基于CBTC控制的列车全自动驾驶系统(FAO)的发展及应用
城市轨道交通全自动运行车辆司机室区域技术方案分析
城市轨道交通全自动运行车辆司机室区域技术方案分析摘要：随着现代计算机、通信、控制、系统集成等技术的发展，列车运行全过程自动化已成为城市轨道交通技术的发展方向，是定性衡量城市轨道交通系统功能和性能先进水平的标尺。
基于传统的列车运行控制系统，在信号、车辆、通信、综合监控、站台门等子系统中新增部分功能，协同联动地完成列车运行全过程的全自动控制，便是轨道交通全自动运行系统。
本文从全自动运行的角度，对城市轨道交通全自动运行车辆司机室区域技术方案进行深入探讨。
关键词：城市；轨道交通；全自动；司机室引言FAO(全自动运行)系统是未来城市轨道交通发展的主流方向，其运行模式包括DTO(有人值守的全自动运行)和UTO(无人值守的全自动运行)。
司机室是实现列车FAO功能的重要组件。
其中，列车端头疏散门、司机室侧门、司机室隔断作为司机室中的关键部件，在应急疏散、行车作业组织等方面发挥着重要作用。
目前，国内不少城市对FAO列车是否需要设置疏散门和司机室侧门还存在争议，对司机室隔断方式的配置还有待建立适用的标准。
对此，本文结合FAO场景和FAO 车辆的运行特点，讨论上述关键部件在不同设置方式上的优缺点，旨在为后续FAO车辆司机室的设计提供参考。
1全自动运行系统城市轨道交通列车全自动运行系统，是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术，由信号、车辆、综合监控、通信、站台门等与列车运行相关的设备组成，实现列车运行全过程自动化的系统。
全自动运行系统的优势主要体现在安全可靠性更高、车辆可用性更高、人员强度降低、服务水平提升。
全自动运行系统是建立在列车运行相关的多专业可靠性、自动化、智能监控提升基础上的系统工程。
根据全自动驾驶运营场景以及规则，增加既有系统的远程监控功能，实现自动化、智能化控制;强化系统关键设备冗余配置，提升系统的可靠性;增加系统间接口关系，实现高集成、联系密切、自动化、信息化的控制系统。
2FAO车辆系统的特点与非FAO车辆相比，FAO车辆在系统架构、系统接口、系统功能和性能等方面均有所完善和提高。
CBTC的名词解释
CBTC的名词解释随着城市轨道交通的高速发展，CBTC（Communication-Based Train Control，基于通信的列车控制）系统成为一种重要的技术手段。
CBTC系统通过高速可靠的通信技术，实现列车位置精确定位、列车间的安全保护以及列车运行的精细控制，为城市轨道交通系统的安全和效率提供了重要支撑。
一、CBTC系统的优势CBTC系统相比传统的列车控制系统拥有许多优势。
首先，CBTC系统通过基于全气候全天候的可见光通信、无线通信等技术，能够实现对列车位置的高精度定位。
这使得列车可以在复杂的城市地下环境中实现精确的位置控制，保证列车的运行安全和稳定性。
其次，CBTC系统具备很高的扩展性。
城市轨道交通系统的运行需求是不断变化的，CBTC系统可以根据运营需求进行模块化的扩展和升级，以满足不同阶段的需求，并为未来城市轨道交通的发展提供技术支持。
此外，CBTC系统还具备强大的自主性和可靠性。
CBTC系统采用红外、无线和光纤等通信技术，能够实现列车与控制中心之间的无线通信，从而降低了系统的依赖性和系统构建的复杂程度。
同时，CBTC系统采用冗余设计和自动切换技术，能够在系统故障或异常情况下快速切换到备用系统，确保列车的安全运行。
二、CBTC系统的关键技术CBTC系统的运行离不开一系列关键技术的支持。
首先是高精度定位技术。
CBTC系统采用全球定位系统（GPS）、惯性导航系统和激光雷达等多种技术，对列车位置进行实时监测和定位，并与地面设备进行通信，以确保列车能够准确地在轨道上行驶。
其次是通信技术。
CBTC系统利用无线通信（如Wi-Fi和LTE）和光纤通信等技术，实现列车与控制中心之间的数据传输和通信。
通过高速、可靠的通信技术，CBTC系统可以实时监控列车的运行状态，并发送指令实施列车控制。
还有车载设备和地面设备的集成技术。
CBTC系统需要将车载设备和地面设备相互连接，以实现数据的传输和列车控制的逻辑。
FAO互联互通系统保护区段解锁优化方案研究
DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.09.012FAO互联互通系统保护区段解锁优化方案研究张楠乔，耿 鹏（通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070）摘要：FAO互联互通系统在GoA4级应用时已不再需要司机监控列车运行，与CBTC互联互通系统在列车安全监控方面的人/系统职责划分方式上存在明显区别，因此，C B T C互联互通系统保护区段解锁既有方案已不再适用于FAO互联互通系统，存在安全风险。
重点关注列车已停靠至站台时的保护区段正常解锁方式，分析保护区段解锁既有方案的适用性，提出以车载信号设备反馈的列车控制级别为依据、以轨旁信号设备发出的保护区段授权为依据这两种优化方法原理，设计相应的保护区段解锁优化方案，并对两者执行优劣对比，形成优化方案使用建议，并具有可行性。
