--- Tips：提升行業(yè)認(rèn)知，及時(shí)查看往期精彩內(nèi)容 ---
軌道交通，通向美好生活
軌道交通信號與控制態(tài)
CBTC技術(shù)
作者：Karsten Rahn、Andreas Steingrover
徐紀(jì)康 整理? ? ? ?
1、以列車為中心的方法
將盡可能多的功能轉(zhuǎn)移到車載控制單元，從而在極端情況下消除軌旁控制單元。
理想的完全以列車為中心的方法
理想的完全以列車為中心的CBTC方法旨在省略軌旁的任何邏輯。這也意味著設(shè)置道岔位置、占用/出清軌道區(qū)段功能也包含在車載邏輯中。
車載單元上有1個(gè)線路地圖，包括所有要控制的軌旁設(shè)備。每列列車都直接與軌旁設(shè)備（如道岔或站臺屏蔽門）以及附近的其他列車通信。為了實(shí)現(xiàn)移動授權(quán)，列車需要控制和檢查線路地圖中列出的軌旁設(shè)備狀態(tài)。因?yàn)檫@是設(shè)想的列車進(jìn)路。出于列車安全間隔功能的要求，需要考慮前后其他列車的位置。然后可以完全在車載上計(jì)算移動權(quán)限。
當(dāng)列車運(yùn)行時(shí)，需要釋放軌旁資源，以給其他列車使用。例如，一旦完全通過道岔，該道岔資源就被釋放，然后后續(xù)列車可能會將其設(shè)置在另一個(gè)位置。
上圖實(shí)線說明了這種理想的以列車為中心的方法的邏輯通信鏈路。不同的顏色表示與不同類型元素的通信。前后列車需要在大于制動距離（通常為250m或更多）的距離上相互通信。為了設(shè)定一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，必須考慮額外的距離，500m或更多的距離必須通過無線電通信作為最小值。常用的無線電5.9GHz頻段的技術(shù)通常無法滿足這一要求，尤其是當(dāng)軌道彎曲且高程發(fā)生變化時(shí)，這對于地鐵軌道來說是常見的。
可以看出，每列列車以及在某種程度上，軌旁設(shè)備都需要同時(shí)建立多個(gè)通信鏈路。例如，離開站臺的列車需要不斷與站臺屏蔽門控制器通信，以檢查門的關(guān)閉和鎖閉狀態(tài)，并與乘客緊急柱塞控制器（PEPC）和工作人員保護(hù)鑰匙開關(guān)（SPKS）通信，以檢查每個(gè)門的“未激活”狀態(tài)。同時(shí)，列車需要與前一列列車通信以檢查其尾端在哪里（有安全余量），并與后一列列車通信以提供自己的安全尾端位置。 ? ?
而且，對于臨時(shí)限速功能來講，需要一個(gè)單獨(dú)的軌旁控制器來實(shí)現(xiàn)臨時(shí)限速功能。它可能覆蓋部分線路甚至整條線路。臨時(shí)限速設(shè)備需要與該區(qū)域內(nèi)的所有列車通信，以防遺漏已經(jīng)設(shè)置的臨時(shí)限速。
只要列車在相互影響的區(qū)域范圍內(nèi)，列車就會單獨(dú)與每個(gè)設(shè)備保持通信狀態(tài)。對于站臺來講，要求直到列車完全離開離開站臺區(qū)域。對于列車進(jìn)路上的道岔和側(cè)防道岔，通信將持續(xù)到它們被完全出清為止。而且，部分道岔可能需要同時(shí)與多列列車進(jìn)行通信，例如，對于側(cè)防道岔來講，如果列車在兩條軌道上移動，就會發(fā)生這種情況。
設(shè)想如下場景：在同一軌道上，如果列車追蹤間隔很短時(shí)，后車試圖提前設(shè)置前方道岔位置時(shí)，但是該道岔位置仍被前車占用。
而且，在這種理想的以列車為中心的方法中，所有列車都需要配備CBTC。因此，在未配備CBTC或非通信列車混跑的場景下，比較復(fù)雜。
一般來說，在地鐵應(yīng)用中，盡可能避免沿軌道分布電子設(shè)備。特別是在隧道區(qū)域，空間有限，維護(hù)人員只能在夜間短暫的工程時(shí)間或需要中斷乘客運(yùn)營時(shí)才能進(jìn)入。因此，任何電子設(shè)備最好集中在專用信號設(shè)備室，主要是在車站大樓，以便即使在列車運(yùn)行期間也能輕松快速地維護(hù)或維修。此外，不間斷電源的工作區(qū)域僅限于信號機(jī)房，避免了沿軌道的干擾等。所以，合適的以列車為中心的解決方案如下圖所示。
? ? ? ? ?
