基于通信的列车控制系统CBTC..
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
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建
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上海市建筑建材业市场管理总站
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总
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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。
简述cbtc的原理
简述cbtc的原理CBTC（Communication Based Train Control，基于通信的列车控制系统）是一种先进的列车控制系统，与传统的列车信号系统相比，具有许多优势，如提高运营的安全性、准确性和容量。
CBTC系统通过使用无线通信技术和先进的计算机算法，实现了对地铁列车的实时控制和监控。
CBTC系统由车载单元（On-Board Unit，OBU）、地面设备单元（Ground Base Unit，GBU）和控制中心单元（Control Center Unit，CCU）组成。
车载单元安装在列车上，用于接收和发送控制指令以及实时传输列车运行信息。
地面设备单元安装在轨道和车站上，用于检测和传输列车位置信息。
控制中心单元是CBTC 系统的大脑，用于计算列车的运行参数和控制信号。
CBTC系统的工作原理可以简述为以下几个步骤：1. 列车识别和位置检测：车载单元通过无线通信技术与地面设备单元进行通信，获取实时的列车位置信息。
地面设备单元使用传感器和信号发射器来检测列车位置，这些设备通常布置在列车进出站口、弯道和轨道交叉口等关键位置上。
车载单元收到位置信息后，将其反馈给控制中心单元。
2. 列车控制和监控：控制中心单元根据接收到的列车位置信息，计算出列车的速度、加速度和制动力等参数，并生成相应的控制指令。
这些指令通过车载单元发送给列车上的牵引系统和制动系统，实现对列车的实时控制和调度。
同时，控制中心单元还会实时监控列车的运行状态，如速度、距离和车门状态等，以确保列车的安全运行。
3. 列车间通信和协同运行：CBTC系统还支持列车之间的通信和协同运行。
通过车载单元和地面设备单元之间的无线通信，列车可以相互感知和识别，并共享位置和速度等信息。
这就使得列车之间可以实施间隔距离自适应控制，即根据列车前后的距离和速度自动调整安全间隔，从而提高列车运行的稳定性和容量。
4. 系统安全和可靠性：CBTC系统具有高度的安全性和可靠性。
城市轨道交通-CBTC组成、分类和原理
CBTC简介
（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 统的可靠性也具有更高要求。
城市轨道交通 通信与信号
工作任务
任务名称 认识基于通信的列车控制系统 工 单 号
姓名
专业
日期
班级
任务描述： 参观学习，搜集资料，学习基于通信的列车控制系统。
任务要求： 1．认识轨道交通信号系统CBTC系统的构成。 2．了解CBTC信号系统的功能与作用。 3．掌握CBTC系统的特点与分类。 4．掌握CBTC系统在轨道交通信号系统中的主要作用。
图5-31 CBTC移动闭塞列车控制原理
THANKS
图5-30 基于无线扩频通信的移动闭塞ATC系统框图
拓展视野
欧洲电工委员会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。
二、 CBTC系统原理
如图5-31所示，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。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 最大限度地提高区间通过能力。
基于通信的列车控制系统(CBTC)
基于通信的列车控制系统（CBTC）摘要：基于通信的列车控制系统CBTC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。
本文介绍了该系统的结构、特点及功能。
关键词：基于通信列车控制城市轨道交通中，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。
典型的基于通信的列车控制系统（CBTC）的结构框图如图所示。
