基于通信的列车控制系统
基于通信的轨道交通列车运行控制系统
内燃机与配件0引言在轨道交通列车运行期间，为确保其安全并提升其运输效率，有必要选择使用具有较高可靠性且性能先进的列车运行控制系统。
虽然国内铁路列车运行控制系统发展时间较长，且基础牢固，但始终难以与铁路客运专线以及城市轨道交通发展的需求相适应，尤其是列控系统始终依赖引进。
为此，我国要尽快发展与国情相适应的列控系统。
由此可见，深入研究并分析基于通信的轨道交通列车运行控制系统十分有必要。
1轨道交通列控系统发展历程阐释轨道交通运行控制系统在长期实践发展的过程中，已经经历过多次变革。
特别是在列车速度以及密度加大的背景下，以车载信号控制为基础的轨道交通发展成绩斐然，进而成功研发出列车自动防护系统，提高了列车运行的安全性与效率[1]。
但最初阶段，因轨道电路信息量不多，选择以台阶方式为基础的速度控制固定闭塞系统，要求列车之间要保留多个闭塞分区，以当做安全间隔使用。
在列车乘客数量增多以后，即要求既有线路尽可能增加列车数量与乘客的容量。
在不对车辆和轨道设施升级的情况下，实现了准移动闭塞系统的推广应用，能够更为灵活地控制列车的安全间隔。
但在各分区内，仅容许一列车占用。
长期以来，为使列车追踪间隔成功压缩，致力于移动闭塞的研发，而后续列车则以前行列车的车尾作为跟踪运行的主要目标。
地-车大容量是移动闭塞系统的重点，并且借助双向信息传输形式，以增强列车定位的准确性[2]。
现阶段，ATP系统在地-车信息传递方面，一般可采用轨道电路所传输的编码信息，或者是使用独立通信系统。
而前者则通过对数字编码轨道电路的使用，能够从轨道向列车传输单向的信息，但因带宽不达标且可用频率有限，所以实际传输的信息量也十分有限。
后者可实现传输信息的双向性与大容量目标。
上世纪八十年代，欧洲成功研发出可在城市轨道交通中使用的轨道交通列车运行控制系统，并且通过试验得到了验证。
2基于通信的轨道交通列车运行控制系统轨道交通列车运行控制系统的发展时间并不短，且在其发展期间经历了多次变革与升级，而以通信为基础的系统研发则是现代城市轨道交通的重点。
城轨列车运行自动控制系统第3次作业
一、判断题（判断正误，共10道小题）1.CBTC系统中的控制信息流是开坏的，即发送者只管发送，并不能确切知道接收者是否真正接收到所需信息，这并不能保证行车安全。
而TBTC的信息流是闭环传递的。
（）正确答案：说法错误解答参考：2.ATP车载设备具有常用制动和紧急制动两级速度防护控制的能力，通常在常用制动失效后，可实施紧急制动。
（）正确答案：说法正确解答参考：3.列车常用制动时所产生的制动力，是列车的制动系统所能提供的最人制动力。
（）正确答案：说法错误解答参考：4.在同一时间一个系统可以处于多种ATC控制模式。
（）正确答案：说法错误解答参考：5.列车自动控制系统由列车自动防护（ATP）、列车自动驾驶（ATO）和列车自动监控（ATS）三个子系统组成，简称“3A”子系统。
（）正确答案：说法正确解答参考：6.超速防护自动闭塞法是指将区间划分为若干个闭塞区段，借助列车自动防护系统和列车运行自动完成闭塞功能的行车组织方式。
（）正确答案：说法错误解答参考：7.在同一时间一个系统可以处于多种ATC控制模式。
（）正确答案：说法错误解答参考：8.车载ATO设备为主备冗余，当主ATO单元发生故障，自动从主ATO单元切换到备用ATO。
（）正确答案：说法正确解答参考：9.由于ATO的功能需要考虑故障-安全，因此ATO车载单元是故障-安全的配置。
（）正确答案：说法错误解答参考：10.ATO的基本控制功能是自动驾驶、自动折返和车门打开，这三个控制功能相互之间独立地运行。
（）正确答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。
在线只需提交客观题答案。
）二、主观题（共10道小题）10.简述CBTC系统与TBTC冗系统相比有什么优点。
参考答案：答：与TBTC系统相比，CBTC系统具备的优点主要有以下几点。
①更加安全。
CBTC系统中充分利用通信传输手段，实时或定时地进行列车与地面间的双向通信，后续列车可以及时了解前方列车运行情况；同时，地面可以及时向车载控制设备传递车辆运行前方线路限速情况，指导列车按线路限制条件运行，人人提高了列车运行安全性。
城市轨道交通基于通信的列车制系统(CBTC)列车自动监控(ATS)技术规范
批 准 部 门 :上 海 市 城 乡 建 设 和 交 通 委 员 会 施 行 日 期 :2013 年 10 月 1 日
2013暋 上 海
上海市城乡建设和交通委员会文件
沪 建 交 [2013]773 号
上海市城乡建设和交通委员会 关于批准《城市轨道交通基于通信的列车
1
2暋术暋语
2灡0灡1暋 列 车 自 动 控 制 (ATC)AutomaticTrainControl 自动控制列车运行并保证列车运行安全和指挥调度列车的
系统。ATC 包括列车自动防护、列车自动监控、列车自动驾驶。 2灡0灡2暋 列 车 自 动 防 护 (ATP)AutomaticTrainProtection
上
海
市
建
筑
建
材
业
上海市建筑建材业市场管理总站
市
场
暋ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
管
暋
理
总
站
上海市工程建设规范
城市轨道交通基于通信的列车 控制系统(CBTC)列车自动 监控(ATS)技术规范
TechnicalspecificationforCommunication灢 BasedTrainControl(CBTC)system's AutomaticTrainSupervision(ATS)of urbanrailtransit DG/TJ08-2130-2013 J12439-2013
