高速铁路智能交通系统中的CBTC技术分析

赵汝强

摘 要：在智能交通系统中采用CBTC技术可以提高高铁运行的效率和保证列车运行中的安全。本文分析研究国内外CBTC技术的研究应用现状，探讨我国高铁灾害CBTC技术的组成部分。

关键词：CBTC技术；高铁；列车控制

CBTC系统是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。它的传输信息量大、速度快。既可以实现固定的自动闭塞系统，也可以实现移动的自动闭塞系统，大大减少区间敷设电缆，减少一次性投资的资金，同时可以实现运行管理。

1 国外CBTC技术的发展现状

1.1 欧洲列车控制系统——ETCS

2001年欧盟确定了ETCS成为欧洲强制性技术规范。ETCS系统可以实现欧洲高速列车的互通互用，安全高效，同时实现互通互用还降低了各国铁路运输成本，扩展了市场。

到今天，欧洲列车控制系统分成ETCS0级——ETCS3级，逐步脱离地面设备，实现基于通信的列车控制。ETCS 0级指的是ETCS车载设备+传统列控系统。ETCS1级是指地面信号+查询应答器+轨道电路。ETCS2级是指轨道电路+查询应答器+GSM-R。ETCS3级指的是查询应答器+GSM-R。

1.2 日本新干线列车控制系统——ATC

日本使用的列车控制系统是自己开发的“自动列车控制系统”（ATC），它分为地面设备主体多段式ATC和车载主体数字一段式ATC。这个控制系统优点是当前方有列车的话，后续列车会自动地实施刹车和减速。即使前方列车遇到停电或列车故障，后续列车也会自动刹车，不会发生冲撞问题

1.3 北美先进列车控制系统——ATCS

先进列车控制系统是采用无线技术和计算机技术，通过人造卫星和雷达控制铁路行车的。由列车本身检测列车所在位置，通过无线通信将列车位置信息送到地面，地面中心根据来自各列车的位置和站内进路状态等信息，决定列车可以安全运行的区间和速度，并通过无线通信报告列车，列车再根据来自地面的信息以及线路坡度、列车制动能力等数据计算出安全运行的速度。

2 国内列车控制系统——CTCS

国内CTCS技术借鉴了欧洲ETCS系统，并根据国内铁路实情做了相应的修改。分成了6级，即CTCS4、CTCS3D、CTCS3、CTCS2、CTCS1、CTCS0。CTCS-2通过ZPW2000轨道电路检测列车的位置，CTCS地面设备据列车占用情况和运营计划通过轨道电路+应答器向列车连续发送行车命令，由列控车载设备实现列车运行的安全控制。CTCS-2级相比ETCS-1增加了轨道电路传送列控数据，弥补了ETCS-1信息不连续的缺点。

3 高速铁路CBTC技术分析

3.1 无线信息传输技术

CBTC技术是基于无线信息传输技术的，所以必然离不开无线信息传输技术，两者是相辅相成的关系。无线信息传输技术主要有以下几种：

①FDMA（频分多址）技术。这是我国最早采用的无线通信技术，FDMA为每一个用户指定了特定的信道，在呼叫的过程中，其他用户不能共享这一频段。②TDMA（时分多址）技术。TDMA是在一个宽带的无线载波上，将时间分成周期性的帧，每一帧再分成若干时隙，每个时隙就是一个通信信道，分给一个用户。③CDMA（码分多址）技术。CDMA为每个用户分配了各自特点的地址码，利用公共信道来传输信息，地址码相互具有准正交性，用来区别地址，在频率、时间和空间上皆有可能重叠。

3.2 移动闭塞技术

为保证列车运行安全，须保证列车间以一定的安全间隔运行。传统的固定闭塞技术，是列车间必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔，目前的移动闭塞技术是采用应答器来判断分区占用并传输信息，可以告知后续列车继续前行的距离，列车根据距离采取相关的减速或制动。它可以缩小列车的安全间隔距离，充分的利用线路利用效率，提高运营效率。

移动闭塞技术将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元，移动闭塞分区即由一定数量的单元组成，单元的数目可随着列车的速度和位置而变化，分区的长度也是动态变化的，移动闭塞技术取消了物理层次上的划分。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息传递给列车，控制列车运行。

3.3 列车定位技术

①轨道电路定位。这是最基本的列车定位方法，它可以在不需对当前设备做较大改动就能实现列车定位，而且相对比较安全，适用的范围也很广。而定位的精确度则是取决于轨道电路的长度。②计轴定位。它是以计算机技术为核心，加上外部设备，利用统计车辆轴数来检测相应轨道区段占用或空闲状态的技术。计轴定位安全性较高，但是精确度不高，需要与其他的测速装置配合使用。③测速定位。它是通过不断测量列车的即时运行速度，对列车的即时速度进行积分的方法得到列车的运行距离。

4 结束语

CBTC技术是基于通信技术，集计算机技术、卫星定位技术、自动控制等技术于一体的高新技术，将其运用于高速铁路的智能交通系统中，可以加强列车的运输、控制管理，同时促进铁路运行的安全。我国高速铁路智能交通系统的发展将会带动我国铁路事业的发展，提高铁路的运输效率。

[参考文献]

[1]王旭业，焦名.基于无线通信列车控制系统的研究[J].科技信息（学术版），2008（15）.

[2]雷锡绒.基于无线通信的列车控制系统中的数据通信子系统分析[J].城市轨道交通研究，2012，15（4）.