CBTC系统中接近锁闭区段的计算与应用场景说明

闫贝贝，徐恒亮

在地铁CBTC系统中，进路锁闭分为预先锁闭和接近锁闭［1］。预先锁闭应在进路选通、有关联锁条件具备时构成［2］；接近锁闭在信号开放、进路的接近锁闭区段占用时构成［3］。当构成接近锁闭后，取消进路时需等待一段时间，确保列车安全停稳后方可解锁进路［4］。在CBTC系统中，由于ATC车载系统和车地无线通信的引入，以及CBTC和BM的不同模式存在，使得计算接近锁闭区段长度时，需考虑CBTC系统自身的特点并综合不同的条件［5］。

1 接近锁闭区段长度的计算

1.1 CBTC模式接近锁闭区段的计算

CBTC 模式下，分为3 个部分进行计算：触发制动到开始施加制动的时间内，列车走行的距离D1；施加制动后，列车完全停车走行的距离D2；不确定的距离D3。

由于接近锁闭区段的长度是与安全相关的参数［6］，在计算D2 时，列车初始速度需考虑线路最大限速。通常先采用本线路最大的限速值，估算出一个最大的停车距离；再按照这个距离，从进路始端信号机方向开始，判断这个距离范围内可以覆盖的最大限速，若该距离范围中有更小的限速出现，则采用更小的限速值计算，如此迭代下去，直到没有出现更小的限速值，则此时计算的结果为最后算得的结果。计算流程见图1。

图1 D2计算流程简图

D3 由一些系统检测不到的长度组成，如列车车钩长度、区段检测盲区等。

综上，CBTC 模式下的接近锁闭区段长度为D1+D2+D3，只有列车占用相关信号机防护方向后方D1+D2+D3 长度范围内的区段时，才构成接近锁闭。

1.2 BM模式接近锁闭区段的计算

BM 模式接近锁闭区段的长度，除了考虑上述CBTC 模式下的D1，D2，D3 外，还需要考虑BM模式下信号机的预告信标位置。

当轨旁ZC 设备或者车地无线通信故障时，CBTC 可降级为BM 模式运行。在BM 模式下，列车读取点式信标，获取信号机、道岔状态，对列车进行ATP 安全防护。为提高列车运行效率，通常在距离主体信号机一段距离内，放置一个预告信标，预告该主体信号机状态，让列车提前预知前方信号机为允许状态，避免列车在区间停车。

如图2所示，信号机X2的预告信标为B2，B2将预告X2 的状态。当列车经过B2，进入L1 范围内，此时列车获取X2是允许状态。若接近锁闭区段不包含B2，则会出现未构成接近锁闭时，列车就已读取B2，获取X2 为允许状态。此时由于不构成接近锁闭，CI不需要延时解锁，就可直接取消进路，但这时车载已经获取X2为允许状态，认为进路仍然有效，将出现进路已解锁但车载仍授权运行的危险状况。

图2 接近锁闭区段长度计算简图

为避免上述危险场景，BM 下的接近锁闭区段长度，必须覆盖至预告信标B2 的这段距离L1。另外，列车读取B2 前，联锁检测区段的占用以及预告信标B2接收到前方信号机X2为禁止状态也都存在一定的延时，在这段延时内列车走过的距离，也需要考虑进接近锁闭的长度计算中。如果只考虑L1，那么构成接近锁闭后需人工取消进路时，就会出现列车读不到X2是禁止信号的情况。

因此，BM 模式下，分为2 个部分进行计算：信号机到预告信标间距离L1；联锁检测区段占用、预告信标接收到前方信号机为禁止状态的时间内，列车走过的距离L2，最后再加上计算过程中的D3。

由于日常运营中，存在CBTC与BM 混合运行的情况，所以接近锁闭区段最终计算结果要取CBTC 和 BM 计算的最大值，即 Max （CBTC，BM）。

1.3 跨联锁边界接近锁闭区段的计算

在实际应用中，经常会出现接近锁闭区段跨越2 个联锁区域的情况。接近锁闭区段为信号机的相关属性定义，因此跨联锁边界的接近锁闭区段需要在2个联锁区域之间传递相关的信息。

