地铁CBTC信号系统原理及分类
城市轨道交通信号系统
城市轨道交通信号系统
目录
一、概述
二、列车自动控制系统（ATC系统）分类
三、列车自动控制系统的基本功能
四、列车自动控制系统的监控运行模式
五、基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC）
六、影响列车运行能力的因素
一、概述
城市轨道交通信号系统是整个轨道交通自动化控制系统中的重要组成部分，其作用：
1. 保障列车运营安全；
2. 提高运输能力；
3. 实现快速、有序、高密度行车调度指挥。
由于城市轨道交通运营安全、准点率要求高，行车密度大，信号系统一般均采用列车自动控制系统（ATC），包括：
1. 列车自监控系统（ATS）
2. 列车自动防护系统（ATP）
3. 列车自动运行系统（ATO）
二、列车自动控制系统（ATC）分类
1. 按列车控制方式可分为：台阶式和曲线式，台阶式→曲线式；
2. 按闭塞方式可分为：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞，固定闭塞→准移动闭塞→移动闭塞。
3. 按信息传输方式可分为：点式和连续式，点式→连续式。
按上述列车速度控制方式、闭塞方式、信息传输方式的不同搭配组合，可组成：
1. 点式ATC系统（点状的曲线式固定闭塞ATC系统）
2. 固定闭塞ATC系统（连续的台阶式固定闭塞ATC系统）
3. 准移动闭塞ATC系统（连续的曲线式固定闭塞ATC系统）
4. 移动闭塞ATC系统（连续的曲线式移动闭塞ATC系统）
1. 点式ATC系统
通过安装在两钢轨之间点式应答器向运行中的列车车载设备传送信息，轨道电路（或计轴）仅用于检查列车的占用情况。
列车运行获得的信息始终是不连续的，列车必须运行至应答器上方才能获得信息，实现变速，其行车效率较低。目前作为移动闭塞（CBTC）系统的降级（后备）模式使用。
CBTC系统
LOGO
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。
LOGO
2、CBTC的特性
CBTC相比传统的铁路信号系统有如下特性： 不须繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺 设及维护成本。 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。
LOGO
(2)LCF-300型CBTC系统
LCF-300型CBTC系统是北京交控科技有限公司依托北京交 通大学、轨道交通控制与安全国家重点实验室、轨道交通运 行控制国家工程研究中心自主创新研发的，目前在国内应用 最成熟的一套ATC系统。 LCF-300型CBTC系统是一个基于无线的移动闭塞系统，实 现了工程化的拼图式产品体系，且轨旁设备少、设备体积小、 价格低；根据列车自主定位，通过计算后续列车的位置，给 出最佳制动曲线，切实提高了区间的通过能力；通过与车辆 的配合，实现了开门状态下的折返，节省了折返换端时间， 提高了系统的折返能力；完整的驾驶台和完备的数据记录故 障诊断功能。
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
地铁CBTC系统是一种基于无线通信和计算机网络技术的列车信号系统，用于实现地铁列车的精确控制和调度。CBTC系统通过实时监测列车位置和速度，可以保证列车之间的安全距离，并优化列车运行效率。CBTC系统在实际运行过程中也可能会遇到各种故障，下面对一些常见的故障进行分析。
CBTC系统可能会出现传输故障，如无线信号中断或传输延迟。这会导致列车位置和速度信息不能及时更新，从而影响列车行驶的安全性和准确性。为了解决这个问题，CBTC系统通常会采用冗余设计，如多通道无线传输或备份网络连接，以提高系统的可靠性。
CBTC系统还可能会受到恶劣天气条件的影响，如大雾或暴雨天气。这些天气条件会降低信号的传输质量，从而影响CBTC系统的性能。为了应对这个问题，CBTC系统通常会采用降低列车速度或增加安全距离等措施，以确保列车行驶的安全性。
CBTC系统还可能会受到人为破坏或恶意攻击的影响。这可能包括非法入侵系统、篡改数据或破坏设备等行为。为了防止这种情况的发生，CBTC系统通常会采用严格的安全措施和加密技术，以确保系统的安全性和稳定性。
地铁CBTC系统是一种复杂的信号系统，用于实现地铁列车的精确控制和调度。CBTC 系统在实际运行过程中也可能会遇到各种故障，如传输故障、硬件故障、恶劣天气条件和人为破坏等。为了确保CBTC系统的可靠性和稳定性，需要采取相应的措施来防止和解决这些故障。
城市轨道交通信号系统的介绍
城市轨道交通信号系统简介
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一、信号系统简介 二、信号系统的构成与功能 三、CBTC系统介绍 四、主要信号设备简介 五、信号系统运营模式 六、信号系统工期
