城轨交通CBTC关键技术_列车自动防护车载_ATP_子系统_郜洪民
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨作为CBTC系统的关键技术，其研究与发展对城市轨道交通系统的安全性、便捷性和效率等方面具有重要意义。
本文将对CBTC系统的关键技术进行探讨，包括无线通信技术、数据处理与传输技术、位置识别技术等方面的关键技术，分析其在CBTC系统中的作用与发展趋势。
一、无线通信技术CBTC系统基于先进的无线通信技术，实现对列车的实时监控与控制。
作为CBTC系统的关键技术之一，无线通信技术对于CBTC系统的运行安全性和稳定性具有重要意义。
目前，CBTC系统中较为常用的无线通信技术包括LTE、Wi-Fi等。
LTE技术具有高速传输、低时延等优势，适用于对CBTC系统中的关键数据进行实时传输；Wi-Fi技术则可以实现对列车之间、列车与地面控制中心之间的数据通信，为列车运行的实时监控提供了技术支持。
随着5G技术的逐渐成熟，5G技术有望在CBTC系统中得到广泛应用。
5G技术具有更高的传输速率和更低的时延，可以实现更高效、更稳定的数据传输，为CBTC系统的运行提供更加可靠的技术保障。
二、数据处理与传输技术CBTC系统的正常运行依赖于大量的数据处理与传输技术支持。
在CBTC系统中，数据处理与传输技术起着至关重要的作用，直接影响着系统的运行效率和安全性能。
在数据处理方面，CBTC系统需要对来自列车、轨道等各个方面的数据进行实时处理，包括位置数据、速度数据、故障数据等。
CBTC系统还需要对这些数据进行分析与存储，以便对列车进行实时监控与数据分析，为列车运行提供技术支持。
在数据传输方面，CBTC系统需要实现对大量实时数据的传输，包括列车之间的数据传输、列车与地面控制中心之间的数据传输等。
CBTC系统需要依靠先进的数据传输技术，实现对大量数据的高效传输。
当前，CBTC系统中广泛应用的数据处理与传输技术包括分布式存储技术、实时数据传输技术等。
分布式存储技术可以实现对大量数据的高效存储与管理，为列车监控提供了技术支持；实时数据传输技术则可以实现对实时数据的高效传输，确保列车运行的实时监控与控制。
CBTC的名词解释
CBTC的名词解释随着城市轨道交通的高速发展，CBTC（Communication-Based Train Control，基于通信的列车控制）系统成为一种重要的技术手段。
CBTC系统通过高速可靠的通信技术，实现列车位置精确定位、列车间的安全保护以及列车运行的精细控制，为城市轨道交通系统的安全和效率提供了重要支撑。
一、CBTC系统的优势CBTC系统相比传统的列车控制系统拥有许多优势。
首先，CBTC系统通过基于全气候全天候的可见光通信、无线通信等技术，能够实现对列车位置的高精度定位。
这使得列车可以在复杂的城市地下环境中实现精确的位置控制，保证列车的运行安全和稳定性。
其次，CBTC系统具备很高的扩展性。
城市轨道交通系统的运行需求是不断变化的，CBTC系统可以根据运营需求进行模块化的扩展和升级，以满足不同阶段的需求，并为未来城市轨道交通的发展提供技术支持。
此外，CBTC系统还具备强大的自主性和可靠性。
CBTC系统采用红外、无线和光纤等通信技术，能够实现列车与控制中心之间的无线通信，从而降低了系统的依赖性和系统构建的复杂程度。
同时，CBTC系统采用冗余设计和自动切换技术，能够在系统故障或异常情况下快速切换到备用系统，确保列车的安全运行。
二、CBTC系统的关键技术CBTC系统的运行离不开一系列关键技术的支持。
首先是高精度定位技术。
CBTC系统采用全球定位系统（GPS）、惯性导航系统和激光雷达等多种技术，对列车位置进行实时监测和定位，并与地面设备进行通信，以确保列车能够准确地在轨道上行驶。
其次是通信技术。
