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  編者語(yǔ)： 7月19日，北京地鐵10號(hào)線（一期）開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)。這意味著北京市軌道交通將為2008年北京奧運(yùn)會(huì)提供更加快速、便捷的交通服務(wù)。 這標(biāo)志著我國(guó)地鐵信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)躍上新的臺(tái)階。

   7月19日，北京地鐵10號(hào)線（一期）開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)。這意味著北京市軌道交通將為2008年北京奧運(yùn)會(huì)提供更加快速、便捷的交通服務(wù)。 

   10號(hào)線的亮點(diǎn)之一是其信號(hào)系統(tǒng)。它是世界上第一條開(kāi)通即采用了無(wú)線移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)（CBTC）的城市軌道交通線路，同時(shí)也是全世界第五條投入運(yùn)營(yíng)的CBTC線路。 

   目前，我國(guó)只有北京地鐵2號(hào)線同樣采用此類(lèi)技術(shù)（2008年7月剛剛改造完成）。當(dāng)時(shí)，業(yè)內(nèi)人士對(duì)它的評(píng)價(jià)是：“這標(biāo)志著我國(guó)地鐵信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)躍上新的臺(tái)階?！?nbsp;

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

   CBTC較其他信號(hào)系統(tǒng)有何優(yōu)勢(shì)？它的采用解決了哪些關(guān)鍵問(wèn)題，又為什么會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況？帶著這些問(wèn)題，《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者走訪了北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任唐濤教授。 

   移動(dòng)閉塞模式安全高效 

   “信號(hào)系統(tǒng)，即列車(chē)控制系統(tǒng)，它采用技術(shù)手段對(duì)列車(chē)運(yùn)行方向、運(yùn)行間隔和運(yùn)行速度進(jìn)行控制，從而保證行車(chē)安全，提高運(yùn)輸效率?！碧茲紫葘?duì)信號(hào)系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單解釋。 

   “從軌道交通的誕生之日起，就有了信號(hào)系統(tǒng)?！碧茲f(shuō)，只是原來(lái)的實(shí)現(xiàn)方式是靠人工控制，能夠達(dá)到的安全性和保證的效率都處在較低水平。隨著實(shí)現(xiàn)手段和技術(shù)水平的日益提高，自動(dòng)化程度和達(dá)到的性能都有了顯著提高。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)已從傳統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)代信號(hào)系統(tǒng)，即列車(chē)自動(dòng)控制（ATC）系統(tǒng)。 

   ATC系統(tǒng)主要包括列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控（ATS）、列車(chē)自動(dòng)運(yùn)營(yíng)（ATO）等3個(gè)子系統(tǒng)。其中，ATP為整個(gè)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(dòng)閉塞和移動(dòng)閉塞3種制式。 

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

   準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的線路劃分和固定閉塞一樣，兩列車(chē)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?chē)制動(dòng)的起點(diǎn)可以延伸，可在保證行車(chē)安全的前提下充分發(fā)揮列車(chē)性能，提高線路的通過(guò)能力。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞在當(dāng)今軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)中采用得較多，如上海地鐵2、3、4號(hào)線，廣州地鐵1、2號(hào)線等都采用這種技術(shù)。 

   移動(dòng)閉塞取消了前兩種制式的固定劃分的分區(qū)，列車(chē)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(chē)以前方列車(chē)尾部為目標(biāo)點(diǎn)追蹤運(yùn)行，列車(chē)制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)都是動(dòng)態(tài)的。列車(chē)的安全距離是按后續(xù)列車(chē)在當(dāng)前速度下所需的制動(dòng)距離加上安全余量計(jì)算得出，使列車(chē)追蹤間隔有效減少。列車(chē)和地面間保持連續(xù)的雙向通信，信息量大，易于實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。 

   唐濤指出：“移動(dòng)閉塞制式，既保證了安全性，又提高了效率?！?nbsp;

   施工運(yùn)營(yíng)兩不誤 

   信號(hào)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、調(diào)度集中、移頻軌道電路、電氣集中、機(jī)車(chē)信號(hào)、速度監(jiān)督、自動(dòng)駕駛等設(shè)備組成，以實(shí)現(xiàn)行車(chē)指揮自動(dòng)化及列車(chē)運(yùn)行自動(dòng)化。 

   信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括列車(chē)完整性檢查、測(cè)速、定位及車(chē)地信息傳輸。其中，車(chē)地信息傳輸是系統(tǒng)核心問(wèn)題之一。目前，車(chē)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(wú)線通信等。 

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

   而無(wú)線通信的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以雙向連續(xù)傳輸大容量信息，除用于列車(chē)運(yùn)行控制外，還可用于調(diào)度指揮信息，滿足信息化對(duì)固定設(shè)備與移動(dòng)體間大容量信息交換的需要，以便實(shí)現(xiàn)軌道交通的綜合自動(dòng)化。“而且，近年來(lái)隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線通信的可靠性、可用性大大提高。” 

