城轨基本概念和CBTC系统架构

GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统通用 技术条件
【GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统 通用技术条件】
4．1．7 封闭线路的城市轨道交通系统必须 配备列车自动防护系统。非封闭线路的轻轨 ，根据行车间隔、列车运行速度采取相应技 术手段进行列车运行安全防护。
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GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范
✓ ATP – 列车自动防护（Automatic Train Protection） 通过对列车运行方向、间隔、并与联锁相配合，以“故障-安全”的原则防止列车冲突、 超速以及其他的任何危险情况。
✓ ATO – 列车自动运行（Automatic Train Operation） 执行列车的速度调整、程序停车、车门控制、运行等级调整等非必要司机执行的功能。
城市轨道交通信号系统 基本概念及CBTC系统架构
2013.7
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课程安排 第一章 概念定义 第二章 适用的标准规范 第三章 系统基本架构
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第一章 概念定义
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地铁与轻轨的定义-1
【GB 50157-2003 地铁设计规范】： 2.0.1 地铁 metro 或 underground railway 或subway 在城市中修建的快速、大运量用电力牵引 的轨道交通。线路通常设在地下隧道内， 也有的在城市中心以外地区从地下转到地 面或高架桥上。
3.1.19 heavy rail transit:
A mode of rail rapid transit generally characterized by fully grade-separated construction, operating on exclusive rights-of-way and station platforms at the floor level of the vehicles.
缩写：
– ACS – AP – AS – ATB – ATC – ATO – ATP – ATS – BS – CBTC – CC – DCS
Axle Counter System
计轴系统
Access Point
接入点
Access Switch
接入交换机
Automatic Turn-Back
自动折返
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地铁与轻轨的定义-4
按照国际标准，划分两者区别的依据是所选 用列车的规格。 城市轨道交通列车可分为A、B、C三种 型号 ，分别对应3米、2.8米、2.6米的列车宽度。 凡是选用A型或B型列车的轨道交通线路称为 地铁，采用5～8节编组列车； 选用C型列车的轨道交通线路称为轻轨（上海 轨道交通8号线除外），采用2～4节编组列车 。
✓ ATS – 列车自动监督（Automatic Train Supervision） 监督列车，根据时刻表调整列车运行，并提供数据和调整服务以减小由于非规律的运行 给运营服务带来的不便。
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1. 概念定义-移动闭塞
什么是移动闭塞
移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。 固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号，以轨道区段对列车进行定 位和追踪； 移动闭塞防护列车运行安全的闭塞分区是移动的，随着后续列车和前方列车的实际行 车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯道等列车参数和线路参数的变化 而改变，随着列车运行而移动；依靠车载设备并配合地面设备对列车进行精确定位。 根据是否考虑先行列车的速度，移动闭塞又分为两种：一是考虑先行列车速度的移动 闭塞系统(MB-V方式)；二是不考虑先行列车速度的移动闭塞系统(MB-V0方式)。
Carborne Controller
车载控制器
Data Communication System
数据通信系统
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概念定义-缩写
缩写：
– DSU – EB – ESB – iATP – LRU – NRM – MR – TI – TOD – TSR – VSP – ZC
Database Storage Unit Emergency Brake Emergency Stop Button Intermittent ATP Line Replaceable Unit Non-Restricted Manual Mobile Radio Transponder Interrogator Train Operator Display Temporary Speed Restriction Vital Stopping Point Zone Controller
计轴
信标
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1. 概念定义-移动闭塞
目前是移动闭塞
由于科技的发展原因，目前世界范围内采用的是MB-V0方式，即： 列车之间的安全间隔是根据前车的位置，按后续列车在当前速度下的所需制动距离、 加上安全裕量计算和控制的，确保不追尾。
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1. 概念定义-移动闭塞
紧急制动包络曲线 紧急制动触发曲线 ATO曲线
systems
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第三章 CBTC系统基本架构
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系统架构和组成
基于CBTC移动闭塞的ATC系统，具备ATP防护、ATO驾驶和后备的点式ATP防护功能。 包括以下子系统：
✓ 正线联锁CBI子系统（部分系统将联锁集成在轨旁ATP中） ✓ 列车自动防护ATP子系统 ✓ 列车自动监督ATS子系统 ✓ 列车自动驾驶ATO子系统 ✓ DCS通信子系统
接入 交换机 X
ZC 区域 控制器
X
车载 无线 接入AP
轨旁 无线 接入AP
MR 车载 控制器
CC
控制 中心A TS
X
轨旁ATP设备，为区域内的 列车计算移动授权，临时限 速(TSR管理)
X
Microlok II 联锁 控制器
Tags 信标
信号机 道岔
接入 交换机 X
DSU 数据 存储单 元
IP以太 网
件 TBT 2615_1994 铁路信号故障-安全原则 TBT_2667 1995 列车超速防护技术条件
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标准和规范 铁标----施工验收规范 TBT 10419-2003 铁路信号工程施工质量验收
标准 TBT 10206-1999 铁路信号施工规范
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标准和规范
铁标----产品标准 TBT 2476.3_1993 铁路信号电缆综合护套信