CBTC系统利用无线通信（如Wi-Fi和LTE）和光纤通信等技术，实现列车与控制中心之间的数据传输和通信。
通过高速、可靠的通信技术，CBTC系统可以实时监控列车的运行状态，并发送指令实施列车控制。
还有车载设备和地面设备的集成技术。
CBTC系统需要将车载设备和地面设备相互连接，以实现数据的传输和列车控制的逻辑。
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨摘要：先简要分析基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC）与传统铁路信号系统相比所拥有的优越之处，而后以城市轨道交通中的地铁为例，具体阐述地铁CBTC系统的组成与发展现状。
最后围绕地铁CBTC系统无线通信技术，重点论述GSM-R技术、无线电台的WLAN技术、裂缝波导管技术、结合式组网技术在地铁CBTC系统中的应用。
关键词：城市轨道交通；地铁；CBTC系统；无线通信技术伴随着城市化的稳步推进，城市轨道交通获得了良好的发展，尤其是地铁交通取得了很好发展。
在地铁运行中，列车的自动控制系统是核心所在，当前主要使用ATC（列车自动控制）设备、轨旁设备、控制中心所组成的控制系统，可以有效控制列车运行[1]。
ATC信号系统的一大组成便是固定闭塞制式，但固定闭塞制式的缺陷逐渐明显，已经无法很好的满足地铁安全运行的需要。
针对于此，移动闭塞制式信号系统获得了很好的发展，主要是基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC），应该说，CBTC系统可以将自动化控制技术、无线电通信技术有机结合起来，在多种功能优势的支撑下形成连续自动列车控制系统，应用优势非常显著。
本文围绕地铁CBTC系统的无线通信技术，具体谈一谈CBTC系统关键技术，现作如下的论述。
一、CBTC系统的优越之处相比于传统铁路信号系统，CBTC系统的各方面优势是毋庸置疑的，优越性体现在多个方面。
具体来说，CBTC系统的优越之处可以从六个方面分析。
一是CBTC系统使用无线通信技术，无线通信系统大大减少了电缆铺设量和轨旁设备，整个维护成本可以有效控制；二是CBTC系统可以实现控制中心与列车的双向通信，列车区间通过能力大大提高；三是CBTC系统的兼容性强，各种车型、不同运量与车速的列车仅可以使用；四是CBTC系统的信息传输流量大且速度快，更易实现移动自动闭塞系统[2]；五是CBTC系统能够实现信息的分类传输，也可以集中发送和处理，调度中心的工作效率可以由此得到提高；六是当前阶段的城市轨道交通逐渐实现多线路并行建设，已经形成了较完备的线网轨道交通格局，可以较好的实现线网间联通联运。
浅谈城市轨道交通CBTC系统关键技术
浅谈城市轨道交通CBTC系统关键技术作者：张帆来源：《智富时代》2019年第02期【摘要】本文主要围绕城市轨道交通CBTC系统展开研究，通过分析其应用的关键技术，包括列车定位技术和车地通信技术等，探究推动其各类工作更好开展的方法，提高系统运行的有效性，推动城市轨道交通建设更好地开展。
【关键词】城市轨道交通；CBTC系统；关键技术列车的运行控制中枢在城市轨道交通运行中发挥了重要作用，传统的列车控制系统TBTC 也逐渐转变为CBTC系统，实现了从以轨道电路为主要出发点到以通信为主要出发点的转变，其对列车的控制能力明显增加，通过对CBTC应用的关键技术展开研究，可以有效提高其整体竞争力[1]。
一、移动闭塞技术移动闭塞是基于区间自动闭塞原理发展起来的一种新型闭塞技术，是实现CBTC的关键技术之一。
移动闭塞与固定闭塞相比，具有诸多技术优点，最显著的特点是取消了以地面信号机分隔的固定闭塞区间。
列车间的最小运行间隔距离由列车在线路上的实际运行位置和运行状态确定，闭塞区间随着列车的行驶，不断地移动和调整，故称为移动闭塞。
