城市轨道交通互联互通CBTC系统验证平台研究
城市轨道交通互联互通CBTC系统验证平台研究
针对城市轨道交通大量开展的互联互通CBTC系统的方案研究，文章在分析其关键组成和技术要求的基础之上，开展了对互联互通CBTC系统验证平台的研究工作，以实验室验证平台和试验线现场验证平台为主要载体，综合了仿真模型和实物验证的功能，为下一步的互联互通示范工程建设提供参考和借鉴。
标签：城市轨道交通；CBTC；互联互通；验证平台
随着我国各大城市对城市轨道交通的大力建设，单线运营存在的问题日益显著，基于全局综合调度的网络化运营成为了必然的趋势。然而，目前的各地城市轨道交通网络化运营尚无法统一调度在不同线路上运行的使用不同信号厂家的列车，无法共享运力资源，造成较大的浪费。
以重庆市的城市轨道交通为例，截至2014年底，重庆轨道交通已经建成并投入运营的线路包括一号线、二号线、三号线、六号线，线路总长193.65公里。然而目前线路运能与客流需求匹配性仍然较差，相同制式线路的列车不能灵活调配。如一号线和六号线，都是地铁B型车系统，一号线沿线为城市核心区和商业中心，客流量增长很快，运能已经出现饱和，但配属列车的增加还需要较长的时间；六号线则相反，客流量比预测客流小，运能富余量较大。两线间有交叉、有换乘，但因为使用的是不同厂家的信号产品，因而无法实现列车过轨，六号线虽然有足够的备用列车却无法与一号线共享。
1 研究的背景及意义
目前应用于城市轨道交通系统的列车自动控制系统有三种：包括基于移频轨道电路固定闭塞系统、基于数字轨道电路的准移动闭塞系统、基于通信的移动闭塞系统（CBTC）。与前两者相比，CBTC实现了移动闭塞，有助于缩短列车间隔时分、增大线路的通过能力，成为了城市轨道交通信号领域的主要选择。
我国于2012年由中交协组织开始编制城市轨道交通CBTC信号系统标准，并于2013年6月发布了《中城协10号-2013城市轨道交通CBTC信号系统行业技术规范需求规范（暂行版）》，为互联互通CBTC系统的研究提供了基础平台。采用互联互通CBTC系统将能进一步发挥CBTC系统的技术优势，提升其在建设、生产、运营、维护期间的社会效益和经济价值，主要体现在：通过灵活的跨线运营减少乘客换乘等待时间；通过快慢车运营提高直达旅行的速度；通过全网资源共享能有效减少配属列车的总数量节约建设运营成本；通过提高线路复用度简化站台规模降低运行能耗；通过降低备品配件库存量减少资源的投入，等等。
正是因为互联互通CBTC系统具有这些重要的优势，许多研究机构和商业公司都投入到对其的研究工作来，并提出了多种设计方案[1][2]。根据“2015城市轨道交通发展论坛暨第十六届《城市轨道交通研究》理事会年会”发布的消息称，城市轨道交通通信信号系统互联互通的有关规范正在制定中[3]。因此，在工程
实施中究竟采用什么样的解决方案、如何验证各方案的实际运行效果，就成为了摆在建设总承包单位面前的一项重要任务。
2 验证平台体系设计
2.1 主要技术指标及要求
满足系统设计行车间隔90秒，列车最高运行速度达到120公里/小时，满足区域线网互联互通的网络化运营要求，实现各线路列车跨线及共线运行。
2.2 实验室平台设计
从技术层面来说，CBTC的互联互通分为四个部分，即数据通信部分（DCS）、车载部分、轨旁部分和ATS部分[4]。实验室验证平台需要紧密围绕这四个部分进行建设，并按照“半实物仿真运行系统”、“综合监控系统”和“综合测评系统”的层次结构进行设计和集成。其中，做为核心层次的“半实物仿真运行系统”还可以按照全局支撑层、代理层和模型/实物层划分为三个细分结构。整体组成结构如图1所示：
平台采用分布式仿真技术，模块间以松耦合机制相互通信，其中包含有车载控制器与ATS的互联互通、车载控制器与区域控制器的互联互通、ATS与区域控制器的互联互通以及区域控制器之间的互联互通。对于实物设备，底层的仿真运行系统通过相应的接口和代理接入仿真系统，保证程序的兼容性。
2.3 试验线现场验证平台设计
由于设计原则和技术方案的不同，不同厂家的CBTC系统在工程设计阶段存在差异，具体体现在：
（1）区段长度、站台长度等线路参数设计原则不一致；
（2）应答器、计轴、信号机、无线AP等轨旁设备的布置原则不一致；
（3）进路、区段、信号机、道岔等线路设计元素的编码规范不一致；
（4）轨旁设备的安装规范不一致。
现场验证平台基于试验线路或者试车线设计搭建，应针对上述方面的差异，着重加强以下内容的设计：
（1）合理划分不同线路和集中站的管辖区域；
（2）在线路上设置站台范围、折返轨、移交区、联络线；
（3）根据互联互通CBTC系统的要求设计安装室外轨旁设备，包括信号机、应答器、计轴、无线轨旁设备、站台门、折返按钮及指示灯、紧急停车按钮等；
（4）设置专门的地面室内设备室，在合适的位置设置继电器架、配线架，规划不同厂家地面设备的接入方案，提供轨旁设备接口及电源，供被验证的不同厂家设备接入验证环境。
3 结束语
解决城市轨道交通信号系统的互联互通问题是网络化运营的必然趋势，相对众多互联互通方案的理论研究来说，对于如何在工程上验证其可行性的研究目前尚相对较为薄弱，这势必会影响将互联互通CBTC系统投入实际建设的时间和效率。重庆市轨道交通（集团）有限公司近年来一直致力于探索互联互通的实现途径，积极争取建设互联互通工程的示范应用，促进重庆轨道交通运营迈向一个新的台阶。
参考文献
[1]武永军.城市轨道交通信号系统互联互通解决方案[J].通讯世界，2014（10）：7-9.
