地铁CBTC信号系统原理及分类
基于通信的列车控制系统CBTC
基于通信的列车控制系统CBTC1 CBTC的发展背景近20年来，国际上普遍采用“基于数字轨道电路的准移动闭塞”作为ATC的主要制式。
由于这种制式具有较高的可靠性、合理的性价比，已经具有充分的运行经验，其列车运行间隔（100-150s）已能满足绝大多数轨道交通运营部门的要求，因此，这类系统至今仍是轨道交通建设的首选制式。
然而，随着轨道交通的发展，这类制式的弊病也已日益凸显。
弊病之一: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。
弊病之二: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。
弊病之三: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，导致车一地之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、钢轨之间的道床漏泄以及钢轨下面的防迷流网的影响很大，而导致传输性能不够稳定。
弊病之四:“准移动闭塞”距真正意义上的“移动闭塞”还有差距，因此，列车运行间隔的进一步缩短和列车运行速度的提高都将受到限制。
所以，从20世纪70年代末到80年代，工业发展的国家对开发以通信为基础的列车运行控制系统感到兴趣，发展十分迅速，这种系统以通信的方式来实现对列车的运行控制，为了表达方便，从20世纪末起，在很多国际会议和论文期刊上开始用一个统一的名字来表达：基于通信的列车控制系统（communication based train control system CBTC），假如说基于轨道电路的列控系统（TBTC）是从19世纪末开始从有到无，到蓬勃发展，构成列车运行控制的第一阶段，则基于通信的列车控制系统（CBTC），标志着构成一个新的发展阶段或新的时代。
由于它的通信容量的大幅度提高，而且实现了车地之间的双向通信，也可进一步应用智能技术，使它迅速发展了起来。
CBTC系统介绍
台安装两个接近盘。 每个TrVOBC单元安装一个接近传感器,接近传感器用 来检测安装在轨旁的接近盘
在检测到车速为零时，TrVOBC 命令牵引禁止， 并启动机械制动
31
列车位置确定
列车采用应答器来确定列车位置 • 系统使用校准应答器来提供明确的轨道位置标 志，确定已行进距离 • 在两个应答器之间，列车位置由输入的转速计 信号而确定。 • 定位精度高，为厘米级。
– 当列车通过或接近道岔时防止道岔移动 – 确保在道岔正确到位且锁闭之后，列车才能
进入该道岔区
16
• 排列并锁闭列车进路 • 信号机的控制及状态监视 • 监控列车运行
区域控制器功能2
站台屏蔽门的控制和状态监视 站台紧急停车按钮及防护隔断门的监视 与相邻区域控制器的通信
– 实现列车在两个相邻区域控制器间的交接 – 将列车移动授权由一个控制器的辖区延伸到相邻
28
倒溜监督 障碍物移动监督（仅使用于自动模式） 车门控制及安全联锁 屏蔽门控制及安全联锁 列车完整性检测 在安全运行速度限制范围内调整列车速度 根据乘客乘坐舒适度控制列车运行 节能运行控制
驾驶模式
• • • • •
切除模式NRM 限制人工模式RM 保护人工模式ATPM 自动驾驶模式ATO 待机模式STDBY
22
AP 天线
• 根据线路条件，天线可以采用多种安装方式：墙面安装、顶棚安装、立柱安装 • 天线的位置设置使得相邻AP的信号可以重叠覆盖整个线路。这种重叠提供了轨旁 无线信号的冗余，如果一个AP或者隔一个AP交替发生故障，都能确保连续的无线 覆盖。
23
轨旁计轴设备
• 轨旁计轴设备一般安装在信号机和道岔区段处
冗余的设备配置
• 在控制中心和各设备站配置 • 实现与所有的自动列车控制子 系统的通信
遵循互联互通标准的CBTC 信号系统建设方案(一)
遵循互联互通标准的CBTC 信号系统建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于信号系统的要求也越来越高。
传统的信号系统由于设备复杂、维护成本高、不易升级等问题，已经不能满足现代轨道交通的运行需求。
因此，遵循互联互通标准的CBTC（Communication-Based Train Control）信号系统建设方案应运而生。
二、工作原理CBTC信号系统基于无线通信技术，通过车-地双向通信，实现列车与地面设备间的信息交换。
它利用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，对列车运行进行实时监控和调整，提高列车运行效率，保障行车安全。
三、实施计划步骤1.需求分析：对城市轨道交通的运营需求进行详细分析，确定CBTC信号系统的功能要求和技术标准。