城市轨道交通列车运行控制系统未来的发展方向是CBTC ，而移动闭塞技术代表了未来闭塞制式的发展方向[2]。
闭塞就是用信号或凭证，保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。
空间间隔制就是前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车方法。
列车运行自动控制系统就是依靠控制列车运行速度的方式来保证列车按照空间间隔制运行的。
运行列车间必须保持的空间间隔首先是满足制动距离的需要，同时还要考虑适当的安全余量和确认信号时间内的运行距离。
列车间的追踪运行间隔越小，运输能力就越大[3]。
目前用于城市轨道交通系统的闭塞方式有三种固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。
固定闭塞由于以固定的闭塞分区为单位作为追踪列车间的安全间隔及正常追踪间隔，限制了线路通过能力的提高，现已不适合城市轨道交通发展的要求[4]。
准移动闭塞方式的列车控制系统采取速度一目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）。
例谈城市轨道交通CBTC系统关键技术
例谈城市轨道交通CBTC系统关键技术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。
列车自动驾驶子系统（ATO，Automatic Train Operation）利用先进的计算机技术对列车的运行过程进行计算，并获得合理、优化的列车操纵方案。
列车自动驾驶不仅能做到降低驾驶人员的工作强度、提升旅客乘车的舒适性，还能有效地提高列车运行效率并节约能耗。
一、ATO关键功能描述如图1所示，作为车载控制器（VOBC）的重要部件，每组列车共具有2套ATO控制单元，分别设置在车头和车尾端，只有激活端驾驶室的ATO单元处于控制状态并接收、处理来自测速传感器的速度脉冲信号、计算当前列车速度，对列车控制电路输出数字牵引、制动命令以及模拟电流环信号（即牵引力或制动力大小），其信号的取值范围在0-20 mA之间，实现对列车速度的无级连续控制，同时还根据采集的门控模式开关状态以及ATP的开门使能信号，控制相应侧车门的开关。
对列车驾驶台输出ATO启动、ATO模式、自动折返等指示信息，辅助司机进行激活ATO、模式选择和自动折返等操作。
整个ATO系统的算法和处理过程全部由主控CPU实现。
CPU通过对所有输人信息代人控制算法进行处理，并将控制命令通过输出模块输出。
实现功能的主要过程是接收从ATS来的行车命令，在列车安全防护子系统（ATP）监控下，通过车辆接口控制列车自动完成所在区间的列车行驶过程。
ATO与ATP之间通过以太网交互信息。
（一）自动驾驶功能自动驾驶能做到完全自动控制列车在站间的运行过程并可根据列车自动监控子系统（ATS）的调整指令调整区间运行时间，其区间运行时间与规定值误差≤±5%。
自动驾驶功能由车站发车、区间速度控制和列车目标制动3部分功能组成（图2为列车速度绿色曲线变化过程）。
需要考虑的运行指标包括运行时间、能耗、安全性、舒适性、跟随性、停站精度。
城市轨道交通工程车ATP防护系统关键技术研究
城市轨道交通工程车ATP防护系统关键技术研究摘要：在城市轨道交通工程中，ATP防护系统尤为重要。
因此，ATP子系统在保障电客车安全平稳运营中发挥着重要作用。
但是，大部分城市轨道交通线路工程车仍未配置ATP系统，或仅支持单机头ATP运行，在工程车作业时，由于人员疏忽导致的工程车超速、闯红灯等问题，不仅会影响正常运营，还可能造成人员伤亡。
工程车在夜间施工和列车救援中使用频率较高，安全同样需要得到有力的保障，以提高施工、救援效率和安全。
关键词：城市轨道交通工程；ATP防护系统；关键技术引言城市轨道交通建设项目能够有效缓解城市交通压力，为人们出行提供便利，已经成为我国重点建设的基础设施项目。