[2]朱震.城市轨道交通CBTC系统互联互通的设计与思考[J].铁路通信信号工程技术，2015（2）：58-61.
[3]李继成.城市轨道交通通信信号系统互联互通的有关规范正在制定中[J].城市轨道交通研究，2015（6）：52.
[4]于超，郑生全，石文静.城市轨道交通CBTC系统互联互通方案研究[J].铁路通信信号，2010（1）：44-47.
基于TTCN-3的自动测试在CBTC中的应用研究的开题报告
基于TTCN-3的自动测试在CBTC中的应用研究的开题报告
一、研究背景和意义
城市轨道交通列车控制系统（CBTC）是指利用计算机技术替代传统信号设备，实现对地铁列车的自动控制和实时监测的系统。CBTC通过车载设备和线路设备之间的通讯，实现对车辆动态、车速、车间距离等信息的实时采集和处理，提升了地铁列车行车效率和安全性。
为确保CBTC的运行稳定和安全，需要对其进行充分的测试。传统的手动测试工作量大，易出错，并且测试覆盖面不容易完全覆盖各种情况。因此，基于TTCN-3的自动化测试方法已经成为 CBTC测试的主流方案。
TTCN-3是一种面向协议的测试语言，具有语言结构简单、可扩展性强等优点，适用于各种通信系统的测试。基于这种语言设计的测试工具可自动化生成测试用例，减轻了测试人员的工作强度，提高测试效率和覆盖面。
本研究将探究基于TTCN-3的自动测试方法在CBTC中的应用，以提高CBTC系统的安全性和稳定性，为城市轨道交通事业的发展提供支撑和保障。
二、研究内容和方法
1. 研究CBTC系统的架构和通信协议，制定测试目标和要求。
2. 学习TTCN-3的基本语法和测试方法，掌握TTCN-3的测试工具，如Titan等，并进行测试用例设计。
3. 在CBTC系统上通过TTCN-3测试工具实现测试用例的自动执行。
4. 分析测试结果，评估CBTC系统的稳定性和安全性。 三、预期目标和成果
1. 提出适合CBTC系统的测试方法和方案。
2. 熟练掌握TTCN-3测试工具，设计合理有效的测试用例。
3. 在CBTC系统上进行系统级、模块级和接口级的测试，保证系统可靠性和稳定性。
4. 评估测试结果，为CBTC在安全性和稳定性方面提出改善建议。
四、研究难点和解决方法
1. CBTC系统的复杂性增加了测试的难度，需要对系统进行深入分析，建立模型，确定测试目标和要求，并制定相应的测试方案。
2. TTCN-3测试语言需要专业的技能和知识，需要进行深入的学习和熟练使用。可以通过实践操作和培训等方式提高技能水平。
LTE-M_技术在大连地铁13_号线信号CBTC_系统的规划研究
第2期2024年1月无线互联科技WirelessInternetScienceandTechnologyNo.2January,2024
作者简介:王文明(1989—),男,工程师,学士;研究方向:轨道交通信号系统自动控制。LTE-M技术在大连地铁13号线信号CBTC系统的规划研究王文明,杜晓菲,万 霞(大连地铁运营有限公司,辽宁大连116000)摘要:随着通信技术的迭代发展,基于CBTC的无线列车控制系统已逐步代替基于轨道电路的车地通信技术。其中,WLAN技术应用广泛。大连城市轨道交通中地铁1、2号线信号数据通信系统采用2.4GHz频段的WLAN技术。近几年,随着我国无线网络的迅速普及、Wi-Fi的大量使用,对地铁1、2号线信号系统车地无线通信的稳定性带来了隐患。因此,大连地铁13号线在修建过程中,信号数据通信网络DCS系统采用了1.8GHz专用频段的LTE-M技术。文章以此为切入点,对大连地铁13号线信号系统LTE-M技术方案进行详细介绍,同时通过对WLAN技术以及LTE技术对比分析,阐述LTE技术在轨道交通车地无线通信系统中具有的技术优势。关键词:大连地铁;13号线;信号系统;LTE-M技术;无线网络规划中图分类号:TN915.03 文献标志码:A0 引言 当前,城市轨道交通车地无线通信设备多数采用2.4GHz的WLAN技术。WLAN技术的工作频段为2.4GHz公用频段,很难保证通信信息传输的稳定性和持久性,特别是随着智能设备的应用普及,智能手机、无线蓝牙耳机、智能手表等无线设备都会给地铁信号车地通信的稳定性带来巨大挑战。近2年,城市轨道交通车地无线通信系统受网络干扰问题时有发生。以大连地铁为例,地铁1、2号线车地无线通信由于受网络干扰,导致列车运行多次发生突发紧急制动,特别是客流量较大的车站,比如地铁1、2号线西安路站,对轨道交通的稳定运营造成了不利影响。