基于通信的列车控制-CBTC
精选列车运行控制系统44列控地面设备CBTC地面设备
一、系统组成
ATS系统 ATS系统主要实现对列车运行的监督和指挥，辅助调度任意对全线列车进行管理，ATS包括控制中心和车站设备。 基本功能包括：列车识别和跟踪、运行图管理、列车进路办理、在线列车冲突管理、列车运行自动调整、扣车、跳车、临时限速等。
联锁系统 轨道空闲处理、进路控制、道岔控制和信号控制功能是CI子系统的主要功能。进路控制功能负责整条进路的排列、锁闭、保持和解锁。道岔控制功能负责道岔的解锁、转换、锁闭和监督。这些动作是对ATS子系统命令的响应。信号控制功能负责监督轨道旁信号机的状态，并根据进路、轨道区段、道岔和其它轨旁信号机的状态来控制信号机。 它根据来自ATS的命令设置信号机何时为停车显示。它也产生命令输出，ATC系统以此来控制列车从一个进路行驶到另一进路。
CBTC系统是指通过无线通信的方式实现列车和地面间连续通信的列车控制系统。系统的核心部分为轨旁和车载两部分。 列车通过机车上的测速传感器和线路上的应答器来得到列车的实时位置，应答器在线路的固定位置设置，列车每经过一个应答器就会在数据库中查找其位置，从而得到列车的精确位置，列车的实时速度是通过测速传感器获得的，速度对时间的积分获得列车的相对位移，每经过一个应答器的实际位置加上相对该应答器的相对位移就可以实时的获得列车的准确位置。VOBC将列车的准确位置通过WLAN发送给轨旁设备，实现列车对地面设备的通信。 轨旁的核心设备是区域控制器ZC，它负责管态（道岔、屏蔽门、紧急停车按钮、计轴区段等），向地面ATP系统发送障碍物信息及联锁的进路信息。（4）确定行车许可的计算范围。地面ATP接收到联锁的进路信息、障碍物信息，根据列车在线路上的位置信息，确定列车当前能够使用的进路范围。 如下图所示，列车运行在进路R1上，进路R2、R3均已排列，地面ATP通过线路上列车运行情况及信号机的接近区段情况判断该车为最接近进路R2和R3的受控制的列车，将进路R1、R2、R3均分配给该列车使用，这样就确定了为该列车计算行车许可需要考虑的范围。
基于通信的列车控制_CBTC
基于通信的列车控制—CBTC
□蒋 晟
（南京地铁运营分公司通号中心 江苏·南京 210012）
摘 要：由于现代通信技术的发展，尤其是无线通信技术的广泛应用，使轨道交通运行控制摆脱了轨道电路的束
缚。基于通信的列车控制（CBTC）系统的主要特点在于借助先进的车地无线通信技术，突破了数字轨道电路行
(1) 轨旁应答器定位 ：应答器是安装在线路沿线反映线 路绝对位置的物理标志。列车通过后将列车车载测量的距离 与该信标在数据库中的位置进行 比较，从而消除列车位置测 量的误差。
(2) 轨旁交叉电缆环线定位 ：在整个线路沿线轨道中 间铺设电缆环线，列车经过每个环线电缆交叉点时，车载设 备检测环线内信号的相位变化，并对相位变化的次数进行计 数，从而确定列车运行的位置。
车运行间隔的瓶颈，行车间隔大大缩短，增加了系统在线实时性，从而提高运能与安全性，适应现代化的大规模
运输。
关键词：轨道交通 通信 闭塞 列控 CBTC
中图分类号：TP39
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2009）02-074-02
随着轨道交通的发展，传统轨道交通制式的弊病越来越 明显。(1) 由于目前世界上各种准移动闭塞的信息传输频率、 通信协议等均不一致，导致了在一个城市或一个地区的轨道 交通网中各条线路的列车不能实现联通联运 ；(2) 大多数基 于数字轨道电路的准移动闭塞为了实现调谐和电平调整，不 得不在钢轨旁侧设置“轨旁设备”，而这对于轨道交通的日常 维护工作是非常不利的。(3) 由于以钢轨作为信息传输通道， 因此传输频率受到很大的限制，导致车 -- 地间通信的信息量 较低。此外，其传输性能受钢轨中的牵引回流、钢轨间的道床 漏泄以及钢轨下的防迷流网的影响很大，而导致传输性能不 够稳定。
基于通信的列车控制系统概述
