城市轨道交通CBTC系统
城市轨道交通信号与通信系统 模块7 城市轨道交通CBTC系统
3）车载数据通信网络 车载数据通信网络由车头驾驶室网络部分和车尾驾驶室网络 部分组成。车头和车尾驾驶室网络部分分别由车载无线网络 单元、车载天线、车载网络交换机和车载CBTC系统设备组成。 4）车地双向通信网络 DCS的车地双向通信网络是沟通车载数据通信网络与轨旁数 据通信网络的渠道，可以实现车地之间的双向通信。
（1）在正常运营条件下，该工作站用于实现ATS车站工作 站的功能，监视和控制列车的运行设备及轨旁设备。 （2）在降级运营模式下，若ATS不可用，则该工作站还具 有本地控制工作站的功能。 该工作站通常控制的仅仅是本联锁区。 7.数据通信子系统 1）轨旁数据接入网络 轨旁数据接入网络主要由轨旁接入交换机、轨旁（access point，AP）、光电转换器、天线、连接线缆、供电部分 设备、保护箱设备组成。轨旁接入交换机通过冗余的以太 网络与骨干交换机相连。 2）轨旁数据骨干网络 轨旁数据骨干网络由骨干交换机和传输设备组成。传输设 备之间组建传输环(resilient packet rings，RPR)，骨干交 换机链接到本站及本网的传输环上。这些骨干交换机和传 输环设备安装在环路各处的信号设备室（如设备集中站和 控制中心）内。
6.车门、屏蔽门的监督检查和开启授权 通过与车辆的接口，车载控制器实时检查车门的关闭状态，如 果在列车运行中，车门关闭信号丢失，则列车将施加FSB。如果 车载控制器发现前方车站的屏蔽门未处于关锁状态，将不允许 列车进入车站；同样，当列车停站时，在未检查到屏蔽门关闭 前，车载控制器将不允许列车启动。 车载控制器在发送车门和屏蔽门开门允许信号前，将检查以下 条件：列车处于零速状态、列车已对准站台的正确位置、列车 已切除牵引、列车已实施常用制动。若能满足上述这些条件， 则正确侧列车车门就会接收到开启指令并打开。 7.列车完整性监督 通过与车辆接口，车载控制器会实时检查列车完整性信号。当 车载控制器检测到列车完整性丢失信号时，将实施EB。一旦列 车完整性丢失，车载控制器还将禁止所有CBTC运行模式。
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计
CBTC系统是一种基于通信技术的列控系统，主要用于监控和控制列车的运行。
它通过与列车之间和列车与基站之间的通信，实现对列车位置、速度、状态等信息的实时监测和
控制。
CBTC系统的性能和可靠性对保证城市轨道交通的安全和效率至关重要。
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室的主要目标是通过模拟真实的列车运行和障碍物情况，对CBTC系统进行全面的测试和优化。
实验室应具备以下核心功能：
1. 列车模拟器：实验室应设置列车模拟器，能够模拟不同类型、不同速度的列车运行，包括加速、减速、停车等操作。
列车模拟器能够生成真实的列车数据，模拟列车与基
站之间的通信。
2. 基站模拟器：实验室还应设置基站模拟器，能够模拟CBTC系统与列车之间的通信。
基站模拟器能够模拟信号发送和接收过程，测试CBTC系统对信号的接收和解析能力。
3. 网络模拟器：为了模拟真实的网络环境，实验室应设置网络模拟器，能够模拟不
同速度、延迟、丢包率等网络条件。
网络模拟器能够测试CBTC系统在不同网络环境下的性能和可靠性。
4. 数据采集与分析：实验室还应设置数据采集与分析系统，能够实时采集和记录CBTC系统的性能数据。
通过对这些数据的分析，可以评估CBTC系统的性能，并发现潜在