关键词：保护区段；解锁；FAO；互联互通中图分类号：U231+.7 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)09-0061-05 Overlap Release Optimization Scheme for Interoperability of FAO SystemZhang Nanqiao, Geng Peng(CRSC Urban Rail Transit Technology Co., Ltd., Beijing 100070, China) Abstract:Interoperability of FAO system no longer requires drivers to monitor train operation at GoA4. In terms of the division of responsibility on train safety monitoring between human and system, interoperability of FAO system is clearly different from interoperability of CBTC system. Therefore, the existing overlap release scheme for interoperability of CBTC system is no longer applicable to interoperability of FAO system, and there are safety risks. This paper focuses on the normal overlap release methods when the train has stopped at the platform. First, this paper analyzes the applicability of existing overlap release scheme; Then, this paper proposes two optimization principles including using the train control level information from onboard signaling equipment and using the overlap authorization information from trackside signaling equipment, and proposes the corresponding overlap release optimization schemes. Finally, this paper compares the advantages and disadvantages between the above-mentioned overlap release optimization schemes, and presents suggestions for use which 收稿日期：2023-05-22；修回日期：2023-09-10基金项目：北京市科协金桥工程种子资金项目（ZZ22010）第一作者：张楠乔（1992—），男，工程师，硕士，主要研究方向：列车运行控制，邮箱：**********************.cn。
全自动运行系统发展趋势及建议
全自动运行系统发展趋势及建议郜春海;王伟;李凯;贾庆东【摘要】Technical characteristics of the fully automatic operation (FAO) system are identified through analyzing the development history of the system.Fully automatic operation is advanced and is the development trend of the train control system in the future,which enables the performance of the rail transit system with the high levels of availability,reliability and safety.The architecture of an FAO operation system,whose core technology has proprietary intellectual property rights,is illustrated by using Beijing Yanfang Line as a case,which is a national demonstration project of