擇和后續(xù)的安裝布局以及傳輸?shù)榷继岢隽硕ㄏ蛞?，其?biāo)準(zhǔn)也相對比較固定。就當(dāng)前來說，首先應(yīng)當(dāng)確定無線局域網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用的無線協(xié)議，主要應(yīng)用符合802.11g的設(shè)備開展cbtc系統(tǒng)建設(shè)工作，接入方式也主要以dcs為主，通過在列車上安裝無線局域設(shè)備sa和zc以及cc、ap，其信息傳遞的有效性會明顯增加。無線網(wǎng)卡組成部分，不同單元的工作內(nèi)容和會有所差別，主要分為分布對等式、集中控制方式以及二者

9、的要求構(gòu)復(fù)雜化程度，可以對應(yīng)選擇不同類型的bss單元組。無線局域網(wǎng)在cbtc系統(tǒng)中的應(yīng)用具有一定的可實(shí)現(xiàn)性，因?yàn)槠渚哂懈咭苿有裕芫€纜的影響相對較小，可以滿足隨時(shí)隨地通信的需求。同時(shí)，由于其不需要開展線纜鋪設(shè)等工作，只需要接入一定數(shù)量的接入點(diǎn)設(shè)備即可，因而其安裝相對比較便捷。同時(shí)，有線網(wǎng)絡(luò)受到外界物理沖擊的影響，其運(yùn)行過程中極容易斷網(wǎng)等現(xiàn)象，無線網(wǎng)絡(luò)有效規(guī)避了這類問題，其故障定位和解決都相對比較便捷，可以減少設(shè)備維修耗費(fèi)的時(shí)間。最后，無線局域網(wǎng)應(yīng)用的信號頻率相對比較高，因而其受到其他信息影響的幾率比較小，抗干擾性比較強(qiáng)，這些都為無線局域網(wǎng)應(yīng)用到城市軌道系統(tǒng)cbtc中提供了可能。四、結(jié)束語綜上所述，城市軌道交通cbtc系統(tǒng)運(yùn)行過程中具有一定的特殊性，其各項(xiàng)工作開展過程中會受到不同因素的影響，必須加強(qiáng)對其應(yīng)用的核心技術(shù)的重視，明確各項(xiàng)工作開展過程中的關(guān)注重點(diǎn)，充分利用無線局域網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)，推動cbtc系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)更好地發(fā)展。【參考文獻(xiàn)】1 李中浩.城市軌道交通 cbtc 互聯(lián)互通發(fā)展趨勢及建議j.城市軌道交通研究，