（原文：《大(dà)國地鐵！一(yī)文看懂發展中(zhōng)的國産地鐵CBTC系統》）

我(wǒ)(wǒ)國CBTC的發展

CBTC系統的發展曆史

在采用CBTC作爲ATC的主要制式之前，基于數字軌道電路和應答器的準移動閉塞是ATC的主要模式。由于這種制式具有較高的可靠性、合理的性價比，已經具有充分(fēn)的運行經驗，其列車(chē)運行間隔（100-150s）已能滿足絕大(dà)多數軌道交通運營部門的要求，因此，這類系統至今仍是軌道交通建設的首選制式。然而，随着軌道交通的發展，這類制式的弊病也已日益凸顯。

首先，由于目前世界上各種準移動閉塞的信息傳輸頻(pín)率、通信協議等均不一(yī)緻，導緻了在一(yī)個城市或一(yī)個地區的軌道交通網中(zhōng)各條線路的列車(chē)不能實現聯通聯運。

其次，大(dà)多數基于數字軌道電路的準移動閉塞，爲了實現調諧和電平調整，不得不在鋼軌旁側設置軌旁設備，而這對于軌道交通的日常維護工(gōng)作是非常不利。

再次，由于以鋼軌作爲信息傳輸通道，因此傳輸頻(pín)率受到很大(dà)的限制，導緻車(chē)-地之間通信的信息量較低，而且傳輸性能也不穩定。

最後：“準移動閉塞”距真正意義上的“移動閉塞”還有差距，因此，列車(chē)運行間隔的進一(yī)步縮短和列車(chē)運行速度的提高都将受到限制。

由于基于準移動閉塞模式ATC有這些弊端，所以，從上個世紀70年代末開(kāi)始，日本及歐美等國家就開(kāi)始研發基于通信爲基礎的列車(chē)運行控制系統。

基于軌道電路的列控系統是從19世紀末開(kāi)始從有到無，到蓬勃發展，把這看作是構成列車(chē)運行控制系統發展的第一(yī)階段，那麽基于通信的列車(chē)控制系統（CBTC），則标志(zhì)着列車(chē)控制系統發展的又(yòu)一(yī)個新的曆史階段。

CBTC是一(yī)種采用先進的通信、計算機技術，連續控制、監測列車(chē)運行的移動閉塞方式，擺脫用軌道電路判别對閉塞分(fēn)區占用與否，突破了固定閉塞的局限性；實現列車(chē)與軌旁設備實時雙向通信且信息量大(dà)，改變了以往列車(chē)運行時信息隻能由軌旁設備向車(chē)上傳遞，信息量少的缺點；大(dà)大(dà)減少軌旁設備，安裝維修方便，在進一(yī)步完善其降級使用模式後，有利于降低運營成本；便于短編組、高密度運行，可縮短站台長度和端站尾軌長度，提高服務質量，降低土建工(gōng)程投資(zī)；CBTC确立“信号通過通信”的新理念，使列車(chē)與地面(軌旁)緊密結合、整體(tǐ)處理，改變以往車(chē)-地相互隔離(lí)、以車(chē)爲主的狀态。這意味着隻要車(chē)-地通信采用統一(yī)标準協議後，就易于實現不同線路間不同類型列車(chē)的互聯互通。

當前，CBTC系統已經成爲城市軌道交通領域的最核心技術之一(yī)，國際列車(chē)裝備及制造巨頭在過去(qù)幾十年裏紛紛研制出各種CBTC系統并迅速占領了各地市場。

作爲全球城市軌道交通發展最迅速的國家，中(zhōng)國的CBTC市場十分(fēn)巨大(dà)，研制出國産的CBTC系統不僅是降低中(zhōng)國地鐵建設成本的需要，更是中(zhōng)國城市軌道交通整個産業逐漸走向國産化的曆史要求。

國産CBTC系統                         

當前，中(zhōng)國的城市軌道交通發展迅速，在北(běi)京、上海這樣的城市，城市軌道交通已經成爲市民出行的首選方式，但城市軌道交通依然很難滿足城市快速發展的需求，突出表現就是城市軌道交通的運行效率越來越難以滿足市民的出行要求，導緻地鐵列車(chē)擁擠不堪。通過采用CBTC信号系統提高列車(chē)運營安全度、提升運行效率、縮短運行間隔便成爲當前可選方案之一(yī)。