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设备共同构成了基于通信的移动闭塞ATC系统。
列车控制系统(CBTC)的结构框图一、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、通信层、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，由SICAS计算机联锁、TRAINGUARD MT系统、信号机、计轴器和应答器等组成，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或点式通信。
车载层完成TRAINGUARD MT的车载ATP和ATO功能。
二、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。
简述cbtc的基本原理及其应用
简述CBTC的基本原理及其应用1. 概述CBTC（Communication-Based Train Control）是一种基于通信的列车控制系统，采用了现代化的通信技术和计算机技术，用于实现列车的自动控制和监控。
CBTC不仅可以提高铁路运输的安全性和效率，还能提供更高水平的列车运行灵活性和可靠性。
本文将简要介绍CBTC的基本原理以及其应用领域。
2. CBTC的基本原理CBTC系统由车载设备和地面设备两部分组成，通过无线通信进行数据传输和指令下达。
其基本原理包括以下几个方面：2.1. 区间划分CBTC系统将线路划分为多个区间，每个区间包含一个或多个用于监控和控制列车运行的设备。
实时监测每个区间的信号状态和列车位置，以保持列车之间的安全间距。
2.2. 列车定位通过车载设备和地面设备之间的无线通信，CBTC系统可以实时获取列车的位置信息。
车载设备利用传感器获取列车的坐标和速度等数据，并传输给地面设备进行处理和记录。
2.3. 数据处理和分析地面设备通过接收和处理来自车载设备传输的数据，实时计算列车的运行状态和预测列车的行为。
根据列车位置和速度等信息，地面设备可以动态调整列车的运行模式，以确保列车的安全和效率。
2.4. 通信与指令下达CBTC系统通过无线通信传输数据和指令，地面设备可以向车载设备发送运行指令，包括限速命令、信号控制等。
车载设备接收到指令后，根据指令进行相应的列车运行控制。
这种双向通信保证了列车与地面系统的实时互动。
3. CBTC的应用领域CBTC系统广泛应用于各种铁路运输环境中，具有以下几个主要应用领域：3.1. 地铁和轻轨系统CBTC系统在地铁和轻轨系统中的应用最为广泛。
由于CBTC能够提供更高水平的列车运行灵活性和可靠性，因此可以帮助地铁和轻轨系统提高运行效率，并减少拉车间距，增加运输能力。
3.2. 高速铁路CBTC系统也被广泛应用于高速铁路系统。
通过实时监测列车运行状态和调整列车运行模式，CBTC可以提高高速列车的安全性和稳定性。
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。
简述CBTC技术
简述CBTC技术摘要：移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称CBTC）系统，该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。
本文阐述了轨道电路的缺点及CBTC技术的特性。
关键词：移动闭塞CBTC轨道电路CBTC起源及特性随着计算机技术、通信技术、自动控制技术的发展，综合以上技术产生了“基于通信的列车控制系统”（Communication-based Train Control，简称CBTC）。
CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多特性，比如：1、以无线通信系统代替，减少电缆铺设、轨旁设备，降低维护成本。
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。
6、便于既有线改造升级。
CBTC技术组成CBTC技术包括：1、无线通信技术，2、移动闭塞技术，3列车定位技术。
由于CBTC是基于无线通信的列车控制系统，自然离不开通信技术的支持。
无线通信的种类很多，常见的有基于OFDM（正交频分复用技术）通信、扩展频谱通信、跳频技术、WLAN（无线局域网）技术。
移动闭塞是实现CBTC的关键技术之一，CBTC是这种闭塞方式的应用系统。
它与固定闭塞相比，其最显著的特点是取消了以信号机分隔的固定闭塞区间。