因此,在工信部〔2015〕65号文《工业和信息化部关于重新发布1785~1805MHz频段无线接入系统频率使用事宜的通知》中,为满足轨道交通无线通信网络的需求,解决2.4GHz无线干扰问题,建议轨道交通构建1785~1805MHz无线通信频段[1]。目前,基于LTE-M技术的信号车地无线通信系统在地铁13号线的实际应用中运行稳定。1 大连地铁13号线信号DCS系统介绍 大连地铁13号线分散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)采用双网冗余设计,A网和B网是完全相同并且独立的网络,双网硬件独立,互不影响,每一个网络都要包括轨旁有线设备、车载设备以及车地无线设备。系统包括有线通信部分和无线通信部分,其中有线通信部分是基于IEEE802.3以太网标准,无线通信部分采用分时长期演进(TimeDivisionLongTermEvolution,TD-LTE)技术,均使用在业界较为成熟的通信设备。DCS子系统的车地无线通信网是沟通车载数据通信网与轨旁网络的渠道,实现车地之间的双向通信。13号线DCS系统共有20MHz频宽可用,A/B网各使用不同的5MHz网络频宽。1.1 LTE轨旁环网 轨旁有线网络采用以太网标准IEEE802.3。在控制中心、设备集中站、车辆段设置环网传输节点,环网节点之间由工业级交换机相连,组成RRPP环网,环网收敛时间<50ms;非设备集中站的交换机通过光纤连接到所属联锁区的集中站环网节点上。控制中心和二十里堡站的交换机分别作为环网的主用网关和备用网关,A/B2张网互相独立冗余。1.2 LTE车地无线网络 车地无线通信网络采用双网冗余架构,A/B双网覆盖承载信号系统车地通信业务。轨旁通过漏缆实现无线网覆盖,提高了LTE无线信号覆盖质量。LTE无线通信网络提供上行、下行各不小于3Mbit/s的信息传输速率。—31—第2期2024年1月无线互联科技·电子通信 No.2January,2024LTE车地无线通信网络由EPC核心交换机、轨旁基站系统以及车载终端设备组成,其中轨旁基站系统由基带单元(BuildingBasebandUnit,BBU)以及远端射频单元(RemoteRadioUnit,RRU)构成。BBU及RRU数量设置需满足线路运行条件,支持多列车在运行时车载接入单元(TrainAccessUnit,TAU)的自动切换、无缝连接。RRU通过合路器汇接漏缆,最终实现轨旁无线网络的覆盖。1.3 核心网设备EPC LTE技术的核心部分就是电子动力控制(ElectronicPowerControl,EPC)系统,在整个网络架构中作用至关重要。为保证信号CBTC系统的安全稳定运行,分别于控制中心和车辆段配置2套核心网设备,双网冗余并行独立,采用不小于3Mbit/s的传输速率。EPC单网出现故障后不影响列车正常运营。核心网EPC交换机通过有线传输网络(环网交换机)与基带BBU进行通信,建立S1接口,通过网管设备监控全网设备的运行情况。1.4 时钟同步服务器 LTE-M技术要求基站时钟保持同步,不同基站之间的频率必须同步在一定精度之内,否则就会出现丢包、延时。地铁13号线LTE采用了GPS/北斗+时钟同步服务器1588V2的高精度时钟同步解决方案,单个基站GPS出现问题后,基站设备将同步交换机传递过来的1588V2时钟信号,保障运行。1.5 LTE系统基站 LTE基站由BBU设备及RRU设备构成。BBU部署在各设备集中站,通过有线传输网络与核心网交换机相连。RRU沿线路进行部署,包括车站、区间、岔区、折返线、车辆段及出入段线等需要计算机控制列车传输系统(Computer-basedTrainControl,CBTC)覆盖的所有区域。RRU通过光纤与集中站BBU相连。无线网络的部署使用了漏缆覆盖,上下行各敷设一根漏缆,通过合路器将信号馈入RRU,避免了无线信号的泄露,有很强的抗干扰性。1.6 LTE车载设备 地铁13号线列车支持CBTC模式下的列车自动驾驶(AutomaticTrainOperation,ATO)、列车超速防护系统(AutomationTrainProtection,ATP)模式运行。车载无线网络提供车载设备间通信接口,车载交换机遵循国际通行的IEEE802.3u和802.3x协议,为车载设备提供10M/100M以太网接口。车载通信网由TAU、TAU天线及车载交换机组成。TAU天线采用鱼鳍天线和板状天线,分别安装在车顶和车底。