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[摘 要]本文介绍了准移动闭塞和移动闭塞制式下信号系统实现原理，从系统各个方面特点进行了全面比较，并在给出相关选型建议。
[关键词]城市轨道交通 信号系统 闭塞制式、基于通信的列车控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0041-02
当前中国正处于高速城市化及经济增长进程中，城市交通拥堵及治理日益成为城市管理的一大难题，城市轨道交通作为快速、准时、舒适、经济的大容量绿色交通工具日益成为干线交通出行的主要解决途径。在国家土地、环境及节能减排等公共政策措施的强力引导下，国内各大城市已经加快了城市轨道交通的规划和建设步伐，轨道交通正朝向网络化、高度集成化、智能化等方向发展，这就对缩短列车运行间隔及安全性提出了极高的要求。城市轨道交通信号系统从系统控制层面集成控制工程、计算机、通信、运筹学等多种先进科学和管理技术实现车辆运行调度自动化，大大提高了行车安全性和运输效率。
城市轨道交通信号系统在整个轨道交通系统设备中扮演着“大脑”的核心控制角色，担负行车安全和高效运输的重任，必须以集约高效、安全可靠、维保便易、接口兼容、经济合理、风险可控等原则为基本宗旨，故有必要对系统制式进行细致研究，以实现科学选型。为方便理解，借鉴传统铁路信号概念，一般可以按照闭塞制式即实现列车间隔运行的方法对系统进行大类区分。目前用于城市轨道交通系统主要可划分为：准移动闭塞和移动闭塞。而这种基于列车运行间隔概念的划分，主要由车地信息传输方式及列车定位特点所决定。
1.准移动闭塞
准移动闭塞在本质上是属于固定闭塞，它也进行闭塞分区的划分，根据列车前方目标距离、线路状态、列车性能等因素所确定的速度-距离控制曲线，对列车的速度进行监控。当列车速度超过其速度-距离控制曲线限定的速度值时，对列车实施安全制动控制。由于准移动闭塞系统同时采用列车移动和固定分区的定位方式，其速度控制模式既有连续控制的特点，又有分级控制的性质。为使后续列车能够根据本车的定位信息产生其速度—距离控制曲线，需通过报文提供前方线路的各种参数及前行列车所处闭塞分区等信息，使后续列车据此计算其速度-距离控制曲线并控制本车安全运行。
准移动闭塞制式的信号系统一般可采用轨道电路、计轴、感应环线等设备划分闭塞分区，并监测列车位置，同时也通过轨道电路或感应换线向列车车载设备发送ATP报文式信息，信号系统采用速度-距离模式曲线的列控方式，列车追踪运行的最小安全间隔的最大值为安全保护距离加一个闭塞分区长度；列车的最小正常追踪运行间隔为安全保护距离加一个闭塞分区长度再加最高允许速度下使用常用制动直至停车的制动距离（如图1）。
2.移动闭塞
移动闭塞取消了物理层面的闭塞分区的划分，分区是动态移动的。基于通信技术的列车控制系统（简称CBTC-Communication Based Train Control）可以实现该制式。典型CBTC系统结构示意图如图2。
该系统不依靠轨道电路、应答器或感应换线作为额外系统向车载设备传递信息，而是利用无线通信技术实现车-地通信并实时地传递列车定位信息。通过车载设备、轨旁设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、大容量的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。移动闭塞制式的系统可采用地面无线电台、交叉感应电缆、漏缆或裂缝波导管等介质向车载设备传递信息，实现车-地双向数据传输，使地面设备获得每一列车的连续位置等运行信息，据此计算出每一列车的运行权限，并将其信息发送给列车。列车根据接收到的移动授权命令和本车运行状态计算出列车运行的速度曲线，车载ATP系统保证列车在该速度曲线下运行。ATO系统在ATP系统的安全防护下，控制列车的牵引、巡航、惰行及制动，以保证追踪列车之间保持安全距离（如图3）。
3.闭塞制式的比较
（1）准移动闭塞：