的问题和改进措施。
5. 视频监控系统：为了全面监控CBTC系统的测试过程，实验室应设置视频监控系统，能够实时监测列车运行和CBTC系统的运行情况。
视频监控系统还可以用于记录测试过程和分析结果。
地铁CBTC系统信号系统分析与故障
地铁CBTC系统信号系统分析与故障1. 引言1.1 介绍地铁CBTC系统信号系统分析与故障地铁CBTC系统信号系统是一种先进的列车控制系统，它采用了计算机技术和无线通信技术，实现了列车之间的实时通信和自动调度。
CBTC系统的信号系统是系统中的关键部分，它负责向列车发送信号和指令，以确保列车能够安全、高效地运行。
对于CBTC系统信号系统的分析和故障排查显得尤为重要。
在实际运行中，CBTC系统信号系统可能会出现各种故障，例如信号传输中断、信号误码等。
为了及时排除这些故障，需要对CBTC系统信号系统进行分析，并采取相应的维修措施。
通过对故障案例的分析，可以总结出一些常见的故障原因和解决方法，为系统的维护和优化提供参考。
本文将重点介绍地铁CBTC系统信号系统的原理、分析方法、故障排查技术，以及相关的案例分析和维护优化策略。
通过对这些内容的深入探讨，可以更好地理解CBTC系统信号系统的重要性，同时也可以为今后地铁CBTC系统信号系统的发展提出建设性建议。
2. 正文2.1 CBTC系统原理CBTC系统通过无线通信技术实现列车与地面控制中心之间的实时数据传输。
列车上搭载有装有通信设备的车载控制器，地面控制中心通过无线信号与车载控制器进行数据交换，实现列车位置、速度等信息的传输。
CBTC系统通过计算机技术实现列车的实时监控和控制。
地面控制中心通过计算机系统对列车所传输的数据进行处理和分析，然后下达相应的指令控制列车的运行，包括限速、停车等操作。
CBTC系统还包括了车载信号系统和地面轨道侧信号系统的配合工作。
车载信号系统通过车载控制器对列车进行控制，地面轨道侧信号系统则通过信号灯等装置向列车发送控制指令，实现列车的安全运行。
CBTC系统原理是通过无线通信技术和计算机技术实现列车运行的实时监控和控制，保障列车运行的安全和高效。
CBTC系统的原理为地铁运行提供了技术支持，是地铁运行的重要保障之一。
2.2 CBTC系统信号系统分析CBTC系统信号系统分析主要是对地铁CBTC系统中信号系统的功能、结构、性能等进行系统的分析和研究。
列车运行控制系统-44列控地面设备CBTC地面设备
VOBC子系统 在VOBC子系统中，列车的位置和运行方向信息在保证列车安全运行中作用重大，列车定位方式采用测速传感器和地面应答器相结合的方式实现。DCS数据通信系统 数据通信系统采用无线局域网WLAN技术，通过沿线设无线接入点(Access Point,AP)的方式实现列车与地面之间不间断的数据通信。一个AP点可以传输几十千米的距离。
一、系统组成
所谓“障碍物”包括前行列车、关闭区域、失去位置表示的道岔，以及任何外部产生的因素如-紧急停车按钮、站台屏蔽门、防淹门和隔离保护门等。同时，地面ATP系统还负责对相邻地面ATP系统的行车许可请求作出响应，完成列车从一个区域到另一个区域的交接。
地面ATP系统与其它设备的信息交互图
ZC接收VOBC发送过来的列车位置、速度和运行方向信息，同时从联锁设备获得列车进路、道岔状态信息，从ATS接收临时限速信息，在考虑其他一些障碍物的条件计算MA，并向列车发送，告诉列车可以走多远、多快，从而保证列车间的安全行车间隔。 由于CBTC系统能够精确的知道列车的位置，“速度一距离模式曲线(Distance to go )”是其对列车的控制原则。事实上，不管是CBTC系统还是传统意义上的由轨道电路完成列车控制的系统控车原则都很相似，只不过CBTC系统对列车位置的把握准确度更高，对列车控制的准确度也会更高，基于轨道电路的系统，移动授权是轨道区段长若干倍，而CBTC系统，移动授权更精确。正是CBTC系统能够更精确的控车，才有的缩短了列车追踪间隔，使运行效率大大提高。