the FAO system.The differences between the FAO system and the traditional CBTC system are identified and explained.Rules and regulations supporting the operation of the FAO system need to be established and automatic linkage control needs to achieved among various technical facilities,as so to bring the FAO system into full play.In addition,manpower and costs can be significantly saved and the reliability of the transportation facilities can be enhanced as well.China has witnessed the rapid development of rail transit systems nowadays.Therefore,suggestions are put forward for the FAO systems for the follow-up planning of urban rail lines.The FAO lines should be developed step by step.The first line of this type should be lines with smaller passenger flows and be expanded when the operators and passengers become adapted to the FAO system.Moreover,systemintegration should be further improved and an independent operation team be established in order to truly enhance the operation capacity of the lines.%介绍全自动运行(FAO)系统的发展历程,通过分析全自动运行系统的技术特点,阐明全自动运行是今后列车运行控制系统发展趋势的观点,并强调全自动运行是可以实现轨道交通系统高可用、高可靠和高安全的先进技术.结合自主化全自动运行系统国家示范工程——北京地铁燕房线的研究建设情况,分析说明自主化全自动运行系统的架构,以及与传统CBTC系统的区别.着重提出,必须通过制定与全自动运行系统相匹配的运营规则,并通过各专业系统设备自动联动控制,才可以充分发挥全自动运行系统的优势,显著节约人力和各项成本,从而提升轨道交通整体装备的可靠性水平.最后针对当前国内轨道交通快速发展的现状,提出在后续线路规划全自动运行系统时的多项建议:分步骤推进FAO线路的应用,首条线路可选择客流量较小的线路,待运营单位和乘客适应FAO后再逐步推广;进一步提高系统集成度,实现多专业联动控制,并设立独立的运营团队,从而更好地发挥FAO系统优势,真正为线路运营能力的提升做出贡献.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】7页(P51-57)【关键词】城市轨道交通;全自动运行(FAO);自主化;联动控制;信号系统;发展趋势【作者】郜春海;王伟;李凯;贾庆东【作者单位】交控科技股份有限公司,北京100070;交控科技股份有限公司,北京100070;交控科技股份有限公司,北京100070;交控科技股份有限公司,北京100070【正文语种】中文【中图分类】TN929.52;U2311 全自动运行系统发展概况1全自动运行（fully automatic operation，FAO）系统：基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代城市轨道交通系统。
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。
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。
轨道交通全自动运行系统FAO的实践应用
轨道交通全自动运行系统FAO的实践应用随着城市化进程的加速，城市交通拥堵问题日益严重，轨道交通作为一种高效、便捷、大运量的公共交通方式，得到了越来越广泛的应用。
为了进一步提高轨道交通的运行效率和安全性，全自动运行系统（FAO）应运而生。
FAO 系统是一种基于现代信息技术和自动化控制技术的轨道交通运行模式，它实现了列车的自动驾驶、自动监控、自动调度等功能，极大地提高了轨道交通的运行水平和服务质量。
本文将对轨道交通全自动运行系统 FAO 的实践应用进行详细介绍。