列车自动控制 系 统 的 子 系 统,通 过 列 车 检 测、列 车 间 隔 控 制 和联锁等,以“故障灢安全暠的 方 式 实 现 对 列 车 的 冲 撞、超 速 和 其 他 危险状况的防护。 2灡0灡3暋 列 车 自 动 监 控 (ATS)AutomaticTrainSupervision
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。
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统(CBTC)互联互通测试规范第2部分：点式部分测试及验证技术规范
45.020
Hale Waihona Puke 中国城市轨道交通协会团体标准
TCAME/TXXXXX—2017
城市轨道交通基于通信的列车运行控制 系统（CBTC）互联互通测试规范
第 2 部分: 点式部分测试及验证技术规范
Test specification for interoperability of Communication Based Train Control system for urban rail transit Part 2：Test and VerificationSpecification of Intermittent Train Control
第3页
引
言
为促进中国城市轨道交通建设，实现并满足城市轨道交通互联互通的需要，达到经济适用、资源共 享、技术先进及可持续发展的目标，制定城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通 系列团体标准。 该系列规范包括《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通系统规范》、《城 市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通接口规范》、《城市轨道交通基于通信的列 车运行控制系统（CBTC）互联互通测试规范》、《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC） 互联互通工程规范》四部分。 该系列规范的结构如下： a）互联互通系统规范，分成以下四个部分： ——第1部分：系统总体要求 ——第2部分：系统架构和功能分配技术要求 ——第3部分：车载电子地图技术规范 ——第4部分：互联互通危害分析 b）互联互通接口规范，分成以下八个部分： ——第1部分：应答器报文规范 ——第2部分：CBTC系统车地连续通信协议规范 ——第3部分：车载列车自动保护（ATP）/列车自动运行(ATO)系统与车辆的接口技术要求 ——第4部分：区域控制器（ZC）间接口规范 ——第5部分：计算机联锁（CI）间接口规范 ——第6部分：列车自动监控系统（ATS）间接口规范 ——第7部分：信号各子系统与维护支持子系统（MSS）间接口规范 ——第8部分：车载人机界面规范 c）互联互通测试规范，分成以下两个部分： ——第1部分：CBTC部分测试及验证技术规范 ——第2部分：点式部分测试及验证技术规范 d）互联互通工程规范，分成以下三个部分： ——第1部分：工程设计导则 ——第2部分：安全评估规范 ——第3部分：交付基本条件
列车运行自动控制系统—CBTC系统
2. 区域控制器 ZC
ZC接收其控制范围内列车车载设备无线传输的所有列车位置 信息；根据联锁系统报告的信号设备状态信息及所辖区域内轨道 障碍物的位置，为向所辖区域内后续的所有列车计算各自的移动 授权。 ZC同时对线路的临时限速进行管理控制。 ZC还负责对相邻ZC的移动授权请求做出响应，完成列车从一 个区域到另一个区域的交接。
列车定位过程分为两个：列车位置初始化和列车位置信息更新。
➢列车根据检测到第一个无源定位信标作为列车初始位置， 其中检测是通过信标检测列车上的天线位置实现。然后根据 第二个检测的无源定位信标确定列车的行进方向。即列车根 据检测到的两个连续无源定位信标建立列车位置和方向。 ➢列车根据测速测距功能计算出的列车位移，在列车先前建 立的位置基础上持续更新位置。 ➢列车会根据后续检测到的无源定位信标更新校准列车位置。
2. ZC切换原理
当列车正常运行到达当前 受控ZC管辖边界时，如确 认列车满足切换条件，开始 与相邻管辖区的ZC进行信 息交互，当列车越过边界后 将尝试与相邻ZC建立控制 关系，并与运行出清的ZC 解除控制关系。
ZC只能授予列车在其辖 区内活动的权限。当列车 MA延伸到地面ATP边界时， ZC会请求相邻的ZC为该列 车计算MA。
简述cbtc的基本原理及应用
简述CBTC的基本原理及应用1. 什么是CBTC？CBTC（Communications-Based Train Control），即基于通信的列车控制系统，是一种先进的铁路列车控制系统。
与传统的列车控制系统相比，CBTC采用了更先进的通信技术，并能够提供更高的列车运行安全性和运行效率。
2. CBTC的基本原理CBTC的基本原理是通过无线通信技术实现列车之间、列车与基站之间的实时双向通信，从而实现列车的精确定位和安全控制。
CBTC系统主要由以下几个核心组件组成：•车载单元（On-Board Unit，OBU）：在每辆列车上安装的CBTC系统的一部分，用于接收和发送控制信息，并实现列车的自动操作。
•车站设备（Station Equipment）：包括基站设备和区域控制器，用于与车载单元进行通信，并对列车进行控制和监控。
•通信信道：CBTC系统采用无线通信技术，通过专用的通信信道传输控制信息。
•位置检测系统：通过安装在列车和轨道上的位置检测设备，实现对列车位置的精确定位。
