CBTC无线通信子系统的设计与测试
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨作为CBTC系统的关键技术，其研究与发展对城市轨道交通系统的安全性、便捷性和效率等方面具有重要意义。
本文将对CBTC系统的关键技术进行探讨，包括无线通信技术、数据处理与传输技术、位置识别技术等方面的关键技术，分析其在CBTC系统中的作用与发展趋势。
一、无线通信技术CBTC系统基于先进的无线通信技术，实现对列车的实时监控与控制。
作为CBTC系统的关键技术之一，无线通信技术对于CBTC系统的运行安全性和稳定性具有重要意义。
目前，CBTC系统中较为常用的无线通信技术包括LTE、Wi-Fi等。
LTE技术具有高速传输、低时延等优势，适用于对CBTC系统中的关键数据进行实时传输；Wi-Fi技术则可以实现对列车之间、列车与地面控制中心之间的数据通信，为列车运行的实时监控提供了技术支持。
随着5G技术的逐渐成熟，5G技术有望在CBTC系统中得到广泛应用。
5G技术具有更高的传输速率和更低的时延，可以实现更高效、更稳定的数据传输，为CBTC系统的运行提供更加可靠的技术保障。
二、数据处理与传输技术CBTC系统的正常运行依赖于大量的数据处理与传输技术支持。
在CBTC系统中，数据处理与传输技术起着至关重要的作用，直接影响着系统的运行效率和安全性能。
在数据处理方面，CBTC系统需要对来自列车、轨道等各个方面的数据进行实时处理，包括位置数据、速度数据、故障数据等。
CBTC系统还需要对这些数据进行分析与存储，以便对列车进行实时监控与数据分析，为列车运行提供技术支持。
在数据传输方面，CBTC系统需要实现对大量实时数据的传输，包括列车之间的数据传输、列车与地面控制中心之间的数据传输等。
CBTC系统需要依靠先进的数据传输技术，实现对大量数据的高效传输。
当前，CBTC系统中广泛应用的数据处理与传输技术包括分布式存储技术、实时数据传输技术等。
分布式存储技术可以实现对大量数据的高效存储与管理，为列车监控提供了技术支持；实时数据传输技术则可以实现对实时数据的高效传输，确保列车运行的实时监控与控制。
遵循互联互通标准的CBTC 信号系统建设方案(一)
遵循互联互通标准的CBTC 信号系统建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于信号系统的要求也越来越高。
传统的信号系统由于设备复杂、维护成本高、不易升级等问题，已经不能满足现代轨道交通的运行需求。
因此，遵循互联互通标准的CBTC（Communication-Based Train Control）信号系统建设方案应运而生。
二、工作原理CBTC信号系统基于无线通信技术，通过车-地双向通信，实现列车与地面设备间的信息交换。
它利用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，对列车运行进行实时监控和调整，提高列车运行效率，保障行车安全。
三、实施计划步骤1.需求分析：对城市轨道交通的运营需求进行详细分析，确定CBTC信号系统的功能要求和技术标准。
2.系统设计：根据需求分析结果，设计CBTC信号系统的架构，包括硬件和软件部分。
3.设备采购与安装：按照系统设计要求，采购并安装所需的设备，包括列车控制设备、无线通信设备、轨旁设备等。
4.系统集成与调试：将各个设备集成到CBTC信号系统中，进行系统调试，确保系统的稳定性和可靠性。
5.试运行与评估：在部分线路进行试运行，对CBTC信号系统进行评估，收集反馈意见，进行优化改进。
6.全面推广：经过试运行和评估后，对CBTC信号系统进行全面推广，替换原有的信号系统。
四、适用范围本方案适用于城市轨道交通、城际铁路、有轨电车等公共交通领域。
尤其适用于线路长、车站多、运行间隔小、实时性要求高的场景。
五、创新要点1.遵循互联互通标准：本方案遵循国际通用的互联互通标准，使得不同厂商的设备可以相互兼容，降低了系统集成的难度。
2.车-地双向通信：采用车-地双向无线通信技术，实现列车与地面设备间的实时信息交换，提高了列车运行效率。
3.智能监控与调整：利用先进的计算机技术和控制技术，实现列车运行状态的实时监控和调整，提高了行车安全性和舒适性。
4.节能环保：采用高效的能源管理策略，降低设备能耗，同时采用环保材料和工艺制造设备，降低了对环境的影响。
地铁CBTC系统信号系统分析与故障
地铁CBTC系统信号系统分析与故障1. 引言1.1 介绍地铁CBTC系统信号系统分析与故障地铁CBTC系统信号系统是一种先进的列车控制系统，它采用了计算机技术和无线通信技术，实现了列车之间的实时通信和自动调度。
CBTC系统的信号系统是系统中的关键部分，它负责向列车发送信号和指令，以确保列车能够安全、高效地运行。
对于CBTC系统信号系统的分析和故障排查显得尤为重要。
在实际运行中，CBTC系统信号系统可能会出现各种故障，例如信号传输中断、信号误码等。
为了及时排除这些故障，需要对CBTC系统信号系统进行分析，并采取相应的维修措施。
通过对故障案例的分析，可以总结出一些常见的故障原因和解决方法，为系统的维护和优化提供参考。
本文将重点介绍地铁CBTC系统信号系统的原理、分析方法、故障排查技术，以及相关的案例分析和维护优化策略。
通过对这些内容的深入探讨，可以更好地理解CBTC系统信号系统的重要性，同时也可以为今后地铁CBTC系统信号系统的发展提出建设性建议。
2. 正文2.1 CBTC系统原理CBTC系统通过无线通信技术实现列车与地面控制中心之间的实时数据传输。