西南交大的课件第1节基于通信的列车控制系统概述《列控车载设备》、《列控地面设备》徐啸明，中国铁道出版社，2007《闭塞与列控》付世善，中国铁道出版社，20061.CBTC的发展前提和前景19世纪中叶出现火车之后，立即就有人研究如何控制火车安全运行问题。
早期，为了保证列车的安全，所以采用人骑马作为列车运行先导，以后又用过在一定距离设置导运人员，挥旗来表达列车可否安全前行。
1930年在英国开始第一次应用横木式带灯光的信号机，而美国在1932年采用在柱子上挂黑球或白球来对列车指示停车或通过。
1941年臂板信号才正式诞生在英国。
1932年莫尔斯电报机发明后，很快就引人到铁路。
1941年英国人提出闭塞电报机专利，并于1951年在英国铁路获得普及应用。
1976年发明了电话，又为铁路应用构成电话闭塞，这种方法至今在特殊情况下，如地震、洪水后等应急时尚有应用。
除了上述两种方法，还有应用路签机和路牌机方法，1979年英国人泰尔(Tyres)发明电气路牌机，即两相邻车站各有一个路牌机，它们之间有电气联接，两站之间有列车运行，一定要领到一个路牌才能作为运行的凭证。
而在平时，在一个时间内只允许有一个路牌从中取出，以此保证行车安全。
1999年英国人韦布和汤姆森( Webb and Thomson)发明了电气路签机，它工作原理与电气路牌机相似，即平时在一组路签机中只能取出一枚路签供运行的列车司机作为行车凭证。
从宏观来分析，列车运行控制系统实际上包含下列几个部分：1. 车站的列车运行控制系统它一般以车站联锁来表达。
在一个车站内，将车站内的道岔，进站、出站、调车信号机，车站主干线、车站股道等三大部分之间按一定联锁关系构成系统，为列车创造行车进路或调车进路，它既要保证行车安全，又要保证行车效率。
2. 区间的列车运行控制系统它是指列车在所有车站与车站之间运行的控制系统，其目的是保证它们的安全运行、提高行车效率和提供信息。
3. 驼峰编组站运行控制系统从逻辑控制使用来区分，上述三方面系统是各自独立的，即它们的硬件系统和软件系统都独立，它们的研究开发、设计、生产、使用等可以彼此不相干。
简述cbtc的原理
简述cbtc的原理CBTC（Communication Based Train Control，基于通信的列车控制系统）是一种先进的列车控制系统，与传统的列车信号系统相比，具有许多优势，如提高运营的安全性、准确性和容量。
CBTC系统通过使用无线通信技术和先进的计算机算法，实现了对地铁列车的实时控制和监控。
CBTC系统由车载单元（On-Board Unit，OBU）、地面设备单元（Ground Base Unit，GBU）和控制中心单元（Control Center Unit，CCU）组成。
车载单元安装在列车上，用于接收和发送控制指令以及实时传输列车运行信息。
地面设备单元安装在轨道和车站上，用于检测和传输列车位置信息。
控制中心单元是CBTC 系统的大脑，用于计算列车的运行参数和控制信号。
CBTC系统的工作原理可以简述为以下几个步骤：1. 列车识别和位置检测：车载单元通过无线通信技术与地面设备单元进行通信，获取实时的列车位置信息。
地面设备单元使用传感器和信号发射器来检测列车位置，这些设备通常布置在列车进出站口、弯道和轨道交叉口等关键位置上。
车载单元收到位置信息后，将其反馈给控制中心单元。
2. 列车控制和监控：控制中心单元根据接收到的列车位置信息，计算出列车的速度、加速度和制动力等参数，并生成相应的控制指令。
这些指令通过车载单元发送给列车上的牵引系统和制动系统，实现对列车的实时控制和调度。
同时，控制中心单元还会实时监控列车的运行状态，如速度、距离和车门状态等，以确保列车的安全运行。
3. 列车间通信和协同运行：CBTC系统还支持列车之间的通信和协同运行。
通过车载单元和地面设备单元之间的无线通信，列车可以相互感知和识别，并共享位置和速度等信息。
这就使得列车之间可以实施间隔距离自适应控制，即根据列车前后的距离和速度自动调整安全间隔，从而提高列车运行的稳定性和容量。
4. 系统安全和可靠性：CBTC系统具有高度的安全性和可靠性。
基于通信的列车控制系统CBTC..