•控制算法：CBTC系统使用先进的控制算法来实时计算列车的运行速度和位置，确保列车安全运行。
CBTC的基本工作流程如下：1.列车通过位置检测设备实时获取位置信息，并将数据传输给车载单元。
2.车载单元根据位置信息和控制算法，计算列车的运行速度和位置，并发送给车站设备。
3.车站设备接收到车载单元发送的数据，根据实时的运行情况，对列车进行控制和监控。
4.列车根据车载单元发送的指令，实现自动操作，包括加速、减速、停车等操作。
3. CBTC的应用CBTC系统在现代铁路运输中得到了广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1. 提高运行效率通过CBTC系统，铁路运输可以实现更高的运行效率。
由于CBTC系统能够实时计算列车的运行速度和位置，列车之间的安全间隔可以大大缩短，从而可以提高铁路线路的运行能力。
同时，CBTC系统还可以实现列车的自动操作，减少了人为因素对列车运行的影响，进一步提高了运行效率。
浅谈基于无线通信的地铁信号列车自动控制(ATC)系统原理
浅谈基于无线通信的地铁信号列车自动控制（ATC）系统原理摘要：ATC以车辆为中心的列车控制；安全以及精确地列车定位；通过移动授权MAL控制的安全的列车间隔以及移动控制连续；高速的车地双向通信。
关键词：ATC，ATO，ATP，ATS引言地鐵是现代化都市的重要基础设施，它安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。
在各种公共交通工具中，地铁具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，对改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降的问题是很有效的，因此，地铁是现代化都市所必需的交通工具。
由此基础上出现了地铁信号列车自动控制（ATC）系统，让市民的出行更加便利、舒适。
1地铁信号列车自动控制（ATC）系统地铁信号列车自动控制（ATC）系统主要包括列车自动防护ATP，列车自动运行ATO，列车自动监督ATS，计算机联锁系统等子系统组成2列车自动防护（ATP）的工作原理列车自动保护系统是确保列车运行速度不超过目标速度的安全控制系统。
它是列车自动控制（ATC）系统的子系统，也是确保列车安全运行，实现超速防护的关键设备。
该子系统通过设于轨旁的ATP地面设备，连续地向列车传送“目标速度”或“目标距离”等信息，以保持后续列车与先行列车之间的安全间隔距离，并监督列车车门和站台屏蔽门的开启和关闭的程序控制，确保它们的安全操作。
ATP子系统地面发送设备平时通过计轴、轨道电路、信标发送列车检测信息，以检查轨道区段的空闲和占用，当检测到列车占用该轨道区段时，将“目标速度”或“目标距离”等数据信息传送给列车。
车载ATP设备接收并解译“速度命令”等数据信息，结合列车实际速度、制动率、车轮磨损补偿等相关条件，实现超速防护控制，并与列车自动运行（ATO）子系统配合，实现列车速度的自动调整。
当列车到达定位停车点，由ATP子系统通过轨旁设备向列车传送列车车门开启和关闭信息，进行列车车门开、闭控制。
浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统
浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统摘要：随着我国城市轨道交通和客运专线及高速铁路的飞速发展，两种列成运行控制系统应运而生，即CBTC（Communications-based Train Control）和CTCS（Chinese Train Control System）列车运行控制系统。
CBTC技术发源于欧洲连续式列车控制系统，经多年的发展，取得了长足的进步。
CTCS是铁道部立项自主研发的适合我国国情的新一代列车运行控制系统。
关键词：列车控制系统；CBTC；CTCS；联锁；轨道电路1 CBTC列控系统基于通信的列车控制（CBTC）系统独立于轨道电路，采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全实现对列车的控制。
如今包括阿尔卡特、西门子、阿尔斯通等多家列车控制系统设备提供商均开发了自己的CBTC系统，并在温哥华、伦敦、巴黎、香港、武汉等多个城市的轨道交通线上运行。
1.1 CBTC系统的结构：整个无线CBTC系统包括的子系统有列车制动监控（ATS）系统、数据通信系统（DSC）、区域控制器（ZC）、车载控制器(VOBC)及司机显示(TOD)等，子系统之间的通信基于开放的、标准的数据通信系统。
地面与移动的列车之间都基于无线通信进行信息交换。
1.2 CBTC系统的基础CBTC系统引入了无线通信子系统，建立车地之间连续、双向、高速的通信，列车的命令和状态可以在车辆和地面设备之间可靠交换，使系统的主体CBTC 地面设备和受控对象列车紧密的连接在一起。
所以，“车地通信”是CBTC系统的基础，CBTC系统的另外一个基础则是“列车定位”。
只有确定了列车的准确位置，才能计算出列车间的相对距离，保证列车的安全间隔；也只有确定了列车的准确位置，才能保证根据线路条件，对列车进行限速或者与地面设备发生联锁。
1.2.1 车地通信原理CBTC采用无线通信系统进行车地通信。
无线通信系统包括轨旁无线单元(WRU)和车载无线单元(OBRU)两个部分。
浅谈基于通信的列车控制_CBTC_系统后备模式方案
信息产业随着工业化程度的提高，世界城市人口急剧膨胀，对城市轨道交通的载客能力提出了越来越高的要求。
如果能将最小列车间隔从4min 缩短为2min ，则同样的线路、同样的列车就可以使载客能力提高一倍。