但長期以來，CBTC技術被國外(wài)個别大(dà)的企業所壟斷，爲了擺脫長期依賴國外(wài)進口技術的局面，我(wǒ)(wǒ)國國内信号廠商(shāng)緊密跟蹤國際技術發展，走自主創新研發道路，經過艱苦努力和技術攻關，探索研制出了具有獨立知(zhī)識産權的、先進的CBTC系統。

其中(zhōng)，中(zhōng)國鐵道科學研究院、北(běi)京交控科技有限公司、北(běi)京全路通信信号研究設計院等企業走在前列。幾家單位通過多年的攻關，均研制出不同類型的各種CBTC信号系統，對中(zhōng)國的城市軌道交通建設做出了突出的貢獻。

1、FZL300型CBTC系統

FZL300型CBTC系統是北(běi)京全路通信信号研究設計院在基于數字軌道電路列控系統FZL100型的基礎上，升級而成的新一(yī)代CBTC系統。

該系統主要由基于通号集團國産的中(zhōng)心和車(chē)站ATS子系統；通号集團國産的DS6-60型計算機聯鎖子系統；軌旁ATP/ATO設備，采用的是通号集團國産的DS6-60型區域控制器設備、LEU（數據傳輸設備，用于接收列控中(zhōng)心傳送的數據報文并發送給有源應答器和應答器設備以及車(chē)-地通信環線設備；基于通号集團國産的FZL.Z20型車(chē)載ATP/ATO設備；數據通信子系統，有線通信網絡采用基于标準協議的SDH骨幹傳輸設備和高端的交換設備，無線通信網絡采用基于WLAN協議的無線接入設備等部分(fēn)組成。

FZL300型CBTC系統作爲通号公司自主研發的ATC系統，其特點十分(fēn)明顯：①能夠提供包括ATS、聯鎖、ATP、ATO、無線及監測設備在内的系統解決方案，且該系統還具有較高的自動化水平，可實現自動運行、時刻表、自動調整、自動進路等功能；②由于加裝了TWC環線，系統的點式後備模式可實現3分(fēn)鍾的列車(chē)追蹤間隔要求，提高了運行效率；③支持不同類型、不同控制等級的列車(chē)混運，系統可自動識别上述列車(chē)，并自動提供相應的間隔防護；④可實現中(zhōng)心及本地兩級控制，在ATS完全故障的情況下(xià)，可自動轉換至聯鎖設備控制，對行車(chē)調度具有很高的可用性。

根據通号公司發布的信息顯示，FZL300型CBTC系統在2008年開(kāi)始系統的研制工(gōng)作，2011年完成軟件研發和室内測試，2011年底準備開(kāi)展現場試驗工(gōng)作，2012年，該系統的部分(fēn)子系統已通過了歐标SIL4級認證，還有一(yī)些子系統将相繼通過勞氏安全認證。

該系統的各個子系統平台在伊朗地鐵，唐山中(zhōng)低速磁浮試驗線，長春輕軌3、4号線等工(gōng)程中(zhōng)均有應用。

2、LCF-300型CBTC系統

LCF-300型CBTC系統是北(běi)京交控科技有限公司依托北(běi)京交通大(dà)學、軌道交通控制與安全國家重點實驗室、軌道交通運行控制國家工(gōng)程研究中(zhōng)心自主創新研發的，目前在國内應用最成熟的一(yī)套CBTC系統。

在2010年1月25日大(dà)連舉行的“CBTC自主創新及其經驗總結新聞發布會”上，相關專家評論道，LCF-300型CBTC系統首次采用了自主設計的包含基于無線自由波/波導管的CBTC控制、基于應答器的點式控制及基于計軸的站間聯鎖控制等三級控制方式的系統方案，完成了區域控制中(zhōng)心、數據通信系統、車(chē)載設備等CBTC系統核心設備的工(gōng)程化樣機研制；首次在前期研究成果的基礎上，按照工(gōng)程化标準，在大(dà)連快軌三号實際運營線建立的全長8.9公裏城軌CBTC系統中(zhōng)試試驗線；首次實現了CBTC系統ATO控制下(xià)移動閉塞多車(chē)追蹤運行、區域控制中(zhōng)心切換、無線自由波與波導管結合車(chē)地信息傳輸、屏蔽門控制等ATP/ATO系統的各項功能，系統性地進行了自主研發CBTC系統的靜态、動态試驗與系統穩定性測試等；試驗表明CBTC系統各項技術指标達到中(zhōng)試預期的目标和要求，爲北(běi)京亦莊線示範工(gōng)程的成功實施奠定了堅實基礎。

