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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。 這標志著我國地鐵信號系統技術躍上新的臺階。

   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。 

   10號線的亮點之一是其信號系統。它是世界上第一條開通即采用了無線移動閉塞信號系統（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（2008年7月剛剛改造完成）。當時，業內人士對它的評價是：“這標志著我國地鐵信號系統技術躍上新的臺階。” 

   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，這套系統剛剛上線使用，在不到一個月的時間里已經連續發生多次故障，甚至造成部分車站乘客滯留。 

   CBTC較其他信號系統有何優勢？它的采用解決了哪些關鍵問題，又為什么會出現不穩定的情況？帶著這些問題，《科學時報》記者走訪了北京交通大學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，即列車控制系統，它采用技術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作了簡單解釋。 

   “從軌道交通的誕生之日起，就有了信號系統。”唐濤說，只是原來的實現方式是靠人工控制，能夠達到的安全性和保證的效率都處在較低水平。隨著實現手段和技術水平的日益提高，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已從傳統信號系統發展到現代信號系統，即列車自動控制（ATC）系統。 

   ATC系統主要包括列車自動防護（ATP）、列車自動監控（ATS）、列車自動運營（ATO）等3個子系統。其中，ATP為整個系統的安全核心。根據閉塞方式的不同，ATP系統可分為固定閉塞、準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，分區長度一般為150米～600米。一個分區只能被一輛列車占用，兩列車間以若干分區為完全間隔，列車制動的起點和終點均在某一分區的邊界。由于軌道電路所能提供給列車的信息量有限，不能充分發揮地鐵列車控制性能，影響了線路通行能力。 

   準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為安全間隔，但系統傳輸的信息量大，列車制動的起點可以延伸，可在保證行車安全的前提下充分發揮列車性能，提高線路的通過能力。準移動閉塞在當今軌道交通的信號系統中采用得較多，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。 

   移動閉塞取消了前兩種制式的固定劃分的分區，列車間隔控制可以不再以固定閉塞的分區為單位，后續列車以前方列車尾部為目標點追蹤運行，列車制動的起點和終點都是動態的。列車的安全距離是按后續列車在當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的雙向通信，信息量大，易于實現無人駕駛。 

   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 

   信號系統由計算機自動控制、調度集中、移頻軌道電路、電氣集中、機車信號、速度監督、自動駕駛等設備組成，以實現行車指揮自動化及列車運行自動化。 

   信號系統的關鍵技術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、軌道環線、漏泄電纜、漏泄波導、查詢應答器、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。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點就是可以雙向連續傳輸大容量信息，除用于列車運行控制外，還可用于調度指揮信息，滿足信息化對固定設備與移動體間大容量信息交換的需要，以便實現軌道交通的綜合自動化。“而且，近年來隨著無線通信技術的飛速發展，無線通信的可靠性、可用性大大提高。” 

   因此，改造后的2號線通過無線通信的方式來實現雙向傳輸。“有了這樣的傳輸手段，才能夠實現高密度的行車控制。”唐濤說：“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，達到同等的技術水準，只是具體實現的介質方式和廠商有所不同。” 

   唐濤回憶，當時制定方案的時候，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——跟鋼軌沒關系，施工和運營互不影響。施工結束，新系統開通，再和車、軌結合就行。如果繼續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。 

   “采用跟既有系統盡量減少關系、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路線。這樣，新舊系統就能疊加，尤其在施工和調試階段優勢更明顯。”唐濤指出：“環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。” 

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   2號線改造是一個奇跡 

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

   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。“在這樣的情況下，2號線實行新的移動閉塞系統之后，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號線信號系統的技術是國外的，但是在調試的過程中，我國的技術人員發揮了許多重要的作用，有時甚至是主導地進行集成調試工作。因為很多技術在國外也是開發不久的，需要在現場解決許多新的問題。而發現問題、解決問題的過程都是中外雙方共同努力完成的。 

   信號系統是地鐵高效、安全運營的關鍵設備，但是信號系統的核心技術，目前我國并沒有完全掌握。唐濤說：“事實上，信號系統核心技術的自主研發是我們這些年一直追求的。從核心技術的研發、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。隨著計算機、通信技術的飛速發展，基于通信的信號系統是未來的發展方向。” 

   系統穩定需要一個過程 

   地鐵2號線信號系統更新后，其性能還不是十分穩定，在不到一個月的時間里已經連續發生多次故障，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。” 

   任何技術都要有一個逐漸成熟、走向穩定的過程。在此過程中，或多或少會出現一些問題。針對地鐵，不會是安全的問題，但可能對運營產生一定影響，從而給乘客的出行帶來不便。 

   “尤其對于一條既有線路，突出的矛盾表現在高密度、大容量的載客，同時系統又要成長、更新，這肯定需要一個成熟的過程。”唐濤說：“這不僅僅是舊線改造會出現的問題，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，對新技術的期望值也很高。唐濤指出：“只能從技術上盡最大努力避免出現故障，但這是難以完全做到的。”