国产CBTC系统的应用研究

张兵兵

*北京城建设计研究总院 助理工程师，100037 北京

面对密度、速度以及大客流的快速增长而带来的压力，基于通信的列车控制技术 (CBTC)无疑成为提高北京地铁线路运营效率的最佳措施。为了摆脱长期依赖国外进口技术的局面，我国国内信号厂商紧密跟踪国际技术发展及用户需求，走自主创新研发道路，经过艰苦努力和技术攻关，探索研制出了具有独立知识产权的、先进的轨道运行控制系统。现将几家国产CBTC系统的结构及特点做一简单介绍。

1 MTC-Ⅰ型CBTC列车控制系统

MTC-Ⅰ型CBTC系统是中国铁道科学研究院和广州市地下铁道总公司联合开发研制的，主要由以下6个子系统组成:①由中心和车站本地控制设备组成的FZy型ATS子系统;②TYJL-Ⅲ型二乘二取二安全冗余结构的计算机联锁子系统，包括计轴设备和国产欧标应答器设备;③基于CPCI工业计算机平台开发的ATO列车自动运行子系统;④包括二乘二取二冗余架构的车载VOBC和轨旁ZC设备组成的ATP列车控制子系统;⑤基于SDH同步数字系列骨干通信网和802.11g车-地无线通信网构建的DCS子系统;⑥进行系统设备维修信息收集、管理的TJWX型微机监测子系统。

该系统技术特征:①在已有ATS、联锁、系统集成、系统联调等技术资源基础上，继承、开发、集成、创新相结合，完全自主研发的完整的CBTC系统;②最大限度地采用统一的安全计算机平台，减少硬件板卡种类，提高系统通用化水平，降低维护成本;③提供包括连续级、点式级、联锁级在内的不同运行等级以及多样化的驾驶模式，支持不同类型和编组列车混跑运行;④具备点式等级下ATO驾驶模式和站台屏蔽门联控功能。

MTC-Ⅰ型CBTC系统已在广州地铁进行了全面的现场试验，并且研发同步由英国劳氏铁路进行了安全认证，所有安全设备都达到了SIL4。下一步将依托广州地铁实际工程，实现工程化应用。

2 LCF-300型CBTC系统

LCF-300型CBTC系统是北京交控科技有限公司依托北京交通大学、轨道交通控制与安全国家重点实验室、轨道交通运行控制国家工程研究中心自主创新研发的，主要组成为:①ATP/ATO轨旁子系统ZC;②ATP/ATO车载子系统VOBC;③数据通信系统DCS;④其他厂商配套的ATS系统和计算机联锁系统。

这是一个基于无线的移动闭塞系统，主要特点:①实现了工程化的拼图式产品体系，且轨旁设备少、设备体积小、价格低;②根据列车自主定位，通过计算后续列车的位置，给出最佳制动曲线，切实提高了区间的通过能力;③通过与车辆的配合，实现了开门状态下的折返，节省了折返换端时间，提高了系统的折返能力;④完整的驾驶台MMI和完备的数据记录故障诊断功能。

该系统已于2010年5月底获得了由英国劳氏总部批准颁发的一般产品安全证书，其主要安全功能满足SIL4要求。LCF-300型CBTC系统已应用于北京地铁亦庄线和昌平线，亦庄线在2011年已开通CBTC级运行。

3 FZL300型CBTC系统

FZL300型CBTC系统是北京全路通信信号研究设计院在基于数字轨道电路列控系统FZL100型的基础上，升级而成的新一代CBTC系统。主要组成为:①基于通号集团国产的中心和车站ATS子系统;②基于通号集团国产的DS6-60型计算机联锁子系统;③轨旁ATP/ATO设备，采用的是通号集团国产的DS6-60型区域控制器设备、LEU和应答器设备以及车-地通信环线设备;④基于通号集团国产的FZL.Z20型车载ATP/ATO设备;⑤数据通信子系统，有线通信网络采用基于标准协议的SDH骨干传输设备和高端的交换设备，无线通信网络采用基于WLAN协议的无线接入设备。