另外(wài)，LCF-300型CBTC系統是一(yī)個基于無線的移動閉塞系統，實現了工(gōng)程化的拼圖式産品體(tǐ)系，且軌旁設備少、設備體(tǐ)積小(xiǎo)、價格低；根據列車(chē)自主定位，通過計算後續列車(chē)的位置，給出最佳制動曲線，切實提高了區間的通過能力；通過與車(chē)輛的配合，實現了開(kāi)門狀态下(xià)的折返，節省了折返換端時間，提高了系統的折返能力；完整的駕駛台和完備的數據記錄故障診斷功能。

目前，該系統已成功獲得了英國勞氏總部批準頒發的一(yī)般産品安全證書(shū)，其主要安全功能滿足SIL4要求，且已經已應用于北(běi)京地鐵亦莊線、昌平線、14号線、7号線等線路，市場反應良好。

3、MTC-Ⅰ型CBTC系統

MTC-Ⅰ型CBTC系統是中(zhōng)國鐵道科學研究院和廣州市地下(xià)鐵道總公司聯合開(kāi)發研制。整個系統主要由6個子系統組成：由中(zhōng)心和車(chē)站本地控制設備組成的FZy型ATS子系統；TYJL-Ⅲ型二乘二取二安全冗餘結構的計算機聯鎖子系統，包括計軸設備和國産歐标應答器設備；基于CPCI工(gōng)業計算機平台開(kāi)發的ATO列車(chē)自動運行子系統；包括二乘二取二冗餘架構的車(chē)載VOBC和軌旁ZC設備組成的ATP列車(chē)控制子系統；基于SDH同步數字系列骨幹通信網和車(chē)-地無線通信網構建的DCS子系統；進行系統設備維修信息收集、管理的TJWX型微機監測子系統。

據了解，MTC-Ⅰ型CBTC系統由以下(xià)技術特征：在已有ATS、聯鎖、系統集成、系統聯調等技術資(zī)源基礎上，繼承、開(kāi)發、集成、創新相結合，完全自主研發的完整的CBTC系統；最大(dà)限度地采用統一(yī)的安全計算機平台，減少硬件闆卡種類，提高系統通用化水平，降低維護成本；提供包括連續級、點式級、聯鎖級在内的不同運行等級以及多樣化的駕駛模式，支持不同類型和編組列車(chē)混跑運行；具備點式等級下(xià)ATO駕駛模式和站台屏蔽門聯控功能。

作爲廣州地鐵參與研制的一(yī)套ATC系統，MTC-Ⅰ型CBTC系統已在廣州地鐵進行了全面的現場試驗，并且研發同步由英國勞氏鐵路進行了安全認證，所有安全設備都達到了SIL4标準，已經依托廣州地鐵實際工(gōng)程，實現工(gōng)程化應用。

4、iCBTC系統

iCBTC系統是卡斯柯信号有限公司通過引進國外(wài)技術，經消化吸收再自主創新研發，且日趨成熟的基于車(chē)-地雙向無線通信的移動閉塞控制系統。該系統主要由：區域控制器/線路中(zhōng)心單元ZC/LC；數據存儲單元DSU；聯鎖CI；中(zhōng)心及車(chē)站ATS；車(chē)載控制器CC；LEU等軌旁設備構成。

主要特點有：後車(chē)的地址終端（EOA）可以是前車(chē)的尾部，不用劃分(fēn)虛拟區段，真正實現了移動閉塞；隻需要2條網線即可實現車(chē)載設備首尾熱備，簡化了接口與維護成本；其ATS系統在國内地鐵已廣泛應用，且與各個廠家進行過接口，擁有更貼近用戶習慣的操作界面；适用空間波和波導等多種方式的車(chē)-地通信方式，并支持這2種方式在同一(yī)線路上的混合配置。

據了解，卡斯柯的iCBTC系統不計劃進行點式的安全認證，其研發設計是将點式與CBTC融合，統一(yī)進行安全認證。目前該公司正在與上海申通地鐵公司合作，在上海10号線已經開(kāi)展了工(gōng)程化應用。（注：本文内容轉載至網絡）