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  編者語： 7月19日，北京地鐵10號線（一期）開通試運營。這意味著北京市軌道交通將為2008年北京奧運會提供更加快速、便捷的交通服務(wù)。 這標(biāo)志著我國地鐵信號系統(tǒng)技術(shù)躍上新的臺階。

   7月19日，北京地鐵10號線（一期）開通試運營。這意味著北京市軌道交通將為2008年北京奧運會提供更加快速、便捷的交通服務(wù)。 

   10號線的亮點之一是其信號系統(tǒng)。它是世界上第一條開通即采用了無線移動閉塞信號系統(tǒng)（CBTC）的城市軌道交通線路，同時也是全世界第五條投入運營的CBTC線路。 

   目前，我國只有北京地鐵2號線同樣采用此類技術(shù)（2008年7月剛剛改造完成）。當(dāng)時，業(yè)內(nèi)人士對它的評價是：“這標(biāo)志著我國地鐵信號系統(tǒng)技術(shù)躍上新的臺階?！?nbsp;

   CBTC是世界上最先進的地鐵車輛運行模式，可以大大縮短行車間隔，提高地鐵客運能力。不過，這套系統(tǒng)剛剛上線使用，在不到一個月的時間里已經(jīng)連續(xù)發(fā)生多次故障，甚至造成部分車站乘客滯留。 

   CBTC較其他信號系統(tǒng)有何優(yōu)勢？它的采用解決了哪些關(guān)鍵問題，又為什么會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況？帶著這些問題，《科學(xué)時報》記者走訪了北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國家重點實驗室副主任唐濤教授。 

   移動閉塞模式安全高效 

   “信號系統(tǒng)，即列車控制系統(tǒng)，它采用技術(shù)手段對列車運行方向、運行間隔和運行速度進行控制，從而保證行車安全，提高運輸效率。”唐濤首先對信號系統(tǒng)作了簡單解釋。 

   “從軌道交通的誕生之日起，就有了信號系統(tǒng)。”唐濤說，只是原來的實現(xiàn)方式是靠人工控制，能夠達到的安全性和保證的效率都處在較低水平。隨著實現(xiàn)手段和技術(shù)水平的日益提高，自動化程度和達到的性能都有了顯著提高。城市軌道交通信號系統(tǒng)已從傳統(tǒng)信號系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)代信號系統(tǒng)，即列車自動控制（ATC）系統(tǒng)。 

   ATC系統(tǒng)主要包括列車自動防護（ATP）、列車自動監(jiān)控（ATS）、列車自動運營（ATO）等3個子系統(tǒng)。其中，ATP為整個系統(tǒng)的安全核心。根據(jù)閉塞方式的不同，ATP系統(tǒng)可分為固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞和移動閉塞3種制式。 

   固定閉塞是將線路劃分為固定位置、某一長度的閉塞分區(qū)，分區(qū)長度一般為150米～600米。一個分區(qū)只能被一輛列車占用，兩列車間以若干分區(qū)為完全間隔，列車制動的起點和終點均在某一分區(qū)的邊界。由于軌道電路所能提供給列車的信息量有限，不能充分發(fā)揮地鐵列車控制性能，影響了線路通行能力。 

   準(zhǔn)移動閉塞的線路劃分和固定閉塞一樣，兩列車間也以若干分區(qū)為安全間隔，但系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒘看螅熊囍苿拥钠瘘c可以延伸，可在保證行車安全的前提下充分發(fā)揮列車性能，提高線路的通過能力。準(zhǔn)移動閉塞在當(dāng)今軌道交通的信號系統(tǒng)中采用得較多，如上海地鐵2、3、4號線，廣州地鐵1、2號線等都采用這種技術(shù)。 

   移動閉塞取消了前兩種制式的固定劃分的分區(qū)，列車間隔控制可以不再以固定閉塞的分區(qū)為單位，后續(xù)列車以前方列車尾部為目標(biāo)點追蹤運行，列車制動的起點和終點都是動態(tài)的。列車的安全距離是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下所需的制動距離加上安全余量計算得出，使列車追蹤間隔有效減少。列車和地面間保持連續(xù)的雙向通信，信息量大，易于實現(xiàn)無人駕駛。 

   唐濤指出：“移動閉塞制式，既保證了安全性，又提高了效率。” 

   施工運營兩不誤 

   信號系統(tǒng)由計算機自動控制、調(diào)度集中、移頻軌道電路、電氣集中、機車信號、速度監(jiān)督、自動駕駛等設(shè)備組成，以實現(xiàn)行車指揮自動化及列車運行自動化。 

   信號系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括列車完整性檢查、測速、定位及車地信息傳輸。其中，車地信息傳輸是系統(tǒng)核心問題之一。目前，車地信息傳輸方式主要包括軌道電路、軌道環(huán)線、漏泄電纜、漏泄波導(dǎo)、查詢應(yīng)答器、無線通信等。 

