城市轨道交通ATC系统结构

CBTC（基于通信的列车控制）系统是新型的地铁交通ATC系统，包括采用感应环线和无线通信的CBTC系统，尤其是后者将在我国地铁交通中得到最广泛的应用。CBTC（Communication Based Train Control，简称CBTC）系统是基于通信的列车控制系统，它采用感应通信或无线通信技术，实现了车—地间双向、大容量的信息传输，构成新型列车控制系统，是实现移动闭塞制式的最佳技术手段。CBTC综合利用3C[计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）和控制技术（Control）]技术代替轨道电路技术，在真正意义上实现了列车运行的闭环控制。采用感应通信或无线通信可以达到连续通信的目的，能够提供连续的列车安全间隔保证和超速防护，在列车控制中具有更好的精确性和更大的灵活性，并能更快地检测到故障点。而且，移动闭塞可以根据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度，尽可能缩小列车运行间隔，提高行车密度。此外，这种系统与传统系统相比将大大减少沿线设备，安装维修方便，有利于降低运营成本。CBTC系统的基本特点是列车与地面之间有各种类型的无线双向通信。CBTC系统的使用代表着目前世界上列车运行控制系统的发展趋势，是近年来国际、国内城市轨道交通领域认可采用的一种闭塞方式。它摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占用与否，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性。

2 CBTC发展历史

2。1 CBTC的由来

地铁能安全畅通的完成运输任务，离不开先进的列车控制系统，它的主要作用就是对列车进行控制，确保运行安全，提高运输效率。传统的列车运行控制系统主要是基于轨道电路的列车控制（Track Circuit Based Train Control，TBTC）系统。该系统技术成熟，安全可靠，但由于TBTC系统基于轨道电路来检测列车位置并向列车发送控制信息，而轨道电路存在性能和功能上的缺陷和限制，使得TBTC系统成为限制轨道交通运输效率提高的瓶颈，主要体现在如下几点。

①轨道电路限制了列车位置检测的精度。列车位置检测的最小分辨率为轨道电路区段，任意一部分轨道电路被占用，整条轨道电路都将认为被占用。过长的区段设置会产生较大的行车间隔，直接导致运行效率下降，过短的区段设置需要更多轨道电路设备，从而增大了投资。

②传输信息量有限。列车提速及行车间隔减小，需要更多考虑前方线路坡度、弯道情况、前车位置、速度等情况来确保行车安全，这使得列车信息需求量增大。若要实现ATP、ATO等功能，对信息量的要求将更大。轨道电路受工作原理和工作环境的限制，无法满足列车控制信息量增长的需要。

③轨道电路易受到天气地理环境及电磁环境影响。道岔电阻变化、雨水、环境温度和列车分路不良等都会对轨道电路性能产生影响。

④轨道电路至今无法实现车对地的通信，因此列车运行相关信息无法有效传送给地面设备。

为改善轨道电路存在的上述弊端，提出了大量新型的控制理念和方法，如在列车与地面之间增加信道来实现列车到地面方向的通信。20世纪60年代，我国著名专家汪希时教授提出了“移动自动闭塞系统”，指出使用无线方式可以实现车地间双向通信。到20世纪80年代，依靠数字通信技术、无线通信技术、编码技术的迅速发展，许多发达国家都根据自己的实际情况开展了这方面的研究，并取得了一些初步的成果，如美国的先进列车控制系统（Advanced Train Control System, ATCS）、欧洲列车控制系统（European Train Control System，ETCS）、法国的实时追踪自动系统（ASTREE）等。这种基于车—地双向通信的列车运行控制系统被称为基于通信的列车控制（Communication Based Train Control，CBTC）系统，是目前全球轨道交通界公认的最先进的列车控制技术，它代表当今世界范围内信号技术的发展趋势。多年的实践已经证明，CBTC系统是一种成熟的、安全的、可靠的和优越的技术。