地铁CBTC行车组织降级模式的研究

摘要：CBTC作为目前最先进、运行效率最高的移动闭塞信号系统，在国内外城轨交通项目中已得到广泛应用。国内目前处于地铁大发展的黄金时期，各城市在建或近期开通的线路几乎都采用CBTC系统。并设计有后备模式，本文分析了目前普遍采用的降级模式模式及问题，并研究优化行车组织降级模式。

关键词：CBTC ；行车组织；降级模式

中图分类号：U231文献标识码： A

信号系统作为城市轨道交通设备系统的重要组成部分，在城市轨道各系统中拥有核心地位，它的发展经历了骑马的人在列车前面打手势、臂板信号机、色灯信号机几个阶段后，逐渐发展成为列车自动控制系统。CBTC系统是目前最先进、应用最广泛的移动闭塞系统。国内地铁CBTC系统基本都设计有后备模式,但移动闭塞故障后单纯降级到后备模式或电话闭塞对运营影响较大，本文将简析目前常用的降级模式，研究并优化更合理的行车组织降级模式。

一、CBTC系统概述

CBTC系统（基于通信的列车控制系统，英语：Communication-based Train Control）是传统信号系统的现代化技术，集成了无线电通信和自动化控制技术，主要包括：列车自动监控（ATS）、列车自动防护（ATP）、列车自动运行（ATO）、联锁、数据传输（DTS）和车地通信等子系统（TWC）。近几年国内大部分地铁信号采用西门子、庞巴迪、卡斯柯、阿尔卡特、北京交控等数十家国内外知名公司CBTC系统。这些CBTC系统都主要有以下特点：

1、采用移动闭塞列控系统，列车之间追踪运行，既保证安全，又能缩短行车间隔、提高运行效率；

2、采用先进的控制技术、计算机技术、冗余技术、网络技术和通信技术，无线独立频段能有效地解决隧道路径效应、干扰等问题，实现连续、稳定、可靠的车地通信传输；

3、系统可靠性高，ATP和联锁采用2乘2 取2 冗余结构，ATS和ATO采用双机热备冗余结构，车载ATP/ATO 为2 取2 冗余结构，双套车载设备构成2 乘2 取2 冗余结构；

4、有多种驾驶模式，能适应无人自动驾驶到人工驾驶转换需求，车载ATO 采用平滑协调的控制技术，有预加速、减速功能，实现列车节能运行和提高旅客乘坐舒适度；

5、系统容量大，一个联锁区域ATP、ATO 及联锁系统可以管理五六十列车。

7、系统具有完善的自检和自我诊断功能。

二、CBTC系统降级常用方式及问题

作为城市轨道交通重要的信号系统,列车自动控制系统是一个庞大复杂且具有高技术含量的行车指挥自动化系统,其中任何设备或环节发生故障,都会对运营产生影响。故障时必须通过降级确保持续、安全运营。CBTC系统的后备模式即为自动站间闭塞（定义：同一站间区间同一时间只允许一列车运行），目前国内多数地铁CBTC故障时采用降级到后备模式，或降级到电话闭塞行车。

电话闭塞也称为人工闭塞，是当基本闭塞设备故障不能使用时,由车站行车值班员(简称“行值”)以站间行车电话记录的方式办理闭塞的方法。电话闭塞法是在没有机械、电气设备控制的条件下,仅凭站间行车电话联系来保证列车行车间隔,由于安全程度较低,只能是一种临时代用的行车闭塞方法。办理闭塞时还需要行调、司机、行值之间密切而有序的配合才能完成，不但行车效率低，而且容易因人为失误造成行车安全事故。2011年7月23日甬温线高铁追尾和2011年9月27日上海地铁10号线信号失电故障造成两车相撞等事故都是与人工闭塞未严格执行作业流程相关。

CBTC模式行车时，在某些单个信号机或单个区间通信故障的情况下，可以不降级为电话闭塞行车，应通过寻求一种既能保障行车效率又能保证行车安全的降级方式。

三、CBTC多层级行车组织降级模式研究

1、行车组织降级模型建立

根据信号系统的各种故障类型以及每种故障对列车运行的影响，对行车组织降级模式进行了五级划分，形成了表1《行车降级模式简表》。划分旨在最大程度上降低因故障造成的影响和行车效率、细化降级流程、便于各岗位操作。

表1 行车降级模式简表

五级降级流程在原有“移动闭塞-后备模式-电话闭塞”的经典三级降级模式下，增加了“一车一令法”和“电话联系法”。主要解决了单个信号机/单个区段红光带故障或设备集中站区域红光带，设备集中站范围内红光带、信号红灯，中心和车站ATS能监控列车相对位置等情况直接降级到电话闭塞造成严重影响行车效率的问题。新增两种闭塞方式定义（一车一令法：列车根据行调命令发车，一个列车、一个命令，此方法应用于故障1小时内，超过1小时不能修复则降级为电话联系法。 电话联系法：通过电话联系确认区间空闲的方法，请求方法和电话闭塞相同，但不需要填写路票和向行调报点，简化了电话闭塞流程，同时又能确保安全）。

五级闭塞模式中，高一级别闭塞模式向下降级时视故障情况可以逐级降级，也可越级降级。具体降级关系如图1所示。箭头所指都可以降级。

图一 行车组织降级流程

2、主要降级流程和注意事项

（1）移动闭塞法降级为自动站间闭塞法。适用于两种情况：第一、列车车地通信中断。行调应先确认停车区间列车运行前方无其它列车运行，再授权车地通信中断列车以全人工驾驶模式驾驶，凭地面信号机显示运行，同时应加强对车地通信中断列车所在区间监控。通信中断列车运行前方设置为后备模式，当该车驶离后备模式区间后，取消后备模式设置。第二、区间车地通信中断。行调应先确认停车区间内列车运行前方无其它列车运行，再授权车地通信中断区域列车以全人工模式驾驶，列车凭地面信号机显示运行，故障区间设置后备模式。

（2）移动闭塞降级为“一车一令法”。适用于单个站间区间信号设备故障1小时以内。故障包括单个站间区间内信号机、计轴、道岔、屏蔽门、紧急停车按钮故障，应急处置无效后实行“一车一令法”行车。采用”一车一令法”行车时，行调通过ATS确认站间区间空闲、进路道岔位置正确且锁闭，无影响行车的危险后，下达口头调令同意列车进入故障区间。在区间遇信号机红灯限速15km/h通过，并做好随时停车准备。行调、车站值班员应加强对故障区间列车运行情况监控。

（3）移动闭塞（或“一车一令法”）降级为电话联系法。适用两种情况：第一、单个站间区间信号设备故障1小时以上。发车站采用电话联系方式与接车站确认“一站一区间”空闲，接车站同意接车应向发车站发出电话记录号码，发车站在得到电话记录号码后，通知站台向列车显示发车手信号。司机区间遇红灯限速通过。第二、设备集中站信号设备故障。区段显示红光带或紫光带，且通过ATS可以监控列车运行相对位置时，设备集中站所辖区域应由移动闭塞法降级为电话联系法行车。故障发生后，行调应对故障区间内列车进行定位，如故障区间内有车地通信中断列车，应要求车地通信中断列车报告列车运行位置。

（4）移动闭塞（或一车一令法、电话联系法）降级为电话闭塞法。

参考文献

[1]天津地铁.天津地铁行车组织规则[G].天津.天津市地下铁道运营有限公司.2013.