Functional Requirements CBTC 系统功 能和性能需求 IEEE1474.2 User Interface Requirements in CBTC 基于通信的列车控制系统用户界 面需求标准 IEEE1474.3 Recommended Practice for CBTC System Design and Functional Allocations CBTC系统设计和功能分配推 26
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GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范
【GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范】
8．3．2 线路全封闭的城市轨道交通应配备 和运用列车自动防护系统；线路部分封闭的 城市轨道交通系统，应根据行车间隔、列车 运行速度、线路封闭状态等运营条件，采取 相应的技术手段进行列车运行的安全防护。 【条文说明】 8．3．2 线路完全封闭的城市 8
Automatic Train Control
列车自动控制
Automatic Train Operation
列车自动运行
Automatic Train Protection
列车自动防护
Automatic Train Supervision
列车自动监督
Backbone Switch
骨干交换机
Communications-Based Train Control 基于通信的列车控制系统
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IEEE1474.1-2004 CBTC Perfromance and Functional Spec
Annex B： Example functional block diagram for a typical CBTC system 附录B 典型CBTC系 统功能模块
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系统架构和组成
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地铁与轻轨的定义-2
【GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范 】： 2．0．1 城市轨道交通 urban rail transit
采用专用轨道导向运行的城市公共客运交 通系统，包括地铁系统、轻轨系统、单轨 系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨
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地铁与轻轨的定义-3
【 IEEE1474.1-2004 CBTC Perfromance and Functional Spec 】：
标准和规范
国际标准 其他的关于RAMS的标准 EN 50126 可靠性，可用性，可维护性和安全
性技术条件和验证（RAMS） EN 50128 通信、信号控制和防护系统软件 EN 50129 铁路应用-通信、信号-信号用安全
相关电子系统 IEC 60518 SIL levels for railway
号电缆 TBT 3126_2005 铁路车站计算机联锁单元控
制台 TBT 2296_1991 计轴设备通用技术要求 TBT 2852_1997 轨道电路通用技术条件 TBT1528.(1-7)-2002 铁路信号电源屏 运基信号【2005】4范
国际标准 IEEE1474.1 CBTC Performance and
数据储存储单元 紧急制动 紧急停车按钮 点式ATP 在线可替换单元 非限制人工模式 车载无线电台 查询应答器天线 列车司机显示屏
临时限速 安全停车点 区域控制器
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概念和定义
概念定义
– CBTC的概念 – ATC的概念 – 什么是移动闭塞
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1. 概念定义-CBTC
什么是CBTC
CBTC的定义：IEEE 标准1474 – 基于通信的列车控制系统（ Communications-Based Train Control ）。 – 一个连续的列车自动控制系统，它具有高分辨率的、不依赖于轨道电路的列车位置确
定方式，高容量的车一地双向数据通信，以及能够实施故障--安全功能的车载和轨旁 处理器。 – 车地通信媒介：主要有自由空间无线，波导管，环线，漏缆等。 关键的两点： - 不依赖于轨道电路的列车定位技术； - 连续的、大容量的列车---轨旁双向数据通信技术。
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1. 概念定义-ATC
什么是ATC
ATC--列车自动控制系统（ Automatic Train Control ） 系统自动控制列车的运行，保证列车的运行安全，指挥行车；它必须包括ATP，可以包括 ATO或/和ATS子系统。
房和城乡建设部】 GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统通
用技术条件【建设部】 GB 50299-1999 地下铁道工程施工及验收规
范 【北京市城建委员会】 GB 50578-2010 城市轨道交通信号工程施工
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标准和规范
铁标----技术标准 铁路技术管理规程【铁道部令第29号】 TBT 10007-2006 铁路信号设计规范 TBT 10071-2000 铁路信号站内联锁设计规范 TBT 3027-2002 计算机联锁技术条件 TBT 1774_1986 继电式电气集中联锁技术条
列车2
区域控制器向列车2发 送安全动作授权
列车2安全停车点
列车 1
列车2功能停车点 区域控制器
列车1发送定位信息
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1. 概念定义-移动闭塞
区域控制器
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概念定义-闭塞制式比较
固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞
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第二章 适用的标准规范
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标准和规范
国家标准 GB 50157-2003 地铁设计规范 【建设部】 GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范 【住
【GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范】 8．3．11信号系统设备应具有独立安全认证 机构出具的、符合“故障——安全”原则的 证明及相关说明。 【条文说明】 8．3．11 城市轨道交通信号 系统的安全认证体系在我国尚不完善，本条 是从规范我国城市轨道交通信号系统发展出
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概念定义-缩写
CBTC系统结构图
接入 交换机 X
ZC 区域 控制器
X
车载 无线 接入AP
轨旁 无线 接入AP
MR 车载 控制器
CC
控制 中心A TS X
X Microlok II 联锁 控制器
Tags 信标
信号机 道岔
接入 交换机 X
DSU 数据 存储单 元
IP以太 网
计轴
信标
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系统架构和组成
CBTC系统结构图