第一節(jié)　列車空間分隔技術

行車間隔控制是信號系統防止列車相撞等危險事故的基本功能和有效方法，可分為時間分隔法和空間分隔法。時間分隔法是指列車按照事先規(guī)定好的時間由車站發(fā)車，前行列車和追蹤列車之間保持一定時間間隔的行車方法。這種行車方法由于追蹤列車不能確切地得到前行列車的運行狀況，故不能確保列車在區(qū)間內的運行安全，目前已基本不使用?？臻g分隔法是把鐵路劃分為若干個區(qū)段，根據列車位置進行列車分隔，在每個區(qū)段內同時只準許一列列車運行的行車方法。這種行車方法能嚴格地使前行列車和追蹤列車之間保持一定距離，把列車分隔在兩個空間之內，從而有效地防止列車追尾和正面沖突?？臻g間隔方法是目前廣泛使用的間隔控制方法。

鐵路一般以車站（或線路所）為分界點將鐵路劃分為若干區(qū)間。單線以兩個車站的進站信號機柱的中心線為車站與區(qū)間的分界線，而雙線或多線則以各條線路的進站信號機柱或站界標的中心線為車站與區(qū)間的分界線。列車在區(qū)間內運行速度高、制動距離長且不能避讓，因此列車由車站向區(qū)間發(fā)車時，必須確認區(qū)間內沒有列車，并需遵循一定的規(guī)定和信號組織行車，以免發(fā)生列車正面沖突或追尾等事故。這種遵循一定規(guī)定，使用信號或憑證，來保證列車按照空間間隔制運行的技術方法，叫作閉塞行車法，簡稱閉塞。根據閉塞區(qū)段的大小及其實現方式，可分為固定閉塞、虛擬閉塞和移動閉塞。

一、固定閉塞

固定閉塞指兩列運行列車之間的空間間隔是若干個長度固定的閉塞分區(qū)，地面一般設通過信號機，保證列車按照空間間隔制運行的技術方法。固定閉塞基本原則如下。

（1）不能授權列車進入已被另一列車占用的分區(qū)；

（2）兩追蹤列車之間的間隔距離（若干個閉塞分區(qū)的長度）必須始終大于后車的制動距離（即在最不利情況下列車停車所需要的最大距離），保證兩輛列車不會追尾。

二、虛擬閉塞

虛擬閉塞是在地面閉塞中心（如無線閉塞中心RBC）的線路數據庫（電子地圖）中以虛擬方式將區(qū)間劃分為若干個“固定”閉塞分區(qū)，并設置虛擬信號進行防護。列車運行中，由車載定位系統確定列車的安全位置，并通過車地傳輸系統報告給地面閉塞中心。地面閉塞中心通過線路數據庫（電子地圖）查詢列車并確定列車所占用的虛擬閉塞分區(qū)，進而按照上述閉塞分區(qū)以固定閉塞方式確定虛擬信號機“顯示”，以此來控制列車追蹤運行。

虛擬閉塞方式仍然屬于固定閉塞，與傳統固定閉塞不同的是不再利用實際的地面軌道占用檢測設備（如軌道電路、計軸器等）將區(qū)間進行劃分。

三、移動閉塞

固定閉塞或虛擬閉塞制式下，分區(qū)只能按線路運行性能最差列車的制動性能參數進行劃分。通過軌道電路或計軸器等設備只能確定列車在哪個分區(qū)內，而無法知道其在分區(qū)內的具體位置。也就是說，固定閉塞中列車軌道占用是以分區(qū)為單位的，列車駛入分區(qū)就把整個分區(qū)“劃歸”給該列車占用，列車跨分區(qū)運行時甚至還同時占用了兩個或多個分區(qū)，使得不同列車間的安全間隔較大，降低了運輸效率和行車密度，影響了線路的使用效率。

實際上，列車在軌道上只是占用與其長度相同的軌道。為防止列車“追尾”和“相撞”事故，只需給列車“劃分”與列車長度“相當”的、隨列車運行而“移動”的軌道線路，后行列車即可以前行列車的尾部——移動的閉塞分區(qū)的“入口”為目標，實時與前車保持安全制動距離，就可以保證安全運行，這種閉塞分區(qū)隨車移動的自動閉塞方式稱為移動閉塞。顯然，移動閉塞系統縮小列車間隔，提高列車追蹤效率。

移動閉塞實現的前提是實時精確、安全地檢測所有列車的運動狀態(tài)，及時將前行列車的位置傳送給后行列車作為運行終點，并確保后行列車可在所設定的運行終點前安全停車。因此，移動閉塞系統必須以精確安全的列車定位技術，雙向、大容量車地通信技術，以及列車安全制動模型和間隔防護技術為保障，也就是說，必須采用基于通信的列車運行控制技術。

基于通信的列車運行控制（CBTC）系統是采用不依賴軌旁列車占用檢測設備的列車主動定位技術和連續(xù)車地雙向數據通信技術，通過能夠執(zhí)行安全功能的車載和地面處理器而構建的連續(xù)式列車自動控制系統。CBTC系統是由ZC、車地通信設備、車載控制設備以及相應的輸入、輸出設備構成的分布式控制系統，目標是實現列車車輛和線路資源的安全、高效利用，以盡可能低的成本和代價更快更好地完成旅客安全輸送服務，可實現列車安全高效追蹤，提高運輸能力和運營服務質量。

CBTC系統列車追蹤示意圖如圖3-1所示。

與傳統的信號控制系統相比，CBTC系統的關鍵技術和主要優(yōu)勢如下。

（1）采用列車自主測速定位技術取代傳統的通過檢測軌道區(qū)段占用的方式來獲取列車的實時位置和速度信息，列車定位不再局限于固定劃分的軌道區(qū)段，而是可以隨著列車運行實時檢測列車位置（列車位置分辨率≤6.25m，列車位置最大測量誤差≤2％，用于ATP功能的列車測速誤差≤3km/h），提高列車定位的精度和安全性，并為移動閉塞列車追蹤提供基礎。

（2）通過對全線列車進行排序，全過程實時監(jiān)督軌道區(qū)段和基礎設施的狀態(tài)，并通過移動授權的方式將其使用權為各列車進行合理分配，確保列車運行的安全性和有序性。

（3）通過一次連續(xù)速度-距離曲線形式的列車安全制動模型實時計算列車緊急制動觸發(fā)速度并對列車速度進行實時監(jiān)督，確保列車追蹤的安全性和高效性。

（4）采用無線通信方式取代軌道電路，實現車地雙向、大容量的信息傳輸，既實現了信息傳輸的實時性，又減少了電纜敷設和維護成本，為移動閉塞列車追蹤提供基礎。

（5）通過車載和地面智能處理器和先進的軟件技術，實現了列車的自動駕駛技術和多目標優(yōu)化駕駛技術，并能夠通過地面系統的操作實時對自動駕駛的目標進行調整。

（6）通過列車自動駕駛技術和列車運行規(guī)劃以及列車制動系統的特性，實現列車運行的節(jié)能優(yōu)化。