列车两端的无线设备互为A/B网冗余设计,一端出现故障后不影响车地通信功能,不会对列车运行造成影响。1.7 频率规划 地铁13号线无线通信频率规划方案采用工信部建议的交通行业专用频段1.8GHz(1790~1800MHz),A、B双网各采用5MHz频宽,并行工作。A网使用1790~1795MHz带宽组网,B网使用1795~1800MHz带宽组网。A/B双网带宽及速率如表1所示。表1 A/B双网带宽及速率A网(5MHz)B网(5MHz)速率/Mbps下行上行上行下行33332 LTE方案的应用优势 下文将结合LTE与WLAN2种方案在大连地铁不同线路之间的应用,分别在系统架构、抗干扰性、数据传输性能、可维护性等方面进行全面比较。2.1 无线系统架构 地铁1、2号线WLAN技术的无线系统架构主要由轨旁接入点(AccessPoint,AP)及接收天线、车载中置后驱(MiddleEngineRearDrive,MR)及八木定向天线组成。轨旁AP及天线沿地铁线路布置,通过光缆接入信号设备机房,同接入交换机相连。地铁13号线LTE技术的无线系统架构主要由轨旁基站系统(包括BBU和RRU)、漏缆、轨旁GPS天线、时钟服务器、核心网EPC以及车载TAU及鳍状天线组成。对于2种方案,车载无线设备数量基本一致,但LTE方案中轨旁无线设备种类较多,可以看出在无线系统架构方面,WLAN技术设备组成较LTE技术简单。2.2 抗干扰性 地铁13号线使用LTE-M专用频段,即1.8GHz(1790~1800MHz),该频段不向公众开放。同WLAN技术相比,与3大运营商的信号频段相对较远,受智能无线设备信号干扰风险较小。而且LTE技术具有完善的服务质量(QualityofService,QoS)传输管理策略,9级算法实现9个调度优先级,基于业务需求分配带宽,信号CBTC系统会被优先满足,确保行车安全[2]。另外,地铁13号线的车地无线网络采用漏缆覆盖,轨旁RRU单网布置的距离可达1.5km,减少列车终端TAU切换次数,对比地铁1、2号线采用轨旁AP定向天线进行车地无线通信,信号要更加连续、稳定。2.3 数据传输性能 WLAN技术最初的目标是替代有线网络,主要解—41—第2期2024年1月无线互联科技·电子通信 No.2January,2024决无线热点覆盖及适度的移动性,并没有考虑高速运动场景。因此,城市轨道交通列车高速运行时,车载通信设备在与轨旁AP进行连接-断开-再连接的过程中,易发生丢包情况。地铁13号线轨旁无线网覆盖采用漏缆,漏缆对于低频1.8GHz频段衰减较小,每百米损耗约4dB。同时,RRU最大发射功率为33dBm/MHz。在LTE承载的CBTC业务中,共有20MHz带宽可用,地铁13号线A/B双网各采用5MHz频宽,上下行速率可达3Mbps。而且,LTE的无线切换性能要高于WLAN技术,采用WLAN技术时,列车在运行过程中需要不断与轨旁AP天线进行切换,切换过程中难免存在丢包情况。而LTE技术中,RRU的布置距离为1.2km,在RRU之间的切换一般不会产生数据丢包。因此,LTE技术更适合高速度移动场景。2.4 可维护性 地铁1、2号线轨旁AP的布置距离大约在150~200m,以2站区间2km为例,单网就需要布置约10个AP设备,轨旁无线设备布置数目较多。LTE技术在地铁13号线的实际应用中,采用漏缆,覆盖距离远,而且RRU的布置距离也较远,单网大约每隔1.5km布置1个,相比于WLAN技术,LTE的轨旁无线设备更少、运维更简单、可维护性更高[3]。通过以上4个维度对比发现,WLAN技术在系统架构方面设备组成要更简单,LTE在抗干扰性、数据传输性能以及可维护性方面有更明显的优势。所以,LTE技术比WLAN技术更适合地铁高速移动场景。3 结语 最近几年,大连地铁轨道交通事业飞速发展,为大连市民创造了方便快捷的出行方式。对于大连地铁的安全运营,信号车地无线通信系统起到了至关重要的作用。LTE技术的应用不仅解决了WLAN技术2.4GHz频段的民用设备干扰,而且通过对地铁13号线车地无线通信网络的信号测试,全线各站、各区间信号均能实现全面覆盖,系统故障率极低,可用性及稳定性都较高。总而言之,LTE已成为目前CBTC系统车地通信的主流技术,将来若要彻底解决地铁1、2号线西安路站车地无线干扰问题,LTE方案可作为首选。参考文献[1]吕文斌.基于LTE的城市轨道交通CBTC列车车地无线通信的研究[J].数字通信世界,2018(12):46-50.[2]归甜甜,苏阿峰.地铁信号系统WLAN与LTE车-地无线通信方案对比分析[J].铁道通信信号,2020(5):83-86.[3]黄周平.浅谈LTE-M技术在城市轨道交通中的应用[J].广东通信技术,2020(7):5-8.(编辑 王永超)