城市轨道交通建设项目具有施工难度大、技术要求高等特点，属于高风险建设项目。
因此，加强城市轨道交通建设项目安全管理十分必要。
1系统原理工程车ATP防护系统除了在工程车上安装车载控制器等车载设备外，还需要与主线共用ATS、区域控制器（ZoneController，ZC）、CI和DCS系统，实现工程车列车监控、列车定位、进路防护和数据通信等功能。
ATS子系统通过与联锁和车载控制器的接口，根据电子地图版本、列车标识设置、ZC授权等信息，实现对工程车的运行监督、跟踪显示、进路办理等功能；ATS提供对联编工程车的车组信息联编和解编功能，2列工程车联编后，ATS界面显示被联编工程车的车次窗信息，联编工程车解编后，ATS界面显示2列工程车联编前的车次窗信息。
ZC数据库中增加工程车信息，通过联锁提供的轨旁设备和进路状态信息，结合车载控制器发送的工程车位置，为工程车计算移动授权，实现工程车与载客列车追踪混跑的功能，且通过ZC将ATS发送的临时限速数据转发至CC和联锁，从而实现临时限速的管理。
联锁系统为工程车ATP防护系统提供道岔控制、占用出清判断和进路排列等功能，并在ATP模式不可用，工程车以RM和NRM模式按照地面信号行车时，提供联锁级防护。
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城市交通的发展，城市轨道交通系统越来越成为城市居民出行的重要选择。
而CBTC系统作为城市轨道交通系统的核心技术之一，对于提高运营效率、确保乘客安全、优化列车运行等方面都起着至关重要的作用。
本文将对城市轨道交通CBTC系统的关键技术进行探讨，以期更好地了解其技术原理和发展趋势。
一、城市轨道交通CBTC系统概述1. 通信技术CBTC系统的核心是无线通信技术，它是实现列车与列车之间、列车与调度中心之间信息交换的基础。
在CBTC系统中，要求列车与列车之间和列车与调度中心之间实时、可靠地进行信息交换和数据传输。
为了保证通信的稳定性和可靠性，在CBTC系统中往往采用频分多址（FDMA）或时分多址（TDMA）技术，以提高通信频谱的利用率和抗干扰能力。
为了确保通信的安全和可靠性，CBTC系统通常还采用了加密技术和差错检测与纠正技术，以防止信息被恶意篡改和数据传输过程中发生错误。
2. 轨道位置探测技术CBTC系统需要确保列车在运行过程中能够实时准确地获取自身的位置信息，以便进行列车自动控制和保持列车之间的安全距离。
为了实现这一目标，CBTC系统通常采用了多种轨道位置探测技术，比如轨道电路技术、卫星定位技术、激光测距技术和惯导技术等。
这些技术都能够提供高精度的列车位置信息，并能够满足列车自动控制和保持列车之间安全距禿的要求。
3. 列车控制算法CBTC系统的关键是实现列车自动控制和跟车行驶，这就需要设计高效的列车控制算法。
在CBTC系统中，列车控制算法需要能够实现列车的自动加减速、保持列车在规定的航行区间内及时停车等功能。
为了实现这些功能，CBTC系统通常采用了PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等，来实现列车的平稳行驶和保持列车之间的安全距离。
4. 系统集成技术CBTC系统需要实现列车控制、调度指挥、信号控制和故障处理等功能的集成，这需要采用先进的系统集成技术。
在CBTC系统的实施过程中，需要确保各个子系统之间能够实现高效的通信和协调，以确保整个系统能够实现高效、安全和可靠的运行。
城轨列车超速防护系统(ATP)车载设备设计原理及实现
技 术 和 通信 Ｃ Ｃ校 验码 方 式 ，提 高 设 备 内部通 信 Ｒ
