所属栏目：通信论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:211
副标题#e#摘 要 本文主要通过对基于电缆环线移动闭塞(IL CBTC)ATC系统和基于无线通信移动闭塞(RF CBTC)ATC系统的主要性能进行分析比较，对我国目前城市轨道交通信号ATC系统的方案选择进行了初步探讨。
关键词 城市轨道交通 通信 移动闭塞 ATC 方案
Abdtract This article mainly by the analysis and comparison of main performance between loop line communication based train comtrol(IL CBTC) automatic train control system and radio frequency communication based train comtrol(RF CBTC) automatic train control system, and preliminary study on scheme selection for automatic train control system of urban rail transit signal in china.
Key words Urban rail transit ,Communication ,Moving block, Automatic train control, Scheme
1 ATC系统简介
信号系统是城市轨道交通自动化系统中的重要组成部分，该系统以安全为核心、以保证和提高列车运行效率为目标，在保证列车和乘客安全的前提下，通过调节列车运行间隔和运行时分，实现列车运行的高效和指挥管理的有序。城市轨道交通信号系统的自动化水平较高，系统协同性较强，通常又被称为列车自动控制（ATC）系统。
列车自动控制（ATC）系统包括列车自动监控（ATS）子系统、列车自动防护（ATP）子系统、计算机联锁（CI）子系统和列车自动运行（ATO）子系统。ATC系统通过车载设备、轨旁设备、车站和控制中心组成的控制系统完成列车运行控制。
ATC系统自上世纪七十年入运用至今，经历了三十多年的发展，技术日趋成熟，为使列车控制技术经济指标更加合理，世界各国纷纷开发了先进的ATC系统，ATC系统按闭塞方式分类有三种类型：
基于固定闭塞方式的ATC系统
基于准移动闭塞式的ATC系统
基于移动闭塞式的ATC系统
在上述三种类型的闭塞制式中，由于固定闭塞方式的ATC系统属阶梯式控制方式，限制了行车效率的提高，因此，现在工程对固定闭塞方式不予以推荐和比较。基于模拟轨道电路的准移动闭塞系统因其抗干扰能力差和信息量小，一般也不予推荐。
本文就基于通信的移动闭塞ATC系统进行讨论。
2 基于通信的移动闭塞ATC系统简介
基于通信技术（CBTC）移动闭塞ATC系统通过车地之间双向、连续、高效的信息通信，使车载信号设备的信息能够和地面轨旁信号设备信息进行交换，从而有效地确定列车位置，并计算出前后列车间的相对距离。列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上设定的安全距离计算和控制的，最终确保前后列车的安全追踪间隔。这种ATC系统能够实现车--地双向通信，由于没有预先设置的闭塞分区，不以固定闭塞分区为列车追踪的最小单元，使得系统较准移动闭塞系统具有更大的运用灵活性和更小的行车间隔，也因此具备了更大的运行调整能力。如图2－1所示。 
图2-1 移动闭塞ATC系统连续曲线速度控制示意图
基于通信技术的移动闭塞ATC系统就车－地双向信息传输方式而言，可分为：
基于电缆环线传输方式；
基于无线通信技术和数#p#副标题#e#据传输媒介的传输方式。
按无线扩频通信技术方式可分为：直接序列扩频和跳频扩频方式。
按数据传输媒介传输方式可分为：无线电台、裂缝波导管和漏缆等传输方式。
基于感应环线的移动闭塞ATC系统利用轨旁感应环线作为车地通信传输媒介和列车定位工具。具有代表性的系统供货商是阿尔卡特公司和西门子公司。该制式系统成功投入运营的工程项目有许多，主要有阿尔卡特公司在加拿大温哥华SKYTRAIN线、英国伦敦DOCKLANDS轻轨线、中国武汉轻轨一号线等。