列车上搭载有装有通信设备的车载控制器，地面控制中心通过无线信号与车载控制器进行数据交换，实现列车位置、速度等信息的传输。
CBTC系统通过计算机技术实现列车的实时监控和控制。
地面控制中心通过计算机系统对列车所传输的数据进行处理和分析，然后下达相应的指令控制列车的运行，包括限速、停车等操作。
CBTC系统还包括了车载信号系统和地面轨道侧信号系统的配合工作。
车载信号系统通过车载控制器对列车进行控制，地面轨道侧信号系统则通过信号灯等装置向列车发送控制指令，实现列车的安全运行。
CBTC系统原理是通过无线通信技术和计算机技术实现列车运行的实时监控和控制，保障列车运行的安全和高效。
CBTC系统的原理为地铁运行提供了技术支持，是地铁运行的重要保障之一。
2.2 CBTC系统信号系统分析CBTC系统信号系统分析主要是对地铁CBTC系统中信号系统的功能、结构、性能等进行系统的分析和研究。
单轨交通CBTC信号系统国产无线子系统
洞至环 城北路 （ 空港开 发 区） ，长约 ６ ｍ。按 轨道 ０ｋ
交通 路 网规 划及 建设 计划 ，三 号 线还 将 与路 网 中的
一
性 ，每 个 ＡＰ的 覆盖 范 围应 有 重叠 区 ，在 个 别 ＡＰ
和 其他 设备 出现故 障 时 ，系统 应 能正 常工 作 。每 个
和 Ｃ 子系统 等不再 复述 。 Ｉ
３无线子系统功能
重庆地铁 三号 线单轨 ＣＢＴＣ无线系统 主要作用 是在各个子 系统之间传输 ＡＴＣ报文 ，而这 些子系统 大部分是移动 的。无 线系统对于报文传送是 完全 透明
的。虽然 ＤＣＳ系统所 传输 的是 安全型 的列车控 制信
ＤｏＩ １．９ ９ ． ｓ． ７ —４ ０ ０ １ １ １ ： ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ３４ ４ ． １． ． ３ ｊｓ ６ ２ ００
１概 述
重 庆市 轨道 交通 三号 线规 划 的线 路 走 向是从 鱼
与 Ｉ Ｅ ０ ． Ｅ Ｅ ８ ２ ３有线 网络兼容 。
（）为 了保证 列车 的运行 ，无线场 强重叠 覆盖 ， ２ 保 证信息 传输 的不 问断。
（）无 线局 域 网在 线路 区间 的设备 安 装满 足 隧 ５ 道 限界 、天 气 、振动 和维 护 等方 面 的要 求 ，其 设 备
本 身达 到 Ｉ ６ Ｐ ７的标 准 ，以适 应地 铁 的环境 条件 。 （ ）无 线 系统 在方 案 的设 计过 程 中重 点考 虑设 ６ 备 、组 网 线路 等方 面 的抗干 扰 能力 和措 施 ； 在车 上
ＡＰ的输 出功率应尽 量小 ，满足 国家规 范要求 。
号 线 、二号 线 、环 线 、六号 线相 交 换乘 ，并 与市
地铁CBTC系统信号系统分析与故障
地铁CBTC系统信号系统分析与故障CBTC系统由多个子系统组成，包括列车控制系统、车辆位置检测系统、无线通信系统和列车地图显示系统等。
这些子系统通过互相协调和通信，保证地铁列车的安全运行和按时到站。
列车控制系统是CBTC系统的核心部分，它负责控制地铁列车的行驶速度和位置。
列车控制系统根据车辆位置检测系统提供的列车位置信息，计算列车的行驶速度，并通过无线通信系统将速度指令发送给列车。
列车通过接收这些指令，自动调整车速，保持与前后列车的安全距离。
车辆位置检测系统使用多种技术手段来确定列车的位置，包括GPS、激光测距、电子地图等。
这些技术可以精确地测量列车的位置，并实时反馈给列车控制系统。
通过实时监控列车的位置，CBTC系统可以更好地控制列车的运行，以及确保列车之间的安全距离。
无线通信系统是CBTC系统的重要组成部分，负责实现列车之间和列车与地面控制中心之间的通信。
地铁列车通过无线通信系统与前后列车进行通信，以获取列车的位置信息，并与地面控制中心进行通信，以获取列车的运行指令和调度信息。
无线通信系统采用高速率和可靠性较高的通信协议，以确保实时性和安全性。
列车地图显示系统是乘客使用的CBTC系统的一部分，它通过在车厢内显示地铁线路图和站点信息，方便乘客了解列车的行驶方向和到达的站点。
列车地图显示系统与列车控制系统和车辆位置检测系统相连，可以及时更新列车的位置和到站信息。
CBTC系统在实际运营中可能会出现各种故障，比如信号干扰、通信故障、系统故障等。
这些故障可能会导致列车无法正常运行，或者导致列车运行速度降低。
为了防止这些故障对列车运行的影响，CBTC系统通常会具备冗余设计和故障恢复功能。
当系统检测到故障时，会自动切换到备用通道或备用设备，以保证列车的正常运行。
CBTC系统是一种先进的地铁信号系统，它通过现代化的无线通信技术，实现地铁列车之间的通信和自动控制。
CBTC系统具有高安全性、高运行效率和高容量的特点，能够提高地铁系统的运营效率和乘客的出行体验。
CBTC系统介绍
126交通科技与管理智慧交通与信息技术CBTC 系统介绍蔡晓思,陈惠婷,周慧琴（浙江师范大学工学院,浙江 金华 321000）摘 要：面对密度、速度以及大客流的快速增长而带来的压力，CBTC 系统作为当前主流信号系统的应用模式，无疑成为提高地铁线路运营效率的最佳措施。
本文主要介绍了CBTC 系统的结构和特点。
关键词：CBTC 系统；特点；应用中图分类号：U231.7 文献标识码：A0 引言 CBTC 系统是一个安全的、具有高可靠性、高稳定性的基于无线通信的列车自动控制系统，广泛应用于城市轨道交通运输中。
它的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。
1 BiTRACON 型CBTC 信号系统 （1）系统介绍。