可 靠 性 。在 保 障 单 套 主 机 ＿ 作 安 全 可 靠 的 基 础 上 ， Ｔ 系 统 采 用 双 重 冗 余 设 计 ，运 行 期 间 一 套 故 障 ， 不 影 响 车载设 备 的连续 工 作 。 ３ 实 时 性 。 因 城 轨 列 车 追 踪 间 隔 时 间 短 ， 行 ． 车 密 度 大 ， 应 充 分 考 虑 设 备 的 实 时 响 应 时 间 ，保 证 设 备对 列车 的监 督是 连续 的 。 ４ 可 维 护 性 。 能 为 维 护 人 员 提 供 方 便 快 捷 的 ． 故 障 定 位 措 施 ，减 少 维 护 设 备 的 配 置 并 提 供 快 速 查 找故 障 的手 段 。 ５ 可 扩 展 性 。 采 用 分 布 式 网 络 结 构 、 标 准 通 ． 信 协 议 、典 型 模 块 功 能 划 分 等 措 施 ，提 高 设 备 的 扩 展 性 ， 以 满 足 城 轨 列 车 的某 些 特 殊 功 能 需 求 。
３ 邬 宽 明 ．现 场 总 线 技 术应 用选 编 （ ３ 北 京 ： 京 航 空 航 Ｍ ． 北 天 大 学 出版 社 ， ０ ３ ２０．
４ 结 束 语
北 京 铁 路 信 号 工 厂 与 全 路 通 信 信 号 研 究 设 计 院
４ 李 伯 成 ．微 型 计 算 机 原 理 及 接 口 技 术 （ ． 北 京 ：清 Ｍ３ 华 大 学 出版 社 ，２ ０ ． ０５ ５ 何 文 卿 ．６ ０ ５ ２电 气 集 中 电 路 （ ． 北 京 ： 中 国 铁 道 出 Ｍ３
主 机 是 ＡＴＰ 系 统 的 核 心 列 车速度 测试 、控 制模 式确 定 、列 车制 动命令 的输 出 、信息 记 录及 系统 自检等 功 能 。 １ 地面信 息 译 码模 块 。负 责地 面 无绝 缘 轨 道 ．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
V O B C车载系统主要由A T P、 A T O、无线通信（T R U,T r a i n Radio Unit）、人机接口(DMI)、 车辆接口(T I U)等单元组件构成。其 中车载A T P单元是V O B C的安全等 级最高的核心部件，主要由A T P核 心处理模块、测速模块、输入输出 模块和应答器通信模块组成。系统 整体采用标准的分层的19英寸机箱 结构，机架式安装。在列车每端头 司机室安装一套V O B C系统，单端 的A T P核心设备按照2乘2取2冗余
车载ATP单元负责维护列车的状 态信息，并把状态信息提供给其他系 统使用，主要包括以下几个方面。
(1）D M I人机接口。车载信号 系统提供1块液晶显示屏，向司机提 供信号系统信息，其中A T P子系统 负责维护其中的列车速度、当前安 全限速、当前推荐速度、目标距离
释放速度（25 km/h）
推荐速度曲线
于使列车尽可能的停在信号机2的前 方，以便收到下个点式移动授权。 在区间内，距离信号机2一定距离安 装有填充应答器，其发送授权报文 与主信号应答器2完全一致，可以使 列车提前获取前方进路开放信息， 以较高速度通过信号机2，进入下一 区段。
如果列车经过可变应答器1上方 后，如果没有收到移动授权（如收 到红灯报文、默认报文或未收到报 文）车载A T P将触发紧急制动。列 车启动后只能以人工模式（最高限 速为25 k m/h）通过信号机1和信号 机2之间的区段。 1.3 列车运行状态报告
输入、输出模块主要由智能安 全采集驱动单元和继电器组成。通过 安全数据通道与核心处理单元交换信 息。输入单元通过采集接口电路，采 集车辆接口的状态信息，发送给核心
图3 车载VOBC设备硬件架构图
9 现 代 城 市 轨 道 交 通 5 / 2011 MODERN URBAN TRANSIT
技术装备
城轨交通CBTC关键技术——列车自动防护车载（ATP）子系统 郜洪民等