如图3 所示，在计算跨越联锁边界的接近锁闭区段时，需考虑如下过程中的延时：T1，列车被联锁1 范围内的计轴/轨道电路检测到占用；T2，计轴/轨道电路将占用信息传给联锁1；T3，联锁1传递接近锁闭区段占用信息到联锁2；T4，联锁2传递信号机状态到区域控制器；T5，通过车地无线通信，区域控制器将信号机状态传输到车载控制器。

需注意，无车地无线通信下的BM 模式，没有T5。

2 不同应用场景下接近锁闭的说明

构成接近锁闭后，需要等待一段时间保证列车停稳后，方能解锁进路，这段时间称为接近锁闭解锁时间［7］。接近锁闭解锁时间是按照列车以接近区段内最大速度运行时，触发列车制动到完全停车的时间［8］。

2.1 CBTC与BM模式

如图3 所示，CBTC 模式下，车载与轨旁通过车地无线通信。当构成接近锁闭后，若取消进路，此时联锁系统会将已经开放的进路始端信号机关闭，并通过图3 中的步骤T4，将取消进路信息传递到区域控制器，区域控制器通过步骤T5，回缩列车的授权终点至始端信号机，保证列车在接近锁闭时间内，列车在信号机前停车。由于接近锁闭解锁时间考虑最不利条件下可保证列车停车的时间，因此一般情况下，列车停车后，接近锁闭时间还未结束，但此时列车已经停稳，进路解锁没有安全风险，还要等待剩余的时间才能解锁，于是在一定程度上影响了运营效率。为此，利用CBTC 模式下车地通信通道，车载控制器可将列车停稳信息发送到区域控制器，区域控制器授权联锁提前解锁进路，从而在保证安全的前提下，减少实际解锁的时间，提高了进路使用的效率。

图3 跨联锁区域的接近锁闭信息传输

BM 模式下，车载与轨旁无线通信不可用，故列车的停稳信息无法送至区域控制器和联锁。一旦构成接近锁闭，若需要解锁进路，则需要等待接近锁闭时间全部走完，进路才能解锁。由于BM 模式为CBTC 降级下使用，多为故障导致的降级情况，不能像CBTC 模式那样提前解锁，因此运营效率较CBTC 模式低。只能等到接近锁闭时间结束，可保证列车安全停稳，也可保证行车安全［9］。

2.2 多分支接近锁闭

无论是CBTC 还是BM 模式，在很多情况下，接近锁闭区段会根据道岔分成多个路径，构成多分支的接近锁闭区段。如图4 所示，以X2 为始端的进路X2—X1，接近锁闭区段为G4，G3，G2，G1，G7，G8，G9，G10，G11，G12，G13。但并不是这些分支中的某一个区段占用，都会构成接近锁闭条件。联锁系统在构成接近锁闭时，根据P1、P2 的定位、反位，将旁路无关的区段。例如进路X2—X1 已经建立，X2 信号已经开放，道岔P1 为反位，通向侧向，道岔P2 不管是什么位置，该进路均是由P1 反位方向接车，故构成接近锁闭的区段只有G4，G3，G7，G8，G9，G10。其他接近锁闭区段占用，均不构成接近锁闭。

图4 多分支接近锁闭区段

2.3 无条件接近锁闭

在线路的一些特殊位置，如本线路与相邻线路的联络线、正线与车辆段/停车场接口处等，由于两线路采用不同的联锁系统，受相互传递信息、变量等限制条件，接口处进路始端信号机可定义为无条件接近锁闭，即该信号机不定义接近锁闭区段。只要进路建立，信号开放，即构成接近锁闭，若要解锁进路，需等待接近锁闭时间结束，才能解锁进路［10］。由于这些地方大多数的操作都是非正常运营时段，因此，无条件接近锁闭不会影响运营效率。

3 结束语

综上，CBTC系统在保证安全的前提下，可根据系统特点，按不同模式、不同路径与场景，对接近锁闭区段的长度进行计算，且根据不同场景应用不同的方法，提升系统的安全性和效率。上述计算，在多条已开通地铁线路中得到实际应用，如苏州地铁4 号线、苏州地铁3 号线以及南京地铁S8 线等CBTC线路，使用效果良好，可以在类似地铁线路中，在计算接近锁闭区段的长度时，作为参考。