CBTC降低地鐵產(chǎn)品壽命周期成本

基于通信的列車(chē)控制技術(shù)（CBTC）的進(jìn)步能夠幫助主要城市軌道運(yùn)營(yíng)商降低產(chǎn)品壽命周期成本，提高服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效率。

——泰雷茲集團(tuán)信號(hào)產(chǎn)品戰(zhàn)略經(jīng)理

CBTC解決了地鐵運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的一些主要問(wèn)題，它幫助系統(tǒng)增強(qiáng)安全性，提高運(yùn)行和維護(hù)效率，增強(qiáng)系統(tǒng)可用性，并在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和干預(yù)中提供更大的靈活性。

CBTC還帶來(lái)了其他方面的好處，例如提供增強(qiáng)安全性保證的全自動(dòng)化無(wú)人駕駛運(yùn)行，以及利用操作人員角色的轉(zhuǎn)變來(lái)提高客戶服務(wù)。特別是無(wú)人自動(dòng)駕駛運(yùn)行功能使地鐵能夠應(yīng)對(duì)由于大型活動(dòng)或運(yùn)行中斷造成的短期客流高峰。

上世紀(jì)70年代中期，泰雷茲在加拿大的運(yùn)營(yíng)公司（之后是ITT集團(tuán)的SEL研究中心）致力于CBTC系統(tǒng)研發(fā)的開(kāi)創(chuàng)性工作，使后來(lái)的城市軌道信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生了根本性改變。隨著對(duì)CBTC需求的不斷增長(zhǎng)，在過(guò)去5年中，全球的信號(hào)設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各自版本的類(lèi)似技術(shù)，但是現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商想要更多這方面的技術(shù)，那么CBTC技術(shù)本身和其供應(yīng)商們應(yīng)如何改進(jìn)來(lái)滿足市場(chǎng)需求呢？

運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在主要關(guān)注的成本和經(jīng)濟(jì)因素包括能源利用，“綠色”倡議正在推動(dòng)加強(qiáng)使用再生制動(dòng)能源，這就需要實(shí)時(shí)平衡車(chē)輛減速、加速以及應(yīng)用惰行技術(shù)，最終才能達(dá)成既減少總耗電量，同時(shí)又不降低所需的運(yùn)行等級(jí)。

運(yùn)營(yíng)商預(yù)測(cè)將來(lái)的CBTC技術(shù)升級(jí)會(huì)給他們帶來(lái)巨大好處。下述的實(shí)用性開(kāi)發(fā)能夠滿足客戶對(duì)下一代CBTC系統(tǒng)的需求，它會(huì)進(jìn)一步降低整套系統(tǒng)的硬件花費(fèi)，同時(shí)提升系統(tǒng)的可靠性。

*直驅(qū)技術(shù)；

*取消列車(chē)輔助檢測(cè)系統(tǒng)，例如未納入泰雷茲第一代CBTC系統(tǒng)的軌道電路或計(jì)軸器；

*靈活的定位處理器；

*無(wú)線通信技術(shù)。

直驅(qū)技術(shù)采用精確電子元件管理向信號(hào)設(shè)備輸出的電流，精確電子元件相比維護(hù)成本較高的傳統(tǒng)信號(hào)繼電器存在優(yōu)勢(shì)。非常精確的安全電子元件設(shè)計(jì)還可以提供適當(dāng)?shù)木彌_和保護(hù)以應(yīng)對(duì)電壓峰值，同時(shí)數(shù)量眾多的昂貴繼電器機(jī)架則可以合理精簡(jiǎn)為幾個(gè)電子機(jī)架。最近泰雷茲為道岔和信號(hào)設(shè)備開(kāi)發(fā)了幾種不同的直驅(qū)技術(shù)，使系統(tǒng)不再需要安全接口控制繼電器，降低了資本和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。

當(dāng)今世界對(duì)現(xiàn)場(chǎng)元件控制電路的設(shè)計(jì)有很大差異，很多鐵路信號(hào)設(shè)備或道岔控制和檢測(cè)都有其獨(dú)有的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)后已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。因此，這種等效定制直驅(qū)技術(shù)的解決方案能夠?yàn)檐壍澜煌ü芾聿块T(mén)節(jié)省大筆開(kāi)支。

泰雷茲將根據(jù)最初CBTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的地面區(qū)域控制器的集成技術(shù)用于溫哥華鐵路后，由于該技術(shù)的穩(wěn)固性和低接口管理要求，及其壽命周期的成本效益，越來(lái)越多的客戶和供應(yīng)商開(kāi)始使用這種技術(shù)。區(qū)域控制器能保證列車(chē)的安全間隔并提供聯(lián)鎖功能以滿足真正移動(dòng)閉塞運(yùn)行，決定通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)傳送列車(chē)移動(dòng)授權(quán)的范圍，確保列車(chē)自動(dòng)防護(hù)和列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)（ATP/ATO）能接收到列車(chē)的定位報(bào)告，并與鄰近區(qū)域控制器接口。區(qū)域控制器還負(fù)責(zé)管理站臺(tái)屏蔽門(mén)接口和其他車(chē)站設(shè)備。

