第七章 CBTC系统
第七章CBTC系统
第七章CBTC系统第十二章 CBTC系统 CBTC系统第一节：概述第二节：西门子CBTC 第二节：西门子CBTC第一节第节概述一、移动闭塞的工作原理二、移动闭塞系统的优点基于通信的列车控制系统（CBTC）包含两种类基于通信的列车控制系统（CBTC）包含两种类型，一种是基于感应环线的CBTC 型，一种是基于感应环线的CBTC，一种是基于型种是基于感应环线的CBTC 种是基于感应环线的CBTC，一种是基于种是基于无线的C C。
无线的CBTC 无线的C C。
CBTC。
三、基于无线通信的CBTC系统工作原理、基于无线通信的CBTC 系统工作原理信基于无线通信的CBTC系统是指通过无线通信方基于无线通信的CBTC系统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式（而不是轨道电路），来确定列车位置和实现车－地双向实时通信。
列车通过轨道上的应答器，确定列车绝对位置，轨旁CBTC ，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，向所列车的当前位置运行方向速度等要素向所管辖的列车发送“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。
四、无线CBTC系统设备四、无线CBTC系统设备无线CBTC系统主要的子系统无线CBTC系统主要的子系统有列车自动监控CBTC 系统主要的子系统，有列车自动监控系统主要的子系统，有列车自动监控（ATS）系统、数据通信系统（DCS）、区域控ATS）系统、数据通信系统（DCS）、区域控制器(ZC)、车载控制器(VOBC)及司机显示等。
子制器(ZC)、车载控制器(VOBC)及司机显示等。
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，都是基于无线通信统地面与移动的列车之间都是基于无线通信方式，进行信息交换。
五、CBTC系统的系统结构五、CBTC系统的系统结构 1.车载控制器（VOBC、 1.车载控制器（VOBC CC） 1 车载控制器（VOBC、CC）车载控制器，通过检测轨道上的应答器，从数据库中检索所收到的数据信息，以建立列车的绝对位置；车载控制器测量应答器之间的距离，并测量自探测到一个应答器后，列车所行驶的距离。
城市轨道交通信号与通信系统 模块7 城市轨道交通CBTC系统
3）车载数据通信网络 车载数据通信网络由车头驾驶室网络部分和车尾驾驶室网络 部分组成。车头和车尾驾驶室网络部分分别由车载无线网络 单元、车载天线、车载网络交换机和车载CBTC系统设备组成。 4）车地双向通信网络 DCS的车地双向通信网络是沟通车载数据通信网络与轨旁数 据通信网络的渠道，可以实现车地之间的双向通信。
（1）在正常运营条件下，该工作站用于实现ATS车站工作 站的功能，监视和控制列车的运行设备及轨旁设备。 （2）在降级运营模式下，若ATS不可用，则该工作站还具 有本地控制工作站的功能。 该工作站通常控制的仅仅是本联锁区。 7.数据通信子系统 1）轨旁数据接入网络 轨旁数据接入网络主要由轨旁接入交换机、轨旁（access point，AP）、光电转换器、天线、连接线缆、供电部分 设备、保护箱设备组成。轨旁接入交换机通过冗余的以太 网络与骨干交换机相连。 2）轨旁数据骨干网络 轨旁数据骨干网络由骨干交换机和传输设备组成。传输设 备之间组建传输环(resilient packet rings，RPR)，骨干交 换机链接到本站及本网的传输环上。这些骨干交换机和传 输环设备安装在环路各处的信号设备室（如设备集中站和 控制中心）内。
6.车门、屏蔽门的监督检查和开启授权 通过与车辆的接口，车载控制器实时检查车门的关闭状态，如 果在列车运行中，车门关闭信号丢失，则列车将施加FSB。如果 车载控制器发现前方车站的屏蔽门未处于关锁状态，将不允许 列车进入车站；同样，当列车停站时，在未检查到屏蔽门关闭 前，车载控制器将不允许列车启动。 车载控制器在发送车门和屏蔽门开门允许信号前，将检查以下 条件：列车处于零速状态、列车已对准站台的正确位置、列车 已切除牵引、列车已实施常用制动。若能满足上述这些条件， 则正确侧列车车门就会接收到开启指令并打开。 7.列车完整性监督 通过与车辆接口，车载控制器会实时检查列车完整性信号。当 车载控制器检测到列车完整性丢失信号时，将实施EB。一旦列 车完整性丢失，车载控制器还将禁止所有CBTC运行模式。
CBTC系统介绍
控制器
与自动列车监控 ATS 的通信
– 处理来自ATS的列车进路命令 – 报告道岔及信号机状态 – 出错信息报告
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区域控制器接口
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应答器
• 应答器安装于轨旁，地面应答器与车载应答查询器协同工作，用来提供列车定位 系统所需的信息。每个应答器被赋予一个唯一的身份标识（ID号）。应答器ID号 与所处线路位置的对应关系会存储在数据库里。
