CBTC系统移动闭塞制式分析

CBTC系统移动闭塞制式分析

张晓波

南京地铁运营有限公司江苏南京210000

摘要：随着众多城市轨道交通线路客流量的持续上升，提高运行效率和灵活性的需求从未停止。但也应该清楚认识到：CBTC仅是一种控制手段，而不是控制口的；只有最终实现真正的移动闭塞，提高运行效率才是目标。

关键词：基于通信的列车控制；移动闭塞；行车间隔

1CBTC系统与移动闭塞系统

利用高分辨率的列车定位来实现连续的列车自动控制，独立于轨道电路之外，采用持续、高效、双向的车地数据通信，并由车载和轨旁设备来承担行车控制等安全功能。

IEEE电气和电子工程师协会并未对移动闭塞做出定义，而根据目前主流技术的应用理解及维基百科中对移动闭塞的相关描述，移动闭塞的主要特性可以归纳为：

移动闭塞系统通过计算机系统为每列车实时定义了安全距离。这需要同时具备所有列车的精确定位和实时速度，以及连续双向的车地信号设备的通信。移动闭塞允许列车间的距离进一步缩短，只需维持必须的安全距离间隔，因此提高了整条线路的通过能力。列车定位信息通过轨道上设置的有源或无源式信标，以及安装在车载设备中的转速计和速度传感器进行收集，而不依赖于轨道电路或计轴团。由于虚拟闭塞甚至固定闭塞也有可能满足车地连续双向通信的特点，因而也可以将其称为CBTC系统。

移动闭塞系统突破了物理分区限制，能够根据列车位置，动态控制列车速度和间隔。而固定闭塞或虚拟闭塞系统仍然依赖于轨道占用检查和联锁进路的排列。从列车控制原理上来说，仅等效于准移动闭塞方式。

对于移动闭塞而言，一类是基于联锁进路的移动闭塞系统，可单向实现移动闭塞追踪，但反向行车时一定要在轨旁布置反向信号机，且联锁系统需切换方向逻辑，未脱离固定闭塞理念，故可称之为准移动闭塞；另一类是完全基于列车实时位置的移动闭塞系统，可称之为纯正的移动闭塞系统，摒弃了轨旁联锁进路的传统固定闭塞概念，完全是以列车为中心的先进运营模式和理念。

2CBTC系统下不同闭塞制式在相同运营场景下的分析

对于移动闭塞系统来说，联锁设备无需排列进路，ATP列车自动防护）设备即可下发移动授权。这赋予了信号系统更加灵活的运营能力，可轻松实现列车双向运行。在不同的运营场景下，纯正移动闭塞系统的灵活应对能力非常必要。

2.1正常运营场景

2.1.1正常运营单向追踪

正常运营时，信号系统首先需要考虑的是安全和稳定，确保在交路运行时不出故障。对于这一基本要求，无论是固定闭塞（虚拟闭塞还是移动闭塞均可以较好的实现）。

2.1.2正常运营回库

列车正常运营回库情况。对于准移动闭塞系统而言，上行列车回库需要折返到下行线后才能按正常运行方向进人车辆段，列车走行线路较长，回库过程中还可能影响到其他正常运行的列车。而如果在纯正移动闭塞系统下，列车只需要原地换端就可以直接从上行线回库。可见，在纯正移动闭塞系统下列车走行距离更短，列车出人库效率更高，对整个线路其他列车的影响也更小。

2.1.3正常运营交路套跑

一些线路较长或客流量较大的线路，往往需要采用不同的交路进行配置。对于交路套跑的场景，纯正移动闭塞系统有着明显的优势。

对于纯正的移动闭塞系统，由于ATP设备精确定位每列车的位置，故列车的安全防护距离可以大大减少。当位于侧股的小交路运行列车已经出站且其移动授权已经延伸过道岔时，系统能仅将该道岔锁闭，使位于直股的大交路运行列车可以正常进站。

对于其他制式的CBTC系统，即使位于侧股的小交路运行列车已经出站且其移动授权已经延伸过道岔，系统也会锁闭该道岔，从而导致直股进路无法授权，进而无法设置直股上大交路运行列车的延伸防护区段，最终导致直股列车无法进站。即使前方距离足够，且通过特殊手段处理，列车能够进站，但由于前方道岔位于反位，列车也必须在进站前降速，从而对运行效率造成影响。

2.1.4正常运营折返区运行

在纯正的移动闭塞模式下，当正在站后折返列车换端且其移动授权已延伸过道岔准备折返到下方股道时，并不会影响直股进路的反向列车接车。因上方股道处列车的移动授权和保护区段可正常出清，所以反向列车可正常进站甚至发车。在准移动闭塞模式下，由于进路解锁基于联锁，当一列列车在道岔区折返时，CBTC系统将锁闭整个道岔区，从而导致其余列车的保护区段无法设置，移动授权也无法越过出站信号机形成有效保护距离，从而影响后车运行效率。类似的，站前折返时，纯正移动闭塞的信号系统能够实现列车在道岔区折返时不影响直股的列车正常进站，从而提升运行效率。

2.2CBTC系统下不同闭塞制式的异同分析

为实现双向运营及大小交路等高级功能，CBTC系统必须要具备连续双向的车地通信等能力。表1列出了CBTC系统不同闭塞制式要求的异同。

表1CBTC系统不同闭塞制式的要求

结语

对于普通运量的地铁线路来说，采用固定闭塞，虚拟闭塞及准移动闭塞制式的CBTC系统已经可以满足正常运营情况下的使用要求，但不具备双向ATO等灵活运营能力，且在故障场景下应对能力较弱。而纯正的移动闭塞系统较好的克服了以上的缺点，并且具有高度灵活的运营能力和故障应对能力。对于大运量的地铁线路来说，无论正常运行或是故障情境下的灵活处理，纯正的移动闭塞系统都是最好的选择。

上文介绍了墓于通信的列车控制系统（CBTC）的固定闭塞、虚拟闭塞、准移动闭塞及纯正的移动闭塞等制式。比较了CBTC系统不同闭塞制式的要求。纯正的移动闭塞制式具有高度灵活的运营能力和故障应对能力，在大运量的轨道交通中更为适用。