基于通信的列车控制(CBTC ，Communication Based Train Control)系统通过车-地双向通信，实现移动自动闭塞，可以保证列车运行安全，缩短行车间隔，提高运输效率。
虽然为先进的列车控制系统，但运营故障或特殊情况时CBTC 信号系统也需要后备模式配合。
1后备模式的应用后备模式是移动闭塞系统在非完整列车运行自动控制(ATC ,Automatic Train Control)模式下的一种降级运营方式，在以下情形应用[2]。
线路正式开通前，信号系统不具备列车自动防护（ATP,Auto-matic Train Protection）或者列车自动驾驶(ATO,Automatic Train Operation)开通条件时；双套车载CBTC 设备故障时，为了使故障列车安全撤离，使系统尽快恢复正常运营；没有配备CBTC 车载设备的车,如工程车、救援车等列车运行时；联锁正常时，轨旁通信单元故障。
当上述情况时，车载设备与轨旁设备间无法形成连续通信，CBTC 系统降级为后备模式运行。
2后备系统的选择原则由于CBTC 系统是一个高可靠性冗余的系统，因此当单个设备故障，包括列车自动监控（ATS ，Automatic Train Supervision ）服务器和工作站、轨旁ATP/ATO 计算机、车载ATP/ATO 计算机及轨旁无线单元时，不会影响列车的正常运行。
在这样的前提下，后备系统在选择时不需要追求性能的完善，应从成本有效的观点出发。
若后备模式要求过高，不可避免地导致接口和轨旁设备的增加，造成系统复杂，初期投资及运营维护成本加大，失去了选用移动闭塞轨旁设备简单的优势[3]。
3后备系统模式目前CBTC 信号系统主要的厂商有ALSTOM 、SIEM ENS 、Alca-tel 、USSI 等。
CBTC系统功能介绍和技术分析
• cbtc系统概述 • cbtc系统功能介绍 • cbtc系统技术分析 • cbtc系统与其他系统的比较 • cbtc系统的未来发展与挑战 • cbtc系统案例分析
01
cbtc系统概述
cbtc系统的定义和特点
节能环保
CBTC系统能够优化列车运行图，减少无 效制动和加速，降低能源消耗和排放。
数据安全与隐私保护
CBTC系统涉及大量的数据采集、传输和处理，如何保障数据的安全性和用户的隐私是一 个重要挑战。解决方案是制定严格的数据管理和隐私保护政策，加强数据加密和访问控制 ，确保数据不被非法获取和使用。
06
cbtc系统案例分析
北京地铁燕房线cbtc系统案例
总结词：成功应用
详细描述：北京地铁燕房线采用了基于通信的列车控制系统（CBTC），该系统实现 了列车自动控制、精确停车和高效运营等功能，提高了线路的运输能力和乘客出行 效率。
列车定位技术
列车定位技术是cbtc系统中的关键技术之一，用 于确定列车在轨道上的位置。
基于轨道电路的定位是通过轨道电路的信号传输 和接收来实现列车位置的确定，而基于无线通信 的定位则是通过列车与地面设备之间的无线通信 来确定列车位置。
常用的列车定位技术包括基于轨道电路的定位和 基于无线通信的定位。
提升旅客出行体验
CBTC系统能够提供更加准确、 可靠的列车时刻信息，提高旅 客出行满意度。
增强系统可靠性
CBTC系统采用冗余设计和技 术，提高了系统的可靠性和可 用性。
02
cbtc系统功能介绍
列车定位与追踪
列车定位
通过GPS、北斗等卫星定位技术，结合地面应答器、轨道电路等设备，实现列车精确位置的实时追踪 。
cbtc名词解释
cbtc名词解释
CBTC全称为“Communication-BasedTrainControl”，即基于通信的列车控制系统。
它是一种现代化的列车运行控制技术，采用无线通讯和计算机技术进行列车控制和监测。
CBTC系统可以实现列车的自动化驾驶、车辆位置确定、列车速度控制、列车间隔控制等功能。
CBTC系统通常由以下几个部分组成：
1. 车载设备：包括车载控制器、车载通信设备、车载位置检测设备等。
2. 基站设备：包括地面控制中心、车站控制系统、区间控制站等。
3. 通讯网络：包括无线通讯网络和有线通讯网络。
CBTC系统具有以下几个优点：
1. 提高列车的运行效率和安全性，缩短列车间隔，增加列车运行的容量和密度。
2. 减少人为操作失误和技术故障的发生，提高列车运行的稳定性和可靠性。
3. 可以适应复杂的地形和环境，如弯道、山区、隧道等，提高列车运行的适应性和灵活性。
4. 提高列车运行的舒适性和乘客的满意度，减少列车的运行噪音和振动。
CBTC系统在城市轨道交通、高速铁路等领域有着广泛的应用，
已经成为现代化列车运行控制的主流技术之一。
基于通信系统的轨道交通列车运行控制仿真教学研究
基于通信系统的轨道交通列车运行控制仿真教学研究作者：***来源：《陕西教育·高教版》2024年第05期[摘要]轨道交通不仅能减少污染，同时还能降低能耗，提升陆运的运输能力。
如何开发更智能、更高效的列车运行控制系统，是当下轨道交通中的热点。
针对列车控制系统中存在的数据信息传输干扰问题，研究在列车自动控制系统（CBTC）的基础上构建了列车运行控制系统模型。
结果表明，在控制系统的链路构建中模型方法比现行方法的链路始终多1条，这样信号数据传输的稳定性更高。
同时利用实际运行时间和仿真运行时间进行对比，以验证模型方法的运载效率。
通过对比上行、下行的实际、仿真用时，发现仿真在没有超速的情况下，提高了运行的平均速度，其中上行、下行分别提高了3.93km/h和2.32km/h。
这说明模型方法能够在稳定数据传输的同时，确保高效的运载能力，能够为轨道交通列车的运行控制提供一个新的思路。
[关键字]通信系统轨道交通列车运行控制仿真系统课题：陕西省教育厅2021年专项课题“城轨列车车站信号自动控制系统运行调试优化研究”，课题编号：21JK0528。