该系统特点:①能够提供包括 ATS、联锁、ATP、ATO、无线及监测设备在内的系统解决方案，且该系统还具有较高的自动化水平，可实现自动运行、时刻表、自动调整、自动进路等功能;②由于加装了TWC环线，系统的点式后备模式可实现3 min的列车追踪间隔要求，提高了运行效率;③支持不同类型、不同控制等级的列车混运，系统可自动识别上述列车，并自动提供相应的间隔防护;④ATS可实现中心及本地两级控制，在ATS完全故障的情况下，可自动转换至联锁设备控制，对行车调度具有很高的可用性。

FZL300型CBTC部分子系统已通过了欧标SIL4级认证，还有一些子系统将相继通过劳氏安全认证。该系统的各个子系统平台在伊朗地铁，唐山中低速磁浮试验线，长春轻轨3、4号线等工程中均有应用。

4 iCBTC系统

iCBTC系统是卡斯柯信号有限公司通过引进国外技术，经消化吸收再自主创新研发，且日趋成熟的基于车-地双向无线通信的移动闭塞控制系统。该系统主要由:区域控制器/线路中心单元ZC/LC;数据存储单元DSU;联锁CI;中心及车站ATS;车载控制器CC;LEU等轨旁设备构成。

该系统的特点为:①后车的地址终端 (EOA)可以是前车的尾部，不用划分虚拟区段，真正实现了移动闭塞;②只需要2条网线即可实现车载设备首尾热备，简化了接口与维护成本;③其ATS系统在国内地铁已广泛应用，且与各个厂家进行过接口，拥有更贴近用户习惯的操作界面;④适用空间波和波导等多种方式的车-地通信方式，并支持这2种方式在同一线路上的混合配置。

该系统不计划进行点式的安全认证，其研发设计是将点式与CBTC融合，统一进行安全认证。目前该公司正在与上海申通地铁公司合作，在上海10号线开展工程化应用。

5 实际应用中一些需要注意的问题

1．车载冗余控制的转换问题。有的车载设备及网络首尾互为冗余，有的不冗余，只是单端采用二乘二取二或三取二结构的车载ATP冗余设备。当车载设备采用首尾互为冗余时，其车载冗余转换的同步问题不得影响系统的正常工作。

2．前后车运行联动的问题。目前系统虽然支持不同控制级别列车的混跑，但当CBTC级别的列车追踪点式列车，或点式列车追踪CBTC列车时，其前车车载设备在不同的故障情况下、前车在不同控制级、不同驾驶模式下运行对后车运行的影响，以及前后车追踪间隔的设置等，都是必须要解决的问题。

3．闯红灯防护的问题。在点式级别下，由于没有连续的车-地通信，而应答器的作用范围有限，司机很难做到对列车的误启动保护，有些厂商(如交控科技)采用作用范围为4～5 m的环线应答器，可对列车误启动起到有效防护。建议将此方式作为解决闯红灯防护这一问题的标准来参考。

4．车-地无线传输及同站台换乘车站无线干扰的问题。车-地之间的无线传输对信号传输质量稳定性的影响，以及现场不同系统的复杂信号干扰对线路开通调试带来的困难，甚至在运营阶段由于通信不稳定而导致的列车紧急制动等问题，在系统的研发设计阶段应尽早引起注意。

5．CBTC系统互联互通的问题。CBTC系统的互联互通是未来城市轨道交通网络化建设和运营管理的要求，各方合作推进编制一套适合我国的CBTC系统互联互通技术规范，实现不同厂商地面设备与车载设备间的互联互通，将更有助于CBTC国产化的发展。

6 结束语

我国轨道交通已步入“黄金发展时期”，为摆脱国外的技术垄断，提升我国城市轨道交通信号技术国产化水平，携手国内合作伙伴打造国产先进、安全、可靠、完整的城市轨道交通信号系统，对降低城市轨道交通的建设投资和运营成本，推动我国城市轨道交通事业的健康发展，具有重大意义。

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