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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
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列车控制子系统间的逻辑接口
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区域控制器概况
区域控制器
– 故障－安全轨旁子系统 – 校验冗余的三取二配置 – 每个联锁区设一个区域控制器 – 实现与所控区域内所有列车的安全信息通信 – 实施联锁功能 – 向所辖区域内每列车发布移动授权
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北京4号线ZC 控制区域
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区域控制器功能1
• • • • • 与所辖区域内所有列车进行安全通信 基于来于列车的列车位置报告跟踪列车 为每列车确定移动授权 道岔的控制及状态监视 道岔联锁
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
传输命令 监督子系统状况
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自动列车监控功能 - 1
• • • • • • • •
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人机界面 列车位置及功能状况的监视和显示 列车控制子系统的设备及功能状况的监视和显示 道岔、信号机、站台屏蔽门及轨道侵入设备状态 的监视和显示 列车运行的调整，以保证列车运行间隔和运行图 的实施 基于运行线分配的列车进路安排 根据系统延迟或调度员要求调整列车运行参数 为管理报表、维护及运营分析搜集数据
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）。
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。
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
【铁道信号】CBTC系统资料
CBTC系统资料一.移动闭塞系统工作原理和特点上面我们介绍的是以轨道电路为传输信道，以传输“目标速度”为主要内容的ATC系统，这是当前我国列车自动控制系统的主要模式，从闭塞的概念分析，它们都可以归属于“准移动闭塞”的范畴，后续列车与先行列车之间的行车间隔都与闭塞分区的划分有关，也就是说，后续列车与先行列车不可能运行在在同一个闭塞分区，后续列车必须保证在先行列车所占用的闭塞分区的分界点前停车。
如图33所示。
图33. 不同闭塞制式的列车运行间隔示意图图中所示速度码制式的图例，可以对应于音频无绝缘轨道电路的ATC系统；准移动闭塞的图例可以对应于目标速度制式的ATC系统，这些制式下为了缩短行车间隔，必须缩小轨道区段的长度，当然要增加轨道电路的硬件设备；对于不同列车编组的运行线路，更是难以实现。
移动闭塞（Moving block）是缩小行车间隔，提高行车效率的有效途径，其列车运行的安全保证，不再依赖轨道电路的划分，而基于列车与地面的双向通信，如图33所示，使后续列车与先行列车之间始终保持制动距离，加上动态安全保护距离。
移动闭塞系统相比现有的ATC系统主要有以下特点：1、可以缩小列车之间的行车间隔；2、车－地之间的信息交换，不再依赖于轨道电路；3、车辆控制中心掌握在线运行各次列车的精确位置和速度；4、列车与控制中心之间保持不间断地双向通信；5、不同编组（不同长度）的列车，可以以最高的密度，运行于同一线路；6、ATC系统，从一个以硬件为基础的系统，向以软件为基础的系统演变。
基于通信的列车运行控制系统（Communication - Based Train Control—简称CBTC 系统）, 便是支持移动闭塞的列车运行控制系统，它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。
近年来，随着通信技术的发展，尤其是无线通信、计算机网络技术和数字信号处理技术的迅速发展，信号系统的冗余、容错技术完善，在信号这个传统领域为CBTC的发展奠定了基础， CBTC系统已逐渐被信号界所认可，基于感应环线通信的移动闭塞CBTC系统，在我国也已运用于城市轨道交通；而基于无线（Radio）通信虚拟闭塞的CBTC系统，已经在国外多个城市轨道交通中被采纳，我国某些大城市的城市轨道交通也已经决定选用这种制式。
第七章CBTC系统