這些技術(shù)進(jìn)步使運(yùn)營(yíng)商們認(rèn)為已經(jīng)不再需要列車(chē)輔助探測(cè)系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)已有的固定閉塞存在局限，會(huì)限制CBTC性能。因?yàn)镃BTC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求其逾越固定閉塞的邏輯和算法，以克服原有輔助列車(chē)探測(cè)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障缺點(diǎn)。CBTC系統(tǒng)采用三取二或熱備配置的微處理器冗余技術(shù)，當(dāng)一臺(tái)處理器發(fā)生故障，另外一臺(tái)會(huì)自動(dòng)激活。

因此這套系統(tǒng)不再需要基于軌道電路的后備信號(hào)系統(tǒng)，而且已有25年成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。冗余微處理器用所有安全子系統(tǒng)中建立的已校驗(yàn)的冗余性和多樣性標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所有安全輸入和輸出進(jìn)行比較，CBTC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的安全性和可靠性的當(dāng)前等級(jí)只有在未配備CBTC車(chē)載計(jì)算機(jī)的列車(chē)采用混合模式的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，才可使用輔助系統(tǒng)。

如今功能強(qiáng)大的處理器能實(shí)現(xiàn)車(chē)載或地面功能的定位和重定位，提供相對(duì)于硬編碼參數(shù)離線計(jì)算的更高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理速度，進(jìn)而使系統(tǒng)性能優(yōu)化，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間縮短，軟件可升級(jí)性更加靈活有效。但是目前電子元件的預(yù)期使用年限要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)，所以供應(yīng)商現(xiàn)在所面臨的挑戰(zhàn)是要拿出一套可維護(hù)以及向下兼容的系統(tǒng)升級(jí)方案， 便于運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行系統(tǒng)無(wú)縫升級(jí)和維護(hù)人員管理。

自從2004年泰雷茲在拉斯維加斯單軌鐵路上安裝了第一部非專(zhuān)有，自由空間，無(wú)線通信設(shè)備以來(lái)，車(chē)地間的通信手段也逐漸發(fā)生了變化。運(yùn)營(yíng)商們一直希望無(wú)線技術(shù)繼續(xù)進(jìn)步以提高列車(chē)和地面設(shè)備間的通信質(zhì)量， 最大限度的利用有效帶寬，例如讓非自動(dòng)列控功能共享帶寬。

更高的帶寬使得車(chē)地間的雙向數(shù)據(jù)傳輸量更大，這也為引入新功能預(yù)留了空間，例如更加詳實(shí)的列車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)防性維護(hù)數(shù)據(jù)，車(chē)載設(shè)備安全監(jiān)測(cè)，旅客信息以及音頻/視頻傳輸。運(yùn)營(yíng)商們還希望能簡(jiǎn)化系統(tǒng)以降低風(fēng)險(xiǎn)，減少執(zhí)行時(shí)間，加快界面互操作標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)。

對(duì)運(yùn)行控制中心環(huán)境的設(shè)想還包括提高運(yùn)輸系統(tǒng)效率和降低其壽命周期成本，目前部分運(yùn)營(yíng)商已開(kāi)始采用CBTC監(jiān)控系統(tǒng)和非列車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)功能集成設(shè)備（也就是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（Scada），車(chē)載和站臺(tái)乘客信息系統(tǒng)，安保與防火安全系統(tǒng)），這給綜合通信系統(tǒng)供應(yīng)商提供機(jī)遇。目前故障管理設(shè)備和CBTC運(yùn)行設(shè)備一樣，也已應(yīng)用在除ATO以外的其他故障-安全系統(tǒng)中。

如今集各種最先進(jìn)技術(shù)于一體建造的現(xiàn)代化控制中心，不僅帶來(lái)自動(dòng)化和決策支持系統(tǒng)，同時(shí)還提供一個(gè)“全面狀況認(rèn)知”的解決方案。它還能兼容各種新應(yīng)用程序，不用升級(jí)和調(diào)整現(xiàn)有的系統(tǒng)。為了解決很多供應(yīng)商對(duì)接口問(wèn)題的擔(dān)憂，現(xiàn)代化綜合控制中心建立了符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接口網(wǎng)絡(luò)，提供完全模塊化的解決方案，用以構(gòu)筑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并使系統(tǒng)能整合所有類(lèi)型的應(yīng)用程序， 該種模塊可通過(guò)添加全新的應(yīng)用程序，便利的升級(jí)、替換和擴(kuò)充。

現(xiàn)在，壓力無(wú)疑是在CBTC供應(yīng)商一方，他們需要提供更多，更好的系統(tǒng)，對(duì)于那些證明了自己在綜合通信系統(tǒng)和鐵路信號(hào)創(chuàng)新方面有多年經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)比起那些全方位的“多面手”供貨商是有優(yōu)勢(shì)的。但是在CBTC這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中按合約要求交付項(xiàng)目才是最重要的目標(biāo)。