引言随着城市化进程的不断加快，城市交通问题成为全球关注的热点。
为了解决这个问题，越来越多的国家和地区开始重视交通安全和效率。
其中列车运行策略控制是一种重要的交通控制技术，可以帮助列车安全、高效地运行。
如何高效地利用轨道列车运行控制系统，来解决列车运行控制面临的调度、运载效率和安全等问题是该领域的研究热点。
谢树庆基于城市轨道交通安全出行的考虑，通过对轨道交通信号系统的区段保护长度进行分析，提出了对轨道车辆和运行路线等参数进行缩短区段长度，以此来优化保护区段，从而提高轨道列车的通行效率，通过优化明显地提升了轨道列车的安全性和通行效率。
许烨对地铁通信系统的抗干扰能力进行了研究，通过对多种通信防干扰系统工作方式的梳理和总结，提出了地铁信号系统网络的防干扰方案，构建了网络优化生产效能模型，通过地铁运营的实际应用，很好地解決了地铁信号系统被干扰的情况。
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统(CBTC)互联互通系统规范第3部分：车载电子地图技术规范
T/CAMETXXXXXX-XXXX
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC） 互联互通系统规范
第 3 部分：车载电子地图技术规范
1 范围
T/CAMETXXXXXX的本部分定义了互联互通的车载电子地图技术规范。 本规范中描述了满足互联互通的统一的车载电子地图的数据格式，为数据编制、管理、测试提供依 据。其中本规范对电子地图数据的管理、升级及数据校验不进行约束。设备ID编码规则等本规范未规定 的内容应在后续规范或工程实施中完成。 本规范中为数据编制提供统一的车载电子地图数据输入及导出格式。 本部分适用于国内采用基于通信的列车运行控制系统（CBTC）的新建、更新改造及扩建的城市轨道 交通线路建设，用于指导信号系统的系统设计、产品设计、设备招标、工程建设。
II
T/CAMETXXXXXX-XXXX
引言
为促进中国城市轨道交通建设，实现并满足城市轨道交通互联互通的需要，达到经济适用、资源共 享、技术先进及可持续发展的目标，制定城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通 系列团体标准。
该系列规范包括《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通系统规范》、《城 市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通接口规范》、《城市轨道交通基于通信的列 车运行控制系统（CBTC）互联互通测试规范》、《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC） 互联互通工程规范》四部分。
本规范为《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通系统规范》的第3部分， 互联互通系统规范由以下4部分组成：
第1部分：系统总体要求； 第2部分：系统架构和功能分配技术要求； 第3部分：车载电子地图技术规范； 第4部分：互联互通危害分析。 本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 请注意本部分的某些内容可能涉及专利，本部分的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会提出。 本部分由中国城市轨道交通协会归口。 本部分起草单位：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司、交控科技股份有限公司、中国铁道 科学研究院、株洲中车时代电气股份有限公司。 本部分主要起草人：【编写组】王佳、刘鲁鹏、张国振、李紫时、杨旭文、张春雨、张蕾、宋明远、 刘剑、姜庆阳、唐凯林、李雷；【审查组】李中浩、朱翔、赵炜、郑生全、张艳兵、张良、张琼燕、段 晨宁、李德堂、文成祥、任敬、朱东飞、刘新平、王道敏。
基于通信的列车控制系统CBTC
SICAS® ECC联锁系统功能的基本系统配置如下：
3. 列车自动防护系统（ATP)
3.1. 轨旁子系统 轨旁子系统主要由 区域控制器（ZC）组成。
ATP轨旁设备配置图 ZC：Zone Controller区域控制器 RI：Relay Interface继电接口 BS：Backbone Switch骨干交换机 AS：Access Switch接入交换机 ACS：Axle Counting System计轴系统
4.1. ATO功能
4.2. 轨旁设备
5. 无线
基于通信的列车（Communication Based Train Control，CBTC），CBTC系 统不依靠轨道电路判定列车位置，实现了列车速度、停站时间、区间运行时 间的精确控制，能进一步缩小列车间隔，并提高系统节能水平和运营服务质 量。此篇论文主要是通过对基于无线通信的车地通信网络的分析，设计基于
2．数据库服务器。用来保存ATS中重要的运行数据, 包括各版本的基本运行图, 每 日的实时运行图等。为了保证数据的可靠存储, 数据库系统采用共享磁盘阵列 的双机系统。 3．运行图管理调度工作站。用来为每班选择对应的基本运行图, 下达运行计划, 记录运行时间结果, 以及对运行计划进行人工调整。 4．站场监控调度工作站。监视沿线地面信号设备, 站台设备状态, 以及列车运行 位置和状态,允许调度员进行控制模式的切换, 实施各种人工办理, 例如扣车、