列车在线路上运营的间隔距离由列车在线路上的实际位置和运行情况确定，闭塞区间随列车的形势，不断变化，故称为移动闭塞。
列车定位技术有很多种：1、轨道电路定位，2、计轴定位，3信标定位（分有源、无源两种，往往两种会同时使用），4、多普勒雷达测速定位等定位方式。
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系统概述
CBTC系统概述基于通信的列车控制系统（CBTC）这一思想的萌芽出现在20世纪60年代，20世纪80年代初，国外开始系统地展开研究并进行阶段性测试，90年代开始进入试验段测试阶段。
1999年9月，IEEE将CBTC定义为：“利用高精度的列车定位（不依赖于轨道电路），双向连续、大容量的车-地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统”。
定义中指出CBTC中的通信必须是连续的，这样才能够实现连续自动列车控制，利用轨间电缆、漏泄电缆和空间无线都可以实现车、地双向信息的连续传输。
借助先进的列车定位技术、安全处理器技术和无线通信技术，使得CBTC与传统基于轨道电路的列车控制系统相比，具有以下优点：(1)、通过整个系统提供可靠的检查与平衡手段，通过车-地间双向信息传输，实现对列车的闭环控制，从而大大降低认为错误的影响，系统的可靠性更高。
（2）、各级调度都可以随时了解区段内任意列车的位置、速度、机车工程及其他各种参数，利用上述信息，各级调度可以规范、协调地直接指挥行车。
（3）、车站控制中心依据列车状态及前车状态，结合智能技术调整列车运行，获得最佳区间通过能力，减少列车在区段内运行时不需要的加速、制动，增加旅客乘坐的舒适度。
（4）、区段内所有运行列车的各种参数（如：列车号、机车号、位置速度、工况、始发站、终点站、车辆数、载重量等自动的发给各种管理系统，如：TMIS、DMIS，不需要人工键入，从而可以避免对参数的漏键、错键、迟键和其他认为的错误，将以上控制和管理紧密结合，实现铁路信息化。
（5）、减少沿线设备，设备组要集中在车站及机车上，减轻设备维护和管理的劳动强度，受环境影响小（如：可减少雷击等现象的干扰和损伤在遭受自然灾害或战争破坏后，易恢复运行。
（6）、可以实现移动闭塞。
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工作原理系统结构
CBTC工作原理系统结构
CBTC（Communication-Based Train Control，基于通信的列车
控制）是一种先进的列车控制系统，它采用了多个通信技术和算法来实现列车控制和信号传输。
CBTC工作原理和系统结构
如下：
1. 数据通信：CBTC系统采用无线数据通信技术来传输列车位置、速度、状态等信息。
常见的通信技术包括Wi-Fi、无线传
感器网络等。
2. 轨道设备：CBTC系统包括在轨设备，如轨道信号机、传感
器等，用于检测和监测列车的位置、速度、状态等信息，并将其传输给控制中心。
3. 列车设备：列车上安装有CBTC设备，它能够接收轨道设
备传输的信息，并根据这些信息控制列车的运行状态，如速度、加速度等。
4. 控制中心：CBTC系统的控制中心负责管理整个系统，并与
列车设备、轨道设备进行通信，以确保列车的安全运行。
控制中心使用算法来计算列车的轨道位置、运行速度，并将控制信号发送给列车设备。
5. 系统安全：CBTC系统具备多重安全保护措施，如故障检测
和容错机制，以确保列车的安全运行。
当系统出现故障时，CBTC系统能够快速切换到备份系统以保持列车控制。
总之，CBTC是基于通信技术的列车控制系统，它通过无线数据通信、轨道设备、列车设备和控制中心之间的相互作用，实现了对列车运行的精确控制，提高了列车的安全性、运行效率和运行能力。
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。
简述cbtc的工作原理及其应用
简述CBTC的工作原理及其应用1. CBTC概述CBTC（Communication-Based Train Control）是一种基于通信技术的列车控制系统，它在列车和信号系统之间使用无线通信技术进行数据传输，实现对列车的高度自动化控制。
CBTC通过实时监控列车位置和运行速度，提高了列车运行的效率和安全性。
2. CBTC的工作原理CBTC的工作原理可以概括为以下几个步骤：2.1 列车定位CBTC系统使用各种传感器和定位技术来准确监测列车的位置。
这些传感器可以是轨道侧安装的设备，也可以是装在列车上的设备。