• CTCS2级为面向提速干线和高速新线，采用车地一体化设计， 基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。适用于各种限 速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行 车。
• CTCS3级为面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线 传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控 制系统。点式设备主要传送定位信息。
式环线。这样做既可以保证机车启动和停车功能，同时，也
可监督超越绝对停车信号标志。
（3）车载设备
根据轨道电路传送来的信息，车载设备要为司机提供可靠 的速度命令显示，并进行实际的列车速度控制。为此，车上 使用一种速度表。在司机没有按显示速度运行的情况下，车 载设备将自动启动列车制动系统。
（3）速度控制曲线 根据一次实时接收的闭塞分区长度码及其它码字信息，
• 0级：ETCS车载设备+传统列控系统。
0级主要是为了保证装配ETCS车载设备的列车,能在没有ETCS 地面设备的线路、或尚不具备ETCS运营条件的线路上运行。
ETCS车载设备只显示列车速度,并只监督列车最大设计速度 和线路最大允许速度。车载设备不提供机车信号功能,司机凭 地面信号行车。
• 0+级(STM)
3 CTCS应用等级
针对中国铁路不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞 技术，CTCS划分为5个等级，依次为CTCS0—CTCS4级，以 满足不同线路速度需求。
• CTCS0级为既有线的现状，即由目前使用的通用式机车信号 和运行监控记录装置构成。
• CTCS1级为面向160km／h以下的区段，由主体机车信号和加 强型运行监控记录装置组成。它需在既有没备的基础上强化 改造，达到机车信号主体化的要求，增加点式设备，实现列 车运行安全监控。
城市轨道交通信号CBTC系统控制探讨
城市轨道交通信号CBTC系统控制探讨一、 CBTC系统的基本原理CBTC系统是一种通过无线通信技术实现列车与控制中心之间实时通信和数据交换的轨道交通信号控制系统。
相比传统的固定区间信号系统，CBTC系统具有更高的列车运行密度、更快的调度响应速度和更精确的列车位置控制能力。
其基本原理是通过在列车上安装车载设备和轨道设备，实现两者之间的实时通信和信息交换。
控制中心通过对列车位置、速度和运行状态的监控，动态调整列车运行方式，实现更加智能化的列车调度和运行控制。
二、 CBTC系统的关键技术与挑战CBTC系统是一个包含多种技术和设备的复杂系统，其设计与实现需要克服诸多技术挑战。
CBTC系统需要实现列车和控制中心之间的高效无线通信，确保数据传输的实时性和可靠性。
CBTC系统需要配备高精度的列车位置检测与控制装置，确保对列车位置和速度的准确监测和控制。
CBTC系统还需要具备自动列车控制、故障自愈和安全保护等技术功能，以应对各种突发情况和安全风险。
这些技术问题的解决对于CBTC系统的设计和应用具有重要意义，也是当前CBTC系统研究与发展的重点方向。
三、 CBTC系统的控制策略和应用效果CBTC系统的控制策略是保证其安全性和效率的关键。
其控制策略包括列车调度算法、故障自动恢复机制、安全保护策略等内容。
列车调度算法是CBTC系统的核心，其目的是通过动态调整列车运行速度和间距，最大限度地提高轨道交通系统的运行效率。
故障自动恢复机制则是CBTC系统的安全保障之一，通过对列车设备和通信设备的实时监测和故障诊断，及时发现和处置设备故障，确保轨道交通系统的安全运行。
目前，CBTC系统在许多国家和地区都得到了广泛应用，取得了显著的效果，为城市轨道交通的安全和运营效率提供了重要保障。
通过CBTC系统的应用，大大提高了列车运行的安全性和精确度，同时也提升了城市轨道交通系统的整体运行效率和服务水平。
随着智能化技术的发展和应用，CBTC系统在未来将有更广阔的空间和更深远的影响。
城轨通信信号设备之列控系统模块 CBTC城轨列控系统组成
CBTC的组成
（4）轨旁设备
轨旁设备主要用于列车控制信息的输出和行车信息的采集。
Hale Waihona Puke CBTC的组成（5）车载设备
接收地面控制列车行车信息和对列车实现安全监督和自动运行控制。
CBTC系统的组成与工作原理
CBCT系统
CBTC（Communication Based Train Control，CBTC）系统是基于通信的 列车控制系统，它采用无线通信技术，实现了车地之间的实时双向、大容量的信息 传输，构成新型列车控制系统，是目前最佳的列车运行控制技术。
CBTC系统体系结构
DCS骨干数据通信有线系统 计轴器
CBTC的组成
CBTC的组成
（1）控制中心设备
控制中心设备主要是ATS设备， 完成列车的监督控制功能。
CBTC的组成
（2）DCS骨干数据通信系统
分为有线和无线部分，主要完 成系统内设备之间的通信和控制 中心或设备集中站与列车的通信。
CBTC的组成
（3）ZC子系统 ZC子系统主要负责根据通信列车的位置信
CBTC的工作原理