7．接口通信服务器。为ATS与信号外系统的通信接口, 包括与综合监控系统、通 信系统、广告系统等接口, 向外提供列车位置、广告信息, 接收外系统时钟、 供电臂状态信息等。 8．仿真培训服务器及工作站。通过对站场信号设备以及列车运行的仿真, 对现场 CI以及ATP/ATO系统进行仿真替代, 在此基础上提供对ATS系统的测试, 对新编 制计划的仿真运行以及对调度人员的培训。
《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统(CBTC)互联互通系统规范》编制说明
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通系统规范编制说明一、任务来源和协作单位本系列规范由中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会牵头，组织部分城市轨道交通业主单位、北京交通大学、交控科技股份有限公司、北京全路通信信号研究设计院集团有限公司、中国铁道科学研究院、株洲中车时代电气股份有限公司、浙江众合科技股份有限公司等设备厂商，于2014年开展组织规范编制工作。
本标准由中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会提出，由中国城市轨道交通协会归口。
参编单位：重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司北京城建设计发展集团股份有限公司北京交通大学交控科技股份有限公司北京全路通信信号研究设计院集团有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司株洲中车时代电气股份有限公司浙江众合科技股份有限公司中铁检验认证中心本系列规范从2014年起，组建了部分业主单位和设计院组成的专家评审组，审核了规范编制各个阶段的文稿和对做出重要的技术决策进行评审，这些单位包括：北京地铁运营有限公司北京市轨道交通建设管理有限公司上海申通地铁集团有限公司上海申通轨道交通研究咨询有限公司广州地铁集团有限公司深圳市地铁集团有限公司重庆市轨道交通(集团)有限责任公司南京市地铁建设有限责任公司武汉地铁集团有限公司青岛地铁集团有限公司长沙市轨道交通集团有限公司中铁第四勘探设计院集团有限公司规范编制人员按组织架构划分，每个组别配有组长、副组长及组员若干。
组织架构图如下：该城市轨道交通信号系统系列规范包括系统、接口、测试、工程实施等内容，要求做到整体规划，点面结合，分步实施；依托重庆轨道交通二轮建设4号线、5号线、10号线、环线互联互通国家示范工程项目，分阶段逐步推行。
二、标准编制的目的和意义我国的城市轨道交通已进入了一个快速发展期，从运营方面看，截至2016年末，中国大陆地区共30个城市（开通城轨交通运营，运营线路133条，总长度达4152.8公里。
vobc 车辆
2通信信号系统基于通信的列车控制系统（CBTC）系统是在轨道运行中单独出来的轨道电路，用非常高精度的列车不间断，高速，相互间的数据传输，是分别用车载信号系统还有轨道地面的包括轨旁的信号系统，来实现对列车的监控和控制，是现如今地铁大多数使用的控制方式，他的子系统有列车自动监控系统（ATS），CBTC区域控制系统（ZC）数据通信系统（DCS）组成。
基于通信的列车控制系统以列车上的信号装置和地面信号装置的传输方式分类分别为自由波，波导管，无线，环线几种。
车载信号系统和地面信号系统的联系为：一般由列车VOBC（车载控制器）将收集到的信息传送给ap(通过自由波或者波导管)之后由再由AP将数据传送到ZC（区域管理），ZC将所有区域内所有列车的数据整合传送到ATS，中央的ATS将全线所有ZC数据做对比以后再将命令送回ZC，ZC生成管理区域内所有的指令发送到AP之后AP将接收到的MA传回列车自由波天线，通过自由波天线接受MA完成列车VOBC与中央ATS 之间的无限通信联系完成升级。
运行线信号系统分为连锁系统和ATC（列车自动控制）系统其中连锁系统为信号，道岔，线路之间形成相互制约的关系来保证地铁安全运行，为了防止产生两条可能导致列车运行之间发生互相碰撞和冲突的线路，即在两条进路是敌对状态下的进路的时候防止这两条进路的同时开放。
对于指定的路线，地面和车载信号的显示必须与相对应的路线同样匹配，以防止路线出现敌对。
列车通过的路线上的道岔位置必须正常并锁定，以防止挤岔或列车碰撞。
ATC系统中分为3个子系统1.ATP(自动防护)子系统主要有闭塞和超速防护的功能ATP在整个列车自动控制系统中非常重要，可以负责列车与列车中间的安全间隔和列车的超速保护是主要负责列车运行安全的在列车上编码里程表连接到列车的车轴，负责丈量列车之间的距离和产生的行车数据。
由于它相互之间会有多个传感器传输和相互保护，所以它传输的数据安全性非常高，如果传感器检测到错误，车载控制器将失去其位置，这个时候ATP可以在不影响列车正常行驶的情况下切换ATP系统还包括列车运行间隔控制范围控制器为范围内的每个移动设置自动计算保护范围当确定线路上每个自动保护的位置，然后按照相邻的列车，来算出相对应的列车的移动授权，确保列车和列车产生相互保护，范围控制器根据计算其保护的区域内道岔的开通情况和列车的位置情况，传输轨旁设备的数据，这个数据可以对所有列车提供该列车保护区域和相邻的保护区域，对列车的位置进行报告，给所有列车安排授权终点的信息传输，其中包括列车不能通过的限制的区域，以及与轨道设备位置或信号状态相关的变量。
基于车车通信的列车控制系统方案研究
基于车车通信的列车控制系统方案研究摘要：目前，大部分城市的轨道交通采用的都是传统的基于通信的列车控制系统（Communication Based Train Control,CBTC），并且使用点式系统作为后备系统。