一、系统原理与组成
基本原理 系统根据车载测速定位设备获知列车本身在线路上的位置，并由车载设备将列车位置、区段占用情况实时向ZC报告，同时联锁系统将线路信息包括信号显示、道岔位置、屏蔽门状态发送给ZC和车载，然后ZC向列车提供移动授权，对列车的运行提供保护。
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计城市轨道交通CBTC系统是一种先进的运行控制系统，它可以实现高密度地铁车队的安全、高效、精准运作。
CBTC系统模拟仿真实验室是实现CBTC系统快速验证和优化的关键技术之一。
本文旨在介绍一种城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计方案。
一、实验室总体设计1.实验平台实验平台由控制区、仿真区和可视化区构成。
控制区安装控制台和控制设备，包括计算机、通讯设备以及控制开关等。
仿真区安装轨道交通CBTC系统仿真软件，并建立虚拟的车站和车辆模型。
可视化区安装显示屏，主要用于显示仿真实验的结果和数据。
2.实验流程仿真实验包括设计、配置参数、运行仿真、数据分析和优化等步骤。
实验平台需要提供简单易用的界面和操作指南，实现仿真实验的自动化和可重复性。
3.实验环境实验室应该提供稳定、安全、高速的计算机设备和网络系统，保证仿真实验的精度和效率。
实验室还需要提供恒温、湿度适宜的环境，保证设备的正常运行和数据的精度和稳定性。
二、仿真模型设计1.运营模型运营模型是CBTC系统仿真实验的核心模型。
它主要包括列车模型、车站模型、线路模型等。
列车模型应该能够模拟列车的运行速度、加速度、减速度等特性；车站模型应该能够模拟列车在站点内的停靠、开关门等操作；线路模型应该能够模拟地铁线路的曲线、坡度、限速等因素，以及不同时间段的客流量变化。
2.通信模型CBTC系统是一种无线通信系统，实验室需要建立通信模型，模拟地面基站和车载终端之间的通信过程。
通信模型应该考虑不同信道的传播特性、信噪比、多路径干扰等因素，以及信号重发和错误修正等机制。
3.故障模型实验室需要建立故障模型，模拟CBTC系统中可能出现的故障，例如车载设备故障、通信故障、信号故障等。
同时，还需要建立CBTC系统的应急措施模型，模拟系统遇到故障的恢复和应对过程。
三、仿真分析与优化通过仿真实验，可以得到CBTC系统的运行数据和结果，包括车头时间、车尾时间、行车速度、停车次数等参数指标。
城市轨道交通-CBTC组成、分类和原理
CBTC简介
（5）可以实现节能控制、优化列车运行统计处理、缩短 运行时分等多目标控制。
（6）移动闭塞系统，尤其是采用高速数据传输方式的系 统，将带来信息利用的增值和功能的扩展，有利于现代化水 平的提高。
（7）由于移动闭塞系统具有很高的实时性和响应性要求， 因此，其对系统的完整性要求高于其他制式的闭塞方式，系 统的可靠性也具有更高要求。
城市轨道交通 通信与信号
工作任务
任务名称 认识基于通信的列车控制系统 工 单 号
姓名
专业
日期
班级
任务描述： 参观学习，搜集资料，学习基于通信的列车控制系统。
任务要求： 1．认识轨道交通信号系统CBTC系统的构成。 2．了解CBTC信号系统的功能与作用。 3．掌握CBTC系统的特点与分类。 4．掌握CBTC系统在轨道交通信号系统中的主要作用。