2.系统设计：根据需求分析结果，设计CBTC信号系统的架构，包括硬件和软件部分。
3.设备采购与安装：按照系统设计要求，采购并安装所需的设备，包括列车控制设备、无线通信设备、轨旁设备等。
4.系统集成与调试：将各个设备集成到CBTC信号系统中，进行系统调试，确保系统的稳定性和可靠性。
5.试运行与评估：在部分线路进行试运行，对CBTC信号系统进行评估，收集反馈意见，进行优化改进。
6.全面推广：经过试运行和评估后，对CBTC信号系统进行全面推广，替换原有的信号系统。
四、适用范围本方案适用于城市轨道交通、城际铁路、有轨电车等公共交通领域。
尤其适用于线路长、车站多、运行间隔小、实时性要求高的场景。
五、创新要点1.遵循互联互通标准：本方案遵循国际通用的互联互通标准，使得不同厂商的设备可以相互兼容，降低了系统集成的难度。
2.车-地双向通信：采用车-地双向无线通信技术，实现列车与地面设备间的实时信息交换，提高了列车运行效率。
3.智能监控与调整：利用先进的计算机技术和控制技术，实现列车运行状态的实时监控和调整，提高了行车安全性和舒适性。
4.节能环保：采用高效的能源管理策略，降低设备能耗，同时采用环保材料和工艺制造设备，降低了对环境的影响。
CBTC系统
课程报告课程名称：城市轨道交通列车运行控制系统参考文献：what is communication-based train control文章总结：本文主要描述了什么是CBTC系统以及CBTC系统的由来。
CBTC是一种新型的列车控制系统。
是相对于传统的列车控制系统而言的，一、传统的列控系统1、轨旁信号控制系统：通过轨道电路和轨旁信号设备来实现。
2、轨道电路+机车信号：轨道电路在轨道中传输编码能量来向驾驶员显示连续信号显示信息（和速度信息）。
这种方式使得驾驶人员无需记住信号显示。
只需在确定的时间内（8s)确认信号显示。
若果没有确认，列车将会实施制动。
3、在机车信号的基础上移除轨旁信号设备。
这是因为轨道电路的编码信息被解码为允许速度，从而在联锁中无需具有间隔信号机。
4、数字化轨道电路：轨道电路能传输更多的信息，使得机车设备能够生成目标距离速度曲线。
二、CBTC系统传统的列控系统均属于机械联锁。
CBTC则是通过计算机连锁实现的。
而联锁系统必须提供某些重要的功能，其中包括入口锁定，进路锁定，探测器锁定以及方向（运行）锁定等。
在一个传统的FB系统中，轨道电路（或轴计数器）被用来确定列车的位置和方向。
如今的CBTC系统中提供一个备用列车检测系统来实现CBTC列车和非CBTC列车的混合运行。
在CBTC系统中，列车不是通过轨道电路来进行车-地的通信的，列车的位置，方向，速度等信息均是由列车车辆本身实现的。
车辆是通过转速计，加速计，陀螺仪，全球定位系统（GPS），应答器（或标签）等设备的组合来实现精确地列车定位。
在一个CBTC系统中（以车辆为中心），每个CBTC列车的位置都被传递到一个区域控制器的计算机中。
该CBTC系统保证了入口，进路，运行以及道岔锁闭的功能的实现。
CBTC系统可以实现联锁功能的方式有两种：第一种是通过具有独立设备，即一台设备用于联锁功能（联锁控制器），另一个用于CBTC列车安全距离（区域控制器）。
CBTC系统地面设备组成与原理培训课件
行车许可计算过程
生成行车许可——获得当前列车位置
➢ （1）列车运行在地面ATP系统的管辖范围内，车载设备向地面ATP 系统汇报列车位置、测距误差以及行车许可申请等信息，地面ATP 根据这些信息，计算产生列车的安全位置，如下图所示：
➢ （2）地面ATP根据计算生成的列车安全位置，确定列车在线路上 的位置。
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。
后，如果在进路中没找到影响列车运行安全的障碍物，将行车许可的终点设置
在分配给该车的最远进路的终点，同时将行车许可范围中的所有障碍物以在行 车许可信息的形式发送给列车。
24
行车许可计算过程
生成行车许可——检查静态障碍物
➢ （7）对于静态障碍物，地面ATP需要从列车车尾安全位置（行车 许可起点），按照由近到远的顺序，遍历线路上的静态障碍物的 状态是否会影响列车运行的安全。
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。
城市轨道交通CBTC系统
-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。
• （二）铁路货物运输合同的特征 • 1．货物运输合同的标的是铁路运送货物的
行为。 • 2．铁路货物运输合同具有特殊的合同主体。 • 3．铁路货物运输合同采用标准合同的形式。 • 4．运输费用由国家定价。 • 5．货物运输合同的履行以交付货物给收货