一、FAO 系统的构成及工作原理FAO 系统主要由列车自动监控系统（ATS）、列车自动驾驶系统（ATO）、列车自动保护系统（ATP）和计算机联锁系统（CBI）等组成。
ATS 系统负责对列车的运行进行监视和控制，它可以根据列车的运行计划和实时运行状态，自动调整列车的运行速度和停站时间，确保列车按照预定的时刻表运行。
ATO 系统则根据 ATS 系统的指令，自动控制列车的加速、减速和停车，实现列车的自动驾驶。
ATP 系统是列车运行的安全保障系统，它通过对列车的速度、位置和运行状态进行实时监测，确保列车在运行过程中不超速、不冒进、不追尾，保证列车的运行安全。
CBI 系统则负责对轨道区段、道岔等信号设备进行控制和联锁，确保列车的运行路径安全可靠。
FAO 系统的工作原理是通过车载设备和轨旁设备之间的信息交互，实现对列车的自动控制。
车载设备包括传感器、控制器、通信设备等，它们可以实时采集列车的运行状态信息，并将这些信息发送给轨旁设备。
轨旁设备则根据车载设备发送的信息，结合线路的运行条件和列车的运行计划，生成控制指令，并将这些指令发送给车载设备，从而实现对列车的自动控制。
二、FAO 系统的优势1、提高运行效率FAO 系统实现了列车的自动驾驶和自动调度，减少了人为因素对列车运行的影响，能够更加精确地控制列车的运行速度和停站时间，从而提高列车的运行效率，缩短列车的行车间隔，增加线路的运输能力。
城市轨道交通信号系统新技术发展
城市轨道交通信号系统新技术发展发布时间：2023-04-19T07:09:11.616Z 来源：《科技潮》2023年4期作者：王庆[导读] 近年来，在我国注重强调区域经济一体化、协同化发展的大背景下，城市交通网络建设也渐入佳境。
在这其中，城市轨道交通信号系统建设水平也越来越高，它确保列车有序运行维护列车运行整体安全稳定性。
杭州地铁运营有限公司浙江杭州 310000摘要：目前，在城市化发展大背景下城市轨道交通事业也突飞猛进，其中大量创新技术内容也被深入研究和广泛应用。
就以城市轨道交通信号系统为例，其智能自动化程度已经相当之高，大量新技术的融入与应用保证了信息资源共享水平不断提高，为建设智慧城市发展创造条件，加速了国内城市化发展进程。
所以本文中将着重讨论城市轨道交通信号系统新技术实践应用，同时展望城市轨道交通信息化建设的未来发展前景。
关键词：城市轨道交通；信号系统；FAO；CBTC系统；发展前景近年来，在我国注重强调区域经济一体化、协同化发展的大背景下，城市交通网络建设也渐入佳境。
在这其中，城市轨道交通信号系统建设水平也越来越高，它确保列车有序运行维护列车运行整体安全稳定性。
在城市轨道交通信号系统中，要采用高效率且自动化的信号系统，且在系统技术应用上不断创新。
即建立互通互联的顶层设计机制，有效完善城市轨道交通信号系统。
一、城市轨道交通信号系统的新技术应用要点城市轨道交通信号系统中采用大量新技术内容，其技术应用范围广、研究深度较深，下文简单分析3点：（一）互通互联的城市轨道交通信号系统在城市轨道交通信号系统中是追求互通互联的，其所建立的CBTC系统智能化功能健全，且系统在交互作用下建立安全稳定的铁路运行机制，所以整体看来系统不但开放且可满足系统化操作要求，为城市铁路运输网络、信息共享机制建设创造有利条件。
在这里，诸多科学技术被融入进来并加以改进，为城市轨道交通信号系统建设创造条件，满足互联互通技术机制，其首要技术条件需要结合标准化信号系统来形成系统特性，满足系统框架统一建设过程，确保集成系统功能与体系结构有效优化，形成标准化与互通互联的综合操作界面，它主要遵循一致性设计安装原则[1]。
城市轨道交通全自动运行系统应用的分析
城市轨道交通全自动运行系统应用的分析摘要：本文先分析了全自动运行系统的优点，然后探究了全自动运行系统的应用，接下来对全自动运行系统主要技术原则以及全自动运行系统和常规驾驶系统的主要区别进行了研究，以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词：城市轨道交通；全自动运行；系统1全自动运行系统的优点轨道交通全自动运行(Fully Automatic Operation，FAO)是基于现代计算机、通信、控制和系统集成等技术实现列车运行全过程自动化的新一代轨道交通控制系统，是进一步提升现有基于通信的列车运行控制(Communication- basedTrain Control，CBTC)系统的安全性和效率的国际公认发展方向。
FAO系统具有传统CBTC系统之外的更多优点，包括如下方面:(1)高度自动化、多专业系统集成度深，各系统高效联动控制，实现列车运行的全面监控及乘客服务功能；(2)充分的冗余配置，保证运行高可用性；(3)更加完善的安全防护功能，增强了工作人员、乘客、障碍物、应急情况下的防护；(4)提高效率、节能减排，实现列车运行、供电、车站机电设备的综合节能优化运行；(5)完全兼容常规驾驶模式。
因此，FAO系统是城市轨道交通技术的发展方向。
目前我国尚处在起步阶段，与国际差距较大。
但随着我国国产化信号、综合监控、车辆等关键系统已实现自主化，并且具有一定的成熟性，我国已经具备研发FAO系统的条件，因此，在新一轮的建设中有必要大力发展自主化FAO系统，推动自主化装备达到国际先进水平并引领该项技术。
