第七章 CBTC系统

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
3、单轨交通方式基本采用高架线路，道岔非接通位置是悬空的。 4、单轨交通方式的轨道大部分采用高强度混凝土梁，因此在制 作混凝土梁的时候对信号系统安装设备和敷设管线的部位必 须进行预留和预埋。
二、单轨交通信号系统的主要设备
重庆单轨较新线信号系统由列车自动防护（ATP）及列车 位置检测（TD）子系统、计算机联锁（CI）子系统和列车自
• 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。
• 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。
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。
• 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
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， 可以产生连续的速度变化模式的曲线，从而提供给司机更实
• 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
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)。
系 统 型 号/ 安装的列车型号 TVM300 /TGV-PSE TVM300 /TGV-A TVM430 /TGV-R TVM430 /TGV-NG
最高时速/(km/h)
闭塞制动距离/m 正常制动距离/m 闭塞分区数/个 最小运行间隔 /min
270
2100 8400 4 5
300
2000 10000 5 4
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 7-3wenku.baidu.com车载设备构成
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
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。
1 CTCS系统由车载子系统和地面子系统组成。
2 CTCS基本功能
• 防止列车超速运行，包括列车超过进路允许速度、线路结 构规定的速度、机车车辆构造速度、临时限速和紧急限速、 铁路有关运行设备的限速；能够以字符、数字及图形等方 式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离； 能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备 故障状态的报警； 防止列车溜逸；
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号线，大兴线（基 于无线通信）
• 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。
• 0+级(STM)
0+级主要是为了保证装配ETCS车载设备的列车,在既有线运行 时能够提供通用机车信号功能。
• 1级：地面信号＋查询应答器＋轨道电路
装备了ERTMS/ETCS的列车，在装备有点式传输设备欧洲应 答器Eurobalise的线路上运行，地面向列车传输的信息完全依 靠Eurobalise，轨道电路只完成轨道区段的空闲/占用检查和列 车的完整性检查。
• 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。
• 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；
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.
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
•
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。
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。
（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
• 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。
(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。
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