（1）地面设备工作原理 控制中心统一调度全线 列车运行，对全线列车实 施监督控制。
CBTC的工作原理
（2）车载设备工作原理
CBTC系统ppt课件
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4、CBTC子系统的介绍
(1) ATS子系统 在控制中心显示控制范围内列车运行状态及设备状态信 息是ATS子系统的主要功能。基于这些状态信息和运行时刻表， ATS能够实现自动排列进路，自动调整列车运行，可以通过改 变停站时间和站间运行时间来完成。ATS子系统包含时刻表工 作站、操作员工作站、其他的网络和设备等。
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6、国外CBTC的发展
基于无线局域网的CBTC系统，在定位精度，车地数据通信 方面有明显的优势，成为国内外城市轨道交通发展的趋势， 国外对基于WLAN的CBTC系统研究的较早，也取得了一定的成 就，形成了美国、日本、欧洲三大体系。 ①美国AATC 基于无线通信的“先进的自动化控制系统(AATC )”是美 国在1992年提出的，系统最大的特点就是列车定位采用扩频 通信方式来实现，实现的方式是沿着铁路线路按规定距离布 设很多个无线电台，这些无线电台作为车一地之间传输信息 的中转站，控制中心从无线电台接收到信号后，处理这些信 号，通过无线电在传输信号时传输的时间来计算出列车的位 置，并根据位置信息计算速度，从而“告诉”列车以多大速 度行驶，何时加速，从而控制列车运行。
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②日本ATACS 基于双向无线通信的先进列车管理与通信系统(ATACS )是 日立公司在1995年开发研制的。与AATC系统不一样，ATACS 系统是采用将铁路线路划分成很多个控制区，每个控制区作为 一个独立的单元，由一个地面控制器和一个无线电基站组成。 地面控制器通过与无线电基站相连，从无线电基站接收列车的 位置信息，为列车计算前方安全的运行间隔，实现列车安全的 以最小追踪间隔追踪运行。
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(2)LCF-300型CBTC系统
CBTC系统
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4、CBTC子系统的介绍
(1) ATS子系统 在控制中心显示控制范围内列车运行状态及设备状态信
息是ATS子系统的主要功能。基于这些状态信息和运行时刻表， ATS能够实现自动排列进路，自动调整列车运行，可以通过改 变停站时间和站间运行时间来完成。ATS子系统包含时刻表工 作站、操作员工作站、其他的网络和设备等。
在CBTC应用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，在欧 洲是应用GSM-R系统，但在美洲则用扩频通信等其他种类 无线通信技术。列车定位技术则有多种方式，例如车载设备 的测速-测距系统、全球卫星定位、感应回线等。
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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。
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－地双向实时通信。列车通 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，向所管辖的列车 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。
在VOBC子系统中，列车的位置和运行方向信息在保证列 车安全运行中作用重大，列车定位方式采用测速传感器和地 面应答器相结合的方式实现。
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（5）DCS数据通信系统 数据通信系统采用无线局域网WLAN技术，通过沿线设无
CBTC系统组成
CBTC系统组成系统组成：cbtc系统的组成可以分为列车控制和信息传输两大部分，其中列车控制部分为atc系统，包括atp、ato、ats三个子系统，完成列车状态信息以及数据信息的处理并控制列车运行。
信息传输部分采用无线通信系统，进行连续双向的车-地通信，完成列车向地面控制设备传递列车的位置、速度以及其他状态。
下图是cbtc系统的具体结构示意图，该系统以列车为中心，其主要子系统包括：区域控制器，车载控制器，列车自动监控ats（中央控制）数据信息系统和司机显示等。
1.区域控制器（zc：zonecontroller），即为区域的本地计算机，与连锁区一一对应，通过数据通信系统保持与控制区域内的所有列车安全信息通信。
zc根据来自列车的位置报告跟踪列车并对区域内列车发布移动授权，实施联锁。
区域控制器采用三取二的检验沉余配置。