BiTRAC0N 信号系统由列车自动监控（ATS）、计算机联锁（CBI）、车载控制器（CC）、区域控制器（ZC）、维护支持（MMS）、数据通信（DCS）6个子系统组成，实现列车自动监督、列车自动防护、列车自动驾驶等功能，BiTRAC0N 系统支持三种控制等级：CBTC 控制、点式控制和联锁级控制，还具备全自动无人驾驶(UTO)功能[1]。
（2）系统特点。
BiTRAC0N 系统支持地铁、轻轨、有轨电车、城际铁路、电气化铁路等多领域的细分市场商用，可满足国内外持续增长的高安全、高可靠、高效率的轨道交通业务需要[2] 。
（3）系统应用。
现已应用于沈阳地铁1和2号线、成都地铁1和10号线、深圳地铁3号线、西安地铁2号线、杭州地铁1和4号线、成都地铁2号线、郑州地铁1号线、成都地铁3号线和10号线、天津5号线、沈阳地铁10号线、重庆地铁4号线。
2 MTC-I 型CBTC 系统 （1）系统介绍。
MTC-I 型CBTC 系统由六个子系统构成：由中心和车站本地控制设备组成的FZy 型ATS 子系统；TYJL-Ⅲ型二乘二取二安全冗余结构的计算机联锁子系统，包括计轴设备和国产欧标应答器设备；基于CPCI 工业计算机平台开发的ATO 列车自动运行子系统；包括二乘二取二冗余架构的车载VOBC 和轨旁ZC 设备组成的ATP 列车控制子系统；基于SDH 同步数字系列骨干通信网和车—地无线通信网构建的DCS 子系统；进行系统设备维修信息收集、管理的TJWX 型微机监测子系统。
基于互联互通的城轨CBTC系统测试用例设计
2018年23期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application基于互联互通的城轨CBTC 系统测试用例设计王洪智（通号城市轨道交通技术有限公司，北京100070）1概述近年来我国城市化进程不断加快，大量人口涌入城市，随着一些大城市人口密度的进一步增大，机动车保有量不断增长，城市道路交通已经不堪重负。
全国各大城市为了解决道路交通问题，争相发展城市公共交通[1]。
由于城市轨道交通能实现客流聚集地间大批量客流的高效运输，并且具有能耗少、污染小、占地少、舒适性好等优点，各大城市往往将其作为城市公共客运交通系统骨干，从而优化城市的投资、生活环境，保障城市的绿色可持续发展。
在城市轨道交通网络化运营飞速发展的大背景下，实现线网间的运营互联互通需求日益凸显出来[2]，作为城市轨道交通控制的“大脑”，具有追踪密度小、安全高效和易于维护等特点的基于通信的列车控制系统（CBTC ）互联互通也成为今后技术发展的趋势[3]，CBTC 系统集成测试作为系统验证的最直接有效手段，其中测试用例对系统需求的覆盖率和合理可行性对CBTC 系统的工程应用具有重要影响。
本文根据互联互通技术需求规范，对CBTC 系统测试用例进行设计，通过实际应用于测试验证了测试用例的合理性和可行性。
2基于互联互通的CBTC 系统测试用例设计目前测试对需求的覆盖程度已经作为判断测试质量的一个标准，一般来说，非功能性测试的覆盖程度比较好判断，如性能和压力测试，可根据需求中明确的性能指标进行测试分析和设计，同时也可通过分析系统在实际工程中的使用情况，来分析一些隐含的需求，如系统是否需要连续运行、系统故障后恢复的级别等。
功能性测试的覆盖程度是比较难判断的，功能测试所追求的是测试用例对需求达到一定的覆盖度，主要做好测试需求来源和测试需求分析两步，最后是根据需求分析设计测试用例。
2.1测试需求的来源测试需求的来源一般包括：（1）软件需求文档、需求规范；（2）产品规格书；（3）通用的协议规范等继承性文档。
CBTC 车- 地无线通信技术探究
CBTC 车- 地无线通信技术探究作者：秦长江胡正阳来源：《中国新通信》 2018年第1期【摘要】随着LTE 技术在轨道交通领域的应用，相较于WLAN 的优势也日渐显现，本文结合徐州地铁3 号线，探究CBTC 系统车-地无线通信组网方案，并给出漏缆合设方案。
【关键词】 CBTC LTE 综合承载漏缆合设一、CBTC 车- 地无线通信现状1.1 无线局域网（WLAN）技术WLAN 技术商用化至今，相较于有线网络,终端设备接入具有安装简单、灵活性强、可移动和易扩展等优点，已在国内轨道交通CBTC 车- 地无线通信中得到广泛应用。
但是，WLAN 技术的信道利用率低，覆盖距离小且所处频段高，不适宜采用漏缆敷设，无线覆盖效果较差；另外，其工作于公用频段 2.4GHz，导致其在轨道交通车- 地无线通信数据传输过程中会存在切换频繁、易受干扰、吞吐量下降及时延过长等缺陷，可能致使CBTC 数据丢失，通信中断而出现紧急停车事故，深圳、西安等城市均出现过紧急停车的情况。
因此，基于车- 地通信的稳定性和安全性考虑，轨道交通一直在寻求新技术的突破。
1.2 LTE 技术目前LTE 技术在PIS 和CCTV 等方面的运用中表现优异，相较WLAN 技术固有的抗干扰性不强的缺陷，其被赋予了极大的期待。
特别是工业和信息化部发布了《重新发布1785-1805MHz 频段无线接入系统频率使用事宜的通知》工信部无[2015]65 号后，各地城市轨道交通部门纷纷申请LTE 专用频段。
目前上海5 号线、重庆（4、5 号线、环线）、沈阳（9、10 号线）、南京宁高二期、宁波3 号线、济南R1 线等均已经招标确定CBTC 采用LTE 组网技术，天津也有线路拟采用LTE 技术，极大促进了其技术的发展。
LTE 技术促进了3G 向4G 的平稳演进，采用OFDM 和MIMO 技术作为其无线网络演进的唯一标准，基于包优化的演进型无线接入架构及全IP 化的扁平化的网络结构，保证了信令数据和业务数据的传输安全。