• （三）铁路货物运输合同的合同文件 • 按季度、半年度、年度或更长期限签
按快运办理的整车货物， 运价里程每500 km 或其未满为 1 d。 • 3 .特殊作业时间: • 整车分卸货物，每增加一个分卸站，另加1天；准米轨间 直通运输的整车货物，另加1天。
• 货物的实际运到日数,从货物承运次日 起算， 在到站由铁路组织卸车的，至卸车 完了时终止；在到站由收货人组织卸车的， 至货车调到卸车地点或交接地点时终止。
• 1 .整车货物以每车为一批，跨装、爬装及
• （三) 按一批办理的限制 • 由于货物性质各不相同，其运输条件也不
一样。为保证货物安全运输，规定下列货物不 得按一批托运: • 1 .易腐货物与非易腐货物。
• 2 .危险货物与非危险货物（另有规定者除 外) 。
• 3 .根据货物的性质不能混装运输的货物，如 液体货物与怕湿货物， 食品与有异味的货物， 配装条件不同的危险货物等。
任务三 认识铁路货物运输合同
一、铁路货物运输合同
• （一）铁路货物运输合同的概念 • 铁路货物运输合同是铁路承运人将货物
地铁CBTC系统无线通信技术分析
地铁CBTC系统无线通信技术分析1．前言随着全国各大城市大力建设公共交通系统，具有大容量、高速率和高效率特点的地铁系统的建设也如火如荼的进行。
在整个地铁系统中，列车的自动控制系统无疑是其大脑和核心，目前地铁系统采用的是列车自动控制（ATC）设备，ATC通过车载设备、轨旁设备、车站和控制中心组成的控制系统完成对列车运行的控制；通过调节列车运行间隔和运行时分，实现列车运行的安全、高效和指挥管理有序。
ATC信号系统由ATP（列车自动防护）子系统、ATO（列车自动驾驶）子系统和ATS（列车自动监督）等三个子系统组成，主要分为固定闭塞制式、准移动闭塞制式和移动闭塞制式三种，其中固定闭塞制式已经无法满足当代地铁发展的需要,移动闭塞制式的应用规模越来越大。
移动闭塞制式信号系统主要是基于无线通信技术的列车控制系统（CBTC），CBTC系统集无线电通信技术和自动化控制技术于一体，利用高精度的列车定位（不依赖于轨道电路），双向连续、大容量的车-地数据通信和车载、地面安全功能处理器等实现的一种连续自动列车控制系统，利用轨间电缆、漏泄电缆和空间无线技术或者他们之间的结合组网来实现。
CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多优越性：以无线通信系统代替有线通信系统，减少电缆铺设、轨旁设备，降低维护成本。
可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力。
信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统。
容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强。
可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率。
便于既有线改造升级。
当前全球各城市轨道交通现状从单一线路建设逐步走向多线路并行建设，并初步形成线网轨道交通格局，具备了线网间联通联运的基础条件，同时国内的地铁系统对列车的发车间隔要求越来越短，对列车的精密调度和控制提出了很高的要求，加上通信、计算机、网络和列控技术的不断发展，尤其是无线通信技术的发展，使得基于无线通信的列车控制系统（CBTC）现得到迅速发展和普遍应用。
移动闭塞及cbtc技术
移动闭塞移动闭塞(Moving Block)系统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，国际上又习惯称为基于通信的列车控制系统CBTC(Communication Based Train Control)。
在铁路上尚无应用实例，在城市轨道交通中运用较多。
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、大容量的车-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。
CBTC信号系统能够基于通信对列车进行定位进而实现列车的移动闭塞功能。
所谓闭塞就是指利用信号设备把线路人为地划分成若干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。
目前，信号闭塞原则是按照ATP/ATO制式来划分的，基本上可以分为三类，即：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。