图5-31 CBTC移动闭塞列车控制原理
THANKS
图5-30 基于无线扩频通信的移动闭塞ATC系统框图
拓展视野
欧洲电工委员会将安全的信息传输系统分为封闭式和开 放式两大类。封闭式安全的信息传输系统一般又分为两类： 第一类为用电缆、光缆或数据总线组成的信息传输通道；第 二类为轨道电路、轨道电缆或应答器作为信息传输通道。
二、 CBTC系统原理
如图5-31所示，ATP地面设备周期性地接收本控制范围内所有列车传 来的列车识别号、位置、方向和速度信息。相应地，ATP地面设备根据接收 到的列车信息，确定各列车的移动授权，并向本控制范围内的每列列车周期 性地传送移动授权信息。移动授权由前行列车的位置来确定，移动授权将随 着前行列车的移动而逐渐前移。ATP车载设备根据接收到的移动授权信息以 及列车速度、线路参数、司机反应时间等，计算出列车的紧急制动触发曲线 和紧急制动曲线，以确保列车不超越现有的移动授权。因此，在移动闭塞系 统中，ATP防护点不是在轨道区段的分界点，而是在前行列车车尾后方加上 安全距离的位置，它随着列车的移动而移动。后续列车可最大限度地接近前 行列车尾部，与之保持一个安全距离。在保证安全的前提下，CBTC系统能 最大限度地提高区间通过能力。
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨随着计算机和通讯技术的飞速发展，自动控制技术也得以迅猛发展，广泛应用于城市轨道交通行业。
为提高城市轨道交通的运营效率，人们研发出一种基于无线通信的列车自动控制系统，即CBTC系统。
文章主要就轨道交通CBTC系统关键技术进行了相关的分析，以供参考。
标签：城市轨道交通；CBTC系统关键技术；列车自动驾驶子系统（ATO）目前我国城市轨道交通运行速度和运行密度的不断提高，实现高水平列车自动驾驶的系统功能则成为CBTC信号系统的关键。
一、CBTC系统及其构成CBTC系统由ATS子系统、ATP、ATO子系统、联锁子系统、DCS子系统等构成，各子系统均采用模块化设计。
ATP子系统是保证行车安全、防止错误进路、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。
ATP负责全部的列车运行保护，是列车安全运行的保障。
ATO即列车自动驾驶，它代替司机操纵列车驱动、制动设备，自动实现列车的启动、加速、匀速惰性、制动等驾驶功能。
在ATP系统的基础上安装了ATO系统，列车就可以采用手动方式或自动方式行驶。
ATS在ATP和ATO系统的支持下，根据运行时刻表完成对列车运行的自动监控，可自动或由人工监督和控制正线（车辆段、试车线除外），及向调度员和外部系统提供信息。
DCS数据通信系统的主要作用是在各个子系统之间传输ATC 报文。
（一）CBTC技术组成CBTC 技术包括：⑴无线通信技术，⑵移动闭塞技术，⑶列车定位技术。
由于CBTC 是基于无线通信的列车控制系统，自然离不开通信技术的支持。
无线通信的种类很多，常见的有基于OFDM（正交频分复用技术）通信、扩展频谱通信、跳频技术、WLAN（无线局域网）技术。
移动闭塞是实现CBTC的关键技术之一，CBTC是这种闭塞方式的应用系统。
它与固定闭塞相比，其最显著的特点是取消了以信号机分隔的固定闭塞区间。
列车在线路上运营的间隔距离由列车在线路上的实际位置和运行情况确定，闭塞区间随列车的形势，不断变化，故称为移动闭塞。
列车运行自动控制系统—CBTC系统
2. 区域控制器 ZC
