8-城市轨道交通CBTC系统(都市学院)

❖计轴（辅助列车检测设备）。为未装备 CBTC的列车提供安全的检测功能。在CBTC 故障时，此功能用作后备列车检测系统。
CBTC概述
➢自动列车监控子系统 包括运行控制中心（OCC）设备、位 于轨旁的自动列车监控子系统设备， 列车运行的自动和人工监控由轨旁和车 载子系统共同完成。
❖运营控制中心（OCC），有三种基本类 型的ATS工作站。
CBTC系统运行模式
CBTC系统运行模式
➢CBTC配置的列车。
➢列车的运行模式取决于下列开关的位置： 方向控制器；主开关；CBTC模式开关； 旁路开关（CBTC旁路和车门旁路）。
➢列车的运行模式
CBTC系统运行模式

ATO ATPM RM
BY OFF
列车自动运行模式
在ATO和ATS控制和ATP限制下，列车自 动运行。列车司机或ATO开关车门。列 车司机或ATO启动列车的自动运行。
列车两端的车载设备都停止运行。
CBTC系统运行模式
非CBTC列车 ➢CBTC系统允许非CBCT列车在线上运行。
非CBTC列车是指未安装CBTC车载设备的 列车。
➢非CBTC列车依据信号机显示行车，司机负 责列车运行并保证遵循线路限速。
➢对非CBTC列车的进路请求由控制中心调度 员完成。
CBTC系统运行模式
AT列车人工运行模式 通过机车中的TOD显示的ATP限制，列车 司机驾驶列车。
受限列车人工运行模 式
该模式是降级的运行模式，列车运行具 有最高限速。在这种模式下，列车司机 负责遵循信号显示及其他方面的规章制 度。
旁路列车运行模式
所有车载控制器的输出被旁路。列车驾 驶的责任完全落在列车司机的身上。
切除运行模式
扩展设备。一个ATP（三取二）子系 统和一个ATO（1：1热备用）子系统 安装在列车的一头（车厢A），同样 的一套子系统（一套ATP和一套ATO） 安装在另外一头，车厢B。
子系统和设备的详细描述
轨旁骨干网络 ➢轨旁骨干网络WBN是AP，ZC，CC 和中央
ATS子系统间的通信媒介。轨旁骨干网络 WBN由骨干交换机组成，交互连接到两个 独立的单模光缆的环式拓扑结构。这些骨 干交换机安装在信号设备室，位于地铁站， 相互之间的距离不超过10公里。
CBTC功能描述
➢CC从车辆车门电路（或控制器）处获得 “所有门关闭”的安全输入信息。
➢站台屏蔽门的状态信息由ZC接收。 ➢停站结束后，司机可以人工关闭车门。 ➢发车联锁
➢只有满足下列条件，CC才会允许列车发车： 1）车门已关闭并锁闭 2）MAL足够允许列车发车 3）ATS的扣车指令未生效 4）站台屏蔽门关闭并锁闭
➢数据通信子系统（DCS）
❖数据通信子系统在CBTC组成部分间采用 UDP/IP协议，提供双向安全数据通信，提 供了一个开放机构界面。
CBTC概述
➢车载子系统
❖车载控制器是安全的车载子系统，确定列车位置； 使用接收到的障碍物位置信号和来自区域控制器 的移动授权，提供安全的列车自动保护和非安全 的列车自动运行。
• 区域操作 ➢配备CBTC的列车在CBTC区域内，将在
ATP限制和CBTC系统的防护下运行。列车 能够由列车司机人工控制，或由CBTC系统 自动控制。 ➢列车进入CBTC区域 ➢列车离开CBTC区域
系统遵循的原则
移动闭塞原则 ➢基于CBTC的移动闭塞系统的主要设计目标
是在维持系统安全性的同时，通过改良的 位置分辨能力和移动授权更新率，提供更 大的运能，缩短列车间间隔距离。系统的 设计原则就是“目标距离”。 ➢CBTC系统的原则包括的内容
➢采用移动闭塞原则设定MAL。
系统遵循的原则
轨道数据库 ➢车载和轨旁CBTC子系统都使用轨道数据库。
每个CC的内存中都有轨道数据库，该数据 库至少涵盖其准备运行的整条线路。在维 护（更改数据库内容）或安排列车行驶到 一条系统很少使用的线路时，都必须更新 车载数据库，完善或更新CC的内容。 ➢如果一个CC需要特殊的轨道数据，数据库 服务器将通过发送一系列包含所需轨道数 据的信息，回应该请求。
城市轨道交通信号与通信系统
----城市轨道交通CBTC系统
内容提要
• 1.了解CBTC系统结构 • 2.熟悉CBTC系统子系统和组成设备 • 3.掌握CBTC系统运行模式 • 4.掌握CBTC系统功能
CBTC概述
• 系统结构
➢ 基于通信的列车运行控制系统Communication -
Based Train Control—简称CBTC系统,。不仅 适用于新建的各种城市轨道交通，也适用 于旧线改造、不同编组运行以及不同线路 的跨线运行。
系统遵循的原则
➢ 由CBTC车载设备完成高分辨率的列车位置定位。 ➢ 该列车位置的信息和其他列车的状态数据，与
CBTC轨旁设备的通信，通过CBTC列车到轨旁 的数据通信连接进行。 ➢ 通过CBTC轨旁设备，确定每辆配备CBTC列车 的移动授权限制信息，基于列车位置信息和外部 联锁输入。 ➢ 这些授权限制和其他列车的控制数据，与相应列 车的通信，通过CBTC轨旁至列车数据通信连接 进行。 ➢ ATP速度/距离曲线的确定和执行通过CBTC车载 设备完成。