随着地铁列车行驶速度不断提升，目前最高速度已达到120Km/小时，如何在高速环境下确保运营安全，缩短行车间隔，提高运营效率，这对地铁车辆、信号系统、通信系统等都提出了极高要求，从最初的固定闭塞到准移动闭塞，再到现在最先进的基于通信的列车控制 CBTC移动闭塞系统的应用，信号系统的持续改进是推动列车提速、保障行驶安全的最关键技术。
与传统固定闭塞、准移动闭塞相比，基于无线通信的移动闭塞系统通过部署在列车上以及轨道旁的无线设备，实现了车、地间不中断的双向通信，控制中心可以根据列车的实时速度和位置动态计算和调整列车的最大制动距离，两个相邻列车能以很小的间隔同时前进，从而提高运营效率，目前所有国内新建地铁线路均采用CBTC信号系统。
移动闭塞的想法产生于60年代，由于当时技术条件的限制，难以变成现实。
到了80年代，计算机技术和通讯技术的飞速发展，为移动闭塞系统的实现创造了条件。
近年来，各国相继投进气力研制基于通讯的列车控制系统CBTC，具有代表性的主要有法国国铁的ASTREE，日本铁道综合技术研究所的CARAT系统、欧洲铁道同盟研究所的ETCS系统和美国加拿大铁路协会的ATCS系统等。
- 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)。
.
.
地铁CBTC信号系统原理及分类
移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称CBTC—Communication Based
Train Control）ATC系 统，该系统不依靠轨道电路向列控车载设备传递信息，而
是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。通过车载设
备、轨旁通信设备实现列车 与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。
系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆
和地面之间进行实时可靠的交 换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，
保证列车的安全间隔。
移动闭塞技术是通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信来实现。列车不
间断向控制中心传输其标识、位置、方向和速度等信息，控制中心可以根据列车
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大制
动距离并在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。
1.基于基于交叉感应环线技术
2.基于无线电台通信技术
3.基于漏泄电缆无线传输技术
4.基于裂缝波导管无线传输技术
1.基于基于交叉感应环线技术
以敷设在钢轨间的交叉感应环线作为传输媒介的CBTC系统，在城市轨道
交通中已经应用了较长时间。交叉感应环线的缺点在于，安装在钢轨中间，安装
困难且不方便工务部门对钢轨的日常维修，车－地通信的速率低。但由于环线具
有成熟的使用经验，使用寿命长以及投资少等优点，目前仍继续得到应用。
2.基于无线电台通信技术
随着无线通信技术的发展，基于自由空间传输的无线传输技术的在CBTC
系统中得到了应用。 无线的频点一般采用共用的2.4GHz或5.8GHz频段，采用接
入点（AP）天线作为和列车进行通信的手段。AP的设置保证区间的无线重叠覆
盖。 自由空间传输的无线具有自由空间转播，对于车载通信设备的安装位置限
制少；传输速率高；实现空间的重叠覆盖，单个接入设备故障不影响系统的正常
工作；轨旁设备少，安装与钢轨无关，方便安装及维护的特点。
基于无线电台通信传输方式CBTC系统，已经在北京地铁10号线成功应用。
3.基于漏泄电缆无线传输技术
Alstom的CBTC系统在需要的时候也可采用漏泄电缆传输方式，而新研
发的系统采用的不多。漏泄电缆方式特点是场强覆盖较好、可控，抗干扰能力强。
.
.
单点AP的控制距离通常达800m（每侧漏泄电缆长度400m）。缺点是漏泄同轴电
缆价格较高。
4.基于裂缝波导管无线传输技术
采用波导系统作为车地双向传输地媒介。即采用沿线铺设的裂缝波导及
与波导连接的无线接入点作为轨旁与列车的双向传输通道。该系统的波导系统具
有通信容量大，可在隧道及弯曲通道中传输、干扰及衰耗小、无其他车辆引起的
传输反射、可在密集城区传输等特点。 波导的另一个优点是传输速率大，可以
满足列车控制系统的需要。波导的缺点在于安装困难，需全线沿线路安装波导管，
安装维护复杂，并且造价高。
北京地铁2号线、机场线均采用裂缝波导管传输技术。