2全自动运行系统应用截止2016年7月，全球已建成6条无人自动驾驶的轨道交通线路，共789km。
北京地铁燕房线于2017年12月开通，是我国首条自主研发的全自动运行线路。
国际公共交通协会(UITP)预测，全自动运行在今后将会有一个巨大的增长，2022年全球将有2000公里以上的地铁线路采用全自动运行方式，75%新线将采用FAO技术，40%的既有线改造时将采用FAO技术。
轨道交通FAO全自动高可靠运行系统设计
技术创新，变革未来2/提纲FAO高可靠可用的顶层需求持续可用系统的架构设计持续可用系统的功能设计总结与展望一体化扁平化◆全自动运行线路运营模式的特点集中化（远程化）：全过程OCC远程控制，故障情况下的远程控制和处置，设置BOCC，车辆基地的行车组织由OCC统一管理；一体化：调度指挥、列车驾驶、客运服务的职能一体化，OCC调度员肩负行车调度、客运调度和车辆在线监控三项职能，多职能队伍则兼具站控、列控和巡视的职能；扁平化：组织架构可以更加扁平，线路管理层和车站现场执行层，多职能队伍与多专业专业维修队伍在维修调度的统一指挥下组织应急处置和抢修工作。
集中化◆运营要求的可靠性指标（列车服务可靠度）全部列车总行车里程与发生5min 以上延误次数之比：本质上列车服务可靠度是一种任务可靠性指标，是一种上层指标，是对系统保持持续可用能力的要求；由于无人驾驶线路无人化、集中化、远程化的特点，系统的可靠度指标需要大幅度提高；CBTC 信号系统招标范本上海地铁全自动运行线路要求•不应低于5万列公里/次•信号系统故障率不应高于1次/万列公里•车载子系统故障率不大于1次/百万列公里•轨旁子系统故障率不大于0.5次/年•控制目标600万列公里/件◆全自动运行线路中的故障和应急场景FAO 系统的持续可用的意义还在于新增的自动化功能：故障和应急场景下的系统联动以及人机结合，故障下恢复。
331928正常故障应急列车唤醒设备开启出库计划列车巡道列车出库...列车清客工况转换列车清扫自动洗车车辆故障车门故障信号故障站台门故障供电故障通信故障...综合监控故障线路故障大客流列车火灾车站火灾车站失电夹人夹物...紧急对讲列车救援◆满足FAO持续可用顶层需求的措施•提升基本可靠性•增加冗余架构优化•加强技能培训，降低劳动强度•提升系统恢复能力设备系统功能人员◆多重冗余▪按照可靠性理论，增加设备的冗余度是可以提高任务可靠性指标的▪全自动驾驶线路采用了大量的冗余设计来实现高可靠可用双端车载设备备用OCC网络冗余◆优化架构强本简末，增强核心系统的冗余度，简化后备，避免降级运行，减少人工介入◆CCU列车自动监督◆ECU输入/输出接口设备◆MCU区域控制器◆VCU车载控制器◆LTE A网具备综合承载业务车辆紧急文本、紧急广播车辆及信号状态上传…◆操作灵活▪双向ATO运行，故障情况下灵活的交路组织，支持24小时不间断运营若无双向ATP/ATO功能，则列车不得不采用较长的路径退出运营双向A TP/A TO功能使得故障列车可以以最短时间退出运营。
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
轨道交通全自动运行技术研究及应用
实现新型 列控系统 连续无缝 精确自主 状态感知
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谢谢！ 请批评指正
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✓ 列车在隧道、高架等受限空间运行； ✓ 线路纵向、横向曲率大; ✓ 站间距1公里左右； ✓ 列车频繁启动及制动； ✓ 大量乘客上下车。
不同交通方式运行速度与路权开放程度关系
轨道交通列车驾驶仍处于半自动化水平，人为故障和人为因 素已成为提升安全效率的瓶颈
调度员
视频监控 车辆段进路 联动操作
值班员
营 场景控制策略，制定了运用规则。实现了系统正向设计
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全 过 程
唤醒
自检
出段
正线 眠 运营 回段
退出 运营
休
覆盖运营 全过程
全 过 程
车辆 段
转换 轨
停车 场
区间
车站
折返 区
全线无人 驾驶
全
正常
极端
天 候
天气
天气
全天候不 间断服务
全自动运行系统开发方法-全过程安全分析
建立STAMP理论与运营场景相结合的安全分析方法，形成了 FAO危险源档案库。
城市轨道交通自主化核心技术和装备发展迅猛
2010年12月，采用自主化CBTC系统在北京亦庄线开通运营， 标志着中国掌握了CBTC核心技术，具备了提供成套设备能 力。
自主研发CBTC的CBTC如雨后春笋研发应用
LCF-300 CBTC
iCBTC
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提出LTE-M综合承载城市轨道交通CBTC\PIS(CCTV)等业务
由地面派人到车上进行处置。
