通信列车后备模式追踪.doc

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1、通信列车后备模式追踪CBTC(communicationbasedtraincontrol)技术为现代轨道交通的列控技术，能实现连续的自动列车控制．对于CBTC系统的原理和相关的关键技术［1-4］，国内外已有诸多的研究，其相比于传统的基于轨道电路的列控技术来说，CBTC系统实现了移动闭塞［5-6］，从而达到更优的系统表现．同时，也应该看到，对于CBTC系统来说，虽然具有诸多优点，但也不是万能系统．在实际应用中，考虑到系统故障或线路开通初期不具备CBTC的运行条件，为系统增设了后备模式［7-8］，

2、提高了CBTC系统的安全可靠性和完整性，确保列车运行高速、高效的同时，实现绝对的安全可靠．对于列控系统来说，追踪间隔为最重要的性能指标之一．相关追踪间隔的算法［9-11］已有诸多研究，文献［12-15］是对于轨道交通列车保持安全追踪间隔进行追踪运行的研究．本文模型基于IEEE的CBTC推荐模型［16-17］，对CBTC系统移动闭塞模式及其后备模式下追踪间隔这一指标进行算法的研究和仿真．1CBTC系统概述1．1CBTC系统的原理CBTC系统为“利用高精度的列车定位(不依赖于轨道电路)，双向连续、大

3、容量的车-地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统”．其利用调度控制中心控制多个车站控制中心，实现相邻车站控制中心之间的控制交接．车站控制中心又控制其管辖范围内的多个基站，基站与覆盖范围内的车载设备实现实时双向的通信．列车在管辖区段内时，车载设备将定位和速度等信息通过无线方式传输给基站，基站再传输给控制中心，同时车站控制中心通过基站周期地将相关运行信息发送给后行列车．列车车载设备根据收到的数据和前车与本车的运行状态(位置、速度、工况)和线路参数(曲线、坡道)、列车参数

4、等，采用车载安全计算机计算或地面控制中心计算或同时计算，并根据故障-安全原则，确定合理的驾驶策略，实现列车高速、平稳地以最优间隔追踪运行．基于通信的列控系统原理如图1所示．4学海无涯1．2移动闭塞技术移动闭塞即指列车间的运行间隔由列车在线路上的实际运行位置和运行状态决定，前后两列车之间的最小安全追踪距离不受固定闭塞分区的影响，而是动态变化的，随前一列车的移动而移动．移动闭塞原理如图2所示．在CBTC系统中，无线数据通信通过可靠的无线数据通信网，列车不间断地将采集到的数据(如机车信息、车辆信息、现

5、场状况和位置信息)发送给区域控制器ZC(zonecontroller)．ZC根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息(如现行列车位置、移动授权等)传递给列车，控制列车运行．其中，ZC计算给后行列车的移动授权(movementauthority)必须大于列车在该位置最不利情况的制动距离．1．3CBTC系统后备模式CBTC系统实现了移动闭塞制式，为先进的列控模式，但是在通信失效和设备故障时，为了保证系统的安全可靠性，常考虑使用后备模式来接管控制行车安全．后备模式为CBTC系统的降

6、级备用模式，后备模式的设置，增加了CBTC系统的安全性、完整性、通用性和灵活性．1．3．1后备模式的设置后备模式在下列情况下发挥作用:(1)移动闭塞系统正式开通前的临时过渡期间的列车运行;(2)车-地通信单元、中央控制单元等设备故障，而联锁完好时;(3)非CBTC列车(车载CBTC完全故障的列车或未安装CBTC的列车，如工程车、不兼容本线信号系统的列车等)进入运营线路运行时;(4)中央ATS(automatictrainsupervision)、车站ATS故障情况下．1．3．2后备系统的实现后备

7、模式是在保证车站联锁系统和车载ATP(automatictrainprotection)系统工作正常的基础上实现的，利用轨道电路或计轴设备判断区间状态，联锁设备控制道岔定/反位、轨道区段的开放/锁闭、信号机的开放/关闭．现阶段主要使用的后备系统大多为基于点式ATP(intermettentATP，IATP)，同时利用轨道电路或者计轴作为辅助检查设备的模式．IATP为系统提供列车的ATP闯红灯防护功能．车载控制器工作于IATP模式，列车由人工驾驶，车-地通信通过轨旁动态信标和车载查询器实现．2追踪

8、间隔追踪间隔指追踪运行列车之间的最小允许间隔时间，是列车能够按照计划运行而不受前行列车影响的最小时间间隔．4学海无涯2．1CBTC后备模式下的追踪间隔利用IATP的后备模式可以实现准移动闭塞，采用曲线型的分级控制，相比于固定闭塞模式而言，追踪间隔距离起始点到当前列车所在位置，增大了追踪间隔距离，明显优于固定闭塞的阶梯式控制模式．同时这种后备模式继承了CBTC系统轨道旁设备少，利于维护的优点．对后备模式下的闭塞设计原则如图3所示．图3中，Sservice是列车运行在其最高自动驾驶速度时的常用制动距