基于通讯的列车控制(CBTC)
列车运行控制系统-44列控地面设备CBTC地面设备
VOBC子系统 在VOBC子系统中，列车的位置和运行方向信息在保证列车安全运行中作用重大，列车定位方式采用测速传感器和地面应答器相结合的方式实现。DCS数据通信系统 数据通信系统采用无线局域网WLAN技术，通过沿线设无线接入点(Access Point,AP)的方式实现列车与地面之间不间断的数据通信。一个AP点可以传输几十千米的距离。
一、系统组成
所谓“障碍物”包括前行列车、关闭区域、失去位置表示的道岔，以及任何外部产生的因素如-紧急停车按钮、站台屏蔽门、防淹门和隔离保护门等。同时，地面ATP系统还负责对相邻地面ATP系统的行车许可请求作出响应，完成列车从一个区域到另一个区域的交接。
地面ATP系统与其它设备的信息交互图
ZC接收VOBC发送过来的列车位置、速度和运行方向信息，同时从联锁设备获得列车进路、道岔状态信息，从ATS接收临时限速信息，在考虑其他一些障碍物的条件计算MA，并向列车发送，告诉列车可以走多远、多快，从而保证列车间的安全行车间隔。 由于CBTC系统能够精确的知道列车的位置，“速度一距离模式曲线(Distance to go )”是其对列车的控制原则。事实上，不管是CBTC系统还是传统意义上的由轨道电路完成列车控制的系统控车原则都很相似，只不过CBTC系统对列车位置的把握准确度更高，对列车控制的准确度也会更高，基于轨道电路的系统，移动授权是轨道区段长若干倍，而CBTC系统，移动授权更精确。正是CBTC系统能够更精确的控车，才有的缩短了列车追踪间隔，使运行效率大大提高。
一、系统原理与组成
基本原理 系统根据车载测速定位设备获知列车本身在线路上的位置，并由车载设备将列车位置、区段占用情况实时向ZC报告，同时联锁系统将线路信息包括信号显示、道岔位置、屏蔽门状态发送给ZC和车载，然后ZC向列车提供移动授权，对列车的运行提供保护。
基于通信的列车控制_CBTC
基于通信的列车控制—CBTC
□蒋 晟
（南京地铁运营分公司通号中心 江苏·南京 210012）
摘 要：由于现代通信技术的发展，尤其是无线通信技术的广泛应用，使轨道交通运行控制摆脱了轨道电路的束
缚。基于通信的列车控制（CBTC）系统的主要特点在于借助先进的车地无线通信技术，突破了数字轨道电路行
(1) 轨旁应答器定位 ：应答器是安装在线路沿线反映线 路绝对位置的物理标志。列车通过后将列车车载测量的距离 与该信标在数据库中的位置进行 比较，从而消除列车位置测 量的误差。
(2) 轨旁交叉电缆环线定位 ：在整个线路沿线轨道中 间铺设电缆环线，列车经过每个环线电缆交叉点时，车载设 备检测环线内信号的相位变化，并对相位变化的次数进行计 数，从而确定列车运行的位置。
车运行间隔的瓶颈，行车间隔大大缩短，增加了系统在线实时性，从而提高运能与安全性，适应现代化的大规模
运输。
关键词：轨道交通 通信 闭塞 列控 CBTC
中图分类号：TP39
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2009）02-074-02
随着轨道交通的发展，传统轨道交通制式的弊病越来越 明显。(1) 由于目前世界上各种准移动闭塞的信息传输频率、 通信协议等均不一致，导致了在一个城市或一个地区的轨道 交通网中各条线路的列车不能实现联通联运 ；(2) 大多数基 于数字轨道电路的准移动闭塞为了实现调谐和电平调整，不 得不在钢轨旁侧设置“轨旁设备”，而这对于轨道交通的日常 维护工作是非常不利的。(3) 由于以钢轨作为信息传输通道， 因此传输频率受到很大的限制，导致车 -- 地间通信的信息量 较低。此外，其传输性能受钢轨中的牵引回流、钢轨间的道床 漏泄以及钢轨下的防迷流网的影响很大，而导致传输性能不 够稳定。
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
海
市
建
筑
建
材
业
上海市建筑建材业市场管理总站
市
场
暋ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
管
暋
理
总
站
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。
【VIP专享】基于通信的列车控制(CBTC)性能及功能要求-IEEE标准(中英合一版-20140127)
1. Overview 概述
This standard establishes performance and functional requirements for a CBTC system. It is divided into six clauses. Clause 1 describes the scope and purpose of this standard. Clause 2 lists references that are useful in applying this standard. Clause 3 provides definitions that are either not found in other standards or have been modified for use with this standard. Clause 4 defines the general operating requirements for CBTC systems, including train operating modes to be supported. Clause 5 defines the performance requirements for CBTC systems, including headway criteria, system safety criteria, and system availability criteria. Clause 6 defines the functional requirements for CBTC systems, including automatic train protection (ATP) functions, automatic train operation (ATO) functions, and automatic train supervision (ATS) functions.
基于通信的列车控制系统CBTC..