ZC接收其控制范围内列车车载设备无线传输的所有列车位置 信息；根据联锁系统报告的信号设备状态信息及所辖区域内轨道 障碍物的位置，为向所辖区域内后续的所有列车计算各自的移动 授权。 ZC同时对线路的临时限速进行管理控制。 ZC还负责对相邻ZC的移动授权请求做出响应，完成列车从一 个区域到另一个区域的交接。
列车定位过程分为两个：列车位置初始化和列车位置信息更新。
➢列车根据检测到第一个无源定位信标作为列车初始位置， 其中检测是通过信标检测列车上的天线位置实现。然后根据 第二个检测的无源定位信标确定列车的行进方向。即列车根 据检测到的两个连续无源定位信标建立列车位置和方向。 ➢列车根据测速测距功能计算出的列车位移，在列车先前建 立的位置基础上持续更新位置。 ➢列车会根据后续检测到的无源定位信标更新校准列车位置。
2. ZC切换原理
当列车正常运行到达当前 受控ZC管辖边界时，如确 认列车满足切换条件，开始 与相邻管辖区的ZC进行信 息交互，当列车越过边界后 将尝试与相邻ZC建立控制 关系，并与运行出清的ZC 解除控制关系。
ZC只能授予列车在其辖 区内活动的权限。当列车 MA延伸到地面ATP边界时， ZC会请求相邻的ZC为该列 车计算MA。
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AT列车人工运行模式 通过机车中的TOD显示的ATP限制，列车 司机驾驶列车。
受限列车人工运行模 式
该模式是降级的运行模式，列车运行具 有最高限速。在这种模式下，列车司机 负责遵循信号显示及其他方面的规章制 度。
CBTC概述
系统性能。
➢按无扰运行间隔运行，有助于达到给定停 站时间的最小端对端运行时间。
➢为一特定线路和特定车组所设计的运行间 隔。
➢ATO控制过程应满足舒适度和快捷性的要 求。
➢自动记录运行状态、自诊断及故障报警。
子系统和设备的详细描述
数据通信子系统
➢数据通信子系统是个宽带通信系统，提供三 个主要列车控制子系统-包括自动列车监控子 系统，轨旁（区域控制器、对象控制器、数据 库存储单元）和车载子系统。
➢数据通信子系统（DCS）
❖数据通信子系统在CBTC组成部分间采用 UDP/IP协议，提供双向安全数据通信，提 供了一个开放机构界面。
CBTC概述
➢车载子系统
❖车载控制器是安全的车载子系统，确定列车位置； 使用接收到的障碍物位置信号和来自区域控制器 的移动授权，提供安全的列车自动保护和非安全 的列车自动运行。
城市轨道交通信号与通信系统
----城市轨道交通CBTC系统
内容提要
• 1.了解CBTC系统结构 • 2.熟悉CBTC系统子系统和组成设备 • 3.掌握CBTC系统运行模式 • 4.掌握CBTC系统功能
CBTC概述
• 系统结构
➢ 基于通信的列车运行控制系统Communication -
Based Train Control—简称CBTC系统,。不仅 适用于新建的各种城市轨道交通，也适用 于旧线改造、不同编组运行以及不同线路 的跨线运行。
➢ 通过数据通信子系统光纤，每个区域控制器与其 区域内轨旁的对象控制器接口。
➢ 系统也管理非CBTC列车，这些列车的运行由基 于车站信号显示的操作规程管理
CBTC概述
➢自动列车监控子系统提供控制和监 督设备用于CBTC子系统的监控。系 统还提供必需的接口给外部系统。 自动列车监控子系统通常自动完成 其功能，无须人工介入。
➢列车控制子系统和设备使用UDP/IP协议，可 直接进行互相通信。
➢数据通信子系统的设计方式，不依赖任何轨 旁设备（如接入点、以太网连接、无线调制解 调器、路由器、交换机等）和/或车载设备， 不会影响性能。
子系统和设备的详细描述
DCS车载网络 ➢每列列车上的两套移动电台MR分别