沉余结构的列车自动监控可实现所有列车运行控制子系统的通信，用于传输命令及监督子系统状况。
2.车载控制器：（vobc）与列车（指一个完整的编组）一一对应，实现列车自动防护atp和列车自动运转ato的功能。
车载控制器也使用三挑二的沉余布局。
车载接收者-查询器和天线与地面的应答器（信标）展开列车定位，测距发电机用作测距和对列车展开校正。
3.司机表明提供更多司机与车载控制器及列车自动监控ats的USB，表明的信息包含最小容许速度、当前测得速度、到站距离、列车运行模式及系统出错信息等。
4.数据通信系统同时实现所有列车运行掌控子系统间的通信，该系统使用对外开放的国际标准，即为以802.3（以太网）作为列车控制子系统间的接口标准，以802.11作为无线通信接口标准，这两个标准均支持互联网协议（ip）。
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系统介绍
State 状态
Appearance 显示
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October 2002
ATS 列车表示示例4
Train Emergency Brake Status 列车紧急制动状态 State 状态 Appearance 显示 No Emergency Brakes 无紧急制动 Emergency Brakes Applied 紧急制动启动
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
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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。
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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。
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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
– 线路参数 – 障碍物属性 – 车辆属性 – 当前的车辆状态
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移动授权和安全距离
Limit of Movement Authority 移 动授 权极 限 Braking Distance 制 动距 离 Supervised Maximum Velocity 被监 督 的 最大速 度 Safety Margin 安 全余 量 Supervised Braking Curve 被监 督 的 制 动曲 线
城市轨道交通列车自动控制系统(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统的原理
CBTC系统的特点是列车的定位基于通信而不依赖于轨道电路，即基于通 信的列车控制系统，CBTC系统能够实现移动闭塞的功能。
CBTC系统的原理是：ATP地面设备周期性地接收本控制范围内所有列车 传来的列车识别号、位置、方向和速度信息。相应地，ATP地面设备根据接 收到的列车信息，确定各列车的移动授权，并向本控制范围内的每列列车周 期性地传送移动授权（ATP防护点）的信息。移动授权由前行列车的位置来 确定，移动授权将随着前行列车的移动而逐渐前移。
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
CBTC结构示意图
CBTC结构示意图
Байду номын сангаас
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统的特性
CBTC相比传统的铁路信号系统有如下特性:
① 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。 ② 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。 ③ 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。 ④ 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。 ⑤ 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。
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统的原理