无线系统包括： 1．轨旁无线设备(WLAN接入点和天线)提供完全的、连续的线路覆盖。它们通过
以太网交换机分别与A鸭总线(对列车自动防护系统)和旅客资讯系统接口链路 相连。轨旁无线设备室外有保证车辆与轨旁网络通信的接入点AP和天线，室 内有无线骨干网的交换机机柜与服务器机柜。 2．车载无线单元TU分别安装在列车的两头。-N车两头的无线单元通过车载设备 间的串行线相互连接。
二、CBTC系统组成
CBTC系统由列车自动监控（ATS）系统、数据通信系统（DCS）、区域 控器(ZC)、车载控制器(VOBC)及司机显示等组成。CBTS系统也可以分为列车 自动监督ATS系统、计算机联锁系统、列车自动防护系统以及无线系统。
三、CBTC各子系统介绍
➢ ATS系统 ➢ 计算机锁联 ➢ 列车自动防护系统 ➢ 列车自动运行 Nhomakorabea➢ 无线系统
车地无线通信系统结构
四、系统特点
CBTC的优越性体现在如下方面： 1 连续式和点式通信方式并存同一线路上，使用连续式通信方式的列车与使用
点式通信的列车可以共同运行。 连续式通信足使用无线进行轨旁和列车间通 信。配合连续通信通道．列车根据移动闭塞原理相111IJ隔，提供最d,Jd行间 隔，列车受ATP／ATO控制，构成移动闭塞。 点式通信则不依赖于无线通信通 道，而采用基于应答器的点式通信通道从轨旁向车t传输数据。配合点式通信 通道，列车根据固定闭塞原理相间隔，并受ATP／ATO控制，构成固定闭塞。 2 列车可以升、降级 列车实现定位以及收到相应的移动授权后，系统可以从 最低运行级别(联锁级)升级到较高控制级别(点式、同定式)或升级到更高性能 的等级(连续式通信、移动闭塞)。当连续式或点式通信级不能上E常工作时， 可以采用降级运行即联锁级．标准的色灯信譬系统提供全面的联锁州车防护。 该功能使得列车在站间自动闭塞模式上运营成为可能。
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。
基于通信的列车控制系统(CBTC)
基于通信的列车控制系统（CBTC）摘要：基于通信的列车控制系统CBTC是一种采用先进的通信、计算机、控制技术相结合的列车控制系统。
本文介绍了该系统的结构、特点及功能。
关键词：基于通信列车控制城市轨道交通中，基于通信的列车控制系统CBTC(Communication Based Train Contrl)是一种采用先进的通信、计算机、控制技术相结合的列车控制系统。
典型的基于通信的列车控制系统（CBTC）的结构框图如图所示。
由图可见，整个CBTC系统包括CBTC地面设备（含联锁）和CBTC车载设备，地面和车载设备通过“数据通信网络”连接起来，构成系统的核心。
CBTC设备和ATS设备共同构成了基于通信的移动闭塞ATC系统。
列车控制系统(CBTC)的结构框图一、系统结构西门子的CBTC系统由VICOS、SICAS、TRAINGUARD MT三个子系统组成。
它们分为中央层、轨旁层、通信层、车载层四个层级，分级实现ATC功能。
中央层分为中央级和车站级。
在中央级，实现集中的线路运行控制；在车站级，为车站控制和后备模式的功能，提供给车站操作员工作站（LOW）和列车进路计算机（TRC）。
轨旁层沿着线路分布，由SICAS计算机联锁、TRAINGUARD MT系统、信号机、计轴器和应答器等组成，共同执行所有的联锁和轨旁ATP功能。
通信层在轨旁和车载设备之间提供连续式或点式通信。
车载层完成TRAINGUARD MT的车载ATP和ATO功能。
二、系统功能系统的功能包括ATS功能、联锁功能、ATP／ATO功能、列车检测功能、试车线功能、培训和模拟功能。
1.ATS功能ATS除了自动进路排列(ARS)功能、自动列车调整(ATR)功能、列车监督和追踪(TMT)、时刻表(TIT)、控制中心人机接口(HMI)和报告、报警与文档等主要功能外，还改进和增加了以下功能：在CTC通信级使用双向通信通道；在ATS后备模式下车站级可以输入车次号；适应移动闭塞的控制要求；TRC(列车进路计算机)取代RTU的自动进路排列功能；提供独立的冗余局域网段；在ATS显示列车状态信息；与MCS（主控系统）的接口；与车辆段联锁的接口；提供操作日志（含故障信息）的归档功能；设两个控制中心；车辆段调度员ATS工作站进行出库列车自动预先通知，在规定时间无列车在车辆段转换轨时自动报警。