正常情况下列车通过车-地无线通信与控制中心进行数据交互，后备模式下列车仅能通过应答器或者感应环线获取少量信息，所有的数据都必须经过轨旁设备转发，不可避免的导致轨旁设备数量多、数据接口多，系统结构复杂，并且多次的数据转发也导致了系统时延增大，增加了系统反应时间，降低了性能。
因此，为了解决这些问题，推进城市轨道交通的智能化、自动化发展，提出了一种基于车-车通信的新型CBTC系统。
相较于传统CBTC系统，它能实现列车之间的直接通信而无需轨旁转发，这样即可减少轨旁设备数量，降低系统复杂度，又可降低系统时延，提高性能。
关键词：车车通信；列车控制；系统方案1国内外车车通信技术研究背景2013年，欧洲铁路协会启动了欧洲下一代列车控制系统项目，同年，阿尔斯通公司正式提出了以列车为中心的基于车车通信的信号系统概念。
随后，德国、日本、英国等国相继开始了以智能化运营为核心的、基于车-车通信的新一代列控系统的研究和应用，把提升服务质量和降低运营成本为主要目标，以自动驾驶和虚拟连接为代表的先进列控技术为其重要创新研究。
目前，我国城市轨道交通多采用CTCS列控系统，但车车通信技术也逐步开始了研究与应用。
2020北京国际城市轨道交通展览会上，中车株洲所首次发布其自主全自动运行系统信号系统（FAO），此举标志着中国中车正式跻身城轨“全自动”时代。
2020年11月，卡斯柯重磅发布了其自主研发的列车自主运行系统（TACS），这是业内首个商用TACS系统。
2 国外基于车车通信的列控系统研究情况欧洲轨道交通管理体系（European Transmission Management System)/欧洲列车调度体系（European Transmission System）是欧洲铁道当局为解决欧洲轨道交通信号体系之间的互通性和相容性而建立的一个统一的开放性的信号体系。
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基于通信的列车控制系统（CBTC）【引导案例】目前，在新建地铁信号系统的方案选择上，采用CBTC无线AP (无线接入点)接入方式的线路已越来越多。
采用AP接入，具有成本较低、通信带宽高、可部分使用商用设备、安装调试方案灵活和施工时间短等优点。
现在我国在建或改造的地铁线路中，采用无线AP接入的有北京地铁4号线、l0号线和深圳地铁2号线等。
欧洲ETCS计划，为了实现欧洲铁路互联互通，车载设备采用ETCS总线，可以灵活地支持与各种传统设备及E TCS车载设备的通信；传输设备有欧洲应答器和欧洲环路，即数据传输速率为565kb／s的磁应答器和采用漏泄电缆的环路；欧洲无线也在进行工程实施。
ERTMS系统是为了适应欧洲铁路互联互通的目的，它集联锁、列控和运行管理于一体。
西班牙的马德里—巴塞罗拿线采用该系统，列控系统符合欧洲铁路统一标准ETCS二级标准，速度监控方式采用一次连续速度曲线控制模式（又称目标距离一次制动模式曲线方式），列车占用靠UM2000 轨道电路，列车定位靠欧洲应答器，车与地双向传输靠无线数传。
在城市轨道交通中，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。
相对于固定闭塞而言又把它称为移动闭塞。
移动闭塞是目前线路能力利用效率更高的列车闭塞方式。
与固定闭塞方式相比，移动闭塞相当于将区间分成了无数个细小的、连续的闭塞分区，它使得列车间的安全信息传递得更为频繁、及时和详细。
因为移动闭塞系统能够比固定闭塞更优地确定列车的位置和传输列车信息，所以移动闭塞系统可以根据列车的动态运行确定更小的列车间隔。
同样，取消固定闭塞所需的轨道设备也可以减少维修费用，并且利用列车和路边设备的传输信息通道也可以传输与列车实时运行有关的操纵信息，以提高管理能力和诊断故障设备。
因此，采用移动闭塞系统能够更好地满足铁路的需要。
典型的基于通信的列车控制系统(CBTC)的结构框图如图5-1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 共同构成基于通信的移动闭塞 ATC 系统。
图 5-1列车控制系统(CBTC)的结构框图第一节 CBTC 系统的特点与分类一、CBTC 系统的特点CBTC 系统摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占用与否，突破了固定或 准移动闭塞的局限性，具有更大的优越性和特点：(1)实现列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大。
(2)可减少轨旁设备，便于安装维修，有利于紧急状态下利用线路作为人员 疏散的通道，有利于降低系统全寿命周期内的运营成本。
(3)便于缩短列车编组、高密度运行，可以缩短站台长度和端站尾轨长度， 提高服务质量，降低土建工程投资；实现线路列车双向运行而不增加地面设备， 有利于线路故障或特殊需要时的反向运行控制。
(4)可适应各种类型、各种车速的列车，由于移动闭塞系统基本克服了准移 动闭塞和固定闭塞系统地对车信息跳变的缺点，从而提高了列车运行的平稳性， 增加了乘客的舒适度。
(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的要求，因此，其对系统的完整性要求高于其他制式的闭塞方式，系统的可靠性也应具有更高要求。
系统传输的可靠性和安全性是系统关注的核心，尤其是利用自由空间波传输信息的基于无线的移动闭塞系统其可靠性和安全性的要求更高。
二、CBTC系统的分类CBTC系统就车地双向信息传输方式而言，可分为：基于电缆环线传输方式(IL CBTC)；基于无线通信传输方式(RF CBTC)；基于其他数据传输媒介的传输方式。
RF CBTC系统中通常采用的扩展频谱方式有：直接序列扩频和跳频扩频方式。
其他数据传输媒介传输方式有：点式应答器、自由空间波、裂缝波导管和漏缆等方式。
