基于通信的列车控制系统性能和功能标准的分析
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摘要：分析了基于通信的列车控制系统性能和功能标准，得出和系统特征和分类及应用范围，列车配置、运行模式和运行速度调整的依据。
关键词：通信；列车控制系统性能；功能标准；分析
1CBTC系统的特征
CBTC系统的主要特征如下：a）高精度列车定位，脱离轨道电路b）连续，大容量，双向车―地数据通信c）车载设备和轨旁设备具备安全功能。
2 CBTC系统的分类
本标准规定，根据具体的应用，CBTC系统可以有不同配置。例如： a）仅提供ATP功能，不提供ATO和ATS功能；b）不仅提供ATP功能，根据具体运营需求还提供ATO或者ATS功能；c）作为在某一应用或者用连接备份系统的唯一的列车控制系统。
CBTC系统功能原理图见参考文献1。
3应用范围
本标准规定的CBTC性能和功能需求，适用于各种传输,包括轻轨,重轨、通勤火车运输系统,也适用于其他运输领域,如CBTC用于ATC时的自动人工运行。
NOTE―ASCE 21-96 [B3] 建立了与运行环境、安全要求、系统独立性以及用于APM系统的虚拟通信相关的额外需求。本标准的目的在于叠加各个等级的功能和不同厂商设备的互操作性,促进了主管部门的管理。所有CBTC系统应包括ATP的功能。
4 列车配置
CBTC系统应具有支持各类列车的配置的能力，包括：a）固定长度的单向列车一个或多个基本操作单元；b）固定长度的双向列车一个或多个基本操作单元；c）可变长度单向列车；d）可变长度双向列车。
CBTC系统必须能够支持混编列车，传统列车和特殊列车具有不同的运行特性。
5 列车驾驶模式
配备有CBTC的列车可能由单人或一组人员操作。CBTC系统也支持无人驾驶。
有人驾驶中，列车司机通常起引导列车的作用，负责列车在站间的运行。在多人操作时，调度员通常会从车内操作列车的。CBTC系统必须支持结合管理和操作显示的单人列车操作，显示在车载显示屏上。在多人操作时，管理信息应该显示在每个人的显示屏上。
本标准的目的在于无人监督和无人驾驶列车的操作。无人监督操作时，通常是无人驾驶列车。无人驾驶时，通常会有人员在列车上，但通常不在驾驶列车，司机对于列车操作不负责任，只负责故障恢复。
配备CBTC的列车(包括配备CBTC的维修车)可用于各种模式，这取决于列车运行在CBTC范围内还是非CBTC范围内，也取决于车载设备和轨旁CBTC设备的运行状态。
混合模式也被认为是正常操作模式，由有关主管部门规定，混合模式是在配备CBTC的列车和没有配备车载CBTC的列车运行在CBTC范围内同时操作，混合模式可用于以下方式：a）CBTC范围内的定期列表操作；b）CBTC范围内少见的，无规律的操作；c）新的CBTC系统切入时的过渡期；d）车载CBTC设备故障的结果。
5.1 CBTC范围内正常列车运行模式
5.1.1 装备CBTC的列车。按照管理部门的规定，装备CBTC的列车进入CBTC范围时，必须在ATP安全防护和CBTC系统保护下运行，列车必须具备人工操作，或是有自动CBTC系统操作（在有人员监控下）的能力。自动运行时，部分功能应该延续负责列车的运行和管理。
5.1.2 未配备CBTC的列车。按照管理部门的规定，未装备CBTC或者CBTC装备失效的列车，在CBTC范围内时，必须在辅助轨旁系统或操作程序保护下运行。
5.2 CBTC中失效列车操作模式。应用于轻轨、重轨、通勤轨有人操作时，工作需要在CBTC设备或者数据传输失效时，列车仍然能够通过降低速度，增加间隔，使列车连续安全运行。因此，CBTC系统必须设计成在失效和继续提供ATP所需的最小依赖的操作规程时支持降级操作的系统。这些通过CBTC本身或者备用轨旁系统（有关管理部门指定）或者两者的综合完成。
应用于无人操作自动旅客运输系统，按照管理部门的规定，CBTC系统必须被设计成为在发生失效时支持降级模式，也应该具有远程重启车载设备、支持自动推/拉车的恢复、手动操作和更换策略的功能。
基于故障分析和在操作程序的后备计划，必须利用降级操作方式和CBTC系统的恢复能力确定列车操作模式。这个计划的目标在于同5.3一起去除对乘客和乘务人员的隐患，继续提供旅客服务。
特别的，在CBTC范围内的失效模式运行，应当解决如下这些CBTC系统故障影响：a）所有列车在特殊区段的控制；b）特殊列车在所有区段的控制。
5.2.1在特殊区域控制内CBTC系统故障对所有列车的影响
在CBTC范围内，CBTC系统故障影响所有配备CBTC的列车在特殊区域的控制（如轨旁设备故障或是地车传输故障），列车必须在列车司机的控制下提供连续的安全操作。而且：a）具有辅助轨旁系统的保护（授权指定的权限）；b）严格遵守操作流程；c）综合a和b所述。
运行于故障模式的时，单个车载CBTC设备中的ATP必须继续发挥作用的以确保运行安全。
5.2.2在任意控制区域内CBTC系统故障对列车的影响。在CBTC范围内，CBTC系统失效影响影响一列装备CBTC的特殊列车在任何区域的控制（车载CBTC设备故障），在司机的控制下必须能够安全运行。而且：a）由备用设备保护；b）严格遵守操作流程；c）综合A和B所述。
作用于失效模式的时候，个体车载CBTC设备中的ATP必须继续发挥作用的直到确保安全。
5.3 正常列车在无CBTC区域内的操作模式。本标准将无CBTC区域定义为没有配备CBTC轨旁设备和CBTC车载设备的所有区段。
配置有CBTC系统的列车运行在无CBTC区域时必须包含必要的能够转换到CBTC区段的功能，除此之外，按照规定，在无CBTC区段内运行时，车载CBTC设备应该完成其他的ATP功能，例如限速或提供零速度检测。
按照规定，车载CBTC设备在无CBTC区段运行时，并不是只与车载设备相连，还应该与轨旁设备接口。在任何情况下，运行在无CBTC区段时，车载CBTC设备应该提供一个标准的CBTC操作指示，控制中心控制的车载CBTC设备和轨旁设备已保证标准的CBTC除外。标准的CBTC运行由完整的车载和轨旁设备支持。
5.4 在无CBTC区域内列车运行故障模式。在无CBTC区域，除了详细说明的执行某些ATP功能，将故障的车载CBTC设备对列车运行的影响降到最低限度。故障必须通知司机。
5.5 进入/离开CBTC区域。在正常环境和ATP区域内，无需停车，除非有其他操作。
6 列车运行速度
按照有关部门规定，CBTC系统必须能够满足对该标准的全部可能的列车运行速度的性能和功能要求。
参考文献：
[1] 铁道第二勘察设计院.地铁工程设计指南[M].北京:中国铁道出版社,2002.
[2] 贾利生,迟晓华,安海军.单轨条50Hz相敏轨道电路的应用[J].铁道通信信号,2005,41(1):7-8.
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