简述cbtc的基本原理及其应用
简述CBTC的基本原理及其应用1. 概述CBTC（Communication-Based Train Control）是一种基于通信的列车控制系统，采用了现代化的通信技术和计算机技术，用于实现列车的自动控制和监控。
CBTC不仅可以提高铁路运输的安全性和效率，还能提供更高水平的列车运行灵活性和可靠性。
本文将简要介绍CBTC的基本原理以及其应用领域。
2. CBTC的基本原理CBTC系统由车载设备和地面设备两部分组成，通过无线通信进行数据传输和指令下达。
其基本原理包括以下几个方面：2.1. 区间划分CBTC系统将线路划分为多个区间，每个区间包含一个或多个用于监控和控制列车运行的设备。
实时监测每个区间的信号状态和列车位置，以保持列车之间的安全间距。
2.2. 列车定位通过车载设备和地面设备之间的无线通信，CBTC系统可以实时获取列车的位置信息。
车载设备利用传感器获取列车的坐标和速度等数据，并传输给地面设备进行处理和记录。
2.3. 数据处理和分析地面设备通过接收和处理来自车载设备传输的数据，实时计算列车的运行状态和预测列车的行为。
根据列车位置和速度等信息，地面设备可以动态调整列车的运行模式，以确保列车的安全和效率。
2.4. 通信与指令下达CBTC系统通过无线通信传输数据和指令，地面设备可以向车载设备发送运行指令，包括限速命令、信号控制等。
车载设备接收到指令后，根据指令进行相应的列车运行控制。
这种双向通信保证了列车与地面系统的实时互动。
3. CBTC的应用领域CBTC系统广泛应用于各种铁路运输环境中，具有以下几个主要应用领域：3.1. 地铁和轻轨系统CBTC系统在地铁和轻轨系统中的应用最为广泛。
由于CBTC能够提供更高水平的列车运行灵活性和可靠性，因此可以帮助地铁和轻轨系统提高运行效率，并减少拉车间距，增加运输能力。
3.2. 高速铁路CBTC系统也被广泛应用于高速铁路系统。
通过实时监测列车运行状态和调整列车运行模式，CBTC可以提高高速列车的安全性和稳定性。
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基于通信的列车控制一ＣＢＴＣ
口蒋晟
（南京地铁运营分公司通号中心江苏·南京２１００１２）
摘要：由于现代通信技术的发展，尤其是无线通信技术的广泛应用，使轨道交通运行控制摆脱了轨道电路的束缚。
基于通信的列车控制（ＣＢＴＣ）系统的主要特点在于借助先进的车地无线通信技术，突破了数字轨道电路行车运行间隔的瓶颈，行车间隔大大缩短，增加了系统在线实时性，从而提高运能与安全性，适应现代化的大规模运输。
关键词：轨道交通通信闭塞列控ＣＢＴＣ
中图分类号：ＴＰ３９文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００９）０２－０７４－０２
随着轨道交通的发展，传统轨道交通制式的弊病越来越明显。
（１）由于目前世界上各种准移动闭塞的信息传输频率、通信协议等均不…致，导致了在一个城市或一个地区的轨道交通网中各条线路的列车不能实现联通联运：（２）人多数基于数字轨道电路的准移动闭塞为了实现调谐和电平调整，不得不在钢轨旁侧设置“轨旁设备”，而这对于轨道交通的日常维护－Ｔ作是非常刁ｉ利的。
（３）由于以钢轨作为信息传输通道，因此传输频率受到很人的限制，导致车．．地问通信的信息量较低。
此外，其传输性能受钢轨中的牵引回流、钢轨问的道床漏泄以及钢轨下的防迷流嘲的影响很大，而导致传输性能不够稳定。
１９９９年９月，ＩＥＥＥ将ＣＢＴＣ定义为：利用高精度的列车定位（不依赖于轨道电路），双向连续、人容量的车一地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统。
１轨道交通控制技术的发展
在城轨交通中，为保证列车运行安全，须保证列车问以一定的安全问隔运行。
早期，人们通常将线路划分为若干ｃ｛Ｊ塞分区，以不同的信号表示该分区或前方分区是否被列牛占用等状态，列车则根据信号显示运行。