❖外围的车载子系统的设备包括：数据无线电台， 两个速度传感器，一个查询器天线和一个列车司 机显示器（以一侧司机室计）。
CBTC概述
➢ 轨旁子系统 ❖区域控制器（ZC），属于安全装置，已知
障碍物位置信息的情况下，决定在该区域 内所有列车的运行许可。
❖对象控制器（OC），安全控制并显示与轨 旁设备的接口，包括转辙机、屏蔽门、防 淹门、信号以及计轴主机设备等。
CBTC功能描述
➢速度自动调节 ➢程序站停 ➢车门控制 ➢运行等级 ➢折返 ➢跳停 ➢扣车 ➢未达站台和越过站台
CBTC功能描述
• 列车自动监控（ATS）功能
➢ATS提供控制和监督设备，对CBTC子系统 及其外部系统接口进行监控。ATS监视并显 示实际运营的CBTC列车位置，位置由每列 车通过DCS报告。它可自动调节列车的运 行等级和停站时间，以维持时刻表和运行 间隔。还能进行人工操作控制-通过DCS对 所有或其中一辆到站列车进行扣车/缓解扣 车，制定/撤销速度限制，使用区域控制器 临时关闭/打开某一区域。ATS设计有数个 控制等级或模式，可将因操作调度异常或 设备故障而产生的不良影响降至最低。
系统遵循的原则
列车位置追踪 ➢ 计算有装备的列车位置（车载定位）：仅涉及车
载控制器。 ➢ 在轨旁追踪列车：通过ZC和ATS追踪任何种类的
列车。 ➢ 位于网络中某几个点上的应答器的检测：每个应
答器发出一个ID，用于识别它所在轨道段的位置 和它的偏移量。 ➢ 列车位移测量 ➢ 道岔指示（为了在列车通过该道岔时更新列车位 置）
➢列车控制子系统和设备使用UDP/IP协议，可 直接进行互相通信。
➢数据通信子系统的设计方式，不依赖任何轨 旁设备（如接入点、以太网连接、无线调制解 调器、路由器、交换机等）和/或车载设备， 不会影响性能。
子系统和设备的详细描述
DCS车载网络 ➢每列列车上的两套移动电台MR分别
安装在列车的两端，每端一套。 ➢ 车内通信采用双绞线连接的以太网
系统遵循的原则
➢自CBTC轨旁设备与外部联锁的通信及CBTC优 先命令，以及到外部联锁和CBTC轨旁设备外 部联锁状态的通信，以支持CBTC的操作。
➢自一个CBTC轨旁控制器到相邻轨旁控制器的 必要信息的通信，支持列车控制的传递。
➢一列列车内多套CBTC车载设备间必要信息的 通信，支持CBTC运行。
CBTC功能描述
➢紧急制动
➢列车紧急制动系统，能使列车在安全制动模式 所确定的停车距离内停车。紧急制动一经激活， 在列车完全停车前就不会缓解。
➢进路联锁
➢CBTC提供的进路联锁功能与传统联锁相同， 可防止列车相撞和脱轨。该功能在ZC内实施， 包括：列车进入联锁区之前进行进路定时或接 近锁闭，以及在列车进入联锁区后对进路进行 锁闭（进路锁闭）
子系统和设备的详细描述
➢车载子系统主要包括如下设备： ➢ATP/ATO机箱。 ➢外围设备的机笼。 ➢接口板 ➢列车司机显示器
子系统和设备的详细描述
轨旁子系统 ➢区域控制器。 ➢对象控制器 ➢数据库存储单元
子系统和设备的详细描述
自动列车监控（ATS）子系统 ➢ATS的硬件描述 ➢ATS计算机系统硬件概述
CBTC功能描述
➢ 工作区域防护 ➢紧急关闭 ➢受限进路的防护 ➢运行方向反向联锁 ➢偏移防护 ➢发车联锁 ➢速度变化及打滑/空转测定 ➢轮径确认及磨损补偿
CBTC功能描述
• 列车自动运行（ATO）功能
➢CBTC系统的一般性列车自动运行和监控功 能由ATO子系统完成。在车辆运行过程中， ATO子系统执行其规定功能，同时与ATP交 换数据。ATP认为系统配置适当，可以进入 ATO操作模式后，即向ATO发送模式选择信 息和激活指令。然后，ATO使用固定储存 在数据库中的车站和进路信息，执行程序 站停。在人工ATP模式下，ATO的功能性会 受到限制。
-接口
CBTC概述
• 系统功能摘要
➢ 车载控制器负责安全的列车位置定位功能。车载 控制器存有列车运行的整个线路的轨道数据库。
➢ 根据控制区内所有车辆的位置、方向和速度，其 他障碍物的位置，速度限制和计划进路，区域控 制器通过数据通信子系统，用无线发出移动授权 限制指令（MAL）给该区域内的所有列车。
系统遵循的原则
➢ CC功能和ZC追踪需要列车确定它的两端 位置。包括两种类型的位置 ➢安全位置和非安全位置
移动授权限制MAL 联锁功能
CBTC功能描述
• CBTC功能描述 ➢CBTC系统可提供列车自动保护（ATP）、
列车自动运行（ATO）和列车自动监控 （ATS）功能。在冲突、超速及其它危险条 件下，ATP功能可提供故障安全防护。该项 功能优先于ATO和ATS功能。ATO功能可在 ATP设定的防护限度内完成列车的基本运行 功能。ATS功能可提供系统的状态信息、监 控系统运行并对系统各个功能进行自动控 制。