基于无线通信的移动闭塞ATC系统采用无线通信技术实现车地通信传输和列车定位。具有代表性的系统供货商是阿尔卡特公司、西门子公司、通用电气公司、阿尔斯通公司和邦巴迪公司。目前，多个无线通信移动闭塞系统工程项目在进行中，3个已正式开通运营，它们是阿尔卡特在拉斯维加斯的Seltrac基于无线通信移动闭塞系统，通用电气在美国奥克兰-旧金山（BART）线的改造项目，阿尔斯通在新加坡东北线的URBALIS 300基于裂缝波导移动闭塞系统，邦巴迪在旧金山机场线的Flexiblok (2004年定名为CITYFLO*650)。西门子公司正在为纽约卡纳西线，巴塞罗那和巴黎地铁，升级它的基于感应环线系统到无线通信移动闭塞系统(首个应用在巴黎地铁14号线)。另外，阿尔卡特公司正在实施巴黎地铁13号线、香港和韩国的无线Seltrac 系统以及北京地铁4号线。西门子公司正在实施广州地铁4号线、5号线，北京地铁10号线已投入运营。阿尔斯通在北京地铁二号线信号系统更新改造工程和北京首都机场线信号系统工程已投入运营，上海10号线CBTC无人驾驶正在实施。
3 基于通信的移动闭塞ATC系统主要性能分析
3.1 车－地通信传输
3.1.1 基于感应环线移动闭塞ATC系统
基于感应环线移动闭塞ATC系统车－地通信传输参数如表2-1所示。
车－地通信采用主从应答方式，地面轨旁设备为通信主站，各个车载设备为从站。地面轨旁设备按顺序轮流向所辖区域内的所有列车车载设备发送控制命令，并要求相应车载设备应答。地面轨旁设备和车载设备通常的轮循周期为1秒，并保证最长3秒钟内列车与地面能够交换信息一次。列车通过感应环线与地面实现实时双向通信，列车将列车车次号、运行方向、列车位置和实际速度实时传递给地面轨旁设备，地面轨旁设备根据正线所有列车位置信息，经过计算生成列车的运行权限，传递给列车，内容包括停车点位置、最大允许速度、运行方向和车门控制等信息。
3.1.2基于无线通信移动闭塞ATC系统
基于无线通信移动闭塞ATC系统车－地通信传输采用无线通信技术，实现列车与地面双向实时通信。对基于无线通信的移动闭塞系统，地面设备可以直接向无线通信网络系统发送信息，由无线通信网络系统将该信息路由传递给车辆。基于无线通信技术的车地通信传输信息容量比较大，能够满足较大容量的传输要求。列车通过无线网络与地面实现实时双向通信，列车将自身车次号、运行方向、列车位置和实际速度实时传递给地面轨旁设备，地面轨旁设备根据正线所有列车位置信息，经过计算生成列车的运行权限，传递给列车，内容包括停车点位置、最大允许速度、运行方向和车门控制等信息。
3.2 列车定位
3.2.1 基于感应环线移动闭塞ATC系统
基于感应环线移动闭塞ATC系统列车的初始定位点由两根感应环线的边界确定，当列车经过感应环线边界时，前后接收到的通信报文中含有不同的感应环线标识号，从而确定列车所经过的环线边界，达到列车定位和位置校准的目的。车站定点停车定位采用对位环线#p#副标题#e#或应答器方式，达到所要求的停车精度。
3.2.2 基于无线通信移动闭塞ATC系统
基于无线通信移动闭塞ATC系统在地面设置含有绝对位置信息的应答器，当列车从上方经过时，为列车提供绝对位置信息，达到为列车定位和位置校准的目的。车站定点停车采用对位环线或应答器方式，达到所要求的停车精度。
4 系统特点
线路没有固定划分的闭塞分区，列车间隔是动态的，并随前一列车的移动而移动。
列车间隔是按后续列车在当前速度下所需的制动距离，加上安全余量计算和控制的。
制动的起点和终点是动态的，轨旁设备的数量与列车运行间隔关系不大；
运行间隔小，通常列车最小运行间隔可做到80～85s。
采用先进的通信的地-车双向传输，信息量大。
减少了牵引回流对信号系统的谐波干扰，可靠性高。
支持灵活多变的运行，很容易实现双方向运行。
采用无线网络重叠覆盖方式，形成实时双向双通道冗余结构，以提高系统的可用性。
与准移动闭塞系统相比，具有更高的运营效率。现场轨旁设备少，运营维护工作量小。
无线通信移动闭塞系统作为旧线升级改造是一种最佳的选择，在不影响既有线正常运营的前提下，能够对系统进行升级改造，将对运营的影响降低最低。
无线通信移动闭塞系统能够通过无线网络规划，实现各系统（如通信、供电）之间的无线接口。
易于实现城市轨道交通地铁线路之间的互联互通。
5 结论
基于感应环线移动闭塞ATC系统，目前在国内外已经有多个项目开通投入使用，具有多年的使用运营经验，技术相当成熟，选择此制式不会有任何技术风险。
而基于无线通信移动闭塞ATC系统，目前在国内开始或即将实施的项目已经开始出现并逐步增多，在国外已经有开始投入运营的应用实例。基于无线通信的移动闭塞ATC系统在技术上已经基本成熟，具备有较好的应用前景。
参考文献
1 曾小洁，王长林，张树京编著 《基于通信的轨道交通运行控制》 同济大学出版社 2007年
2 林瑜筠主编 《城市轨道交通信号设备》 中国铁道出版社 2006年
3 《地铁设计规范》GB50157-2003