根据车地安全通信通道的不 同，C B T C列车控制模式分为连续 式通信（CTC，Continuous Train C o n t r o l）和点式通信（I T C， Intermittent Train Control）2种模 式。其中C T C模式为系统常规应 用模式，I T C模式为系统降级运行
转速传感器在列车发生空转或 打滑下会出现较大的测量误差，测 速雷达存在低速下测量不精确的问 题。测速单元处理板将根据特定的 数学模型对以上两者测得的数据进 行综合优化处理，综合得出准确的 列车速度信息。
测速模块包含的2个测速单元处 理板组成2个物理独立的通道，分别 给A T P同系的核心处理单元的2块处 理板提供速度信息。 2.3 输入、输出模块
随着信号控制和通信技术的快 速发展与融合，基于无线通信的列 车控制系统C B T C在城市轨道交通 行业得到了广泛的应用并成为主流 制式。
C B T C系统技术先进性最直接 体现的就是对列车定位精度、运 行速度控制精准性的提升。V O B C （Vehicle On-Board Controller） 车载子系统充当了这一过程决策者 和执行者的双重角色。A T P列车自 动防护单元则是VOBC的核心安全控 制部件，直接关系着决策和执行的 安全与效率。重点研究A T P系统的 功能需求以及硬件、软件架构是自 主研发CBTC系统成功与否的关键。
列车运行至信号机1前方，A T P 系统判断车速和距信号机距离满 足技术要求，则通过D M I（D r i v e r M a c h i n e I n t e r f a c e）人机接口给 出“速度释放”图标提示，司机人 工确认信号机开放后，通过按压图 标，给车载A T P单元发出速度释放 信号。列车在A T P监督下前进，此 时的保护速度为释放速度（限速为 25 k m/h）。列车经过主信号应答 器1上方后，将收到新的移动授权。 该移动授权起点为主信号应答器1， 终点为信号机2的保护区段终点。车 载A T P将根据线路地图中存储的线 路状况和该移动授权生成保护速度 曲线和推荐速度曲线。保护速度曲 线目的在于确保列车不会越过移动 授权的终点。推荐速度曲线目的在
郜洪民：中国铁道科学研究院通信信号研究所城市轨道交通事业部，副主任，副研究员，北京 100081
Байду номын сангаас
7 现 代 城 市 轨 道 交 通 5 / 2011 MODERN URBAN TRANSIT
技术装备
城轨交通CBTC关键技术——列车自动防护车载（ATP）子系统 郜洪民等
模式。
(1）C T C模式下的速度监督。 连续通信模式下，车载A T P设备与 轨旁Z C区域控制器之间可以建立连 续的无线通信，实现真正意义上的 移动闭塞。速度曲线如图1所示。
2.2 测速模块 测速模块具有列车速度测量
功能。该模块由2个测速单元处理 板、1个测速雷达和2个转速传感器 组成。转速传感器安装于列车轮对 上，检测到列车轮对转动会输出相 应的脉冲信号。测速单元处理板检 测该脉冲信号以获取列车轮对转动 信息。基于多普勒频移工作原理的 测速雷达依靠向轨面辐射电磁波以 非物理接触方式获取列车前行的速 度和距离，并使用通信方式传递给 测速单元处理板。
释放速度（25 km/h）
信号机1 主信号应答器1
道旁电子单元1
推荐速度曲线 填充应答器
保护速度曲线
主信号 应答器2
信号机 2
道旁电子单元2
列车完成定位后，将自身的状
地面连锁系统
态信息通过车地无线通信通道周期 性地发送给轨旁Z C区域控制器。同 时，Z C区域控制器根据线路占用情 况和前方列车的位置向列车发送移 动授权。该授权的起点为本列车尾 端，终点为前车的尾端或线路固有 的安全停车点。列车根据移动授权 生成当前的保护速度曲线和推荐速 度曲线。“前车的尾端”在CBTC系 统中的定义并不等同于列车物理意 义上的车尾，而是前车车载A T P在 综合考虑了各种最不利的因素（轮 径值误差、定位计算误差、应答器 读取误差等）后报告给地面A T P设 备的一个更有利于的绝对安全的位 置，其含义是，即使在最不利的情 况下列车的实际位置也会在绝对安 全位置的前方（相对于列车运行方 向）。
