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1、CBTC与轨道电路的比较一、CBTC概述基于通信的列车控制（Communications-based Train Control, CBTC）系统是独立与轨道电路，采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全设备实现对列车的控制。是一种采用先进的通信和计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式。 其典型的机构见下图：ATS 子 系 统数据通信网络相邻CBTC地面设备CBTC地面设备CI子系统列车运行控制CBTC车载设备列车子系统至相邻CI系统 图1 典型的基于通信的列车控制（CBTC）系统结构框图CBTC技术发展源于欧洲连续式列车控制系统，经多年的发展一有了长足的
2、进步。CBTC以列车与地面的传输信息方式来划分，分无线、环线、漏缆及波导管等几种，带环线的CBTC技术最成熟的是阿尔卡特，无线CBTC技术最成熟的是庞巴迪。它摆脱了用轨道电路判别对闭塞分区占用与否，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性，较传统的基于轨道电路的列车控制系统比较，CBTC系统的优势主要表现在以下几个大的方面：第一，更简洁。从硬件结构看，系统以控制中心设备为核心，车载和车站设备为执行机构，车、地列车控制设备一体化。从功能上看，联锁、闭塞、超速防护等功能通过软件统一设计实现，不再分隔。因此，整个系统摆脱了积木堆叠式结构，而是一个统一的整体。系统结构更简洁。第二，更灵活。系统不需要新增任何
3、设备，自然支持双向运行，而且不因为列车的反方向运行，降低系统的性能和安全。所以，CBTC系统在运营时，可以根据需要，使用不同的调度策略。更灵活还表现在CBTC系统可以处理多条线路交叉，咽喉区段列车运行极其复杂的情况。另外CBTC系统内可以同时运行不同编组长度、不同的性能的列车。第三，更高效。系统可以实现移动闭塞，控制列车按移动闭塞模式运行，进一步缩短列车运行间隔。另外，CBTC系统可以进一步优化列车驾驶的节能算法，提高节能效果。在CBTC系统中，列车在线路的位置是优劣车本身确定的，然后通过车地通信系统，将该信息实时地报告给地面CBTC设备，这与传统列车位置通过轨道电路检测的方法不一样。实现车载
4、设备与轨旁设备间的实时双向通信，且信息量大，更大的技术优越性具体体现如下： 可减少轨旁设备，便于安装维修，有利于紧急状态下利用线路作为人员疏散的通道，有利于降低系统全生命周期内的运营成本。 系统不依靠轨道电路检测列车位置、向车载设备传递信息，有利于旧线系统的升级改造的实施，即有利于在不影响既有线正常运营的前提下，能够对系统进行升级改造，将对运营的影响降低最低。 便于缩短列车编组、加大列车运行密度，提高服务质量，并可以缩短站台长度和终端站尾轨长度，降低土建工程投资。 实现线路列车双向运行而不增加地面设备，有利于线路故障或特殊需要时的反向运行控制。 可以适应各种类型、各种车速的列车，由于移动闭塞系
5、统基本克服了准移动闭塞和固定闭塞系统地对车信息跳变的缺点，提高了列车运行的平稳性，增加了乘客的舒适度。 可以实现节能控制、优化列车运行统计处理、缩短运行时分等多目标控制。 移动闭塞系统，尤其是采用高速数据传输方式的系统，将带来信息利用的增值和功能的扩展，有利于现代化水平的提高。 确立“信号通过通信”的新理念，使列车与地面（轨旁）紧密结合、整体处理，改变以往车地相互隔离、以车为主的状态。另外，基于通信的ATC系统(CBTC)具有很高的可靠性，关键的设备均采取冗余的方式，同时还有备用的设备和降级运行的设备，辅助列车位置检测设备等，提高了系统降级使用的能力及安全性。二、轨道电路概述轨道电路是当两根钢
6、轨完整，且无车占用，即轨道电路空闲时，电流通过两根钢轨和轨道继电器，使轨道继电器吸起，前接点闭合，信号开放。当列车占用轨道电路时，电流通过机车车辆轮对，轨道电路被分路。由于轮对电阻比轨道继电器电阻小得多，使电源输出电流显著加大，限流电阻上的压降随之增加，两根钢轨间的电压降低，流经轨道继电器的电流减少到它的落下值，使轨道继电器落下，后接点闭合，信号关闭。同时，当轨道电路发生断轨、断线时，同样会使轨道继电器落下，原理图见图2。轨道电路长度一般在400米以下，控制距离为2.5-5公里不等，在长区间需要设置较多轨道电路，且轨道电路易受牵引回流、防迷流网布置的影响，有时受天气和钢轨光洁程度影响。 轨道电
7、路的工作状态根据轨道电路的基本要求，在设计、计算和研究时，应分析以下三个状态：（1）调整状态是轨道电路空闲、线路完整，受电端正常工作时的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最小，即电源电压最小，钢轨阻抗最大而道渣电阻最小。（2）分路状态是两条钢轨间被列车车轮对或其他导体连接，使轨道电路受电端设备能反映轨道被占用的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，即电源电压最大，钢轨阻抗最小而道渣电阻最大。（3）断轨状态是轨道电路的钢轨被折断时，轨道电路受电端设备能反映钢轨断轨的轨道电路状态；其最不利条件是参数的变化是通过轨道继电器的电流最大，除了与电源电
8、压最大，钢轨阻抗最小有关系外，还与断轨地点和道渣电阻大小有关。三、CBTC与轨道电路的简明比较 综合上述两方案的概述，可得出以下简明的特点比较： 系统方案项目 CBTC轨道电路车地通信特点实时双向通信地对车为连续车对地为点式车地通信方式无线通信轨道电路或车地通信环线的数字信号列车位置的检测方式利用通信技术依据轨道电路检测传输信息量大较小应用维护少多可靠性高高安全性高高运营效率高较高核心技术供应商多多互联互通较易开放受限制先进成熟性技术发展趋势，已成熟较普及建筑造价低高工作环境磁场干扰敏感天气、道渣电阻等要求高国内应用业绩较多多发展前景轨道交通发展的方向现阶段应用升级改造容易改造不易改造技术规范
9、较多多资源利用方面钢轨的利用率低钢轨利用率高系统方案项目CBTC轨道电路基于感应环线的CBTC系统基于漏泄同轴电缆的CBTC系统基于裂缝波导管的CBTC系统基于无线通信的CBTC系统模拟轨道电路数字轨道电路列车控制方式采用连续距离速度模式曲线控制方式采用连续距离速度模式曲线控制方式采用连续距离速度模式曲线控制方式采用连续距离速度模式曲线控制方式采用连续距离速度模式曲线控制方式采用“跳跃式”距离速度模式曲线控制方式车地通信方式感应环线漏泄电缆裂缝波导无线通信轨道电路轨道电路和车地通信环线车地通信特点实时双向实时双向实时双向实时双向地车单向地对车为连续，车对地为点式列车定位方式电缆交叉点应答器应答器应答器轨道电路边界轨道电路边界或加应答器满足的运营能力满足120秒行车间隔满足120秒行车间隔满足120秒行车间隔满足120秒行车间隔满足120秒行车间隔满足120秒行车间隔传输信息量较大较大较大较大很小较小传输速度等级K bit/sM bit/sM bit/sM bit/sH bit/s可靠性高高高高高高安全性高高高高高高先进成熟性较成熟成熟较成熟技术发展趋势成熟较成熟详细系统比较表