准移动闭塞ATC系统基于轨道电路或计轴区段作为列车占用/空闲的凭证，其车-地通信的传输介质是钢轨。因此存在一定的不足，主要表现为：列车定位精度不高，列车追踪间隔相对较大；传输的信息量受钢轨传输介质频带限制及电化牵引回流的干扰，难以实现大信息量实时数据传输；ATC速度控制曲线追随性较差，同时其轨旁设备多，维修量大，运营成本高。
（2）移动闭塞：
作为移动闭塞制式的典型，基于通信的列车控制系统（CBTC）经过多年的研究、开发与应用，技术已经趋于成熟，，列车追踪能力高，能够最大限度缩短行车间隔，除较好满足线路初、近、远期对能力的需求外，对运行计划调整和恢复提供了较强的能力，并且能够减少轨旁和室内设备且更容易安装维护，从而降低设备的维护费用。除此之外，CBTC 系统具有较高的带宽，在满足信号列控信息传输的同时，可提供额外的带宽用视频等其他车地通信等应用，提高了投资效益比。
城市轨道交通信号系统制式比较如表1：
4.闭塞制式的选择
准移动闭塞在国内地铁建设的初期有着广泛的应用，如广州地铁1、2号线、深圳地铁1 、4号线、南京地铁1 号线、天津滨海快速线、北京地铁5号线等。但近些年，随着CBTC系统的快速发展，新建城市轨道交通项目已较少采用准移动闭塞制式，但一般也设置辅助准移动制式下常用列车定位设备用于车地通信中断时降级运营模式的列车占用检查，以避免系统功能完全失效，提高了可用度。移动闭塞制式已成为城市轨道交通信号系统的主流，与其他闭塞制式相比具有很大的优势，是城市轨道交通信号系统的发展方向，随着采用移动闭塞系统多条线路的开通，移动闭塞技术已经逐渐成熟，同时基于通信的移动闭塞制式系统的采购价格已经非常接近准移动闭塞制式系统的价格，甚至低于早年采购的准移动闭塞系统价格。
综上所述，移动闭塞和准移动闭塞制式均能满足城市轨道交通工程的需要，准移动闭塞是拥有大量成熟运營经验的系统制式，而移动闭塞代表着未来发展的趋势，至于如何选择，是否应用CBTC，可根据各个城市轨道交通项目建设的不同情况来考虑，根据工程建设周期、系统实际运营需求及经济负担结合选型基本宗旨确定选用类型。
参考文献
[1] 铁路信号设计规范[S].TB10007—2006/J529—2006.
[2] 林瑜筠.城市轨道交通信号.中国铁道出版社.2008.
[3] 南宁市轨道交通1号线工程可行性研究报告.
[关键词]城市轨道交通 信号系统 闭塞制式、基于通信的列车控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0041-02
当前中国正处于高速城市化及经济增长进程中，城市交通拥堵及治理日益成为城市管理的一大难题，城市轨道交通作为快速、准时、舒适、经济的大容量绿色交通工具日益成为干线交通出行的主要解决途径。在国家土地、环境及节能减排等公共政策措施的强力引导下，国内各大城市已经加快了城市轨道交通的规划和建设步伐，轨道交通正朝向网络化、高度集成化、智能化等方向发展，这就对缩短列车运行间隔及安全性提出了极高的要求。城市轨道交通信号系统从系统控制层面集成控制工程、计算机、通信、运筹学等多种先进科学和管理技术实现车辆运行调度自动化，大大提高了行车安全性和运输效率。
城市轨道交通信号系统在整个轨道交通系统设备中扮演着“大脑”的核心控制角色，担负行车安全和高效运输的重任，必须以集约高效、安全可靠、维保便易、接口兼容、经济合理、风险可控等原则为基本宗旨，故有必要对系统制式进行细致研究，以实现科学选型。为方便理解，借鉴传统铁路信号概念，一般可以按照闭塞制式即实现列车间隔运行的方法对系统进行大类区分。目前用于城市轨道交通系统主要可划分为：准移动闭塞和移动闭塞。而这种基于列车运行间隔概念的划分，主要由车地信息传输方式及列车定位特点所决定。
1.准移动闭塞
准移动闭塞在本质上是属于固定闭塞，它也进行闭塞分区的划分，根据列车前方目标距离、线路状态、列车性能等因素所确定的速度-距离控制曲线，对列车的速度进行监控。当列车速度超过其速度-距离控制曲线限定的速度值时，对列车实施安全制动控制。由于准移动闭塞系统同时采用列车移动和固定分区的定位方式，其速度控制模式既有连续控制的特点，又有分级控制的性质。为使后续列车能够根据本车的定位信息产生其速度—距离控制曲线，需通过报文提供前方线路的各种参数及前行列车所处闭塞分区等信息，使后续列车据此计算其速度-距离控制曲线并控制本车安全运行。