城轨CBTC系统中的数据通信子系统分析
用冗余 结构设计 ， 并且数据 信息采 用冗余传 送策
略， 每个 信息 被复制 后 都 通 过两 个 独 立 的 网络 同时 传 送 ， 一 网络的故 障 ， 会 导 致 信息 丢失 ， 不 存 单 不 也 在 网络 切换 问题 ， 证 了数 据 传 输 的连 续 性 、 靠 保 可 性 和实 时性 ， 也消 除 了单 个 独立 故 障 或 多个 相 关 故 障对列 车运行 的影 响 。
轨旁数据通信网络包括两个彼 此独立 （ 冗余 ）
的网络， 主要 由轨旁设备 、 接人交换机和轨旁骨干
１ ０
西安铁路职业技术学院学 报
网络构成。轨旁子 系统 （ Ｃ Ｍｃ Ｌｋ ｌ等 ） Ｚ 、 ｉ ｏｏ Ｉ 通过 ｒ １０ ａｅ Ｔ ０ Ｂ ｓ Ｘ以太网接 口连接到接入交换机 ， － 轨旁 两边 的无线接 入点 Ａ Ｐ通 过 光纤 以星型 拓 扑结构 连
交换机上。接入交换机提供标 准的 １Ｍ １０ 以 ０ ／０ Ｍ 太 网接 口 ， 循 国际通行 的 Ｉ Ｅ ０ ． ｕ和 ８ ２ ３ 遵 Ｅ Ｅ８ ２ ３ ０ ．ｘ
据通信的安全加密和接人 防护等措施 可保证数据
通信的安全 。Ｄ Ｓ ｊ Ｃ 是一个宽带通信系统 ， 它提供
开放 的体系架 构 和通 信 协议 标 准 ， 线通 信 部 分 采 有
用 ＩＥ ８２３以太网标准 ， Ｅ Ｅ０． 无线通信部分采用先进
的 ＷＬ Ｎ技术 ￣ＩＥ ８２ １ｇ标 准 。 大 程 度地 采 Ａ Ｅ Ｅ ０ ． ｌ 最
中图分类号 ：２ １ Ｕ３
文献标识码： Ａ
文章 编号 ：４ ４ ９ ０ ２一（０ １ ０ ２ １ ）３—０ ０ ４ ０ ８—０
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｔ ｍ ｍ ｕ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｄａ ａ Ｃｏ ｎ ｃ ｔｏ Ｓ ｂ ｙ ｔ ｍ ｎ Ｕｒ ｎ Ｓ ｂ ｙ ＣＢＴＣ ｙ ｔ ｍ ｕ ｓ ｓｅ ｉ ｂａ ｕ ｗａ Ｓ ｓｅ
城市轨道交通CBTC系统工程测试序列生成方法研究与实现
城市轨道交通CBTC系统工程测试序列生成方法研究与实现城市轨道交通CBTC系统工程测试序列生成方法研究与实现随着城市轨道交通的快速发展和现代化要求，CBTC （Communication-Based Train Control）系统成为提高城市轨道交通运行效率和安全性的关键技术。
CBTC系统通过无线通信方式实现列车与基站之间的信息交互，能够精确控制列车的运行速度和位置。
为了确保CBTC系统的可靠性和稳定性，各个城市轨道交通运营企业需要对CBTC系统进行全面的测试。
测试序列是CBTC系统测试的关键环节，它是指通过一系列的列车运行场景和操作场景，模拟真实运行环境，验证CBTC系统的性能和安全性。
测试序列的生成方法对于测试工作的质量和效率有着重要影响。
本文针对城市轨道交通CBTC系统工程的测试序列生成方法进行了研究与实现。
首先，分析了CBTC系统的基本原理和功能模块，明确了测试序列中应包含的关键要素。
然后，通过对系统运行环境的分析和场景的归纳，确定了测试序列的基本结构和内容。
测试序列应包括列车起动、变速、停车、道岔切换、信号灯控制等多个场景，以覆盖CBTC系统所有的功能和模块。
接下来，通过建立CBTC系统的仿真模型，模拟真实列车运行并生成大量测试数据。
同时，结合CBTC系统的性能指标和要求，对测试数据进行筛选和优化，提取出具有代表性的测试序列。
然后，通过专业的测试工具和设备，对测试序列进行执行和验证。
根据测试结果，对CBTC系统的性能进行评估和改进。
本研究还实现了基于CBTC系统的测试序列生成方法。
首先，建立了CBTC系统的测试需求和测试计划。
然后，根据测试需求，设计了测试用例和测试场景，明确了测试序列的设计原则和方法。
同时，利用CBTC系统的仿真平台，实时监测列车的运行状态和系统参数，并采集实时数据。
通过分析和处理实时数据，生成测试序列并进行优化。
最后，通过专门设计的测试工具，对生成的测试序列进行执行和验证。
CBTC无线通信子系统的设计与测试
摘 要 ：对 Ｃ Ｔ Ｂ Ｃ无线通信 子 系统在 隧道 中的无 线菲 涅 尔区和无 线隧道损 耗模 型进行 计 算 ，提 出 了无线通 信子 系统 Ａ Ｐ设 置的合 理 间距。 结合杭 州地铁 现 场环 境 ，对模 拟 系统进 行测 试 ，结 果满
足 设计要 求 。 关键 词 ：无 线通信 ；子 系统 ；设 计 ；测试
表 ４ 隧 道 内弯 道 区 无 线 通 信 测量 数 据 表
文献 ［ ］计算 证 明列 车 运 行 速 度 为 ５ ，７ ， ４ ０ ０
９ ｍ ｈ时允 许 的 最 大 切 换 中 断 时 间 分 别 为 ２ ４ ０ｋ ／ ２， １０，１４ ｍ 。实 际测 试 结 果 远 好 于 文 献 ［ 结 ６ ２ ｓ ４］
２１ ０ ２年 ｌ ０月 第４ ８卷 第１ Ｏ期
铁 道 通 信 信 号
ＲＡＩ ＡＹ Ｉ ＬＷ Ｓ ＧＮＡＬＬＩ ＮＧ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮ
０ｃｏ ｅ ０１ ｔｂ ｒ ２ ２ Ｖｏ． ８ Ｎｏ １ １４ ．０
ＣＢ Ｃ无 线通 信 子系 统 的设 计 与测 试 Ｔ
ｎ ｌ ｎ ｒ ｐ ｓ ｓｈｏ ｔ ｅ ｅ ｓ ｎ ｂｅ ｄ ｓａ ｃ ｍｏ ｇ ｔｏ ｅ ＡＰｓ ｉ ｒ ｌｓ ｏ ｅ ，ａ ｄ ｐ ｏ ｏ ｅ ｗ ｏ ｓ ｔｒ ａ ｏ ａ ｌ ｉｔｎ ｅ ａ ｎ ｈ ｓ ｎ ａ ｗｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｓ ｂ ｙ — ｎｃ ｔ ｕ ｓ ｓ ｏ
