CBTC

*北京城建设计研究总院

助理工程师,100037北京

收稿日期:2010-12-09国产CBTC 系统的应用研究

张兵兵

*

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。

1MTC-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。

2LCF-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。

3FZL300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、

94—2011年8月铁道通信信号

August 2011第47卷第8期RAILWAY SIGNALLING &COMMUNICATION

Vol.47

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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3min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。

4iCBTC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 5m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。

参考文献

[1]曾小清,王长林,张树京.基于通信的轨道交通运行控制[M].北京:同济大学出版社,2007.

[2]唐涛,郜春海,李开成,等.基于通信的列车运行控制技术发展战略探讨[J].都市快轨交通,2005,18(6):

25-29.

[3]朱翔.实现基于通信的列车控制互联互通的若干思考[J].城市轨道交通研究,2006(9):6-8.

[4]徐智群,周平.向无线CBTC城市轨道交通列车控制系统演进[J].上海信息化,2005(6):32-33.

(责任编辑:张利)

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铁道通信信号2011年第47卷第8期

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