ATP车载设备根据接收到的移动授权信息以及列车速度、线路参数、司 机反应时间等，计算出列车的紧急制动触发曲线和紧急制动曲线，以确保列 车不超越现有的移动授权。因此在移动闭塞系统中，ATP防护点不是在轨道 区段的分界点，而是在前行列车车尾后方加上安全距离的位置，它随着列车 的移动而移动。后续列车可最大限度地接近前行列车尾部，与之保持一个安 全距离。在保证安全的前提下，CBTC系统能最大程度地提高区间通过能力。
CBTC系统
CBTC系统目录1. 概述 (2)2. CBTC系统组成 (3)3. CBTC各子系统介绍 (4)3.1. ATS系统 (4)3.1.1. 调度中心系统 (4)3.1.2. 车站系统 (5)3.1.3. 基于CBTC的A TS子系统主要功能特点 (6)3.2. 计算机联锁系统（SICAS） (9)3.3. 列车自动防护系统（ATP) (19)3.3.1. 轨旁子系统 (19)3.3.2. 车载子系统 (20)3.3.3. 子系统功能 (23)4. ATO子系统 (28)4.1. 主要组件 (29)4.1.1. ATO功能 (29)4.1.2. 轨旁设备 (30)4.1.3. 车载设备 (30)4.1.4. 列车运行控制原理 (31)4.1.5. 站停控制 (31)4.1.6. 跳停 (32)4.1.7. 扣车 (32)5. 4. 无线 (32)5.1. 数据通信系统的设计与实现 (33)5.1.1. DCS整体结构 (33)5.1.2. 车地无线通信系统 (34)5.1.3. 车载通信单元 (35)5.1.4. 空间无线通道 (35)6. 系统特点 (36)1.概述概述：CBTC(Communication Based Train Control)系统是一个安全的，具有高可靠性、高稳定性的基于无线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中。
它最大的特点是可以无线通信，由列车-地面间周期传递列车位置信息和地面-列车间传递移动授权来实现功能。
基于通信的列车控制系统（CBTC）包含两种类型一种是基于感应环线的型CBTC，一种是基于无线的CBTC。
基于无线通信的CBTC 系统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－地双向实时通信。
列车通过轨道上的应答器，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，向所管辖的列车发送“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。
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• 基于自由波的地车无线通信设备
• ATP/ATO由交控科技研制，ATS和计算机联锁由卡斯柯公司研 制
• LCF-300型CBTC系统地面设备包括：ZC子系统、用于定位及点 式后备模式的应答器设备 • LCF-300型CBTC系统车载设备包括(VOBC)：车载ATP子系统、 车载ATO子系统、车载无线设备
一、 ZC（区域控制）子系统
ZC子系统是CBTC系统中ATP的轨旁部分，主要负责根据列 车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨旁设备提供 的占用/空闲信息，为其控制范围内生成移动授权。
•地面ATP安全计算机（2乘2 取2）设备
二、VOBC子系统
车载子系统如图P390 7-39车载设备构成
二、系统功能
三、原理 （一）ATP 1、列车间隔
• 2、固定闭塞
3、列车定位 • 应答器 • 雷达 • 道岔位置的分界点
4、运行模式：
（二）ATO功能
自动驾驶、速度控制、定点停车、车（屏蔽）门开关闭 1、自动驾驶
其他CBTC系统
• 加拿大阿尔卡特 S40 ATC系统应用于武汉城轨1号线、广州地 铁3号线。（基于感应环形电缆） • 上海轨道交通6、7、8、9、11，北京地铁4号级
针对中国铁路不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞 技术，CTCS划分为5个等级，依次为CTCS0—CTCS4级，以
满足不同线路速度需求。
• CTCS0级为既有线的现状，即由目前使用的通用式机车信号 和运行监控记录装置构成。
• CTCS1级为面向160km／h以下的区段，由主体机车信号和加 强型运行监控记录装置组成。它需在既有没备的基础上强化 改造，达到机车信号主体化的要求，增加点式设备，实现列 车运行安全监控。
单轨交通ATC系统
单轨采用跨座式，重庆单轨交通采用的是日本信号公司的 ATP车载及轨旁设备。
一、单轨交通信号的特点 1、没有钢轨与钢轮，不能依靠轨道电路 2、单轨交通方式的道岔与钢轨道岔完全不同，除使用单开 道岔外，还使用三开、五开道岔，因此在联锁系统和道岔系统 中必须进行特殊处理和合理分工，才能确保行车安全。
际的速度变化信息
2、ETCS系统
在欧洲铁路网上，各个国家的铁路部门使用各自不同的 信号制式管理列车的运营，列车运行控制系统（ATP/ATC） 多达十余种 。
（1） ETCS系统构成 ETCS系统主要由地面子系统和车载子系统两大部分构成 .
