基于无线通信的列车控制技术

基于无线通信的列车控制技术（英语：CBTC，Communication-based Train Control），是一种铁路信号系统（英语：Railway signalling），利用电信沟通列车和轨道设备以达到交通管理和设施控制。相较传统信号系统，现今的基于无线通信的列车控制技术系统能更准确地追踪列车位置。

依据电机电子工程师学会（IEEE）1474.1号标准的定义，基于无线通信的列车控制技术（CBTC）系统是“连续、不须依赖轨道电路、高分辨率之列车位置侦测（误差值小于10米）的列车自动控制系统，可利用车载及道旁之处理器传输行车监控信息，让列车与信号间进行连续、大容量、双向的数据通信。CBTC亦可嵌入列车自动保护（ATP）功能，和非必须的列车自动运行（ATO）与列车自动停止（ATS）功能”^[1]。

CBTC（Communication Based Train Control）系统是一种安全、可靠、稳定的无线自动列车控制系统，并广泛用于现代轨道运输中。它最大的特点是系统可依照列车的位置来决定安全行驶速度，并以连续信息传送至机车信号。因CBTC舍弃传统固定式闭塞（Fixed-block）信号系统来控制列车，故此种方式又被称为移动式闭塞（Moving-block）信号系统^[2]。

通信式列车控制系统（CBTC）的传输方式包含两种类型，一种是利用道旁泄波电缆传输（适用于隧道段）、另一种则是利用布设在道旁的基正点（Beacon or Norming Points）传输（适用于平面段及高架段）^[3]。

由来

无线电技术飞速发展后，人类开始孜孜不倦地研发一种基于无线通信的列车自动控制系统。实现移动闭塞，减少列车运行间隔，进而在不增加硬件投资的前提下，提高系统运能。研究人员期望这种系统能够减少铁路轨旁信号线缆的铺设，并同时期望减少线缆的日常维护工作（实际引入轨旁通信设备，带来相应的轨旁维护工作量）以降低列车实行自动控制的成本。

特性

CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多特性，比如：

• 不须繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺设及维护成本。
• 可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力。
• 信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统。
• 容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强。
• 可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率。

应用

CBTC可以使用的双向无线通信系统种类很多，例如欧洲使用的是GSM-R系统，美国使用扩频通信等其他多种无线通信系统，中国大陆使用无线自由波、波导管、漏波电缆或三种互相组合的地车信息传输方式。目前应用CBTC系统的有美国的纽约地铁、台湾的台北捷运文湖线、环状线及台中捷运绿线等，中国大陆也有部分城市轨道交通使用了CBTC系统，如武汉地铁1号线，上海轨道交通的8号线，北京地铁（除13号线）、广州地铁（除1、2、8号线）及成都地铁等。其中，北京地铁房山线的开通标志中国交控科技成为继德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪后第四个掌握CBTC技术并顺利开通应用实际工程的厂商^[4]。

台北捷运新芦线曾于招标时开放CBTC系统参与，并和传统轨道电路系统共同竞标，此两大系统之厂商报价互有高下，投标金额由低至高如下：阿尔斯通（轨道电路）、日本信号（CBTC）、西门子（轨道电路）、庞巴迪（轨道电路）。最后中标厂商为法国阿尔斯通公司，由此可看出传统轨道电路系统与CBTC之施作成本互相竞争，故以实务而言，在同样的系统规格要求之下，两种系统所需之预算金额差异应不大^[5]。

功能

基于无线通信的列车控制技术可以含有不同层次的列车自动控制系统技术，包含以下几种主要功能：

• 列车自动保护系统（ATP, Automatic Train Protection）
• 列车自动运行系统（ATO, Automatic Train Operation）
• 列车自动监督系统（ATS, Automatic Train Supervision）

另外，个别厂商也将计算机联锁系统（CI）和数据通信系统（DCS, Data Communication System）独立作为子系统。

参见

• SelTrac
• Trainguard MT
• 庞巴迪CITYFLO 650型自动列车行控系统
• 重庆轨道交通互联互通CBTC系统

参考文献

1. 1474.1-1999 - IEEE Standard for Communications-Based Train Control（CBTC）Performance and Functional Requirements.[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆） (January 14, 2019).
2. What is CBTC? [2] （页面存档备份，存于互联网档案馆） (February 24, 2017).
3. 迷列车で行こう[闭塞编]移动闭塞システム"ATACS","CBTC"の解说 [3] （页面存档备份，存于互联网档案馆） (January 2, 2019).
4. 《北京交通大学自主创新CBTC系统“十年磨一剑”》，新浪教育，2011年01月26日. [2011-04-27]. （原始内容存档于2019-09-02）.
5. 《臺北捷運號誌通訊式列車控制系统》，臺北市政府捷運工程局，2012年10月29日 (PDF). [2019年7月27日]. （原始内容存档 (PDF)于2019年10月30日）.