第一节　列车空间分隔技术

行车间隔控制是信号系统防止列车相撞等危险事故的基本功能和有效方法，可分为时间分隔法和空间分隔法。时间分隔法是指列车按照事先规定好的时间由车站发车，前行列车和追踪列车之间保持一定时间间隔的行车方法。这种行车方法由于追踪列车不能确切地得到前行列车的运行状况，故不能确保列车在区间内的运行安全，目前已基本不使用。空间分隔法是把铁路划分为若干个区段，根据列车位置进行列车分隔，在每个区段内同时只准许一列列车运行的行车方法。这种行车方法能严格地使前行列车和追踪列车之间保持一定距离，把列车分隔在两个空间之内，从而有效地防止列车追尾和正面冲突。空间间隔方法是目前广泛使用的间隔控制方法。

铁路一般以车站（或线路所）为分界点将铁路划分为若干区间。单线以两个车站的进站信号机柱的中心线为车站与区间的分界线，而双线或多线则以各条线路的进站信号机柱或站界标的中心线为车站与区间的分界线。列车在区间内运行速度高、制动距离长且不能避让，因此列车由车站向区间发车时，必须确认区间内没有列车，并需遵循一定的规定和信号组织行车，以免发生列车正面冲突或追尾等事故。这种遵循一定规定，使用信号或凭证，来保证列车按照空间间隔制运行的技术方法，叫作闭塞行车法，简称闭塞。根据闭塞区段的大小及其实现方式，可分为固定闭塞、虚拟闭塞和移动闭塞。

一、固定闭塞

固定闭塞指两列运行列车之间的空间间隔是若干个长度固定的闭塞分区，地面一般设通过信号机，保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。固定闭塞基本原则如下。

（1）不能授权列车进入已被另一列车占用的分区；

（2）两追踪列车之间的间隔距离（若干个闭塞分区的长度）必须始终大于后车的制动距离（即在最不利情况下列车停车所需要的最大距离），保证两辆列车不会追尾。

二、虚拟闭塞

虚拟闭塞是在地面闭塞中心（如无线闭塞中心RBC）的线路数据库（电子地图）中以虚拟方式将区间划分为若干个“固定”闭塞分区，并设置虚拟信号进行防护。列车运行中，由车载定位系统确定列车的安全位置，并通过车地传输系统报告给地面闭塞中心。地面闭塞中心通过线路数据库（电子地图）查询列车并确定列车所占用的虚拟闭塞分区，进而按照上述闭塞分区以固定闭塞方式确定虚拟信号机“显示”，以此来控制列车追踪运行。

虚拟闭塞方式仍然属于固定闭塞，与传统固定闭塞不同的是不再利用实际的地面轨道占用检测设备（如轨道电路、计轴器等）将区间进行划分。

三、移动闭塞

固定闭塞或虚拟闭塞制式下，分区只能按线路运行性能最差列车的制动性能参数进行划分。通过轨道电路或计轴器等设备只能确定列车在哪个分区内，而无法知道其在分区内的具体位置。也就是说，固定闭塞中列车轨道占用是以分区为单位的，列车驶入分区就把整个分区“划归”给该列车占用，列车跨分区运行时甚至还同时占用了两个或多个分区，使得不同列车间的安全间隔较大，降低了运输效率和行车密度，影响了线路的使用效率。

实际上，列车在轨道上只是占用与其长度相同的轨道。为防止列车“追尾”和“相撞”事故，只需给列车“划分”与列车长度“相当”的、随列车运行而“移动”的轨道线路，后行列车即可以前行列车的尾部——移动的闭塞分区的“入口”为目标，实时与前车保持安全制动距离，就可以保证安全运行，这种闭塞分区随车移动的自动闭塞方式称为移动闭塞。显然，移动闭塞系统缩小列车间隔，提高列车追踪效率。

移动闭塞实现的前提是实时精确、安全地检测所有列车的运动状态，及时将前行列车的位置传送给后行列车作为运行终点，并确保后行列车可在所设定的运行终点前安全停车。因此，移动闭塞系统必须以精确安全的列车定位技术，双向、大容量车地通信技术，以及列车安全制动模型和间隔防护技术为保障，也就是说，必须采用基于通信的列车运行控制技术。

基于通信的列车运行控制（CBTC）系统是采用不依赖轨旁列车占用检测设备的列车主动定位技术和连续车地双向数据通信技术，通过能够执行安全功能的车载和地面处理器而构建的连续式列车自动控制系统。CBTC系统是由ZC、车地通信设备、车载控制设备以及相应的输入、输出设备构成的分布式控制系统，目标是实现列车车辆和线路资源的安全、高效利用，以尽可能低的成本和代价更快更好地完成旅客安全输送服务，可实现列车安全高效追踪，提高运输能力和运营服务质量。

CBTC系统列车追踪示意图如图3-1所示。

与传统的信号控制系统相比，CBTC系统的关键技术和主要优势如下。

（1）采用列车自主测速定位技术取代传统的通过检测轨道区段占用的方式来获取列车的实时位置和速度信息，列车定位不再局限于固定划分的轨道区段，而是可以随着列车运行实时检测列车位置（列车位置分辨率≤6.25m，列车位置最大测量误差≤2％，用于ATP功能的列车测速误差≤3km/h），提高列车定位的精度和安全性，并为移动闭塞列车追踪提供基础。

（2）通过对全线列车进行排序，全过程实时监督轨道区段和基础设施的状态，并通过移动授权的方式将其使用权为各列车进行合理分配，确保列车运行的安全性和有序性。

（3）通过一次连续速度-距离曲线形式的列车安全制动模型实时计算列车紧急制动触发速度并对列车速度进行实时监督，确保列车追踪的安全性和高效性。

（4）采用无线通信方式取代轨道电路，实现车地双向、大容量的信息传输，既实现了信息传输的实时性，又减少了电缆敷设和维护成本，为移动闭塞列车追踪提供基础。

（5）通过车载和地面智能处理器和先进的软件技术，实现了列车的自动驾驶技术和多目标优化驾驶技术，并能够通过地面系统的操作实时对自动驾驶的目标进行调整。

（6）通过列车自动驾驶技术和列车运行规划以及列车制动系统的特性，实现列车运行的节能优化。