准移动闭塞制式的信号系统一般可采用轨道电路、计轴、感应环线等设备划分闭塞分区，并监测列车位置，同时也通过轨道电路或感应换线向列车车载设备发送ATP报文式信息，信号系统采用速度-距离模式曲线的列控方式，列车追踪运行的最小安全间隔的最大值为安全保护距离加一个闭塞分区长度；列车的最小正常追踪运行间隔为安全保护距离加一个闭塞分区长度再加最高允许速度下使用常用制动直至停车的制动距离（如图1）。
2.移动闭塞
移动闭塞取消了物理层面的闭塞分区的划分，分区是动态移动的。基于通信技术的列车控制系统（简称CBTC-Communication Based Train Control）可以实现该制式。典型CBTC系统结构示意图如图2。
该系统不依靠轨道电路、应答器或感应换线作为额外系统向车载设备传递信息，而是利用无线通信技术实现车-地通信并实时地传递列车定位信息。通过车载设备、轨旁设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、大容量的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。移动闭塞制式的系统可采用地面无线电台、交叉感应电缆、漏缆或裂缝波导管等介质向车载设备传递信息，实现车-地双向数据传输，使地面设备获得每一列车的连续位置等运行信息，据此计算出每一列车的运行权限，并将其信息发送给列车。列车根据接收到的移动授权命令和本车运行状态计算出列车运行的速度曲线，车载ATP系统保证列车在该速度曲线下运行。ATO系统在ATP系统的安全防护下，控制列车的牵引、巡航、惰行及制动，以保证追踪列车之间保持安全距离（如图3）。
3.闭塞制式的比较
（1）准移动闭塞：
准移动闭塞ATC系统基于轨道电路或计轴区段作为列车占用/空闲的凭证，其车-地通信的传输介质是钢轨。因此存在一定的不足，主要表现为：列车定位精度不高，列车追踪间隔相对较大；传输的信息量受钢轨传输介质频带限制及电化牵引回流的干扰，难以实现大信息量实时数据传输；ATC速度控制曲线追随性较差，同时其轨旁设备多，维修量大，运营成本高。
（2）移动闭塞：
作为移动闭塞制式的典型，基于通信的列车控制系统（CBTC）经过多年的研究、开发与应用，技术已经趋于成熟，，列车追踪能力高，能够最大限度缩短行车间隔，除较好满足线路初、近、远期对能力的需求外，对运行计划调整和恢复提供了较强的能力，并且能够减少轨旁和室内设备且更容易安装维护，从而降低设备的维护费用。除此之外，CBTC 系统具有较高的带宽，在满足信号列控信息传输的同时，可提供额外的带宽用视频等其他车地通信等应用，提高了投资效益比。
城市轨道交通信号系统制式比较如表1：
4.闭塞制式的选择
准移动闭塞在国内地铁建设的初期有着广泛的应用，如广州地铁1、2号线、深圳地铁1 、4号线、南京地铁1 号线、天津滨海快速线、北京地铁5号线等。但近些年，随着CBTC系统的快速发展，新建城市轨道交通项目已较少采用准移动闭塞制式，但一般也设置辅助准移动制式下常用列车定位设备用于车地通信中断时降级运营模式的列车占用检查，以避免系统功能完全失效，提高了可用度。移动闭塞制式已成为城市轨道交通信号系统的主流，与其他闭塞制式相比具有很大的优势，是城市轨道交通信号系统的发展方向，随着采用移动闭塞系统多条线路的开通，移动闭塞技术已经逐渐成熟，同时基于通信的移动闭塞制式系统的采购价格已经非常接近准移动闭塞制式系统的价格，甚至低于早年采购的准移动闭塞系统价格。
综上所述，移动闭塞和准移动闭塞制式均能满足城市轨道交通工程的需要，准移动闭塞是拥有大量成熟运營经验的系统制式，而移动闭塞代表着未来发展的趋势，至于如何选择，是否应用CBTC，可根据各个城市轨道交通项目建设的不同情况来考虑，根据工程建设周期、系统实际运营需求及经济负担结合选型基本宗旨确定选用类型。
参考文献
[1] 铁路信号设计规范[S].TB10007—2006/J529—2006.
[2] 林瑜筠.城市轨道交通信号.中国铁道出版社.2008.
[3] 南宁市轨道交通1号线工程可行性研究报告.