基于CBTC的精确停车研究与分析

摘要：为保证安全、便捷的运营服务，列车需在站台精确停车，以便更好的服务于乘客。本文对列车精确停车功能进行了详细的研究与分析。

关键词：精确停车；列车定位；信号系统；CBTC

Abstract: To ensure safety, convenient operation, train in station stop accurately, in order to better serve the passengers. This paper detailed study and analysis oftrain precision stop function.

Keywords: Precision Stop；Signal system；Train location；CBTC

中图分类号： U260.13 文献标识码： A 文章编号：

1 概述

城市发展与交通规划的关系日益密切，越来越多的城市开始构建城市轨道交通网络，以期更好的利用城市生存空间。随之，列车信号控制系统技术日新月异。本文以卡斯柯信号有限公司所设计的CBTC系统为基础，对列车精确停车功能进行研究与分析，旨在为信号系统个设计与分析提供思路，促进城市建设。

2列车精确停车

为保证安全、便捷的运营服务，列车需在站台精确停车，以便更好的服务于乘客。而列车的精确停车是一个包含了轨道/列车安全限制点预算、精确停车计算和速度控制的过程。其中影响轨道/列车安全限制点、精确停车的主要参数为信号机、车档、停车点等，而影响速度控制的则主要是列车任务请求、牵引和制动性能等特性。列车的精确停车主要由列车定位和列车速度控制两个基本功能来实现。

3列车定位

列车的定位可分为模糊定位和精确定位两种。模糊定位即通过一定的检测手段（如计轴设备），识别列车所处的区域，这个区域一般较为广泛；相对而言，精确定位则准确得多，列车可通过两个连续的应答设备完成列车初始化定位，再辅以列车测速设备，完成列车的位置确定。

3.1模糊定位

根据运行设计需要，在轨道全线线路上布置计轴点，将轨道线路划分为若干个闭塞分区。但列车通过这些计轴点时，计轴设备对驶入和驶出该计数点所监视的区段时所记录轴数进行比较计算，以此确定该区段的占用或空闲状态，完成列车的模糊定位。在轨道空闲状态下，计入一轴或探测到车轮，轨道转为占用状态；在轨道占用状态下，计出最后一轴，轨道转为空闲状态。

3.2精确定位

列车通过当列车通过一个信标时，列车接收到信标识别并和线路配置数据比较以确定其在线路上的位置。

通过在列车车轴上安装车轮传感器，不断检测列车的移动，计算并记录列车位移，再将该信息与所读取的沿线分布的信标信息（通过线路配置数据信息得到），初步实现列车的定位。车轮传感器内设置计齿设备和多个传感器组合的防护，产生安全可靠的数据。通过计齿器计数信息和传感器信息组合，实现列车的位移和方向确定。

由于本身的计算方法缺陷及轮对打滑、轮径变化等因素，依靠车轮传感器来确定列车位置的方法存在一定的误差，往往不满足精确停车的要求。为消除该误差，则需要通过一些校准设备来完成，而安装在轨道上的一组固定距离的应答设备，这充当了校准设备的功能。

该组应答设备又称为移动列车初始化信标（MTIB）。其由两个间隔距离固定的应答器（信标）组成，一个用于确定列车位置，另一个用于确定列车运行方向，考虑到列车最高速度，其相距距离一般设定为21米。当列车从停车场、车辆段进入正线时，通过列车车轮传感器的速度及位移检测功能，计算该对应答器之间的距离并传送给ATO与设定值进行比较计算，以消除误差，从而实现精确定位。

4列车速度控制

列车的速度控制与限制点的获取和列车的精确定位密切相关。CBTC系统控制下为确保列车在线路上进行安全间隔。负责管理列车的区域控制器建立一个可根据列车位移运动的虚拟安全包络，使用这个包络模拟列车运行。

列车通过计轴、信标等辅助设备完成定位，并通过位置报告信息定时将其位置传输至轨旁设备。列车定位的信息为初始化、重新定位或精确停车等，它通过使用传感器（如车轮传感器）的车载里程计和点式信息的传输（轨旁信标）实现，位置报告信息周期性的发给轨旁设备；而轨旁设备收集所有的列车位置信息，它为其控制范围内的每列车配置了一个安全包络线，考虑了位置报告中的列车位置、速度和列车性能以及预期量，从而使为列车提供移动授权。

对现有的CBTC信号系统而言，授权终点描述了将要受到防护的点。列车根据轨旁发送的移动授权，计算紧急制动曲线，然后向列车发送牵引、制动指令，使列车加速、减速或安全停靠。如图1为列车速度控制的简要过程。

图1 列车速度控制

列车进站时，如图中位置A，列车回不断更新前方的授权距离，若列车收到的授权点为1，则对应的运行曲线为曲线1；若列车收到的授权点为2，则对应的运行曲线为曲线2。就同一列车而言，若先收到授权点1的信息，列车ATO控制模块会首先控制列车速度使其贴近曲线1，若此时限制点更新为授权点2，列车为保证列车能快速到达目标授权点，列车便会采取速度控制手段，加速或减速以贴近曲线2。

5结语

列车的精确停车与包含了限制点的获取、列车定位功能的实现及列车速度控制的过程，优化这些控制过程，便可提高信号系统的可靠性和安全性。在技术日益发展的今天，一个小小的想法，往往都能引发技术的革命，本文通过研究与分析，阐述精确停车控制原理，以期能抛砖引玉，促进轨道交通建设。

参考文献：

[1] 吴汶麒. 城市轨道交通信号与通信系统[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[2] 陈锋华 刘岭 徐松. 基于通信的列车控制系统（CBTC）系统[J].铁道通信信号工程， 2005.

[3] 吴汶麒.国外铁路信号新技术[M].北京:中国铁道出版社,2000.

作者简介：

陈吉琼，女，本科，兰州交通大学,自动化专业（自动控制方向） 身份证：330282198701242220