与基于点式通信下的速度曲线 不同的是，连续式通信下的速度曲 线是动态的。前车的移动或者前方线 路的占用或解锁都会影响到移动授权 的内容，进而影响到速度曲线。
（2）I T C模式下的速度监督。
图2 ITC模式ATP速度控制曲线图
点式通信条件下，Z C区域控制器的 移动授权仅可以通过与主信号机相 关的可变应答器（主信号应答器或 填充应答器）传输给车载设备。速 度控制曲线如图2所示。
全限速、列车前方停车点的位置、
8 MODERN URBAN TRANSIT 5 / 2011 现 代 城 市 轨 道 交 通
城轨交通CBTC关键技术——列车自动防护车载（ATP）子系统 郜洪民等
技术装备
ATO发车条件是否具备等信息。 (3）轨旁A T P设备。连续式通
信条件下，车载A T P单元向轨旁 Z C区域控制器发送列车的位置、速 度、列车自身参数、屏蔽门开启授 权等信息。Z C区域控制器据此计算 并发布后车的移动授权；在列车停 站期间，执行当前列车的开、关屏 蔽门命令。
列车停站后，车载A T P根据 自身计算的列车位置信息与线路地 图中存储的站台停车点信息进行对 比。判断列车确实停在预设的停车 窗内后，给出允许开门信号，司机 或ATO（Auto Train Operation） 子系统根据此信号开启正确一侧的车 门。列车发车前，车载ATP确认车门 关好且锁闭后，给出允许发车信号。 1.2 列车速度曲线生成与监督
信号机1
保护速度曲线 列车位置不确定性
信号机 2
等运营信息。并且会通过图标显示 A T P子系统出发的紧急制动及紧急 制动的原因。
AP车地无线接入点
DCS数据通信骨干网 地面ATP设备
(2）车载A T O子系统。车载 A T P单元负责向A T O单元提供自动 驾驶所需要的信息，包括列车当前安
图1 CTC模式ATP速度控制曲线图
处理单元；输出单元接收来自核心处理 单元的输出控制指令，通过驱动接口继 电器，安全地驱动车辆接口设备。
输入、输出模块与核心处理单 元的通信接口协议采用安全通信协 议，通过正反码校核、双重C R C校 核、时间戳校验等措施确保控制指 令数据安全。输入部分自身可提供 采集电源，对外界提供的接点状态 进行采集。输出部分使用独立的安 全电源驱动电路与安全或非安全继 电器，提供给车辆控制系统独立的 继电器接点。A T P主、备双套系统 使用独立的输入、输出模块。
技术装备
城轨交通CBTC关键技术 ——列车自动防护车载（ATP）子系统
郜洪民 段晨宁 尹逊政
摘 要：重点围绕城市轨道交通基于通信的列车控制系统(CBTC)技术 需求，详细描述了车载子系统核心安全部件—车载AT P列车自动防护 单元关键功能（列车状态监督、列车速度曲线生成与监督、列车运行 状态报告生成）的工作原理和功能，重点分析了AT P核心硬件设计(核 心处理模块、测速模块、应答器通信模块)和软件架构设计，并结合 CBTC车载子系统整体技术方案进行了研究与探讨。 关键词： 城市轨道交通； 基于通信的列车控制； 列车自动防护
配置，彼此通过贯通列车线（含通 信线缆和车辆接口I/O线缆）连接， 完成必要的数据校换。无线通信单 元（T R U）、应答器处理单元、定 位传感器、车地通信单元（L C U, Local Communication Unit）、测 速雷达等外围基础性设备采用头尾 冗余配置，V O B C（含A T P）硬件 架构如图3所示。 2.1 核心处理模块
1 ATP功能描述
1.1 列车状态监督 V O B C子系统中的A T P单元负
责处理与行车安全相关的任务。通 过安全输入输出模块对列车状态进 行监督，并输出安全控制指令。其 监督内容如下。