［ ］ Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ ＥＪ Ｇ ＪＡ Ｔ Ｎ ＮＶ Ｒ ＩＹ． Ｊ ．Ｏ Ｒ ） １— ． ０ ，１５ ： ６
列车 位置 信息 和控制命 令 的报文 长度一 般不 会 超过 ６ Ｂ，通过 测算 ，可 以判断 每列 车 的传输 带 宽 ４
CBTC无线传输方式性能分析及现场测试
（ ＬＡＮ ）技 术 实 现 车 Ｗ
地 信 息 覆盖 方 式 进 行 了 详 细 的 理 论 分 析 比 工 程 实 施 中最 常 用 的 一 种 方 式 。城
交 互 ，其 ｗ ＬＡＮ无 线 网络 性 能 直 较 ，并 在 广 州 地 铁 运 营 线 路 上 完 成 市轨 道交通 ＣＢＴ Ｃ 一 无线通 信信 车 地
一
地 无 线 双 向通 信 实 现 列 车 控 制 信 统 ，其 中 ，车 一地 无 线 信 号 覆 盖 方
２ ＷＬ Ｎ Ａ 无线通信场强覆盖方式
息 的 传 输 。 目前 ＣＢＴＣ系统 普 遍 使 式选 择 是 研 制 工 作 中重 点 之 一 。研 ２ １ 天 线 ． 用Ｉ ＥＥＥ ８ ２． Ｉ 准 的无 线 局 域 网 制组 对 天 线和 漏 泄 同轴 电缆 ２ ０ １标 种信 号 采 用 天 线进 行 无 线 信 号 覆 盖 是
径 损 耗 （ ；Ｇ 为 终 端 设 备 天 线 增 ＣＢ ｄＢ） Ｔｃ 统 采用定 向天线 方式 ，ＡＰ 系 益 ，取 ｌ ０ｄＢ；Ｌ 为 综 合 损 耗 ，取 无线信 号覆盖 距 离可 以满足４ ０Ｔ ０ Ｉ Ｉ。
１ ５ ｄＢ。
图 １ ２ 定 向 天线 垂 直 方 向 图 —
建立 良好 的 ｗ ＬＡＮ车 一 无 线 地 通 信 网 络 ， 首 先 需 要 解 决 的 是 无 线 信 号 覆 盖 问 题 ， 即 无 线 信 号 覆
１ Ｃ Ｔ 车一 Ｂ Ｃ 地无线通信特点
（）ＣＢＴＣ 一 无 线通信 使用 １ 车 地
盖 方 式 的选 择 。 目前 ＣＢＴＣ 统 中 系 Ｉ ＥＥＥ ８ ２． １ 准的 Ｗ ＬＡＮ无 线局 ０ １标
式如 下 ：
Ｐ Ｐ＋Ｇ一『＋Ｇ Ｌ ｒ ｔ Ｊ Ｌ 。 （） １ 图３ 定 向天 线 安 装 图
西门子CBTC信号系统共18页文档
RPS Server
Rear Projection System
FEP
PIIS, DTI, etc.
Line Printer
Color Laser Color Laser
Printer
Printer
SICLOCK
Master Clock
TRAINGUARD MT SICAS ECC
TCP/IP
Line
列车自动防护子系统 （ＡＴＰ）
E
车载 ATP
车载 ATO
B
SICAS 联锁
A
轨旁 ATP
A
D
轨旁 ATP
C
C
VICOS ATS
B
SICAS 联锁
列车自动防护子系统 （ＡＴＰ）
列车定位 速度测量 移动闭塞运行 列车追踪 列车间隔 临时速度限制
运行方向和后退的监
督
停稳监督
几个联锁系统可以连接在一起。一套联锁计算机 既可以集中设置在一起，也可以采用分布式结构 在远端安装地点。
计算机联锁子系统 （ＩＬ）
操作和显示 系统
以太网控制系统总线
联锁计算机
PROFIBUS元件接口模块总线
PROFIBUS 联锁总线
ODI
EIM ECC1
EIM ECC2
EIM ECC3
EIM ECC4
联锁
无线、应答器
轨道 空闲 检测
T R AIN G U AR D M T
AM
T R AIN G U AR D M T
SM
未 信号装 备的列 车
计算机联锁子系统 （ＩＬ）
SICAS®（西门子计算机辅助信号系统）具有模 块化和灵活性的设计，它满足公共轨道交通、区 域服务以及工业铁路的要求。
CBTC系统仿真测试平台设计
能如表 １。
可扩展性。
２．１ 模块间联系分析
通过分析轨旁设备的共性，本模块中设计所
在模块间数据交互的分析过程中本系统不仅 有设备的基类 ＣＥｌｅｍｅｎｔ 类，该类封装了设备最基
考虑了真实系统中的各种直接的信息连接方式， 本的数据，如：设备名称、设备类型、设备 ＩＤ 等。
还考虑到客观世界中依赖作用力与反作用力、光 由设备基类派生出若干设备子类，如：信号机类
其中，ｗｊ＇＇表示列车的第ｊ节车厢所受的单位 曲线附加阻力值，Ｌｊ表示列车的第ｊ节车厢的长度， ｐ 表示列车的第 ｊ 节车厢所在曲线的个数，ｌ 表示
ｔ
第 ｊ 节车厢对应第 ｔ 个曲线的长度，Ｒ 表示第 ｊ 节 ｔ
车厢所在的第 ｔ 个曲线的半径。由此可得，列车附
加阻力的计算公式如下：
动模型为列车建模。根据经典物理运动定律分析， 列车运行阻力通常可分为常规阻力和附加阻力［４］。
本文根据 ＣＢＴＣ 系统原理和我国的实际需求， 对 ＣＢＴＣ 系统的结构划分、各个子系统之间的耦 合关系进行了研究，对各个子系统进行建模，用计 算机仿真方法搭建了整套 ＣＢＴＣ 系统仿真测试平 台。该平台可对故障情况进行模拟、回放，提供丰 富的测试和诊断手段，可以快速定位出现的故障， 尽可能的发现并解决 ＣＢＴＣ 研发过程中出现的问
２ 平台模块设计及功能
试的现场环境，包含众多信号机、轨道、道岔、屏
蔽门、按钮等设备。在本文设计的仿真测试平台
ＣＢＴＣ 仿真测试平台涵盖的模块众多，为合理 中，轨旁设备仿真模块便提供了这样一个虚拟设
划分模块，本仿真测试平台的子模块的划分遵循 备环境。采用面向对象的建模技术，可以封装各个
