列车控制系统的演进历程

1、列车控制系统的演进历程随着城市建设的发展、城市人口的急剧膨胀,对地铁运输能力的要求越来越高。城市轨道交通在安全性、可靠性、运输效率和整体性能方面提出了更为严格的要求，以满足现代运输业的各种挑战。铁路列车控制技术方面也经历了几次革命性的变革：从最初的视线控制、人工臂板控制、信号灯，发展到轨道电路继电器、数字轨道电路、基于环线通信的列车控制系统，直到今天基于无线通信的列车控制系统CBTC（参见图1）。目前应用较多的列车控制技术是数字轨道电路和CBTC。轨道电路最早使用在20世纪早期的伦敦地铁上。轨道在物理上划分成适当长度的闭塞分区；并在每个闭塞分区上安装一个轨道电路、一个信号灯和一个停车杆。轨道电

2、路间进行电气隔离，用于检测列车。通过列车轮轴分流交流电（A。、直流电（D。或无线电频率（RF）的轨道电路，来提供轨道占用信息。列车的间隔距离至少为一个闭塞分区，其长度根据在最不利情况下的安全制动距离（最高速度、最大负荷、最不利制动率、最大列车长度等）决定。目前所使用的数字轨道电路受到实际线路布局的限制。它们只能将信息由轨道传送到列车，而且由于带宽的原因，其可用频率也受到限制。它们也同时继承了固定闭塞系统设计不灵活的缺点。列车的制动距离受到线路坡度等多方面因素的制约，且它们随行驶方向而改变，因此轨道电路必须按双向行车的要求布置,成本很高。在某一路段列车的行驶方向的限制，降低了在特定区域处理列车往

3、返穿梭运行、折返、单轨运行所带来的问题的能力。使用一个独立的通信系统可以使信号系统克服轨道电路结构中物理闭塞区间界限的局限；由于可靠的列车定位方法，信号系统也不再受物理限制。由此发明了基于环线的列车控制系统。基于环线的CBTO在铁轨之间敷设很多电缆环，通过这些电缆环来确定列车的具体位置。列车确定其在线路上的位置并报告给铁路轨旁设备，轨旁设备根据这一信息以及联锁状况给后续列车发送一个“移动授权”。“移动授权”是列车安全行驶至下一个停车位置所需的一个正式授权。通过采用轨旁和列车双向通信的方法，CBT踪统不依靠轨道电路也能够判定列车位置；这也被用于增强对列车的运行和监控。因此，列车能够在更为接近的间

4、隔内运行，并保证对车辆的安全间隔，并增强列车控制的灵活性。随着计算机技术和无线通信技术的快速发展，列车控制技术又经历了一次重大的演进，基于无线的CBT集统应运而生。在继承了基于环线CBTC勺各种技术优势的基础之上，基于无线的CBTCS具庞大的通信容量，还能为地铁管理部门增加其它更多的运输操作功能，同时，更易于实现不同线路之间的互联互通。CBTCK统自投入正式商用以来，在世界范围已被广泛应用。在我国近期建设完成或者正在建设的地铁项目信号系统大都采用的是CBT盖统。CBT豉术是一项经过实践证明的成熟技术，并已被公认为列车控制技术发展的主流。一、CBTC勺优势（一）提高运能列车运行间隔被定义为相邻列

5、车经过轨道上某确定点的时间间隔。闭塞分区长度越短，列车之间的距离就越短。在轨道电路安装中，由于需要额外的硬件成本，较短的列车运行间隔并不经济。CBTCM以突破现有数字轨道电路行车运行间隔的瓶颈，最低达到70秒的运行间隔。（二）最少量硬件轨道电路系统需要在轨道沿线安装昂贵的硬件设备；这些设备暴露在各种天气下，并容易遭受蓄意破坏，需要进行艰难而且昂贵的维修。而且，这些硬件设备的安装成本也很巨大。CBTC系统简化了轨旁安装，只需要安装一个感应线圈（基于环线的CBTC或接入点天线（基于无线的CBTCo轨旁设备的减少意味着更为简单的维修程序和更低的使用周期成本。（三）缩短工程建设周期由于CBT评用了较少

6、的硬件设备，与轨道电路系统相比，基于无线的CBTCg装工作量小，而且调试工作不受天气影响，克服了轨道电路受气候影响引起调试参数不稳定的弱点，可达到比数字轨道电路更短的工程建设周期。（四）增加系统灵活性与兼容性轨道电路系统无法对不同型号列车的不同速度和制动性能进行处理，也不能很好地运行不同长度的列车，CBT盖统解决了这些难题。对于旧线改造，只需在既有信号系统上叠加使用既有信号系统进路设定和控制连锁的CBTC便可极大地提高路网效率。列车服务继续由现有信号系统提供，同时安装通信系统的接入点。一旦通信网络和铁路沿线设备投入使用，车载设备就会逐渐取代现有的ATP备，允许列车在新的运行规则下运行。（五）提高系统性能和安全性在列车运行过程中需要对其位置进行持续监控；通过CBTC系统，可以实时检测到列车是否达到了预测性能，并使系统或调度员对这种情况立即作出反应，及时纠正。（六）降低基建投资缩短车辆间隔，更为频繁地运行短编组列车可缩短站台长度和折返线（轨道上车辆折返的区段）。这将大幅降低投资成本。（七）易于互联互通已经建成一定地铁规模或准备建设相当地铁网络规模的国际大都市都在考虑互联互通。无线CBTCM有开放的接口,是能够实现不同厂家之间信号系统互联互通的最佳手段。二、小结