直接序列扩频(DS—SS)系统又称为直接用编码序列对载波调制的系统，其编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声码，要传送的信息经数字化后和伪随机序列相加成复合码去调制载波。
跳频扩频(FH—SS)系统主要由码产生器和频率合成器组成，发射频率随机地由一个跳到另一个，接收机中的频率合成器也按相同的顺序跳变。
欧洲将满足故障一安全的信息传输系统称为“按照安全要求构造的通信系统”，它严格遵守欧洲电工委员会ENELEC制定的相应标准。
ENELEC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。
对第一类信息传输通道的安全要求为：必须构成信息传输通道的冗余，防止因个别信息点的故障而发生传输中断；必须通过适当的信道编码方式，使系统对数据传输过程中的偶发性差错具有自动检查和纠错功能。
对第二类信息传输通道的安全要求为：必须通过编码技术来确保发送与接收数码的同步；必须通过冗余编码技术来保证数据传输系统具有自检和纠错能力，汉明距应足够大，同一数据至少重复传输3次。
开放式安全的信息传输系统，基于无线通信传输方式(RF CBTC)，采用开放式安全的信息传输系统，它应针对以下7种威胁提供有效的数据安全防护，以确保信息的真实性、完整性、及时性和顺序准确性。
7种威胁为：重复、删除、插入、乱序、破坏、延迟、窃取。
针对7种威胁，提出下列要求：信道编码必须附有安全冗余码，汉明距应大于等于15；只要不能绝对排除非授权的访问，就必须使用带密钥的密码技术；当使用密码技术时，推荐使用国际标准ISO／IEC 10116所规定的操作模式。
以下为使用各种信息传输方式的移动闭塞ATC系统的构成框图，基于电缆环线传输方式的移动闭塞ATC系统框图见图5-2；基于无线通信的移动闭塞ATC 系统框图见图5-3。
图5-2 基于电缆环线传输方式的移动闭塞ATC系统框图图5-3基于无线通信的移动闭塞A TC系统框图西门子的CBTC系统是一个安全、可靠、先进、适应线性电机运载、基于无线通信的列车运行控制系统。
它由SICAS计算机联锁系统、TRAINGUARD MT移动闭塞式列控系统(ATP／ATO)、VICOS OC系统(ATS)组成。
西门子的CBTC系统现应用于广州轨道交通4号线和5号线。
还将用于北京地铁10号线、上海地铁10号线、南京地铁2号线等。
第二节西门子的CBTC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、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，它由SICAS计算机联锁、TRAINGUARD MT系统、信号机、计轴器和应答器等组成。
它们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和／或点式通信。
车载层完成TRAINGUARD MT的车载ATP和ATO功能。
西门子的CBTC系统结构如图5-4所示。
一、VICOSVICOS分为中央级的VICOS OC501和车站级的VICOS OC 101。
HMI是列车调度员的操作台。
来自SICAS ECC(ECC——元件接口模块)、TRAIN—图5-4 西门子的CBTC系统结构ECC—元件接口模块；ODI—操作／显示接口；OPG—速度脉冲发生器；HMI —人机接口；LEU—轨旁电子单元；s＆D—检查和诊断；TSCU_V—轨旁安全计算机单元。
GUARD MT(MT——城市轨道交通)和其他外围系统的动态数据汇集在VICOS OC 501的COM服务器并处理，ADM服务器负责中心数据存储和报告，FEP(前端服务器)负责将其他外围系统接入ATS服务器。
二、SICASSICAS主要包括列车进路计算机(TRC)和车站操作员工作站(LOW)。
计算机有连接室外设备和轨道空闲检测系统接口。
SICAS使用联锁PROFI BUS总线用于SICAS ECC的内部通信。
LOW、TRC和S&D系统直接与SICAS ECC和TRAINGUARD MT通信。
SICAS ECC ODI(ODI——操作／显示接口)和TRAINGUARD MT轨旁设备之间的通信通过一个ATC PROFI BUS总线实现。
SICAS和TRAINGUARD MT总线是双通道双向的光纤通信连接。
每个通道独立工作并且提供故障一安全的通信。
使用两个通道是为系统的高可用性提供冗余。
三、TRAINGUARD MTTRAINGUARD MT系统包括ATP／ATO和通信设备。
ATP／ATO分为轨旁单元和车载单元。
轨旁ATP系统与联锁系统、ATS系统、列车(经过轨旁一列车通信系统)以及相邻的ATP系统有双向接口。
通过轨旁到列车的通信网络，在轨旁单元和车载单元之间建立了双向通信。
在车载结构中，两个相互独立的无线系统的列车单元(Tu)分别安装于列车前后的驾驶室内，作为轨旁无线单元AP的通信客户端。
这两个TU通过一个点对点的以太网连接，不间断地相互通信。
同时，这两个TU分别连接到列车前后的列车控制系统。
第三节系统功能与特点一、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。
正常情况下，各线的控制中心行使行车调度职权。
当各线控制中心的HMI丧失有效的行车调度和控制功能或当运营需要时，系统应能切换至综合控制指挥中心进行调度和控制。
系统的切换能人工操作，也可以自动进行，但自动切换时必须经过人工确认。
2.联锁功能联锁除了轨道空闲处理(TVP)、进路控制(RC)、道岔控制(PC)和信号机控制(sc)等主要功能外，联锁设备与ATS系统相结合，可实现中央ATS和联锁设备的两级控制。