了以下 ２ 个原则：（１）有实际系统参照的按照实际 设备实体的行为和数据，将轨旁设备信息以对象
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 。
地铁CBTC信号系统设计分析
地铁CBTC信号系统设计分析摘要：CBTC信号系统，是数字化技术在城市建设中融合的具体表现形态。
随着国内城市交通产业发展规模逐步扩大，城市轨道交通CBTC信号系统规划结构创新实践方式也在不断提升。
关键词：地铁；CBTC信号系统；设计前言基于通信的列车控制系统（CBTC系统），这个系统的概念和标准起源于欧洲，但系统的推广和成熟是在中国。
早在2005年广州地铁4号线就已装备CBTC信号系统，在2008年北京地铁10号线一期全功能开通CBTC信号系统后，国内外信号设备厂商的CBTC信号系统在国内广泛使用。
轨道交通领域在快速发展的同时其安全管理与运行问题更受广泛的关注，通常情况下，轨道交通系统有两种不同形式的划分。
若按照设备组成结构来划分可分为：地面、车载系统两大部分。
1车载信号系统设备的组成及功能简介1.1 车载设备基本组成CBTC系统中的列车控制系统由地面设备和车载设备两部分构成。
其中，车载设备（以下简称VOBC）包含小型化车载安全平台、BTM（含BTM天线）、DMI、速度传感器、加速度传感器、列车接口单元、AP/LTE等，其中BTM天线和速传可实现首尾设备冗余。
小型化车载安全平台系统主要实现ATP、ATO和AOM辅助驾驶等功能。
1.2 车载设备首尾通信首尾两端ATC的A、B两系通过冗余总线进行实现对端通信功能，两端设备均通过ATC的A系的交换机A连接AP或LTE（车辆侧TAU），贯通车辆的网线实现两端交换机A和交换机B的交叉连接，即Cab A的A系与Cab B的B系’构成蓝网，Cab B的A系’与Cab A的B系则构成红网。
1.3 车载设备的基本功能ATP根据接收的移动授权，以及计算的列车速度距离相关信息，实现列车的速度防护。
ATO在ATP的防护下，实现列车的自动驾驶。
AOM根据调度中心指令，实现对车辆进行休眠和唤醒等功能，AOM设备属于选配设备，通常仅用于FAO场景下。
1.4 车载设备与地面的接口VOBC与ATS、ZC、CI之间通过无线进行双向、可靠、安全的数据交换。
徐州地铁一号线CBTC信号系统设计
徐州地铁一号线CBTC信号系统设计摘要：CBTC技术是一种采用先进的通信、计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式，实现列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大。
本文重点介绍了徐州地铁一号线CBTC信号系统的设计，详细阐述了CBTC系统的总体构成、主要功能及系统原理。
关键词：CBTC;ATP;ATS;ATO;联锁徐州市城市轨道交通一号线一期工程西端起点位于龟山西侧的路窝村站，止于高铁徐州东站站，采用高可靠、高安全、先进的、完善的CBTC 信号系统。
1CBTC系统总体构成正线配置完整的ATC系统，包括列车自动监控子系统、连续式列车移动控制子系统、计算机联锁子系统，以及数据通信子系统，正线信号系统的构成。
此外，在控制中心、设备集中站和维护部配置了相应的维护监测子系统设备。
试车线配置与正线一致的ATP轨旁设备及相应的试验设备，提供试车功能。
培训中心设置具有地面和车载ATC功能培训设施，提供培训功能。
车辆段/停车场配置相应的信号设备。
ATS子系统由控制中心设备和分布于全线设备集中站、非设备集中站设备组成，通过冗余的网络连接。
控制中心的应用服务器和数据库服务器充分考虑了冗余设置，以便提高系统的可用度。
当一台服务器故障时系统自动切换到备机运行，不影响系统的正常运行。
ATP/ATO子系统在连续式通信条件下，列车自动防护和列车自动驾驶功能保证列车的安全监督和连续运行。
正线联锁子系统配置了3套西门子SICAS联锁，位于杏山子、徐州火车站及徐州东站。
车辆段/停车场系统由联锁系统和信号集中监测设备构成。
联锁系统是一个SIL4级别的安全子系统，可以保证安全高效的控制进路，管理现场转辙机，信号机等室外设备。
DCS子系统由多个物理完全独立的子系统有线网络和车-地通信无线网络组成。
无线LTE通信系统，为轨旁和车载子系统之间提供了透明、连续、双向、基于LTE的数据传输，保证了列车控制应用系统在轨道交通系统中的通畅运行以及车地之间连续大容量的数据传输，通信通过漏缆实现。
CBTC无线通信子系统的设计与测试
CBTC无线通信子系统的设计与测试俞国荣【期刊名称】《铁道通信信号》【年(卷),期】2012(048)010【摘要】对CBTC无线通信子系统在隧道中的无线菲涅尔区和无线隧道损耗模型进行计算，提出了无线通信子系统AP设置的合理间距。
结合杭州地铁现场环境，对模拟系统进行测试，结果满足设计要求。