司机的主要任务: 操控列车 照顾乘客 观察列车外部事件 处理异常情况
从车站发车到下一站停车司机要完成近20项任务
ATO只是完成了操控列车的部分任务: 轨道上驾驶列车 进站停靠（停车） 停车后开门
cbtc国外发展现状及未来趋势分析
cbtc国外发展现状及未来趋势分析CBTC（Communication-Based Train Control，基于通信的列车控制系统）是一种通过无线通信技术实现列车控制和信号系统的先进技术。
CBTC系统利用无线通信网络，实时传输列车和信号设备之间的信息，从而确保列车在运行过程中的安全性和高效性。
在过去的几十年中，CBTC系统在国内外的铁路领域得到了广泛的应用和发展，如今已成为现代铁路运输的关键技术之一。
目前，CBTC系统在国外发展已经相当成熟，在许多国家的城市铁路和地铁系统中得到了广泛应用。
其中，欧洲的铁路系统一直处于CBTC技术的领先地位。
例如，法国的巴黎地铁和伦敦的地铁系统都采用了先进的CBTC系统，这些系统能够灵活控制列车的运行速度和间隔时间，提高了列车的运行效率和准点率。
在亚洲地区，中国的CBTC技术发展也取得了显著进展。
中国的高速铁路系统采用了CBTC系统进行列车控制和信号传输，使得列车能够以更高的运行速度和更精确的运行间隔进行运行。
此外，CBTC技术也在中国的城市轨道交通系统中得到了广泛应用。
例如，北京地铁和上海地铁系统都采用了CBTC系统，提高了城市轨道交通的运行效率和安全性。
未来，CBTC技术在国外的发展有着广阔的前景。
首先，CBTC系统的应用范围将进一步扩大。
随着城市轨道交通的快速发展，越来越多的国家将引入CBTC系统。
其次，CBTC技术将不断改进和完善。
随着无线通信技术的不断进步，CBTC系统将具备更高的信号传输速度和更强的抗干扰能力，从而提高系统的稳定性和可靠性。
同时，CBTC系统还将与其他智能技术结合，如人工智能和大数据分析，进一步提升列车运行效率和安全性。
此外，CBTC技术的未来趋势还将包括以下几个方面：首先，CBTC系统将越来越注重能耗和环境保护。
随着全球环境问题的加剧，CBTC系统将在节能和环保方面进行不断创新，减少能源消耗和减少排放。
其次，CBTC系统将越来越注重数据安全和网络安全。
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 。
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。
轨道交通全自动运行系统FAO的实践应用
03 FAO 车辆运行状态监测 及•运维支持
03 FAO 车辆运行状态监测及运维支持
➢ 列车实时状态监控，故障预警 ➢ 维修数据自动上传，检修作业支持 ➢ 列车及各关键子系统健康状态评估 ➢ 工单、备品件、技术资料等管理
03 FAO 车辆运行状态监测及运维支持
手段一：冗余设计，确保“车载网络上任 意一 点的单点故障不影响整车运行” 的原 则
02 FAO车辆的安全性、可靠性
手段二：贯穿设计、制造与运营各个 阶 段全过程的RAMS管理。
RAMS目标制定 （RAMS管理方）
RAMS活动规划（RAMS管理方）
RAMS
（
验 证
确
认
管 理 方
）
RAM分配& 安全分析
网络
03 FAO 车辆运行状态监测及运维支持
网络
过去轮径测量：2人30分钟
现在轮径测量：0人30秒
04 FAO 线路运营车辆 故障的基本处理
04 FAO 线路运营车辆故障的基本处理
处置原则
一、蠕动
1、关键子系统当故障消失后，应 具 备自复位功能；
2、关键空气开关跳脱后具备自复 位 功能；
3、对不会引起安全事故的故障，应 确保列车自动运行至就近站台，并通 知OCC；
02 FAO车辆的安全性、可靠性
增加既有列车各子系统的功能，特 别 是TCMS 强化系统关键设备冗余配置
全过程的RAMS管理 列车在线监测设备引入 列车关键部位自动化检测维护手段
可 靠 性
可维护性
全自动 驾驶列
车
安全性
可 用 性
02 FAO车辆的安全性、可靠性
遵 循 的 标 准 依 据
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CBTC控制的列车全自动驾驶系统（FAO）的发展及应用
【摘要】主要介绍全自动驾驶（FAO）系统的发展和应用情况、系统的组成和特点。
介绍了车-地通信方案，对国内外车-地通信方式进行了比较，对GSM-R 网络进行了详细的分析，并指出作为无线传输的GSM-R网络具有适应我国铁路运输特点的功能优势。
【关键词】全自动驾驶;基于通信的列车运行控制系统全自动驾驶系统;双向传输;车-地通信;GSM-R
1.引言
全自动无人驾驶系统是一种将列车驾驶员执行的工作，完全由自动化的、高度集中的控制系统所替代的列车运行模式。
目前，国内许多城市都在建设城市轨道交通网络，那些人口在千万以上的特大城市，其发展往往是跨越式的，要求建设的城市轨道交通在互联互通、安全、快捷、舒适性方面具有很高的水平。
