CBTC－基于通信的列车自动控制系统,CBTC系统（Communication Based Train Control System）：随着通信技术特别是无线电技术飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统。

它的特点是用通信网络来实现列车和地面设备的双向通信，用实时汇报的列车位置和计算移动授权的移动闭塞来代替固定的轨道区段闭塞实现城市轨道交通中的列车运行控制。

CBTC的突出优点是可以实现车—地之间的双向通信，并且传输信息量大，传输速度快，很容易实现移动自动闭塞系统，大量减少区间敷设电缆，减少一次性投资及减少日常维护工作，可以大幅度提高区间通过能力，灵活组织双向运行和单向连续发车，容易适应不同车速、不同运量、不同类型牵引的列车运行控制等等。在CBTC中不仅可以实现列车运行控制，而且可以综合成为运行管理，因为双向通信系统，既可以有安全类信息双向传输，也可以双向传输非安全类信息，例如车次号、乘务员班组号、车辆号、运转时分、机车状态、油耗参数等等大量机车、工务、电务等有关信息。利用CBTC既可以实现固定自动闭塞系统(CBTC-FAS)，也可以实现移动自动闭塞系统(CBTC-MAS)。

在CBTC应用中的关键技术包括地车信息传输技术、列车测速定位技术、列车完整性检测、列车空间分隔技术、列车自动驾驶技术、列车节能优化技术等。其中，地车信息传输技术是CBTC系统与其他类型信号系统的核心差异。CBTC系统中的地车信息传输通过“数据通信系统（DCS）完成，DCS系统由两个部分组成：冗余骨干环网（有线部分）和无线传输网络（无线部分）。其中，无线传输网络采用WLAN及LTE两类主流技术，随着城市轨道交通的建设发展，LTE逐步取代WLAN成为新建线路的主要无线通信技术。列车定位技术则有多种方式，例如车载设备的测速-测距系统、全球卫星定位、感应回线等，受制于城市轨道交通的运行环境及列车安装控制限制，当前的主流列车定位技术采用车载测速-测距系统。

CBTC系统是一个复杂的分布式控制系统，主要由控制中心设备、车站设备、轨旁设备、车载设备及网络通信设备五大部分组成，各个部分的主要设备及功能如下：

（1）控制中心设备主要由CBTC系统中ATS子系统的设备构成，负责站场信息、列车信息的监督和对列车运行的控制功能。

（2）车站根据设备布置和功能需求的不同，分为设备集中站和非设备集中站两种类型。绝大多数的车站设备位于设备集中站，包括区域控制器设备（ZC）、数据存储单元设备（DSU）、计算机联锁设备（CI）、车站ATS设备等，负责联锁关系运算、移动授权计算、数据库及临时限速管理、车次号追踪等功能。

（3）轨旁设备主要包括应答器设备和计轴设备，主要功能为区段占用/空闲状态监测、列车定位及向列车发送后备模式下的移动授权信息等。

（4）车载设备主要包括车载控制器（VOBC）、测速测距设备、人机交互设备、应答器车载设备和无线车载设备,主要功能包括列车自动防护、列车自动驾驶及与司机进行人机交互。

（5）网络通信设备包括地面骨干通信网络和车地双向大容量通信网络两部分，负责CBTC系统各子系统间的高速、安全、实时数据传输。

CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多特性，比如：

CBTC可以使用的双向通信系统种类很多，例如欧洲使用的是GSM-R系统，美国使用扩频通信等其他多种无线通信系统，中国使用无线自由波、波导管、漏波电缆或三种互相组合的地车信息传输方式。应用CBTC系统的有美国的纽约地铁等，中国也有部分城市轨道交通使用了CBTC系统，如武汉地铁1号线，上海轨道交通的2、8号线，北京地铁（除13号线），广州地铁（除1、2、8号线），昆明地铁、台湾省的台北捷运文湖线等。其中，北京地铁亦庄线的顺利开通标志中国成为继德国西门子、法国阿尔斯通、法国泰雷兹地面交通部，加拿大庞巴迪后第五个成功掌握CBTC核心技术并顺利开通应用实际工程的国家，实现了全生命周期性价比最高的目标，比引进系统低20%左右。建成项目包括：广州6号线等。

互联互通型CBTC系统（I-CBTC）

轨道交通的互联互通(Interoperability)是指列车可以在一条以上的线路上安全运营，并且要求相对应的车辆、信号、通信、供电、线路限界和运营等方面能够一致，实现从一条线到另一条线的无缝过渡。互联互通的信号系统是轨道交通互联互通的基础和前提条件。互联互通的CBTC系统是基于统一规范和标准，实现不同厂商的信号设备互联互通，实现列车跨线运营的CBTC 系统，简称 I-CBTC。