列车位置的准确测量对CBTC系统的正常运行至关重要。
2.2 数据通信CBTC系统使用无线通信技术，在列车和信号系统之间传输数据。
这些数据包括列车当前的位置、速度、目标站点等信息。
通过实时传输数据，CBTC系统能够迅速做出调度决策，提高列车运行的灵活性和效率。
2.3 列车控制CBTC系统根据接收到的数据和预设的列车运行规则，控制列车的运行。
它可以自动控制列车的加速、减速、停车等操作，以保证列车在安全范围内运行。
CBTC系统还可以根据实时交通情况做出决策，优化列车的调度，减少延误。
2.4 安全保护CBTC系统具有多重安全保护机制，以确保列车运行的安全性。
例如，CBTC系统可以监测列车与其他列车之间的最小安全间距，并在接近危险情况时发出警报。
同时，CBTC还可以监测电力供应、信号灯等设备的状态，及时发现并解决潜在的故障。
3. CBTC的应用CBTC系统已广泛应用于城市轨道交通系统，并取得了显著的效果。
以下是CBTC在交通领域的主要应用：3.1 增加运行容量CBTC系统可以提高列车运行的效率，减少车辆之间的最小间距，从而增加线路的运行容量。
通过实时调度和自适应控制，CBTC系统能够更有效地利用轨道资源，减少拥堵和延误。
3.2 提高安全性CBTC系统具有高度自动化的列车控制功能，可以实时监测列车的位置和运行情况，并进行精确的调度。
《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。
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。
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。
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无线系统包括： 1．轨旁无线设备(WLAN接入点和天线)提供完全的、连续的线路覆盖。它们通过
以太网交换机分别与A鸭总线(对列车自动防护系统)和旅客资讯系统接口链路 相连。轨旁无线设备室外有保证车辆与轨旁网络通信的接入点AP和天线，室 内有无线骨干网的交换机机柜与服务器机柜。 2．车载无线单元TU分别安装在列车的两头。-N车两头的无线单元通过车载设备 间的串行线相互连接。
二、CBTC系统组成
CBTC系统由列车自动监控（ATS）系统、数据通信系统（DCS）、区域 控器(ZC)、车载控制器(VOBC)及司机显示等组成。CBTS系统也可以分为列车 自动监督ATS系统、计算机联锁系统、列车自动防护系统以及无线系统。
三、CBTC各子系统介绍
➢ ATS系统 ➢ 计算机锁联 ➢ 列车自动防护系统 ➢ 列车自动运行 Nhomakorabea➢ 无线系统
车地无线通信系统结构
四、系统特点
CBTC的优越性体现在如下方面： 1 连续式和点式通信方式并存同一线路上，使用连续式通信方式的列车与使用
点式通信的列车可以共同运行。 连续式通信足使用无线进行轨旁和列车间通 信。配合连续通信通道．列车根据移动闭塞原理相111IJ隔，提供最d,Jd行间 隔，列车受ATP／ATO控制，构成移动闭塞。 点式通信则不依赖于无线通信通 道，而采用基于应答器的点式通信通道从轨旁向车t传输数据。配合点式通信 通道，列车根据固定闭塞原理相间隔，并受ATP／ATO控制，构成固定闭塞。 2 列车可以升、降级 列车实现定位以及收到相应的移动授权后，系统可以从 最低运行级别(联锁级)升级到较高控制级别(点式、同定式)或升级到更高性能 的等级(连续式通信、移动闭塞)。当连续式或点式通信级不能上E常工作时， 可以采用降级运行即联锁级．标准的色灯信譬系统提供全面的联锁州车防护。 该功能使得列车在站间自动闭塞模式上运营成为可能。
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、 跳停、办理封锁等操作。
2. 计算机联锁系统（SICAS）
联锁系统采用了SIMISPc／SIMISECC计算机管理进路、道岔和轨旁信号机．以 响应来自ATS功能的命令。同时，将进路、轨道区段、道岔和信号机的状态信 息提供给ATS系统和ATP轨旁系统。 SICAS是西门子的故障-安全和高度可用的SIMIS® 原理的先进设计，同时也提 供了走向现代科技的方法；它对未来的扩展及解决方案是开放的。这个联锁 系统的现代化设计和安全数字总线通讯的采用将联锁系统的总数降到最小。
3.2. 车载子系统
4. ATO子系统