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信号系统工期
信号系统施工总工期一般约10个月左右，主要影响因素如下： • 室外电缆支架安装、电缆敷设：洞通；相关材料一般由施工单位自
行采购，施工图由设计院提供。 • 轨旁信号设备安装：长轨通，集成商供货；信号机、转辙机一般由
• 过轨钢管采用预埋 DN100/DN50无缝镀锌钢 管。
• 预埋钢管的弯曲半径R不 得小于600mm，伸出管 口与轨面齐平。
• 原则上预埋钢管的伸出 管口应紧贴隧道壁（或 中隔墙）边墙。
• 在施工时及施工后应用 木塞或塑料盖堵住管口 ，切忌水泥等杂物进入 、堵塞钢管，务必确保 所埋钢管管内畅通。管 口不应有毛刺，以免损 伤电缆。
• 沿钢轨和道床铺设，对轨道专业的 维护有一定的影响。
远程终端盒 (RTB)
远端馈电盒 (RTB)
至
馈电设备
VCC
地铁CBTC信号系统
地铁CBTC信号系统
北京地铁通号公司赵炜
概述：
移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称CBTC）ATC系统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。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。
地铁CBTC信号系统技术交流
北京地铁通号公司
总工
赵炜
2010年5月
地铁CBTC信号系统
地铁信号系统是地铁运输系统中，保证行车安全、提高区间和车站通过能力的手动控制、自动控制及远程控制技术的总称，是地铁行车调度依据行车计划或运力需求组织行车，并按一定的闭塞方式指挥列车安全、正点运行的重要设备系统，具有下达行车指令、办理列车进路、开放信号并指挥行车的基本功能。北京地铁信号系统随着核心技术的不断进步，其设备构成、主要功能均不断得到了完善和提高，尤其是列车运行控制方式和信号系统闭塞方式发生了根本性的变革。
• 简介CBTC信号系统构成及原理
• 目前面临的问题及对策
• CBTC信号系统的优点
北京地铁2009年运营线路图
地铁CBTC信号系统列车自动控制系统
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：
—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）
—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）
—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）
CBTC系统介绍
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交通科技与管理
智慧交通与信息技术
CBTC 系统介绍
蔡晓思,陈惠婷,周慧琴
（浙江师范大学工学院,浙江 金华 321000）
摘 要：面对密度、速度以及大客流的快速增长而带来的压力，CBTC 系统作为当前主流信号系统的应用模式，无疑成为提高地铁线路运营效率的最佳措施。本文主要介绍了CBTC 系统的结构和特点。关键词：CBTC 系统；特点；应用
中图分类号：U231.7 文献标识码：A
0 引言
CBTC 系统是一个安全的、具有高可靠性、高稳定性的基于无线通信的列车自动控制系统，广泛应用于城市轨道交通运输中。它的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。
1 BiTRACON 型CBTC 信号系统
（1）系统介绍。BiTRAC0N 信号系统由列车自动监控
（ATS）、计算机联锁（CBI）、车载控制器（CC）、区域
控制器（ZC）、维护支持（MMS）、数据通信（DCS）6个
子系统组成，实现列车自动监督、列车自动防护、列车自动
驾驶等功能，BiTRAC0N 系统支持三种控制等级：CBTC 控
制、点式控制和联锁级控制，还具备全自动无人驾驶(UTO)
功能[1]。（2）系统特点。BiTRAC0N 系统支持地铁、轻轨、
有轨电车、城际铁路、电气化铁路等多领域的细分市场商用，
可满足国内外持续增长的高安全、高可靠、高效率的轨道交
通业务需要[2] 。（3）系统应用。现已应用于沈阳地铁1和
2号线、成都地铁1和10号线、深圳地铁3号线、西安地铁
2号线、杭州地铁1和4号线、成都地铁2号线、郑州地铁
CBTC系统讲解学习-2022年学习资料
LOGO-Contents-CBTC的概念-2-CBTC的特性-3-CBTC的结构图-4-CBTC的子系统 介绍
LOGO-Contents-5-CBTC的工作原理-6-国外CBTC的发展-我国CBTC的发展-8-CBT 的关键技术