   唐濤介紹，在2號線改造之前，都是基于軌道電路控制方式的信號系統(tǒng)。這種制式只能從地面向車輛傳輸信息，不能滿足移動閉塞模式的要求。 

   而無線通信的最大優(yōu)點就是可以雙向連續(xù)傳輸大容量信息，除用于列車運行控制外，還可用于調(diào)度指揮信息，滿足信息化對固定設(shè)備與移動體間大容量信息交換的需要，以便實現(xiàn)軌道交通的綜合自動化?！岸遥陙黼S著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信的可靠性、可用性大大提高?！?nbsp;

   因此，改造后的2號線通過無線通信的方式來實現(xiàn)雙向傳輸?！坝辛诉@樣的傳輸手段，才能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的行車控制?！碧茲f：“北京地鐵，除了改造后的2號線以外，新開通的10號線也采用了CBTC，達到同等的技術(shù)水準(zhǔn)，只是具體實現(xiàn)的介質(zhì)方式和廠商有所不同。” 

   唐濤回憶，當(dāng)時制定方案的時候，其實有很多可走的路線。之所以會選擇CBTC，就是考慮到它有個最大的好處——跟鋼軌沒關(guān)系，施工和運營互不影響。施工結(jié)束，新系統(tǒng)開通，再和車、軌結(jié)合就行。如果繼續(xù)采用原來的軌道電路控制方式，就要在軌道上施工，為了不影響運營，就不能走疊加的方式。 

   “采用跟既有系統(tǒng)盡量減少關(guān)系、對運營盡量干擾少的方式，對舊線改造來講，是最適合的一種技術(shù)路線。這樣，新舊系統(tǒng)就能疊加，尤其在施工和調(diào)試階段優(yōu)勢更明顯?！碧茲赋觯骸碍h(huán)線在北京目前公共交通中具有突出的作用，一旦癱瘓，不僅影響地鐵本身，甚至整個城市交通都會癱瘓?！?nbsp;

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   2號線改造是一個奇跡 

   只有技術(shù)路線選對了，才能保證工程按時完成。事實證明，他們當(dāng)時選的技術(shù)路線是對的。

   作為2號線改造方案論證的參與者，唐濤認為：“2號線的成功改造是一個奇跡。” 

   從2005年開始，為了保證正常運營，舊線改造工程每天施工的時間只有三四個小時。與此同時，2號線的站臺、自動售檢票的改造工作也都在同步進行?！霸谶@樣的情況下，2號線實行新的移動閉塞系統(tǒng)之后，列車間隔時間由3分鐘縮短至2分30秒，達到我國最高的運營水平，這真的是奇跡。”這些年，紐約、巴黎也都在實施舊線改造，從試驗到實施，都花了若干年時間。 

   唐濤指出，盡管2號線信號系統(tǒng)的技術(shù)是國外的，但是在調(diào)試的過程中，我國的技術(shù)人員發(fā)揮了許多重要的作用，有時甚至是主導(dǎo)地進行集成調(diào)試工作。因為很多技術(shù)在國外也是開發(fā)不久的，需要在現(xiàn)場解決許多新的問題。而發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程都是中外雙方共同努力完成的。 

   信號系統(tǒng)是地鐵高效、安全運營的關(guān)鍵設(shè)備，但是信號系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前我國并沒有完全掌握。唐濤說：“事實上，信號系統(tǒng)核心技術(shù)的自主研發(fā)是我們這些年一直追求的。從核心技術(shù)的研發(fā)、中試試驗到示范工程，我們正在通過這樣的研究，來逐步掌握核心技術(shù)。隨著計算機、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，基于通信的信號系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向?！?nbsp;

   系統(tǒng)穩(wěn)定需要一個過程 

   地鐵2號線信號系統(tǒng)更新后，其性能還不是十分穩(wěn)定，在不到一個月的時間里已經(jīng)連續(xù)發(fā)生多次故障，影響了市民的出行。 對此，唐濤表示：“新舊線的過渡都有一個逐漸成熟的過程?！?nbsp;

   任何技術(shù)都要有一個逐漸成熟、走向穩(wěn)定的過程。在此過程中，或多或少會出現(xiàn)一些問題。針對地鐵，不會是安全的問題，但可能對運營產(chǎn)生一定影響，從而給乘客的出行帶來不便。 

   “尤其對于一條既有線路，突出的矛盾表現(xiàn)在高密度、大容量的載客，同時系統(tǒng)又要成長、更新，這肯定需要一個成熟的過程?！碧茲f：“這不僅僅是舊線改造會出現(xiàn)的問題，即使新線開通的時候，也不采用高密度的車次運營，就是因為系統(tǒng)需要一個逐漸成熟的過程?！?

    然而，北京的情況比較特殊，雖然理論上應(yīng)該有一個成熟期，但是公眾對公共交通有迫切的需要，對新技術(shù)的期望值也很高。唐濤指出：“只能從技術(shù)上盡最大努力避免出現(xiàn)故障，但這是難以完全做到的?！?/P>