安装在列车的两端，每端一套。 ➢ 车内通信采用双绞线连接的以太网
❖轨旁设备主要有车站控制器（STC）；感应 环线通信系统；系统管理中心的车站工作站 等设备。
CBTC概述
❖ 车载设备主要包括：车载控制器（VOBC） 及其外围设备。
-车载控制器，由电子单元（EU）、接口 继电器单元（IRU）、供电单元等组成。
-车载控制器的外围设备包括天线，（每个 车载控制器设2个接收天线和2个发送天 线）；速度传感器，每个车载控制器设二 个速度传感器；司机显示盘（TOD），每 列车设置两套。
❖外围的车载子系统的设备包括：数据无线电台， 两个速度传感器，一个查询器天线和一个列车司 机显示器（以一侧司机室计）。
CBTC概述
➢ 轨旁子系统 ❖区域控制器（ZC），属于安全装置，已知
障碍物位置信息的情况下，决定在该区域 内所有列车的运行许可。
❖对象控制器（OC），安全控制并显示与轨 旁设备的接口，包括转辙机、屏蔽门、防 淹门、信号以及计轴主机设备等。
子系统和设备的详细描述
车载子系统 ➢车载子系统负责确定列车的位置，监控列车速度，
按照必要情况保证正确的制动，管理列车控制模 式，并且根据ZC的信息控制列车。车载CBTC子 系统的关键部分是车载控制器CC），包括一个安 全的三取二处理器及对象控制器接口模块。
➢车载子系统的功能包括
❖安全的确定列车速度和位置；全的超速保护；安 全的紧急制动；安全的列车停靠；安全的方向控 制；安全的车门控制（允许开门）；BTC 运行模 式；数据无线通信；安全的防退行和防溜。
子系统和设备的详细描述
➢车载子系统主要包括如下设备： ➢ATP/ATO机箱。 ➢外围设备的机笼。 ➢接口板 ➢列车司机显示器
子系统和设备的详细描述
轨旁子系统 ➢区域控制器。 ➢对象控制器 ➢数据库存储单元
子系统和设备的详细描述
自动列车监控（ATS）子系统 ➢ATS的硬件描述 ➢ATS计算机系统硬件概述
❖计轴（辅助列车检测设备）。为未装备 CBTC的列车提供安全的检测功能。在CBTC 故障时，此功能用作后备列车检测系统。
CBTC概述
➢自动列车监控子系统 包括运行控制中心（OCC）设备、位 于轨旁的自动列车监控子系统设备， 列车运行的自动和人工监控由轨旁和车 载子系统共同完成。
❖运营控制中心（OCC），有三种基本类 型的ATS工作站。
-接口
CBTC概述
• 系统功能摘要
➢ 车载控制器负责安全的列车位置定位功能。车载 控制器存有列车运行的整个线路的轨道数据库。
➢ 根据控制区内所有车辆的位置、方向和速度，其 他障碍物的位置，速度限制和计划进路，区域控 制器通过数据通信子系统，用无线发出移动授权 限制指令（MAL）给该区域内的所有列车。
CBTC系统运行模式
CBTC系统运行模式
➢CBTC配置的列车。
➢列车的运行模式取决于下列开关的位置： 方向控制器；主开关；CBTC模式开关； 旁路开关（CBTC旁路和车门旁路）。
➢列车的运行模式
CBTC系统运行模式
ATO ATPM RM
BY OFF
列车自动运行模式
在ATO和ATS控制和ATP限制下，列车自 动运行。列车司机或ATO开关车门。列 车司机或ATO启动列车的自动运行。
扩展设备。一个ATP（三取二）子系 统和一个ATO（1：1热备用）子系统 安装在列车的一头（车厢A），同样 的一套子系统（一套ATP和一套ATO） 安装在另外一头，车厢B。
子系统和设备的详细描述
轨旁骨干网络 ➢轨通信媒介。轨旁骨干网络 WBN由骨干交换机组成，交互连接到两个 独立的单模光缆的环式拓扑结构。这些骨 干交换机安装在信号设备室，位于地铁站， 相互之间的距离不超过10公里。