%This paper describes the structure and implementation of CBTC wireless communication sub- system, presents the calculation of wireless Fresnel zone in the tunnel and wireless loss model for the tun- nel, and proposes how to set reasonable distance among those APs in a wireless communication subsys- tern. According to the configuration of wireless APs in Hangzhou Metro, a simulation system was tested and the results met the design requirements.【总页数】3页(P60-62)【作者】俞国荣【作者单位】杭州地铁集团机电设备部,杭州310017【正文语种】中文【中图分类】U298【相关文献】1.城市轨道交通CBTC列车自动监控子系统设计与创新2.基于漏泄波导管的CBTC 数据通信子系统设计3.CBTC测试平台车载控制器控车功能测试的设计4.CBTC测试平台车辆仿真子系统接口适配器的设计5.CBTC区域控制器子系统测试结果自动化研究与实现因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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CBTC无线通信子系统的设计与测试发布日期：2013-06-20 22:30CBTC无线通信子系统的设计与测试摘要：对CBTC无线通信子系统在隧道中的无线菲涅尔区和无线隧道损耗模型进行计算，提出了无线通信子系统AP设置的合理间距。
结合杭州地铁现场环境，对模拟系统进行测试，结果满足设计要求。
关键词：无线通信；子系统；设计；测试CBTC是基于通信的列车控制系统。
CBTC无线通信子系统（以下简称系统），实时传输控制命令和列车位置信息，是地铁运营安全、高效、可靠的保证。
系统由分布式系统、轨旁无线接入点AP、车载无线通信单元和无线传输媒介等四部分组成。
分布式系统，用来连接不同基本服务区（BSA）的通信信道，一般采用大容量、高速有线传输网。
轨旁无线接入点AP，是无线网络和有线网络的桥节点。
车载无线通信单元，安装在车头和车尾的车载设备机架内，是AP的通信客户端。
无线传输媒介，包括漏缆、波导管和空间波等。
列车在隧道区间运行时，地面AP机箱通过有线冗余网络将数据传至控制中心及各车站，实现车-地之间控制命令的上、下传递。
目前，国内外CBTC系统均采用2. 4 GHz频段，列车运行要求如下。
1 .传输带宽：列车高速移动时能满足系统传输速率需求, 于 1 Mb /s 。
2.丢包率：无线传输系统丢包率应不影响系统的有效性,3.传输延时：越区切换中断时间应满足不间断通信要求,最不利情况下传输带宽不小要求双网的丢包率为0. 01% 。
ATP允许的报文传输（更新）延时时间最大为0. 5 s。
1系统设计为确保隧道空间运行中的列车控制信息在任何地点、时间都能双向传输，系统设计时除了考虑无线协议、调制方式、切换机制和网络安全外，还必须进行合理的AP布点。
下面以杭州地铁1号线CBTC无线通信子系统AP布点为例进行介绍。
1. 1隧道中的菲涅耳区无线电波在发射机和接收机之间传播时，存在着一个对电波传播起主要作用的空间区域即传播主区，可用菲涅耳区来表示。
不同路径的电磁波通过第一菲涅耳区到达接收天线时，由于作用相同，接收点的信号最强。
当收发机天线只利用第一菲涅耳区传播电磁波时，接收天线能得到所有传播环境中最大的辐射场。
第一菲涅耳区的大小可以用菲涅耳半径r表示: r =淫他（|）其中，d1、d2分别表示发射天线和接收天线与平面（该平面以收发天线连线垂直，与菲涅尔椭球相交形成的半径称为菲涅尔半径）间的距离；d为发射天线与接收天线间的距离。
当（I E二丛=丄r = —./ x d- 时，菲涅尔半径最大 2 。
假设隧道空间满足自由空间传播条件，若隧道宽为w，高位h，令r max= w /2 ，则：d max = W 2/ 入（2）2400MHz 电磁波长入=0. 125m 。
典型地铁隧道为圆弧形、矩形或马蹄形截面，可近似等效为边长为6 m的矩形截面，由（2）式计算可得d max = 288 m。
1.2隧道无线路径损耗模型轨旁天线固定在隧道壁上，车载天线安装在列车头部，这种情况下无线通信受隧道空间和车辆高度限制，地表和隧道壁侵入第一菲涅尔区，遮挡部分信号传播最强的区域，隧道路径损耗P i:P i（ dB） = 20lgf + 18. 6lgd + 41.6 （ 3）其中，f为电磁波频率（MHz），d为发射机与接收机之间的距离（km）。
对于2. 4 GHz无线电波，由（3）式可得200 m 的路径损耗是96. 2 dB 。
通常估算无线路径损耗和覆盖范围的公式为：P r= P t+ G t+ G r—P l —a （ 5）其中，P r为最小接收电平（dB） ,P t为最大发射功率（dB） ,G t为发射天线增益（dB）, G r 为接收天线增益（dB）, P I为无线链路的路径损耗（dB）, a为线缆、接头、玻璃等的损耗（dB）。
假定发射端发射功率P t为20 dBm，发射天线增益为15 dBm，接收机天线增益为10 dBm ,路径损耗96. 2 dB ,线缆、接头损耗8 dB。
由（5）式得P r= 20 + 10 + 15 —96.2 —8 = —59. 2 （ dB）IEEE802. 11g对接收机最小接收功率规定：一个长度为1024B的数据单元，在传输速率为6 Mb / s下，达到10% 误帧率时接收机最小接收功率为—82 dBm。
因此，最小接收电平 -59. 2 dB 满足接收机最大传输速率的功率要求。
AP布点设计时，除了考虑隧道无线信号的空间传播距离、无线覆盖密度外，还应考虑遮挡物体、干扰源等环境限制。
要根据现场实际调整相邻小区的覆盖范围，保证相邻区间没有未覆盖区域。
在此基础上使相邻小区有一定重叠，确保越区切换成功，保证通信的持续性和可靠性。