I-CBTC系统的关键特征是资源共享和网络化运营。ICBTC系统可以实现资源的共享运营管理、车辆调配、人机操作界面和方式、检修设备、维修工艺、备品备件、人力资源、培训资源等全方位的资源重组，盘活建设和运营单位的人力和设备资产。互联互通的CBTC系统可以实现网络化运营,实现路网间的联通、联运,在确保列车安全高效运行的前提下,实现不同厂商的信号设备互联互通,实现列车共走廊运营，提高线路和设备利用率。

该系统的实现关键在于对CBTC系统中与车地互联互通相关系统架构和信息流等关键技术点进行统一，满足互联互通接口要求的信号系统需求和架构技术。采用互联互通的标准化的接口，包括如下接口：车地无线通信，地面ATP/ATO与车载ATP/ATO，车载ATP/ATO与车辆，车载ATP/ATO与ATS，车载ATP/ATO与联锁及LEU，地面ATP/ATO与联锁，地面ATP/ATO与ATS。

基于CBTC的全自动运行系统（FAO）

全自动运行系统(FAO)是以现代信息技术提升运营服务水平为目的的新一代城市轨道交通系统,是系统自动化程度的最高等级。

全自动运行系统引人了全自动运行自动控制、优化控制、人因工程等领域的最新技术，将进一步提升轨道交通的自动化程度，其关键特征如下：

1.实现运营的高度自动化,优化人力资源配置

全自动运行系统具备列车自动唤醒和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、停车和开关车门、故障自动恢复、根据客流量列车自动投入或退出运行等功能。具有常规运行、降级运行、运行中断和灾害状况等多重运行模式。

FAO系统提高系统的自动化程度，增强设备的自诊断功能，运营维护功能得到加强，降低运营人员劳动强度，将司机从重复作业中解放出来，列车上可以配置乘务人员，提高对乘客的服务水平，同时兼顾监视列车运行状态。

2.系统更加安全

FAO系统不仅考虑运行中列车的安全,防止列车追尾、正面相撞、侧冲、脱轨、与障碍物相撞，而且考虑乘客及运营人员（如上下车乘客、车厢内乘客、站台上乘客、维护人员等人员）的安全。FAO系统实现列车运行全过程（除正线外，还包括车辆段、停车场）、各种运行工况（正常和异常）的自动安全防护，有效地防止人为误操作引起的事故。FAO系统增强列车上的视频监控和紧急对讲功能，提高应急处置及反恐能力。

3.系统更加可靠

实现列车运行全过程自动化，进一步减少人为因素对运营的影响，提升运营能力。自动化程度的提高，使系统可以快速、有效地应对运营过程中的扰动，具备更强调整能力。系统全方位的冗余配置，运行的可靠性极高。

4.运营组织更灵活

实现无人驾驶，摆脱有人驾驶系统司机配置和周转的制约。可以根据运输需求灵活地调整运营间隔,随时增、减列车，提高系统对突发大客流(大型活动,如体育比赛)的响应能力；有助于实现24h不间断的运输服务；低峰或夜间以更低的成本和更灵活的运营提供可变的服务。

基于车车通信的列车运行控制系统

基于车车通信的列车运行控制系统就是将车站、区间设备的功能转移到车载控制器实现，车站和区间少布置甚至不布置设备，依靠车载自主控制来实现列车运行控制的大部分功能。例如原来由轨旁、ZC、CI实现的测速定位、运行间隔控制、道岔控制等功能，全部由车载设备来实现。

基于车车通信的列车运行控制系统的技术特点就是对常规CBTC系统进行设备精简，由车载来实现列控系统的大部分或者全部功能，减少车站及区间设备的布置。关键特征如下：

1.地面无设备或者大幅度减少地面设备。无专用ZC系统，利用车车信息交换、主动识别实现列车间隔控制功能。无专用联锁系统，以车载对轨旁设备的调用和控制来实现联锁功能。减少区间设备，例如利用车载来实现定位、信号机表示等功能，从而减少应答器、信号机等区间设备的布置。由于地面设备大幅度减少，因此系统的建设、维护成本更低，而且对于车载设备的维护要比地面设备维护更容易。

2.高可靠的车地通信系统。系统通过车车之间的数据交互、车地之间的数据交互来实现闭塞控制和联锁控制功能，通信系统的故障将对系统的运行产生严重的影响，因此对于通信可靠性有更高的要求。