城市轨道交通信号CBTC系统控制探讨

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　　摘 要 在城市轨道交通迅速发展的过程中，交通信号系统也随之取得了进步。应用CBTC系统，能够使城市轨道交通管理需求得到满足。基于这种认识，本文对城市轨道交通信号CBTC系统进行了分析，结合系统控制原理对系统在列车运行控制和通信控制方面的应用进行了探讨，为关注这一话题的人们提供参考。
　　关键词 城市轨道交通；CBTC系统；DCC控制
　　引言
　　在城市轨道交通中，多数新建城市轨道交通线路采用CBTC系统实现交通信号管理，能够利用车—地双向实时通信对列车运行进行控制，在提高行车效率的同时，保证行车安全。对城市轨道交通信号CBTC系统进行分析，需要掌握系统控制原理和方法，以便使系统得到较好推广应用，从而有效推动城市轨道交通事业的发展。
　　1 城市轨道交通信号CBTC系统分析
　　在不同城市轨道交通线路上，采用的交通信号管理系统有一定差别，所以CBTC系统结构功能并不完全相同。从总体上来看，大致包含列车自动监控系统、区域控制器、数据通信系统、车载控制器和存储系统等部分，能够对列车运行进行自动监控和保护调度[1]。实际在应用CBTC系统时，还要根据具体功能需求进行系统各部分的配置。其中，列车自动监控系统能够对列车运行进路进行控制，在接收区域控制器传输的各种数据信息的基础上，对车载控制器采集到的列车运行速度和位置等信息进行分析，将数据传送至轨道旁的区域控制器上，对列车移动进行授权管理，并利用车载控制器进行列车运行速度等条件的调整，保证列车运行安全。在整个过程中，数据通信系统负责系统数据的实时传输，存储系统负责进行数据信息存储，从而为系统控制功能的实现提供信息支撑。在城市轨道电路中，CBTC系统独立存在，能够实现大量车地数据的相互传送，对列车运行时间间隔进行控制，促使线路通过率得到提高。由于系统在设施较少的轨道两旁安装，所以设备调试和维修不会受到周围设施影响，设备之间能够进行相互联络。此外，系统具有较高自动化程度，能够实现自动控制。
　　2 城市轨道交通信号CBTC系统控制研究
　　2.1 系统控制原理
　　系统自动控制功能的实现，主要依靠调度控制中心的DCC控制器，能够实现多车站控制中心的控制管理，为相邻车站间的控制交接提供支持。通过管辖区内各基站，车站控制中心能够与覆盖范围内的车载设备取得联系。列车运行经过一个区段时，车载设备可以通过里程计装置、GPS和查询应答器等装置确定列车位置、速度等信息，并将数据发送给车站控制中心。通过各基站，车站控制中心能够将数据发送给调度控制中心DCC。根据区段前后列车运行状态和线路参数等，控制中心能够确定合理的列车运行间隔时间，并通过比较确定区段内后车信息状态能否达到要求，从而生成正确的驾驶策略，实现列车运行的自动控制调节。采用系统，需要对列车运行信息进行实时监控，保证列车运行安全。采用该种控制方式，能够使各级调度掌握任意区段中列车运行信息，对区段列车运行进行协调控制。依靠检查和平衡手段，系统可以实现车—地间通信传输，对列车运行进行闭环控制，所以具有较高可靠性。采用的DCC控制器需要实现列车运行智能控制，拥有比较和判断最佳区间的能力，以便使列车运行不必要的制动和加速得到减少，在增强列车舒适度的同时，实现燃料节省[2]。针对区段内各运行列车，系统需要将采集到信息发送给各管理系统，避免出现参数错设等人为错误，从而加强城轨交通信息化管理。
　　2.2 列车运行控制
　　在列车运行的过程中，运行的空间间隔将得到不断调整，需要采用移动闭塞技术进行数据的不断修改，即在跟踪前车车尾的同时，对后部列车目标距离和速度进行计算。实际进行列车运行控制时，需要保证系统定位精度。采用全球定位系统GPS，能够利用卫星发射信号与地面控制系统进行列车定位。利用卫星发射的伪距信号，能够实现列车三维定位，精度能够达到3-5m。根据线路参数，能够实现信号修正，使定位精度得到进一步提高。在列车速度测算方面，可以采用惯性导航系统，利用加速度计、光纤陀螺等装置对列车运行加速度进行測量，通过积分运算确定列车速度，并对线路坡度、曲线等参数进行测量。在轨道旁，需要完成定位系统安装，配合测量仪器实现列车定位。此外，在列车上可以进行无线测距定位系统的安装，利用扩频无线电设备进行无线电传播时间的测量。适当提高信号频率，能够实现列车精确定位。通过系统软件，对各种信息进行分析和预算，能够实现系统连锁控制、超速防护等各种功能，使列车运行得到有效控制。
　　2.3 系统通信控制
　　从系统通信传输角度来看，系统需要采用双向传输技术满足系统通信控制要求。采用双向通信技术，能够实现车—地双向通信，借助无线通信方式实现大量数据的及时传输，促使列车制动距离得到缩减。使用查询应答器属于高速点式数据传输设备，依靠电磁感应原理工作，能够在特点地点实现与地面的双向通信。地面应答器安装在轨道一侧，内部对位置值进行了存储。在列车对应应答器位置上，安装有查询天线，能够向地面持续进行信号发射，在与地面应答器对准瞬间促使应答器将位置信息发送给列车，达到列车定位的目标。除了采用该方法，也可以通过在两轨间进行交叉型回线布置进行系统通信传输。在回线布置时需要每隔25m进行一次交叉，在列车经过交叉点时可以实现信号电压过零变化的检测，然后由控制中央根据地址码进行列车定位，实现列车与地面间的双向通信，通信速率能够达到1.2kbit/s。通过对沿线交叉点相关信息进行搜集，然后利用轨间电缆能够将信号传输至相应列车。
　　3 结束语
　　通过对城市轨道交通信号CBTC系统进行研究可以发现，采用该系统对列车运行和系统通信进行集中控制，能够对列车运行进行实时监控和调度，保证系统信号通信速率和质量，所以可以为城轨交通安全运行提供保障。在城市交通拥堵问题日渐严重的背景下，加强CBTC系统的应用推广能够促进城市轨道交通事业的发展，为人们出行节约大量时间。
　　参考文献
　　[1] 张妍莹，祝陶美，王涛.CBTC系统列车运行间隔控制仿真研究[J].铁道通信信号，2018，54（10）：57-61.
　　[2] 管文丽，孙传增.基于CBTC系统的地铁信号与安全门联动控制及接口分析[J].数字通信世界，2017，（12）：71，124.
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