LOGO-1、CBTC的概念-CBTCCommunication Based Train Control系 是一个安-全的，具有高可靠性、高稳定性的基于无线通信的列车自动控-制系统，现较广泛的应用于城市轨道交通运输 。它的特点是-用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替-轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。 基于无线通信的CBTC是指通过无线通信方式（而不是轨道-电路，来确定列车位置和实现车一地双向实时通信。列车 -过轨道上的应答器，确定列车绝对位置，轨旁CBTC设备，根据-各列车的当前位置、运行方向、速度等要素，向所 辖的列车-发送“移动授权条件”，即向列车传送运行的距离、最高的运-行速度，从而保证列车间的安全间隔距离。
LOGO-5、CBTC工作原理-CBTC系统是指通过WLAN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 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 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 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 地面设备的通信。-轨旁的核心设备是区域控制器ZC,它负责管理运行在其管-辖范围内的所有列车。
地铁CBTC信号系统原理及分类
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。
城市轨道交通信号系统介绍
800m WIN Base Station
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7 CBTC后备信号系统方案
• 后备系统根据功能需求不同，配置方案上也有所区别：
① ② ③ 联锁级：由计轴器、转辙机、信号机和联锁设备构成基本后备信号系统 ，实现自动站间闭塞功能。 点式ATP级：在联锁级配置基础上，通过地面点式设备和车载ATP设备实 现ATP的保护功能。 点式ATO级：在点式ATP级的基础上增加车载设备的ATO功能。
轨旁设置无线接入点AP和定向天线 采用冗余配置，AP之间的间隔平均 200~400m。 在频率覆盖方面相邻AP点之间设计 为重叠覆盖，使得任何一个AP点的 故障均不影响整个系统的正常运行 。 隧道侧壁或立柱安装，对轨道及附 近设备无影响。
•
•
方向性天线
•
轨旁设备
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5 漏泄电缆方式
• • • • 特点是场强覆盖较好、均匀，抗干扰能力强。 通信采用专用扩频通信标准，也可采用IEEE802.11标准，通信速率较高。 单点AP的控制距离通常达600~800m。 可安装在线路顶部，也可安装在道床中间和侧壁。
列车自动监控 （ATS）子系统
ATC系统
列车自动防护 （ATP）子系统 列车自动运行 （ATO）子系统
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控制中心
车辆段
骨干网
试车线
培训中心
设备集中站
徐州地铁一号线CBTC信号系统设计
徐州地铁一号线CBTC信号系统设计摘要：CBTC技术是一种采用先进的通信、计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式，实现列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大。本文重点介绍了徐州地铁一号线CBTC信号系统的设计，详细阐述了CBTC系统的总体构成、主要功能及系统原理。
关键词：CBTC;ATP;ATS;ATO;联锁
徐州市城市轨道交通一号线一期工程西端起点位于龟山西侧的路窝村站，止于高铁徐州东站站，采用高可靠、高安全、先进的、完善的CBTC 信号系统。
1CBTC系统总体构成
正线配置完整的ATC系统，包括列车自动监控子系统、连续式列车移动控制子系统、计算机联锁子系统，以及数据通信子系统，正线信号系统的构成。此外，在控制中心、设备集中站和维护部配置了相应的维护监测子系统设备。试车线配置与正线一致的ATP轨旁设备及相应的试验设备，提供试车功能。培训中心设置具有地面和车载ATC功能培训设施，提供培训功能。车辆段/停车场配置相应的信号设备。
ATS子系统由控制中心设备和分布于全线设备集中站、非设备集中站设备组成，通过冗余的网络连接。控制中心的应用服务器和数据库服务器充分考虑了冗余设置，以便提高系统的可用度。当一台服务器故障时系统自动切换到备机运行，不影响系统的正常运行。ATP/ATO子系统在连续式通信条件下，列车自动防护和列车自动驾驶功能保证列车的安全监督和连续运行。正线联锁子系统配置了3套西门子SICAS联锁，位于杏山子、徐州火车站及徐州东站。车辆段/停车场系统由联锁系统和信号集中监测设