不论采取何种信号显示制式，列车间都必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔。
（如图１）
传统的网定闭塞制式下，系统无法知道Ｎ：４－：在分区内的具体位置，因此列车制动的起点和终点总在某一·分区的边界。
为充分保证安全，必须在两列车问增加一个防护区段，采用了基于台阶方式的速度控制的崮定闭塞系统，这使得列车
忍由间的安全间隔较大，影响了线路的使用效率。
准移动闭塞在控制列车的安全｜＇日Ｊ隔上比固定闭塞进了一步。
它通过采用报文式轨道电路判断分区占用并传输信息，信息量大；可以告知后续列车继续前行的距离，后续列午可根据这一距离合理地采取减速或制动，列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而可改善列车速度控制，缩小列车安全间隔．提高线路利用效率。
但准移动闭柴中后续列车的最大仁ｊ标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它并没有完全突破轨道电路的限制。
移动闭塞技术则在对列乍的安全间隔控制上更进了一步。
通过车载设备和轨旁设备不问断的双向通信，控制Ｉ『Ｉ心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。
列车的长度加上这一最人制动距离并和列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。
由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。
移动ｃｊＪ塞是一种新型的闭塞制式，是实现ＣＢＴＣ的关键技术之一，ＣＢＴＣ是这种闭塞制式的应用系统。
移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。
列车一ｉ间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行乍间隔，并将棚关信息（如先行列车位置，移动授权等）传递给列车，控制列车运行。
２基于通信的列车控制系统（ＣＢＴ℃）
２．１组成和原理
ＣＢＴＣ系统是一个连续数据传输的自动控制系统，利用高精度的列车定能（不依赖于轨道｝也路），实现双向连续、人窬量的车一地通信，能够执行列车自动防护（ＡＴＰ）、列车ｆ，Ｉ动运行（ＡＴＯ）以及列车自动监控（ＡＴＳ）。
地面无线闭采控制中心将根据列乍ｌ的位置信息和线路障碍物的状态信息以及联锁状况为后行列车２计算移动授权（ＭｏｖｅｍｅｎｔＡｕｔｈｏｒｉｔｙ，简称ＭＡ），即限制速度值。
ＭＡ是列车２安全行驶垒下一个停车位置所需的一个正式授权实现列车的安全间隔控制。
列车安全间隔距离是根据最人允许车逃、当前停车点位置、线路等信息计算得｝ｎ，信息被动态循环刷新。
ＣＢＴＣ系统的１ｉ载控制设务实时比较列车的实际速度与接收到的ＭＡ，当列车实际速度超过ＭＡ的限制速度，将自动实施常用制动或紧急制动，保证列车安全停在安全点前。
（如图２）
——斟协论坛·２００９年第２期（下）—— 万方数据
万方数据
基于通信的列车控制-CBTC
作者：蒋晟
作者单位：南京地铁运营分公司通号中心,江苏·南京,210012
刊名：
科协论坛（下半月）
英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY ASSOCIATION FORUM
年，卷(期)：2009(2)
被引用次数：1次
1.增小清;王长林;张树京基于通信的轨道交通运行控制 2007
2.叶春飞;张树京轨道交通无线ATC信息传输可靠性研究报告 1999
3.吴汶麒国外铁路信号新技术 2000
4.张超;董德存基于无线通信的列车控制系统[期刊论文]-城市轨道交通研究 2005(03)
5.吴汶麒轨道交通运行控制与管理 2004
1.朱莉基于通信的列车控制技术下城市轨道交通轨旁信号的分析[期刊论文]-城市轨道交通研究 2010(8)本文链接：/Periodical_kxlt-x200902051.aspx。