   因此，改造后的2號(hào)線通過(guò)無(wú)線通信的方式來(lái)實(shí)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(chē)控制?！碧茲f(shuō)：“北京地鐵，除了改造后的2號(hào)線以外，新開(kāi)通的10號(hào)線也采用了CBTC，達(dá)到同等的技術(shù)水準(zhǔn)，只是具體實(shí)現(xiàn)的介質(zhì)方式和廠商有所不同?！?nbsp;

   唐濤回憶，當(dāng)時(shí)制定方案的時(shí)候，其實(shí)有很多可走的路線。之所以會(huì)選擇CBTC，就是考慮到它有個(gè)最大的好處——跟鋼軌沒(méi)關(guān)系，施工和運(yùn)營(yíng)互不影響。施工結(jié)束，新系統(tǒng)開(kāi)通，再和車(chē)、軌結(jié)合就行。如果繼續(xù)采用原來(lái)的軌道電路控制方式，就要在軌道上施工，為了不影響運(yùn)營(yíng)，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(duì)運(yùn)營(yíng)盡量干擾少的方式，對(duì)舊線改造來(lái)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(shì)更明顯。”唐濤指出：“環(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(gè)城市交通都會(huì)癱瘓?！?nbsp;

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   2號(hào)線改造是一個(gè)奇跡 

   只有技術(shù)路線選對(duì)了，才能保證工程按時(shí)完成。事實(shí)證明，他們當(dāng)時(shí)選的技術(shù)路線是對(duì)的。

   作為2號(hào)線改造方案論證的參與者，唐濤認(rèn)為：“2號(hào)線的成功改造是一個(gè)奇跡?！?nbsp;

   從2005年開(kāi)始，為了保證正常運(yùn)營(yíng)，舊線改造工程每天施工的時(shí)間只有三四個(gè)小時(shí)。與此同時(shí)，2號(hào)線的站臺(tái)、自動(dòng)售檢票的改造工作也都在同步進(jìn)行?！霸谶@樣的情況下，2號(hào)線實(shí)行新的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)之后，列車(chē)間隔時(shí)間由3分鐘縮短至2分30秒，達(dá)到我國(guó)最高的運(yùn)營(yíng)水平，這真的是奇跡。”這些年，紐約、巴黎也都在實(shí)施舊線改造，從試驗(yàn)到實(shí)施，都花了若干年時(shí)間。 

   唐濤指出，盡管2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)的技術(shù)是國(guó)外的，但是在調(diào)試的過(guò)程中，我國(guó)的技術(shù)人員發(fā)揮了許多重要的作用，有時(shí)甚至是主導(dǎo)地進(jìn)行集成調(diào)試工作。因?yàn)楹芏嗉夹g(shù)在國(guó)外也是開(kāi)發(fā)不久的，需要在現(xiàn)場(chǎng)解決許多新的問(wèn)題。而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程都是中外雙方共同努力完成的。 

   信號(hào)系統(tǒng)是地鐵高效、安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵設(shè)備，但是信號(hào)系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前我國(guó)并沒(méi)有完全掌握。唐濤說(shuō)：“事實(shí)上，信號(hào)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(yàn)到示范工程，我們正在通過(guò)這樣的研究，來(lái)逐步掌握核心技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，基于通信的信號(hào)系統(tǒng)是未來(lái)的發(fā)展方向?！?nbsp;

   系統(tǒng)穩(wěn)定需要一個(gè)過(guò)程 

   地鐵2號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)更新后，其性能還不是十分穩(wěn)定，在不到一個(gè)月的時(shí)間里已經(jīng)連續(xù)發(fā)生多次故障，影響了市民的出行。 對(duì)此，唐濤表示：“新舊線的過(guò)渡都有一個(gè)逐漸成熟的過(guò)程?！?nbsp;

   任何技術(shù)都要有一個(gè)逐漸成熟、走向穩(wěn)定的過(guò)程。在此過(guò)程中，或多或少會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。針對(duì)地鐵，不會(huì)是安全的問(wèn)題，但可能對(duì)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生一定影響，從而給乘客的出行帶來(lái)不便。 

   “尤其對(duì)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(shí)系統(tǒng)又要成長(zhǎng)、更新，這肯定需要一個(gè)成熟的過(guò)程?！碧茲f(shuō)：“這不僅僅是舊線改造會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，即使新線開(kāi)通的時(shí)候，也不采用高密度的車(chē)次運(yùn)營(yíng)，就是因?yàn)橄到y(tǒng)需要一個(gè)逐漸成熟的過(guò)程?！?

    然而，北京的情況比較特殊，雖然理論上應(yīng)該有一個(gè)成熟期，但是公眾對(duì)公共交通有迫切的需要，對(duì)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>