许多大城市如上海、北京和广州均有计划采用先进的、高可靠的、高安全的基于CBTC（Communication Based Train Contro，基于通信的列车控制系统）控制的全自动驾驶系统（Fully Automatic Operation，FAO）来达到以上要求。
2.FAO的系统结构
FAO系统实现列车的自动启动及自动运行、车站定点停车、全自动驾驶自动折返、自动出入车辆段等功能，同时对列车上乘客状况、车厢状态、设备状态进行监视和检测，对列车各系统进行自动诊断，将列车设备状况及故障报警信息传送到控制中心，对各种故障和意外情况分门别类，做出处置预案。
2.1 信号系统主要包括以下部分
（1）控制中心设备：中央自动列车监督系统（Automatic Train Supervision，ATS）、电力SCADA系统和综合监控系统。
（2）轨旁设备：轨旁列车自动防护/列车自动驾驶系统（Automatic Train Protection and Automatic TrainOperation，ATP/ATO）、车站ATS系统、联锁CI系统、定位系统和综合维护系统。
（3）车载设备：车载地车无线接收/发送单元、车载ATP/ATO设备、牵引和制动、列车定位系统。
（4）地车信息传输系统：一般采用基于通信的多服务的冗余数据传输系统（Data Tansm issionSystem，DCS），实现地车的双向信息传输。
目前主要的CBTC系统实现地车信息传输的方式有：交叉环线、泻漏波导/漏缆、无线传输等。
（5）列车定位系统：车载速度传感器和雷达传感器对于FAO系统，实现列车安全控制和间隔控制与传统列车自动控制系统（Automatic Train Control，ATC）的基本组成、功能和安全性要求是一样的，特殊的是对这些相关系统的可靠性、可用性及应急预案处理的要求将大大提高
2.2 通信控制部分
在FAO系统中，在传统轨道交通通信系统配置的基础上，将主要增加列车上的电视监控系统、广播系统和应急电话系统，使控制中心能随时监控列车和旅客的情况，保证在紧急情况下能与旅客进行直接通信，并直接对列车下达控制命令，确保旅客的安全。
2.3 运营组织部分
对于FAO系统，在运营组织上将主要增加紧急情况下预案处理功能和措施。
需要对整个轨道交通的系统进行综合整合，保证信号、通信、供电、防灾报警、站台安全车辆等系统的有机结合和协调工作。
3.CBTC的系统结构
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。
信息运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。
图1是CBTC系统的具体结构示意图。
图1 典型的CBTC系统结构图
以上是CBTC系统的典型结构，实际的系统可能由于不同的需要而有所差异。
（1）区域控制器（ZC：ZoneControner）即区域的本地计算机，与连锁区一一对应，通过数据通信系统保持与控制区域内所有列车的安全信息通信。
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、实施连锁。
区域控制器采取三取二的检验冗余配置。
冗余结构的列车自动监控可实现与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和列车自动运行ATO的功能。
（3）车载控制器也采取三取二的冗余配置。
（4）车载应答一查询器和天线与地面的应答器（信标）进行列车定位，测速发电机用于测速和对列车定位进行校正。
（5）司机显示提供司机与车载控制器及列车自动监控AfS的接口，显示的信息包括最大允许速度、当前测得速度、到站距离、列车运行模式及系统出错信息等。
CBTC系统的关键技术有两个，一个是“车地通信”，它是CBTC的基础;另一个是“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，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。
车地通信和列车定位共同构成了CBTC系统的两大支柱。
4.车-地通信
在城市轨道交通领域，列车自动控制系统的车-地通信信道主要采用点式和连续式两种通信方式来实现列车与轨旁设备间的信息传输。
地到车的信息主要是列车自动防护（ATP）信息，车到地的信息主要是列车动态信息（包括列车位置、速度、驾驶模式、停车保证等）和车载信号设备及列车车辆相关状态信息等。
车-地信息传输系统一般采用基于通信的多服务冗余数据传输系统（Data Transmission SystemCS），实现地车的双向信息传输。
目前，主要的CBTC系统实现车-地信息传输的方式有：感应环线、漏泄波导/漏缆、无线传输等。
（1）采用感应环线通信系统，沿线路铺设铜质芯线、外皮绝缘的无屏蔽电缆，即感应环线电缆。
环线电缆发送端连接通信发送设备，使环线电缆中保持一定强度的恒定电流。
在列车上，安装有接受天线和发送天线。
接收天线通过电磁感应，接收地面感应环线发送的信息。
反之，当车载发送天线发送信息时，地面感应环线又变成为接收天线，接收车载设备发送的信息，从而实现车—地双向通信。