备构成。联锁系统是一个SIL4级别的安全子系统，可以保证安全高效的控制进路，管理现场转辙机，信号机等室外设备。DCS子系统由多个物理完全独立的子系统有线网络和车-地通信无线网络组成。无线LTE通信系统，为轨旁和车载子系统之间提供了透明、连续、双向、基于LTE的数据传输，保证了列车控制应用系统在轨道交通系统中的通畅运行以及车地之间连续大容量的数据传输，通信通过漏缆实现。
CBTC系统功能介绍和技术分析ppt课件
相反的列车进路保护: 区段区域及方向锁闭
管理列车运行方向（2/2）
双向运行区域
区段方向锁闭状态
联锁设备
区域控制器
1/ 联锁设区段把方向锁闭状态发送给区域控制器
2/ 区域控制器发送移动授权
车门安全和屏蔽门安全保护功能是管理相关开门和关门的动作，并保证乘客的安全乘车 这个功能具体包括下面功能: 在站台授权车门和屏蔽门的打开和关闭 发出车门和屏蔽门开门命令 发出车门和屏蔽门关门命令
未旁路的区段
道岔可以动作
旁路的区段
旁路区段故障(1/5)
旁路区段故障(2/5)
旁路区段故障(3/5)
旁路区段故障(4/5)
旁路区段故障(5/5)
*
加快人工进路延时解锁时间
车载
区域控制器
联锁设备
信号相关数据（停车保证请求）
1/ 联锁设备要求一个人工进路延时解锁
2/ 一个停车保证和新的移动授权被请求
被区域控制器检测到得空闲区段
进路保护: 联锁保护 (1/3)
冲突进路保护
联锁设备
区域控制器
进路设置状态
1/ 联锁设备管理冲突进路和发送进路设置状态给区域控制器
2/ 区域控制器发送移动授权给车载设备
主要有三种进路保护: 联锁保护 接近锁闭 保护区段锁闭
联锁保护包括:
进路保护: 联锁保护(2/3)
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
地铁通信制订列车控制（CBTC）系统是一种先进的列车信号系统，它通过无线通信技术和信号处理算法，实现对地铁列车的实时监控和控制。CBTC系统具有高精度、高安全性和高可靠性等特点，但它也存在一些故障问题。
CBTC系统信号系统的分析非常重要，因为它直接影响到列车的调度和运行。CBTC系统的信号系统是由一系列的信号设备和传感器组成的，包括基站、车载设备、非接触式传感器等。这些设备能够感知列车的位置、速度和运行状态，并通过无线通信技术将数据传输到控制中心。在控制中心，运营人员可以根据实时的列车位置和运行状态，进行列车的调度和控制。
CBTC系统信号系统也面临一些故障问题。其中最常见的故障是信号设备的故障，例如基站故障或车载设备故障。这些故障会导致列车无法与控制中心进行通信，从而影响列车的调度和运行。非接触式传感器的故障也会影响CBTC系统的性能，因为它们无法准确地感知列车的位置和运行状态。
对于CBTC系统的故障问题，需要采取一系列的措施进行分析和解决。需要进行系统的故障诊断和排除，确定具体的故障原因和位置。需要及时修复故障设备，保证系统的正常运行。还可以通过系统的备份和冗余设计来提高系统的可靠性和容错性，减少故障的发生和影响。对于CBTC系统的信号设备，需要进行定期的维护和检查，以确保其性能和可靠性。
CBTC原理
一、概述
2、CBTC概述
CBTC全称为Communication Based Train Control System，即基于无线通信的 列车自动控制系统。该系统是一种采用先进的 通信、计算机技术，连续控制、监测列车运行 的信号系统。它的特点是实现了列车和轨旁的 双向通信，用无线双向通信代替轨道电路实现 了对列车运行的控制，有效、安全地提高线路 通过能力并缩短行车间隔。
一、概述
3、闭塞方式概述
正常情况下，列车采用移动闭塞方式运行，当 信号系统故障时，列车可采用固定闭塞方式运 行。
一、概述
3、 闭塞方式概述
移动闭塞：
移动闭塞系统是一种区间不分割、根据连续 检测先行列车位置和速度进行列车运行间隔 控制的列车安全系统。系统把先行列车的后 部看作是假想的闭塞区间，这个假想的闭塞 区间随着列车的移动而移动，所以叫作移动 闭塞。
CBTC原理
目录
一、概述 二、信号系统构架 三、车载设备 四、轨旁设备 五、车站设备 六、故障处理
一、概述 1、信号系统原理
地铁采用的信号系统是由自仪泰雷兹联合 体提供的CBTC系统。该信号系统分为CBTC模 式和后备模式两种，在CBTC模式下列车以移 动闭塞方式运行，而在后备模式下列车以双红 灯防护的固定闭塞方式运行。
1）电子联锁模块（MEI）：接受轨旁设备（道岔、信 号机、计轴等）的状态并确保联锁的安全性，它是个二 取一的冗余系统；
教学课件-城市轨道交通CBTC信号系统简介
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准移动闭塞
