列車控制系統(tǒng)的演進歷程

1、列車控制系統(tǒng)的演進歷程隨著城市建設(shè)的發(fā)展、城市人口的急劇膨脹,對地鐵運輸能力的要求越來越高。城市軌道交通在安全性、可靠性、運輸效率和整體性能方面提出了更為嚴(yán)格的要求，以滿足現(xiàn)代運輸業(yè)的各種挑戰(zhàn)。鐵路列車控制技術(shù)方面也經(jīng)歷了幾次革命性的變革：從最初的視線控制、人工臂板控制、信號燈，發(fā)展到軌道電路繼電器、數(shù)字軌道電路、基于環(huán)線通信的列車控制系統(tǒng)，直到今天基于無線通信的列車控制系統(tǒng)CBTC（參見圖1）。目前應(yīng)用較多的列車控制技術(shù)是數(shù)字軌道電路和CBTC。軌道電路最早使用在20世紀(jì)早期的倫敦地鐵上。軌道在物理上劃分成適當(dāng)長度的閉塞分區(qū)；并在每個閉塞分區(qū)上安裝一個軌道電路、一個信號燈和一個停車桿。軌道電

2、路間進行電氣隔離，用于檢測列車。通過列車輪軸分流交流電（A。、直流電（D?；驘o線電頻率（RF）的軌道電路，來提供軌道占用信息。列車的間隔距離至少為一個閉塞分區(qū)，其長度根據(jù)在最不利情況下的安全制動距離（最高速度、最大負荷、最不利制動率、最大列車長度等）決定。目前所使用的數(shù)字軌道電路受到實際線路布局的限制。它們只能將信息由軌道傳送到列車，而且由于帶寬的原因，其可用頻率也受到限制。它們也同時繼承了固定閉塞系統(tǒng)設(shè)計不靈活的缺點。列車的制動距離受到線路坡度等多方面因素的制約，且它們隨行駛方向而改變，因此軌道電路必須按雙向行車的要求布置,成本很高。在某一路段列車的行駛方向的限制，降低了在特定區(qū)域處理列車往

3、返穿梭運行、折返、單軌運行所帶來的問題的能力。使用一個獨立的通信系統(tǒng)可以使信號系統(tǒng)克服軌道電路結(jié)構(gòu)中物理閉塞區(qū)間界限的局限；由于可靠的列車定位方法，信號系統(tǒng)也不再受物理限制。由此發(fā)明了基于環(huán)線的列車控制系統(tǒng)?；诃h(huán)線的CBTO在鐵軌之間敷設(shè)很多電纜環(huán)，通過這些電纜環(huán)來確定列車的具體位置。列車確定其在線路上的位置并報告給鐵路軌旁設(shè)備，軌旁設(shè)備根據(jù)這一信息以及聯(lián)鎖狀況給后續(xù)列車發(fā)送一個“移動授權(quán)”?！耙苿邮跈?quán)”是列車安全行駛至下一個停車位置所需的一個正式授權(quán)。通過采用軌旁和列車雙向通信的方法，CBT蹤統(tǒng)不依靠軌道電路也能夠判定列車位置；這也被用于增強對列車的運行和監(jiān)控。因此，列車能夠在更為接近的間

4、隔內(nèi)運行，并保證對車輛的安全間隔，并增強列車控制的靈活性。隨著計算機技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，列車控制技術(shù)又經(jīng)歷了一次重大的演進，基于無線的CBT集統(tǒng)應(yīng)運而生。在繼承了基于環(huán)線CBTC勺各種技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)之上，基于無線的CBTCS具龐大的通信容量，還能為地鐵管理部門增加其它更多的運輸操作功能，同時，更易于實現(xiàn)不同線路之間的互聯(lián)互通。CBTCK統(tǒng)自投入正式商用以來，在世界范圍已被廣泛應(yīng)用。在我國近期建設(shè)完成或者正在建設(shè)的地鐵項目信號系統(tǒng)大都采用的是CBT蓋統(tǒng)。CBT豉術(shù)是一項經(jīng)過實踐證明的成熟技術(shù)，并已被公認為列車控制技術(shù)發(fā)展的主流。一、CBTC勺優(yōu)勢（一）提高運能列車運行間隔被定義為相鄰列

5、車經(jīng)過軌道上某確定點的時間間隔。閉塞分區(qū)長度越短，列車之間的距離就越短。在軌道電路安裝中，由于需要額外的硬件成本，較短的列車運行間隔并不經(jīng)濟。CBTCM以突破現(xiàn)有數(shù)字軌道電路行車運行間隔的瓶頸，最低達到70秒的運行間隔。（二）最少量硬件軌道電路系統(tǒng)需要在軌道沿線安裝昂貴的硬件設(shè)備；這些設(shè)備暴露在各種天氣下，并容易遭受蓄意破壞，需要進行艱難而且昂貴的維修。而且，這些硬件設(shè)備的安裝成本也很巨大。CBTC系統(tǒng)簡化了軌旁安裝，只需要安裝一個感應(yīng)線圈（基于環(huán)線的CBTC或接入點天線（基于無線的CBTCo軌旁設(shè)備的減少意味著更為簡單的維修程序和更低的使用周期成本。（三）縮短工程建設(shè)周期由于CBT評用了較少

6、的硬件設(shè)備，與軌道電路系統(tǒng)相比，基于無線的CBTCg裝工作量小，而且調(diào)試工作不受天氣影響，克服了軌道電路受氣候影響引起調(diào)試參數(shù)不穩(wěn)定的弱點，可達到比數(shù)字軌道電路更短的工程建設(shè)周期。（四）增加系統(tǒng)靈活性與兼容性軌道電路系統(tǒng)無法對不同型號列車的不同速度和制動性能進行處理，也不能很好地運行不同長度的列車，CBT蓋統(tǒng)解決了這些難題。對于舊線改造，只需在既有信號系統(tǒng)上疊加使用既有信號系統(tǒng)進路設(shè)定和控制連鎖的CBTC便可極大地提高路網(wǎng)效率。列車服務(wù)繼續(xù)由現(xiàn)有信號系統(tǒng)提供，同時安裝通信系統(tǒng)的接入點。一旦通信網(wǎng)絡(luò)和鐵路沿線設(shè)備投入使用，車載設(shè)備就會逐漸取代現(xiàn)有的ATP備，允許列車在新的運行規(guī)則下運行。（五）提高系統(tǒng)性能和安全性在列車運行過程中需要對其位置進行持續(xù)監(jiān)控；通過CBTC系統(tǒng)，可以實時檢測到列車是否達到了預(yù)測性能，并使系統(tǒng)或調(diào)度員對這種情況立即作出反應(yīng)，及時糾正。（六）降低基建投資縮短車輛間隔，更為頻繁地運行短編組列車可縮短站臺長度和折返線（軌道上車輛折返的區(qū)段）。這將大幅降低投資成本。（七）易于互聯(lián)互通已經(jīng)建成一定地鐵規(guī)?；驕?zhǔn)備建設(shè)相當(dāng)?shù)罔F網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的國際大都市都在考慮互聯(lián)互通。無線CBTCM有開放的接口,是能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家之間信號系統(tǒng)互聯(lián)互通的最佳手段。二、小結(jié)