• 地面子系统主要包括: 欧洲应答器(Eurobalise)；轨旁电子单元(LEU)；无线通信网络 (GSM-R)；无线闭塞中心(RBC)；欧洲环线(Euroloop)；无线 注入单元(Radio in fill unit)。 • 车载子系统主要包括: ERTMS/ETCS车载设备；铁路无线移动通信系统(GSM-R)；专用 传输模块(STM,即Specific Trans-mission Modules)。
CTC
图标说明：
有源应答器 无源应答器
车站联锁
列控中心
列控中心
列控中心
车站联锁
道岔、 信号机
应答器、 轨道电路
轨道电路
应答器、 轨道电路
该系统是典型的点式ATP
• 2级：轨道电路＋查询应答器＋GSM-R
司机完全依靠车载信号设备行车（可取消地面信号机）；通 过GSM-R连续传送列车运行控制命令，车－地间可双向通信； 在点式设备的配合下，车载设备对列车运行速度进行连续监 控； 依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性； 该系统是基于移动通信的连续式ATP
• 道岔区域
（2）列车速度防护
工作原理与传统的轨道电路一样。ATP地面设备根据位置、线 路占用/出清等情况选择限制速度信号，并将其发送给轨道环 线。然后ATP车上设备通过列车的天线连续接收信号并解码， 一方面使机车信号机的速度灯点亮，另一方面将列车速度限 制的信息传送给ATP控制装置。
• 低频调制信号为16，19，22，25，28，31，34，41，54，63， 72和78 Hz，共12个频率。各低频信号的意义
（2）数据传输通道 TVM430拥有两条地-车数字传输通道：一条是利用UM— 71调制轨道电路的连续式通道；另一条是利用环线的点式传 输通道。
• 连续式通道 信号信息通过27个低频传输速度码（目标速度、瞬时速度、 限制速度）、目标距离和坡度。
• 点式传输通道 为补充轨道电路传输的信息，在特点地方的轨道上铺设点 式环线。这样做既可以保证机车启动和停车功能，同时，也
第二节 西门子CBTC系统
应用于广州地铁4、5号线，北京地铁10号线、南京地铁2 号线、上海地铁8号线等等。 广州1、2，南京地铁1号线应用的是西门子准移动闭塞系 统，采用FTGS轨道电路。
一、系统的构成 VICOS、TRAINGUARD MT、 SICAS三个子系统
• 上海地铁8号线信号系统配置
• 法国阿尔斯通CBTC应用于北京地铁2号线和机场线。（以波 导管方式），以无线网络传输的应用于上海10号线。
• 庞巴迪的CBTC应用于天津地铁2、3号线和深圳地铁3号线。 • 美国联合道岔与信号国际公司 (USSI)的CBTC应用于沈阳地铁 1号线、成都地铁1号线、西安地铁2号线、杭州地铁1号线。
动监控（ATS）子系统三部分构成。
1、列车自动防护（ATP）及列车位置检测（TD）子系统
（1）列车位置检测 • TD地面设备发送校核信号（CH）检查环线的完整性。CH信 号的载频为14.25 kHz，调制信号的频率为97 Hz； • 车辆两端的TD发送设备分别向轨道梁上的环线发送f1、f2信 号(或称车载信号)。其中f1信号的载频为13.5 kHz，调制频率 为112 Hz；f2信号的载频为15.0 kHz，调制频率为112 Hz.