关于城市轨道交通CBTC计算机联锁子系统的研究
关于城市轨道交通CBTC计算机联锁子系统的研究
王鲲;龙广钱;王俊高;于潇
【摘 要】近年来，基于通信的列车控制技术（CBTC）以其显著优势，逐渐成为城市轨道交通信号系统的首选方案。传统的联锁技术无法支撑CBTC信号系统的安全、高效、高自动化的要求。CBTC信号系统中的联锁子系统不仅要提供联锁逻辑保障，还要支持移动闭塞、点式ATP控制、以及不同模式列车的混跑等需求。文章简要介绍了基于CBTC技术的国产化联锁系统的架构、功能方面的创新和技术特点等。%In recent years, with its significant advantage, the
communication-based train control （CBTC） gradually becomes the
preferred solution for urban rail transit signal systems. Traditional
interlocking technology is unable to meet the requirements of supporting
the safety, high efficiency, and high automation of the CBTC signaling
system. Interlocking subsystems in CBTC system not only provides
interlock logic security, but also supports moving block, mix of different
models of trains, and point-type ATP control etc. The paper briefly
describes the architecture of CBTC technology-based interlocking system
城市轨道交通互联互通全局调度系统研究
城市轨道交通互联互通全局调度系统研究
摘要：为了打破城市轨道交通传统单线调度指挥模式在大规模运营网络中日益突出的调度流程繁琐、线路间联动通信差、突发事件处理效率低等问题，提高网络级调度控制能力，大城市的快速发展将是城市轨道交通主要需求的牵引，现有的研究和实践成果将作为基础，通过城市轨道交通多源大数据分析的关键技术，构建城市轨道交通的多源大数据平台，通过全局列车运行计划智能编制、全局列车运行智能调度、全局应急协调指挥等关键技术，实现了全局调度系统的核心功能，开发部署新一代智能互联全局调度系统。从系统层面提高运营效率，节约运营成本，为城市轨道交通互联全局调度系统的建设提供参考和指导。
关键词：城市轨道交通;互联互通;全局调度;研究
1城市轨道交通互联互通相关分析
1.1互联的概念和含义
在城市轨道交通中，互联互通是指车辆、信号、通信、机电、供电等多个部门在不同线路和轨道上的相互兼容。通过协调，可以实现资源共享，降低运营成本，提高资源利用效率和服务水平。此外，它还可以为乘客提供更便携、人性化、智能化的服务，从而实现不同交通网络和线路之间的连接。互联互通是实现多模式、多功能轨道交通网络运营和综合发展的关键。可以建立互联互通、一体化运营的服务体系，提高整个城市交通行业的发展水平。互联包括两个方面：第一，物理层面的互联；该级别是指根据不同线路和设备之间的相互兼容性，采取专业技术和方法，实现整个运营组织的协调，实现不同路线之间的互联互通。这一层面的互联互通主要特点是不同线路上或不同交通系统之间的车辆互联运行，可以保证乘客的出行服务水平，灵活实现多种跨线运营方案，提高整个网络的整体效率。目前，中国轨道交通的物理互联是现有铁路网、高速铁路网和城市轨道交通网的互联。第二，服务级别的连接性；由于运输车辆类型、轨道形式和相关设备性质的限制，在无法实现物理互联的情况下，可以通过便携式、高效和人性化的服务实现运输网络不同线路之间的高效协作，这被称为服务级互联。目前，我国服务水平互联互通主要表现在旅客融合、出行融合、票务服务等方面。
市域铁路中CBTC与CTCS互联互通设计分析
