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CBTC系统下列车移动授权及自动防护原理 李伟 深圳市地铁集团有限公司 广东 深圳 518000 摘要：随着我国轨道交通的发展，基于无线通信的列车控制系统 CBTC(Communication Based Train Control)已逐渐成为我国城市轨道交通控制 系统的发展趋势。CBTC系统采用高精度的列车定位、连续的车地双向通信方式， 使行车效率大大提高。本文参照深圳地铁2号线（蛇口线）URBALISTM列车控制 系统，介绍了CBTC系统的结构，并详细讨论了CBTC系统下列车移动的授权问题 和自动防护的基本原理。 关键词：CBTC系统，列车定位，列车移动授权，自动防护原理 中图分类号： R142 文献标识码： A 文章编号： 1.引言 目前，全国已有20多个城市正在建设和规划建设地铁等交通项目。CBTC系 统已经逐渐成为城市轨道交通信号系统的主流。CBTC系统最大的特点是采用独 立于轨道的车地双向通信设备，实时不间断连续传递信息，同时加上列车的精确 定位，实现移动闭塞的功能并控制列车移动授权。 2.CBTC系统的结构 一个典型的 CBTC 系统包括：列车自动监督系统 ATS(Automatic Train Supervision)、数据库存储单元DSU(Database Storage Unit)、区域控制器 ZC(Zone Controller)、计算机联锁CI(Computer Interlocking)、车载控制器 CC(Carborne Controller)和数据通信系统DCS(Data Communication System，包 括轨旁光纤骨干网、网络交换机、轨旁无线接入点以及车载无线设备)，CBTC的 基本结构如图1所示。 整个系统包括CBTC车载系统和CBTC轨旁系统,并通过DCS联系起来，构成 系统的核心部分，实现对列车的控制。 图1 CBTC结构示意图 3. 列车定位 3.1定位原理 CBTC系统列车位置是由列车本身确定，然后通过DCS系统实时传递至轨旁 CBTC设备。深圳地铁2号线URBALISTM系统采欧式信标进行列车定位，当列车 通过信标时，由列车信标天线激活地面上的信标，并向列车发送一个唯一的识别 号，CBTC系统可以在列车的运行线路上迅速、准确的捕捉到列车的具体位置。 当CC通过一个信标时，CC接收到信标识别并和线路配置数据比较以确定其在线 路上的位置。然后将该位置信息报告给ZC。CC周期性地计算其安全位置。在每 2次重新定位之间，CC根据测算经过上一个信标之后的位移计算其最大和最小可 能位置。列车的实际位置总是在这两个位置之间。这两个最大和最小可能位置之 间的距离称为定位误差。随着列车的移动，该误差将由于车轮的空转/打滑效应 而增加。该原理保证列车的实际位置总是在最大定位报告和最小定位报告之间。 检测到的最大和最小位置将被发送至 ZC用于计算自动防护 AP（Automatic Protection ）。 由于编码里程计安装在车轮上，列车运行时车轮的打滑、编码里程计固有的 误差和车轮磨损误差，而且误差会随着列车的运行距离增加而不断积累。在 URBALISTM系统中ATC会自动通过两个相隔21m的重定位信标重新进行初始化校 准里程计精度来消除计算误差，如果列车失去定位，系统能通过在线路上的任意 位置读取2个连续的信标重定位。 3.2自动防护 移动闭塞要确保线路上列车的安全间隔，ZC根据CC发送的位置报告为控制 范围内的每列车建立虚拟的安全包络(AP),它由列车定位的两端定义的：对于通 信正常的列车（CBTC），定位的一端被认为是车头，另一端是车尾。此两端之间 区域被定义为列车占用区域；对于通信故障的列车（CBTC或点式防护模式），或 未装备信号设备的列车，AP为所占用的辅助列车检测区域。CC每隔400ms发送 一次位置报告给ZC。主要信息为列车的最大和最小定位和速度，还有列车编号 及其相应的时间和时效性。如果列车驶出其自身的自动防护范围之外，ATP将实 施紧急制动。列车始终由AP安全地管理。 图2 自动防护（AP）示意图 3.3 AP更变 当列车开始行驶时，AP的大小和位置也随着不断变化。每次列车发送新的 定位信息时，相