概述：ATO 为非故障一安全系统，其控制列车自动运行，主要目的是模拟最佳司机的驾驶， 实现正常情况下高质量的自动驾驶， 提高列车运行效率， 提高列车运行的舒适度， 节 省能源。 ATP 系统是城市轨道交通列车运行时必不可少的安全保障，ATO 系统则是提高 城市轨 道交通列车运行水平(准点、平稳、节能)的技术措施。 ATO 系统采用的基本功 能模块与 ATP 系统相同。和 ATP 系统一样，ATO 也载有有关 轨道布置和坡度的所有资 料， 以便能优化列车控制指令。 ATO 还装有一个双向的通信系统， 使列车能够直接与 车站内的 ATS 系统接口，保证实现最佳的运行图控制。 当列车处在自动驾驶模式下， 车载ATO 运用牵引和制动控制，实现列车自动运行。
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。
基于通信的列车控制系统 （CBTC）
一、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。
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
西门子的CBTC 系统是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、RAINGUARD MT TRAINGUARD MT移动闭塞式列控系统(ATP (ATP／ATO)、VIC0S OC 系统(ATS)组成。它与前述西门子的准移动闭塞ATC 系统的区别在于采用无线通信构成移动闭塞，而前者采用数字编码轨道电路 构成准移动闭塞，它们的计算机联锁系统及ATS是基本相同的。
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 无线通信的车地无线通信系统，对其结构进行设计，包括对无线接入点 （Access Point，AP）的布置间隔的讨论、对WLAN所使用的标准的选择等。通 过对城市轨道交通中信号传播模型的分析，对车地无线通信系统的包丢失率 和系统延时进行分析使系统的可靠性、有效性、安全性达到CBTC系统的要求。
1.2. 车站系统
车站系统按照设备集中站, 非设备集中站, 辆段具备不同的系统结构特点。
1.3. 基于CBTC的ATS子系统主要功能特点
在CBTC制式下, ATS子系统的有些功能继承了基于轨道电路制式的功能, 有些 则有了较大的变化。主要有信息显示、站场控制、列车跟踪与控制、运行计划管 理、系统仿真以及后备系统6个方面功能。
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。
6 适应性 列车自动防护系统能够处理具有不同特性的各种类型的列车。例如， 4车编组列车和6车编组列车，不同的加速和减速参数．不同的列车长度。列 车将会设依照他们各自的特性进行最佳驾驶。
谢谢
5．维护工作站。对中心以及车站所有ATS设备工作状态进行监视, 对所有人工以 及自动办理指令进行记录, 对重要的事件进行语音或文字告警,存储站场运行 历史记录并提供回放功能。
6．时刻表编辑工作站。主要提供离线的基本图编辑, 供调度计划人员根据各种 不同的时间段,提前制作正常工作日、周末、节假日等基本图。
1.1. 调度中心系统
调度中心系统由中心机房设备、调度大厅设备、计划室设备及培训室设 备组成, 主要设备及功能如下。 1．应用服务器。为双机热备系统, 是调度中心ATS的核心设备。应用服务器接收 来自地面的站场设备状态信息, 以及来自车载设备的列车位置和状态信息, 对 这些信息进行运算、缓存, 然后将处理后的信息发送到相应的客户端; 另一方 面, 应用服务器根据接收到的列车报点信息进行偏移计算和计划调整, 并将调 整指令发送到车载ATO执行。
3 车载设备冗余 列车运行过程中．当一端的车载无线设备、列车防护设备等 发生故障时．另一端的车载设备会接管列车，在乘客毫无察觉的情况下继续 保持列车的平稳运行。
4 混合运行 装备和未装备ATP／ATO的列车可以在同一线路上运行。人工驾驶 的列车可以与采用ATO自动驾驶的列车混跑。
5 可扩展性 一条装备了列车防护系统的线路可很容易的扩展，增加车站和列 车。
1. ATS系统
在CBTC制式下, 不同厂家ATP/ATO设备的构成有很大区别, 有的厂家为整条线路 配备1~2套地面区域控制器, 有的厂家则为每个设备集中站(有岔站) 配备1套地 面区域控制器。有的区域控制器设置在调度中心, 有的区域控制器设置在车站, 这就造成了ATS与ATP/ATO系统进行接口时, 有多种形式。本文基于每个设备集 中站配置1套区域控制器的ATP/ATO系统模式, 描述CBTC制式下的ATS系统结构。