准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭塞进了一步。它通过采用报文式轨道电路辅之环线 或应答器来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,后续列车可根 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。该系统减少了阶梯式控制的安全保护距离 对列车运行间隔的影响，提高了列车控制的精度和行车效率，使得司机在驾驶中比较轻松，不需要 进行频繁的制动、牵引，可以达到较好的节能效果，提高乘客的乘坐舒适度。但准移动闭塞中后续 列车的最大目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。
教学课件-城市轨道交通 CBTC信号系统简介
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课件版权所有人姓名：陈亮
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地面ATP/ATO （区域控制器ZC+数据存储单元DSU）
控制和监视 移动闭塞
城市轨道交通信号CBTC系统控制探讨
城市轨道交通信号CBTC系统控制探讨
随着城市轨道交通系统的快速发展，车辆密度越来越高，因此，现代的城市轨道交通信号控制系统不仅要求可靠性高，而且还要求具有较高的性能和灵活性。城市轨道交通信号控制系统现已演变成一种新的通信技术，称为“列车控制信号”，简称CBTC。 CBTC 是一种先进的列车控制系统，它仅基于车载设备和地面设备之间的通信连接，从而提高了轨道交通系统的安全性和可靠性。
CBTC系统的设计原则是始终考虑安全性优先，在实现车辆间间距的同时，保证系统高度可靠。 CBTC系统最显着的特点是其分布式结构，其工作方式也有很大差异。在CBTC系统中，每个区段的控制与车辆的控制都交给了区段的控制器。这种分布式结构可以增强系统的可靠性，并使交通系统更加灵活和智能化。
CBTC系统的控制策略包括两个重要的控制：速度控制和停车控制。当列车通过铁路时，列车的控制器将与列车无线通信，响应列车的请求并发送相应的控制命令。在CBTC 系统中，列车控制器是非常重要的设备。 CBTC系统通过列车控制器安全地控制列车的速度和停车位置。
CBTC技术的实现需要几个关键因素：车载装置、货车控制系统、通信信道和信号处理程序。由于CBTC系统非常依赖于通信信道，因此信道的带宽、速度和鲁棒性将对系统的总性能产生重要影响。此外，需要高性能的处理器来处理大量现场数据和适应不断变化的环境。
CBTC系统设计中的一个挑战是如何准确和精确地测量列车的位置和速度。如果列车的位置和速度测量不够准确，可能会导致信号控制系统出现问题。一些现代化的测量技术，如差分全球卫星定位系统（DGPS）和卫星激光测距（LDS）已经被用于CBTC系统中。
地铁CBTC信号系统的分析及研究
地铁CBTC信号系统的分析及研究
摘要：CBTC，即列车运行控制系统，是现今城市地铁运行的重要系统。在本文中，将就地铁CBTC信号系统进行一定的分析与研究。
关键词：地铁；CBTC；信号系统
1 引言
CBTC是现今地铁运行中非常重要的系统类型，在实际运行中，该系统并不通过轨道电路对列车相关设备信息进行传递，而是通过车地通信方式的应用对列车
运行中的相关信息进行传递，即通过轨旁设备、车载设备的应用对控制中心同运
行列车间对信息进行交换，以此以更为稳定、高效的方式对速度控制功能进行实现。在该系统中，系统在对车地联系进行建立之后，使列车运行中的状态以及命
令等能够在地面、列车间实现交换，在对列车相对距离以及准确位置进行确定的
同时对列车的安全间隔作出保证。
2 CTBC系统原理
CTBC是一种支持移动闭塞的控制系统。对于该闭塞技术来说，其在实际应用中主要靠轨旁设备同车载设备的不间断通信来实现，即列车在运行的过程中时刻
地向地面发送代表位置、方向、标识以及速度等信息，而控制中心在接收到这部
分信息之后，则能够在对列车动态位置、目前速度等参数进行一系列计算之后获
得其最大制动距离。该制动距离加上列车的长度，再加上列车的防护距离，则共
同对其同步移动虚拟分区进行了实现。在对安全距离良好保证的情况下，对于两
个距离较近的闭塞分区，在实际运行中则能够以较小的间隔前进，使列车在较小
间隔、较高速度的情况下获得运营效率的提升。
3 CTBC系统分类
3.1 交叉感应环线技术
在该技术中，通过敷设在钢轨间的交叉环线作为传输媒介，在现今我国城市
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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 BasedTrain 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。