• 3级：查询应答器＋GSM-R
取消了传统的地面信号系统,列车定位和列车完整性检查 由地面无线移动闭塞中心RBC和列车完整性验证系统共同完
成。点式设备、GSM-R是系统的主要设备。
保证各国的列车在欧洲铁路网内的互通运营，提高运输效率。 欧洲铁路运输管理系统ERTMS是欧洲铁路和欧洲信号工 业在欧洲委员会的财政支持和国际铁路联盟UIC的支持下，经 过大约10年的工作得到的结果。 基于GSM-R无线传输方式的ETCS2系统，技术先进，并 已投入商业运营；
二、CTCS列控系统
为了适应铁路跨越式发展战略，2003年10月，铁道部已经 制定了《中国列车控制系统(CTCS)技术规范总则(暂行)》和 相应CTCS技术条件，CTCS列控系统的CTCS是Chinese Train Control System的缩写，CTCS技术规范是参照欧洲列车运行控 制系统(简称ETCS)编制的。
(2) ETCS的分级 ETCS的最大特色之一是根据功能需求和运用条件配置系统。 用一个系统,以分级的概念实现原为多个系统,为一个目标而完 成的工作。ETCS从运用角度分为5级(0-3级、0+级)。
• 0级：ETCS车载设备+传统列控系统。
0级主要是为了保证装配ETCS车载设备的列车,能在没有ETCS 地面设备的线路、或尚不具备ETCS运营条件的线路上运行。 ETCS车载设备只显示列车速度,并只监督列车最大设计速度 和线路最大允许速度。车载设备不提供机车信号功能,司机凭 地面信号行车。
第七章 CBTC系统
第一节 LCF-300型CBTC系统
中国轨道交通技术展－交控科技－亦庄线
照片，2010年11月18日
车载ATO设备
• 车载ATP3取2设备
•
地面ATP安全计算机 （2乘2取2）设备
测速传感器
• 轨旁辅助定位系统
定位及点式后备模式
• 基于波导管的地车无线 通信设备
• 在正常情况下，列车驶入某环线区段，列车头部天线向该环 线区段发送f1信号，使该区段的CH继电器落下，同时，F1继 电器吸取，实现列车占用本区段的检测；列车前行，车尾部 驶入该区段时，车尾部天线向该区段发送f2信号，F2继电器 吸取；列车继续前行，当车头部驶出该区段(出清)时F1继电器 落下，车尾部驶出该区段(出清)时，该区段CH继电器吸取， F2继电器缓放落下，确定列车出清该区段。当车尾部驶入下 一个区段，使下一个区段的F2继电器吸取。
• CTCS2级为面向提速干线和高速新线，采用车地一体化设计， 基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。适用于各种限 速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行 车。
• CTCS3级为面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线 传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控 制系统。点式设备主要传送定位信息。
300
1500 7500 5 3
360
1500 9000 6 2
TVM430主要由三部分组成，即地面设备、地-车传输设备 和车上设备。 （1）地面设备 地面设备的主要功能：①通过轨道电路进行列车检测；② 列车间隔条件的计算、编码，并向车上传输有关速度、目标 距离、坡度、网络码等数据信息。为了保证线路的连续性， 还要将数据传输到邻近的地面中心。
• CTCS4级为面向高速新线或特殊线路，是完全基于无线传输 信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，不设通过 信号机，由无线闭塞中心和车载验证系统共同完成列车定位
和完整性检查.，实现虚拟闭塞或移动闭塞。
4 CTCS2系统
CTCS 2级是基于轨道电路和点式信息设备传输列车运行许 可信息并采用目标—距离模式监控列车安全运行的列车运行 控制系统，是一种点一连式列车运行控制系统。
• 运行模式。
运行模式有5种 ： ATP监督下的人工驾驶模式 采用带机车信号显示的调车模式； 非ATP区段限制人工驾驶模式； ATP区段的限制人工驾驶模式； 非限制人工驾驶模式。
高铁ATC系统
一、欧洲ATC系统 1、TVM430列车自动控制系统 TVM430系统是基于TVM300发展起来的，是为法国国铁公司 高速列车开发地，此系统可以在不对列车制动性能提出更高 要求的前提下，提高铁路的运营能力。