72U城轨交通RBAN RAIL TRANSIT市域铁路中CBTC与CTCS互联互通设计分析张甬涛1，周 欣1，金 捷2，朱锁明1（1．卡斯柯信号有限公司，上海 200436；2．上海申通地铁集团有限公司，上海 200031）摘要：国内核心都市圈的发展规划同时承担拉开城市框架的市域铁路建设提速，市域铁路信号系统的选型需求也日益迫切。结合信号系统行业现状和技术规范，市域铁路信号系统选型主要是CTCS-2+ATO系统、CBTC系统等。地铁CBTC制式和国家铁路CTCS制式的选择与融合需充分讨论。结合车载架构、地面设备、系统软硬件、通信协议等方面两套系统需综合考虑。从市域铁路信号选型的需求出发讨论CTCS-2和CBTC两种方案互相融合及互联互通的可能性。将从CTCS-2和CBTC互相完全融合，互联互通，双套切换的3种不同方案提出相关设计并分析可行性。特别是针对互联互通的需求，对互联互通方案、接口、切换区域和切换流程等进行研究分析，给出详细的方案。互联互通方案比完全融合方案可行性更高。关键词：市域铁路；CBTC；中国列车控制系统；互联互通；设计分析中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)12-0072-06Design Analysis of Interoperability Between CBTC and CTCS in Suburban RailwaysZhang Yongtao1, Zhou Xin1, Jin Jie2, Zhu Suoming1(1. CASCO Signal Ltd., Shanghai 200436, China）（2. Shanghai Shentong Metro Group Co., Ltd., Shanghai 200031, China)Abstract: With the issuance of the development plans for core metropolitan areas in China, and the acceleration of the construction of suburban railways that expand the urban framework, there is an increasingly urgent demand for the selection of signal system modes for suburban railways. In view of the status and technical specifications of the signal system industry, the main signal system modes selected for suburban railways are CTCS-2+ATO system, CBTC system, etc. Therefore, a sufficient discussion is needed for the selection of and integration between CBTC system for metro lines and CTCS system for national railways. The two systems need to be comprehensively considered in terms of onboard equipment architecture, wayside equipment, system software and hardware, communication DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.12.013
城市轨道交通CBTC系统欧标应答器仿真测试平台设计与实现
城市轨道交通CBTC系统欧标应答器仿真测试平台设计与实现
陈宁宁;徐杰;尹逊政
【摘 要】本文基于无线通信的列车控制系统(CBTC)集成测试要求,开发了室内欧标应答器子系统仿真测试软件平台.该平台接收计算机联锁设备的列车进路信息,根据列车位置信息与所在进路信息,发送固定及可变应答器数据报文,模拟多种应答器设备故障情况,如应答器丢失、应答器报文错误、应答器反应延迟等.该仿真测试平台满足了CBTC集成测试应答器相关的测试要求,加速了CBTC系统的软件开发和测试进度.
