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，现今的通讯式列车控制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，通讯式列车控制（CBTC）系统是“连续、不须依赖轨道电路、高解析度之列车位置侦测（误差值小于10公尺）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资讯，让列车与号志间进行连续、大容量、双向的数据通讯。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，并以连续资讯传送至车载号志。因CBTC舍弃传统固定式闭塞（Fixed-block）号志系统来控制列车，故此种方式又被称为移动式闭塞（Moving-block）号志系统^[2]。

通讯式列车控制系统（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准点（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）。最后得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

通讯式列车控制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）.