 随着通信技术特别是无线电技术飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统，CBTC应运而生。CBTC全称是Communication Based Train Control System，也就是基于通信的列车自动控制系统，广泛应用于轨道交通领域。今天咱们就来了解一下CBTC，一起来看看吧！  01 CBTC工作原理 信号系统是为运营服务的，下面通过从运营角度出发，简单理解CBTC的工作原理。 试想一下，假设我们要负责一条铁路运输线路的运营，线路上有3个车站（A站、B站、C站）。一开始，不同车站间的乘客数量很少，只需要安排了1列车，在A站与B站之间、B站与C站之间来回运行。此时不用担心车辆会出现撞车的情况，毕竟只有1列车。同时，如果我们希望能够更好的对车辆运营情况进行监督，比如实时获取车辆的位置、预测车辆的到达时间、安排车辆的发车计划，可以通过语音通话系统+人工计划来实现，不需要辅助设备。  随着客流量的增长，单列车已无法满足站点间的运输需求，因此需要增加列车数量。这时，按照原有的单线铁路运营方法显然不行了，需要改为复线。为了确保列车运行安全，避免追尾和超速，自动列车保护系统的需求应运而生，通过技术手段保障列车运行安全。  此外，随着列车数量的增加，单纯依赖人工管理效率太低，因此ATS（自动列车监控系统）的需求也随之产生，目的是实现更高效的列车调度和管理。 随之而来的问题是，当列车抵达终点站（例如A站）时，如何使其转到反向轨道运行呢？  采用上图的方案显然不切实际，因为列车车身较长，而站台宽度有限，缺乏足够的空间来布置这样的线路。因此，必须探索其他解决方案，这就引出了道岔。道岔能够引导列车转换轨道，确保列车能够顺畅地改变行驶方向，无需占用过多空间，从而解决了空间限制与列车运行需求之间的矛盾。  如上图所示，通过在终点站处使用交叉渡线，可以实现列车在终点站的顺利折返。以B站开往A站的列车为例，当列车到达A站时，先让乘客全部下车，然后通过车站后的交叉渡线，让列车移动到A站开往B站的轨道线路上，这种方式叫站后折返。同理，C站的方式称为站前折返。 随着道岔设备的引入，相应的控制设备也就必须要增加了，因此需要部署CI（计算机连锁）系统。简单的办法是在轨道沿线设置信号机（信号灯），通过不同颜色的灯光指示，司机可以清晰地判断是应该在信号机前停车，还是继续往前走。  随着乘客数量进一步增加，设备越来越多，靠人工操作设备的方式又显得不够用了，由此衍生了信息化手段对各种运营设施进行管理。通过配备DCS系统（数据通信系统），把所有系统都联通起来，通过配备列车定位设备，实时获取列车精确定位......再往后，为了降低运营成本和安全风险，增加列车自动驾驶和智能运维功能，至此，一套CBTC系统就配齐了。  CBTC的特点是用通信网络来实现列车和地面设备的双向通信，用实时汇报的列车位置和计算移动授权的移动闭塞来代替固定的轨道区段闭塞实现城市轨道交通中的列车运行控制。注意，这里面有一个关键点，对于轨道占用的管理，是由地面设备CI来实现保护的，即CI根据约定好的轨道占用使用规则，通过信号灯、行车命令等方式，实现对路权的分配。 02 CBTC系统组成 CBTC系统是一个复杂的分布式控制系统，主要由控制中心设备、车站设备、轨旁设备、车载设备及网络通信设备五大部分组成。  CBTC系统总体架构 （1）控制中心设备。主要由CBTC系统中ATS子系统的设备构成，负责站场信息、列车信息的监督和对列车运行的控制功能。 （2）车站设备。车站根据设备布置和功能需求的不同，分为设备集中站和非设备集中站两种类型。绝大多数的车站设备位于设备集中站，包括区域控制器设备（ZC）、数据存储单元设备（DSU）、计算机联锁设备（CI）、车站ATS设备等，负责联锁关系运算、移动授权计算、数据库及临时限速管理、车次号追踪等功能。 （3）轨旁设备。主要包括应答器设备和计轴设备，主要功能为区段占用/空闲状态监测、列车定位及向列车发送后备模式下的移动授权信息等。  （4）车载设备。主要包括车载控制器（VOBC）、测速测距设备、人机交互设备、应答器车载设备和无线车载设备,主要功能包括列车自动防护、列车自动驾驶及与司机进行人机交互。 （5）网络通信设备。包括地面骨干通信网络和车地双向大容量通信网络两部分，负责CBTC系统各子系统间的高速、安全、实时数据传输。 03 CBTC的发展方向 （1）互联互通型CBTC系统（I-CBTC） 轨道交通的互联互通是指列车可以在一条以上的线路上安全运营，并且要求相对应的车辆、信号、通信、供电、线路限界和运营等方面能够一致，实现从一条线到另一条线的无缝过渡。互联互通的信号系统是轨道交通互联互通的基础和前提条件。互联互通的CBTC系统是基于统一规范和标准，实现不同厂商的信号设备互联互通，实现列车跨线运营的CBTC系统。   （2）基于CBTC的全自动运行系统（FAO） 全自动运行系统是以现代信息技术提升运营服务水平为目的的新一代城市轨道交通系统,是系统自动化程度的最高等级。全自动运行系统引入了全自动运行自动控制、优化控制、人因工程等领域的最新技术，将进一步提升轨道交通的自动化程度。  （3）基于车车通信的列车运行控制系统 基于车车通信的列车运行控制系统就是将车站、区间设备的功能转移到车载控制器实现，车站和区间少布置甚至不布置设备，依靠车载自主控制来实现列车运行控制的大部分功能。例如原来由轨旁、ZC、CI实现的测速定位、运行间隔控制、道岔控制等功能，全部由车载设备来实现。基于车车通信的列车运行控制系统的技术特点就是对常规CBTC系统进行设备精简，由车载来实现列控系统的大部分或者全部功能，减少车站及区间设备的布置。  目前，CBTC已广泛应用于城市轨道交通领域，例如地铁、轻轨和市域铁路。国内北京、上海等城市的地铁线路，以及法国巴黎、西班牙马德里等国际都市的轨道交通系统均采用CBTC技术。部分铁路干线也在试点CBTC与ETCS（欧洲列车控制系统）的融合应用，以实现更高速度下的智能调度。 (部分内容来源：logY、新浪教育、科技资讯，铁道知识局等，网络资源仅供学习交流，入有侵权联系删除) |
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