【期刊名称】《铁路计算机应用》
【年(卷),期】2013(022)012
【总页数】3页(P59-61)
【关键词】基于通信列车控制;计算机联锁;应答器;仿真
【作 者】陈宁宁;徐杰;尹逊政
【作者单位】中国铁道科学研究院 通信信号研究所,北京 100081;中国铁道科学研究院 通信信号研究所,北京 100081;中国铁道科学研究院 通信信号研究所,北京
100081
【正文语种】中 文
【中图分类】U284;TP39
基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC）作为城市轨道交通核心的安全控制子系统，其开发遵从实验室验证到实际线路验证的研发流程。由于系统构成复杂，控制对象具有多目标、多模式、高速度等特点，研发前期阶段需要面向系统需求，最大限度地采用软件模拟仿真实际线路构建系统仿真试验环境。
目前我国城市轨道交通CBTC系统普遍采用符合欧洲铁路标准的应答器设备完成列车位置校准、降级模式下列车授权报文发送等功能。面向城市轨道交通基于通信的列车控制系统的系统集成测试要求，研发室内应答器子系统仿真测试软件平台对CBTC系统自主研发工作至关重要。
1 系统设计原理
CBTC列车控制系统包括地面设备和车载设备。地面设备如计算机联锁、轨旁ATP（列车自动防护-轨旁）、信号机、计轴、应答器等。车载设备如车载ATP（列车自动防护-车载）、BTM（应答器发送接收单元-车载）等。系统有3个控制等级：CTC（连续式列车控制级）、ITC（点式列车控制级）、ILC（联锁级列车控制级）。ILC是车载设备复位后的默认运行等级同时也是最低级的运行等级。ILC通过定位及移动授权的接收可以切换到相应的ITC或更高的CTC运行等级如图1所示。
地铁CBTC技术的研究与发展_刘震
科技与创新┃Science and Technology & Innovation
・10・
2014年 第21期
地铁CBTC技术的研究与发展
刘 震
（中国水电建设集团南方建设投资有限公司，广东 深圳 518024）
摘 要：随着通信技术特别是无线电技术的飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统，用以实现
移动闭塞，减少列车运行间隔，在不增加硬件投资的前提下提高系统的运能。通讯式列车控制（CBTC）系统是一个连
续、自动化的列车控制系统，它是利用无线定位技术侦测列车的位置，是一个不受轨道电路支配、连续、高容量且双向
作用的列车控制系统。
关键词：地铁；CBTC；信号系统；控制系统
中图分类号：U285；U231.7 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）21－0010－02
1 CBTC的起源
传统的列车只能依靠轨道电路作为列车的位置定位，而且列
车的操作指令少、智能化水平低。CBTC系统中的关键技术是双向
无线通信系统、列车定位技术、列车完整性检测等。在双向无线
通信系统中，欧洲普遍使用GSM-R系统，美国则使用扩频通信等
其他种类的无线通信技术。列车定位技术有多种，例如车载设备
的测速—测距系统、全球卫星定位、漏缆、感应环线。
2 CBTC的发展
在CBTC技术系统方面，制订了两项标准，即1999年的
IEEE1474.1标准和2003年发布的IEEE1474.2标准，前者是关
于CBTC性能和功能的规定，后者是对CBTC系统用户界面的
规定。在IEEE1474标准里对CBTC的定义为列车的位置、速
度和方位，它是藉由一个连续的双向通讯环节从车辆电脑到轨
旁电脑来传递的。同样的，在IEEE1474里也有解释，CBTC系
统不需要用轨道电路来侦察列车。现在使用的大部分CBTC系
统都是利用近场电磁感应的环形线路（IL）来传送的。以无线
电频率（RF）传送为基础的较新的CBTC系统正在逐步发展，
基于RSSP-I铁路信号安全通信协议的互联互通CBTC车地通信系统及调试方法的分析
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•ELECTRONICS WORLD・探索与观察
本文阐述了基于UDP/IP的《RSSP1铁路信号安全通信协议
（V1.0）》的优势，介绍了采用安全通信协议的互联互通CBTC系
统车地安全通信解决方案。从此系统的设计原理出发，结合研发过
程和项目实施，本文总结了此通信系统的一般调试方法。
目前，我国各信号厂商，对于城市轨道交通的车-地通信信号
系统，大多采用自家的私有设计，通信协议和网络传输接口等都
不尽相同。为了促进中国城市轨道交通的建设和发展，满足经济
适用、资源共享以及可持续发展的目标，中国城市轨道交通协会
提出，应建立一套可以满足城市轨道交通互联互通的系统，从需
求、产品、工程、运营和维护等各个方面，整体规划，由点及面
的分步实施，最终实现城市轨道交通网络化、共享化运营，线网
建设资源共享。
1 互联互通CBTC系统
服务于城市轨道交通的互联互通CBTC系统，旨在解决装备有
不同信号厂家设备的列车，可以行驶在装备有不同信号厂家轨旁设
备的交通线路上，可以从一条线路无缝的跑到另一条线路，或者另
几条线路，不会出现通信、定位和信号控制的问题。为了达到上述