2、以軌旁為中心的方法 ? ?
當(dāng)從列車的角度出發(fā)，有不同的權(quán)限限制，這取決于前車的位置、前方的未鎖閉道岔或出于多種原因設(shè)置的移動授權(quán)。然后，使用最嚴(yán)格的限制點(diǎn)作為列車的最終移動授權(quán)。
在完全以列車為中心的方法中，列車將其位置傳達(dá)給后車，反之亦然，從前車獲得安全的移動授權(quán)。相比之下，在以軌旁為主的系統(tǒng)中，信息可以通過軌旁控制單元進(jìn)行路由。因此，只有軌旁和所有必要的列車之間的通信，而不是列車之間的通信。
標(biāo)準(zhǔn)的以軌旁為中心的方法
這是與IEEE 1474相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)CBTC方法，其中車載部分負(fù)責(zé)本地化、監(jiān)督列車完整性并向軌旁報(bào)告重要位置。軌旁根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和所有跟蹤列車的位置報(bào)告，為范圍內(nèi)的每列列車生成移動授權(quán)。
上圖說明了這種以軌旁為中心的標(biāo)準(zhǔn)方法。直接的列車對列車通信是不必要的，只需要與中央軌旁控制單元的持續(xù)通信保持不變。
軌旁必須跟蹤其區(qū)域內(nèi)的所有列車。一個(gè)簡單的算法確定每列列車最嚴(yán)格的權(quán)限，并與各自的軌旁ZC進(jìn)行通信。
如果次級列車檢測系統(tǒng)連接到軌旁，則與非通信列車的混合運(yùn)行成為可能。這在降級的情況下是有利的，例如在車載發(fā)生故障的情況下，或者當(dāng)沒有裝備車載的列車需要運(yùn)行時(shí)。
理想的完全以軌旁為中心的方法
以軌旁為中心的CBTC，更多的車載功能轉(zhuǎn)移到軌旁。這本質(zhì)上符合中央控制的地鐵運(yùn)營原則。
車載功能變成了簡單的讀取天線、讀取里程計(jì)傳感器和確認(rèn)列車完整性，以及牽引制動、緊急制動和車門的控制。用于定位、速度控制、速度監(jiān)督和車門控制的CBTC算法和邏輯被轉(zhuǎn)移到軌旁控制單元。車載部分變成了一個(gè)簡單的控制器，只處理輸入和輸出。 ? ?
上圖說明了理想的以軌旁為中心的方法。軌旁控制和監(jiān)督所有軌旁信號相關(guān)設(shè)備，也控制和監(jiān)督所有列車運(yùn)動。因此，只有軌旁需要線路地圖數(shù)據(jù)庫，以及每列列車所有特征的列車數(shù)據(jù)庫。
顯然，比較有利的是，軌旁可以在安全云中執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)最大的可靠性、性能和硬件獨(dú)立性。因?yàn)檐囕d控制器只是為列車提供接口，現(xiàn)代無線數(shù)據(jù)通信的通信延遲極低。
這種完全以軌旁為中心的方法兼容了混合運(yùn)行。在理想情況下，精確的列車定位功能可以通過通過定位雷達(dá)或UWB等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從車載轉(zhuǎn)移到軌旁。但需要在軌旁部署更多的電子設(shè)備，包括車站之間或隧道內(nèi)。
3、結(jié)論
理想的以軌旁為中心的解決方案符合城市軌道交通的一般范式，尤其是依賴于中央交通控制的地鐵，每列列車的運(yùn)行都是中央調(diào)度發(fā)布指揮的。
以列車為中心的解決方案仍需中央來實(shí)現(xiàn)列車自動調(diào)節(jié)和基于時(shí)刻表的運(yùn)行。??
只有當(dāng)所有列車運(yùn)行和客流量得到協(xié)調(diào)適配時(shí)，軌道交通才能實(shí)現(xiàn)最大效率。這就是在地鐵系統(tǒng)上實(shí)施中央時(shí)間表的原因。
素材來源：讀者投稿
延伸閱讀
·
·
·
·
··謝謝你的深入閱讀，轉(zhuǎn)發(fā)分享點(diǎn)在看是最大的鼓勵(lì)·新媒體合作/品牌宣傳請聯(lián)系微信號：zionland