因此，综合各方面的因素，AP间距200 m 能满足城市轨道交通车-地信息传输。
2系统测试轨旁无线AP通过星形的方式连接各站的接入交换机，形成各站点、设备相连的数据交换网。
地面AP箱的间距200 m，可根据线路适当调整。
每个轨旁AP箱配置2个AP 模块、2组定向天线（八木天线）分别接入2个网络。
在车头、车尾分别安装一套信号车载无线单元及车载天线，用于发送/接收无线信号。
八木天线一般安装在隧道顶壁或者天线杆上，2组天线安装在同一横截面上。
AP布置如图1所示。
2. 1静态测试选取直线、岔区、弯道和站台等多个特殊线路区段，分别进行无线信号传输测试。
在发送、接收端将PC机与AP相连，模拟车-地间数据传输，隧道内静态模拟测试如图2所示。
使用流量发生器打入背景流数据，在PC1使用fastping 工具，发送64 ,256，1518B 报文，以1 s为间隔连续ping PC2机，记录程序上报时延、带宽和丢包率等信息。
N \年載天线AT 轨旁天线/图2 隧道内静态模拟测试图2. 1. 1隧道内直道测试如图2 所示，AP I、AP2间距250 m , AP i功率50 mW , AP2功率12. 5 mW，测试结果见表1。
表i瞇道内直道无线通信测畳数据表数据包出带世"\11丛）去包率碌延时山弓64 3.2320. 012史125ft12. 29(f). 2,13.7151824. 635山(H47.22. 1.2隧道内岔道测试AP1距离AP2250 m，车载AP1功率50 mW，轨旁AP2功率25 mW，测试结果见表2。
表2隧道内岔道无线通信测量数据表敌摇包個带宽/(Mh/a) f ； tl T - / ¥延时/ inn64 3. B9(k 046& 2256IN 3950. 04213. 214. 5151824.3156 212AP i距离AP2I6O m，车载AP i功率50 mW，轨旁AP2功率25 mW，测试结果见表3。
2. 1.4隧道内弯道区测试AP i距离AP2200 m，车载AP i功率50 mW，轨旁AP2功率25 mW，测试结果见表4。
表4陡道内弯道区无线通信测量数据表数据包川带g/(Mb/s)64 3. 1250. 0418.025b12, 144(L 02112.3I51S24.6500. 0747.8测试结果表明，无线通信子系统传输带宽、延时均优于系统设计要求。
由于无线通信采用双网同时传输信息，文献 [3:指出冗余结构系统的可用性是非冗余结构的100倍，所以丢包率也满足合同要求。
2. 2动态测试列车在隧道内高速移动时，接收机在很短时间内可能经历若干次衰落，接收信号会衰落失真，丢包率和传输时延会变化，所以对系统还应进行动态模拟测试。
2. 2. 1列车运行时带宽和丢包率测试列车分别以60 , 75 km/h 的速度在隧道中移动，AP功率设置为50 mW，载荷为60B的承载带宽，发送和接收双向传输，测试结果如表5所示。
表5载荷枳m测试结果表km/h 載荷带宽Mb/s总传输数据包/个接收数据也/个包/牛去包率60L⑼4235742277K00. 1975 1. 185********()281{).23列车位置信息和控制命令的报文长度一般不会超过64B，通过测算，可以判断每列车的传输带宽不会超过200 kb/s 。
按单个AP最多关联2辆车考虑，单个AP传输带宽达到1 Mb/s 就能满足合同需求，实际测试结果远好于需求。
2. 2. 2无线网络承载CBTC数据的时延列车运行速度60 km/h ，在CBTC流量基础上，利用fastping 工具分别测试64B和1518B报文的延迟，测试结果如表6所示。
表6无线网络承载数据时延报工人小川『均延迟丿叫最小延迟/世最大延迟/咲64 2 1 ()* 9 S.61518 2.8 L4 17. \2. 2. 3无线网络承载CBTC数据的切换时间采用一种简化的方法测试车载AP与轨旁AP间数据的切换时间，就是把新关联轨旁AP发给车载AP的第一个数据包的时戳与前一个轨旁AP发给车载AP的最后一个数据包的时戳相减，得到的时间作为AP切换时间。
经对某段线路AP切换时间测试，得到结果：最小切换时延 5. 6 ms;最大切换时延24. 2 ms;平均切换时延15 ms。
文献［4］计算证明列车运行速度为50 , 70, 90 km / h 时允许的最大切换中断时间分别为224 , 160 , 124 ms。
实际测试结果远好于文献［4:结论，也优于合同要求。
3总结无线通信子系统的重要性，通过多种方法对系统进行模拟测试，掌握了无线通信子系统静态及列车动态运行下的带宽、传输延时、切换时间和丢包率等技术指标，取得了一些实际成果，为杭州地铁信号系统的顺利实施提供了理论保障。
参考文献:1 :吴琼，彭章友.地铁隧道中信道的统计建模:J].微计算机信息，2009 ,25( 9 —1):191 —193 .:2 :张静.利用OPNET仿真分析CBTC系统中通信参数对列控的影响]D].北京: 北京交通大学交通信息工程及控制，2010 .[3 ] XUTian —hua , LIShu , TangTao . Dependability Analysis of DataComun icatio n Subsystem in Train Con trol System [ J]. JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY . 200 , 31( 5) : 1 —6.:4 ]陈黎洁，唐涛，吕继东.CBTC越区切换中断时间分析[J].中国铁道科学.2010( 9): 125 —129.。