目标，互联互通信号系统应该采用一种可靠且统一的无线通信系统
作为车-地信息传输的通道。1.1 传输层协议TCP是整个TCP/IP协议族中最重要的协议之一，它在IP协议提
供的不可靠数据服务的基础上，采用了重发技术，为应用程序提供
了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。TCP协议一
般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合。UDP是一种不可靠的、无连接的协议，可以保证应用程序进程
间的通信，与TCP相比，UDP是一种无连接的协议，它的错误检测
功能要弱得多。可以这样说，TCP有助于提供可靠性，而UDP则有
助于提高传输速率。UDP协议一般用于传输数据量大，对可靠性要
求不是很高，但要求速度快的场合。1.2 通信安全协议
铁路信号安全通信协议包括基于TCP/IP的《RSSP-II铁路信号
通信控制系统(CBTC)的城市轨道 交通信号控制系统探究
交通科技与管理45智慧交通与信息技术
1 城市轨道交通信号控制系统
随着科学技术特别是无线通信快速发展，人们对轨道运
行控制系统的需求也不断增大，因此，人们慢慢地开始探究
无线通信的轨道运行控制系统。城市轨道交通信号控制系统
可以通过无线通信去完成列车和地表的两面通信，以及利用
及时报告列车相关信息和计算移动闭塞来代替固定的闭塞路
线实现控制列车的运行等特点。
城市轨道交通信号控制系统可以通过监测列车的情况，
保护列车人员的安全，在确保运行安全和列车安全行驶距离
的情况下，同时最大程度提高列车运行速度。列车的自动
控制系统（简称ATC）是城市轨道交通信号控制系统的核
心。列车自动控制系统主要包括列车自动驾驶子系统（简称
ATO、列车自动监控子系统（简称ATS）、计算机子系统（简
称CBI）、列车自动防护子系统（简称ATP）四个部分构成。
2 我国轨道交通信号控制系统的优缺点
2.1 我国城市轨道交通信号控制系统的优点第一，我国城市轨道交通信号控制系统信息传输容量大、
速率快、效率高，能够实现自动闭塞；轨道系统利用通信控
制系统不仅可以实现移动式的自动闭塞系统，还可以实现固
定自动闭塞系统。自动闭塞系统是一个相对目前来说相对先
进的列车信号控制系统，它可以很好地使用计算机技术、无
线通信技术等一些高水平技术，以此改善轨道交通行驶的效
果，还可以确保列车的安全运行。当列车在某一个车厢因停
电等原因被紧急停车，列车轨道车厢控制系统就会自动向其
他列车区间快速发出信号，保证其他列车区间能够及时接收
到有问题的列车区间发送信号做出降速或停车动作。
轨道交通信号控制系统配有感应器、控制器等无线硬件
设备，列车能通过这些无线设备与其他路线设备进行信息传
输，互相发送列车当前所处位置、运行速度、运行状态等重
要的信息。列车控制系统会通过列车前方道路的路况等客观
因素结合接收到的列车信息对列车接下来的行驶方案进行智
能调节，以此保证列车运行速度和保持列车间合适的距离。
目前我国的自动闭塞系统通过地面供应和轨道设备将列
基于WLAN的CBTC系统车—地通信越区切换性能分析与研究
基于WLAN的CBTC系统车—地通信越区切换性能分析与研究
基于WLAN的CBTC系统车—地通信越区切换性能分析与研究
摘要：CBTC（Communication-Based Train Control）系统是一种现代化的列车信号与控制系统，广泛应用于城市轨道交通系统中。作为CBTC系统的重要组成部分，车—地通信的性能对整个系统的安全性和高效性起着决定性的作用。目前，CBTC系统中车—地通信一般采用WLAN（Wireless Local Area
Network）技术实现，然而，车—地通信的越区切换性能对于确保列车运行的连续性和可靠性至关重要。本文通过对基于WLAN的CBTC系统车—地通信越区切换性能的分析与研究，旨在提出改进车—地通信性能的方法。
1. 引言
CBTC系统是一种先进的列车信号与控制系统，通过无线通信实现列车之间和列车与控制中心之间的信息传递和控制。车—地通信是CBTC系统的核心，它包括列车与地面设备之间的信息交换和实时传输。而车—地通信的越区切换性能直接影响到列车的运行连续性和系统的可靠性。
2. 涉及技术与标准
在CBTC系统中，车—地通信一般采用WLAN技术实现，以满足大容量、高可靠性和实时性等要求。而WLAN的越区切换问题成为制约车—地通信性能的重要因素。根据相关标准，CBTC系统的越区切换性能需要满足一定的要求，例如，越区切换成功率、延迟和稳定性等。
3. 越区切换性能的影响因素 CBTC系统车—地通信的越区切换性能受到多个因素的影响。首先，无线信号的强度和质量是影响切换性能的重要因素。其次，终端设备和基站的切换策略、切换触发条件和切换时机也会对切换性能产生影响。此外，系统的负载情况和网络拓扑结构也是影响性能的因素。
4. 性能分析与评估方法
为了分析和评估车—地通信的越区切换性能，需要采用适当的方法。首先，可以通过实地测试和数据采集来获取实际的切换性能数据，例如，切换成功率、切换延迟和切换稳定性等。其次，可以使用仿真工具对CBTC系统进行建模，并通过仿真实验来模拟和评估不同场景下的切换性能。