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。
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。
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统(CBTC)互联互通测试规范第2部分：点式部分测试及验证技术规范
45.020
Hale Waihona Puke 中国城市轨道交通协会团体标准
TCAME/TXXXXX—2017
城市轨道交通基于通信的列车运行控制 系统（CBTC）互联互通测试规范
第 2 部分: 点式部分测试及验证技术规范
Test specification for interoperability of Communication Based Train Control system for urban rail transit Part 2：Test and VerificationSpecification of Intermittent Train Control
第3页
引
言
为促进中国城市轨道交通建设，实现并满足城市轨道交通互联互通的需要，达到经济适用、资源共 享、技术先进及可持续发展的目标，制定城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通 系列团体标准。 该系列规范包括《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》、《城 市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通接口规范》、《城市轨道交通基于通信的列 车运行控制系统（CBTC）互联互通测试规范》、《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC） 互联互通工程规范》四部分。 该系列规范的结构如下： a）互联互通系统规范，分成以下四个部分： ——第1部分：系统总体要求 ——第2部分：系统架构和功能分配技术要求 ——第3部分：车载电子地图技术规范 ——第4部分：互联互通危害分析 b）互联互通接口规范，分成以下八个部分： ——第1部分：应答器报文规范 ——第2部分：CBTC系统车地连续通信协议规范 ——第3部分：车载列车自动保护（ATP）/列车自动运行(ATO)系统与车辆的接口技术要求 ——第4部分：区域控制器（ZC）间接口规范 ——第5部分：计算机联锁（CI）间接口规范 ——第6部分：列车自动监控系统（ATS）间接口规范 ——第7部分：信号各子系统与维护支持子系统（MSS）间接口规范 ——第8部分：车载人机界面规范 c）互联互通测试规范，分成以下两个部分： ——第1部分：CBTC部分测试及验证技术规范 ——第2部分：点式部分测试及验证技术规范 d）互联互通工程规范，分成以下三个部分： ——第1部分：工程设计导则 ——第2部分：安全评估规范 ——第3部分：交付基本条件
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨
城市轨道交通CBTC系统关键技术探讨随着计算机和通讯技术的飞速发展，自动控制技术也得以迅猛发展，广泛应用于城市轨道交通行业。
为提高城市轨道交通的运营效率，人们研发出一种基于无线通信的列车自动控制系统，即CBTC系统。
文章主要就轨道交通CBTC系统关键技术进行了相关的分析，以供参考。
标签：城市轨道交通；CBTC系统关键技术；列车自动驾驶子系统（ATO）目前我国城市轨道交通运行速度和运行密度的不断提高，实现高水平列车自动驾驶的系统功能则成为CBTC信号系统的关键。
一、CBTC系统及其构成CBTC系统由ATS子系统、ATP、ATO子系统、联锁子系统、DCS子系统等构成，各子系统均采用模块化设计。
ATP子系统是保证行车安全、防止错误进路、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。
ATP负责全部的列车运行保护，是列车安全运行的保障。
ATO即列车自动驾驶，它代替司机操纵列车驱动、制动设备，自动实现列车的启动、加速、匀速惰性、制动等驾驶功能。
在ATP系统的基础上安装了ATO系统，列车就可以采用手动方式或自动方式行驶。
ATS在ATP和ATO系统的支持下，根据运行时刻表完成对列车运行的自动监控，可自动或由人工监督和控制正线（车辆段、试车线除外），及向调度员和外部系统提供信息。
DCS数据通信系统的主要作用是在各个子系统之间传输ATC 报文。
（一）CBTC技术组成CBTC 技术包括：⑴无线通信技术，⑵移动闭塞技术，⑶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。
浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统
浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统摘要：随着我国城市轨道交通和客运专线及高速铁路的飞速发展，两种列成运行控制系统应运而生，即CBTC（Communications-based Train Control）和CTCS（Chinese Train Control System）列车运行控制系统。
CBTC技术发源于欧洲连续式列车控制系统，经多年的发展，取得了长足的进步。
CTCS是铁道部立项自主研发的适合我国国情的新一代列车运行控制系统。
关键词：列车控制系统；CBTC；CTCS；联锁；轨道电路1 CBTC列控系统基于通信的列车控制（CBTC）系统独立于轨道电路，采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信，通过车载和地面安全实现对列车的控制。
如今包括阿尔卡特、西门子、阿尔斯通等多家列车控制系统设备提供商均开发了自己的CBTC系统，并在温哥华、伦敦、巴黎、香港、武汉等多个城市的轨道交通线上运行。
1.1 CBTC系统的结构：整个无线CBTC系统包括的子系统有列车制动监控（ATS）系统、数据通信系统（DSC）、区域控制器（ZC）、车载控制器(VOBC)及司机显示(TOD)等，子系统之间的通信基于开放的、标准的数据通信系统。
地面与移动的列车之间都基于无线通信进行信息交换。
1.2 CBTC系统的基础CBTC系统引入了无线通信子系统，建立车地之间连续、双向、高速的通信，列车的命令和状态可以在车辆和地面设备之间可靠交换，使系统的主体CBTC 地面设备和受控对象列车紧密的连接在一起。
所以，“车地通信”是CBTC系统的基础，CBTC系统的另外一个基础则是“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，保证列车的安全间隔；也只有确定了列车的准确位置，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。
1.2.1 车地通信原理CBTC采用无线通信系统进行车地通信。
无线通信系统包括轨旁无线单元(WRU)和车载无线单元(OBRU)两个部分。
城轨通信信号设备之列控系统模块 CBTC城轨列控系统的控制等级
CBTC系统的列车控制等级
（2）点式ATP——降级的系统操作和性能 点式ATP提供正方向的车载超速防护（根据预先设定的最大限速），信号机冒进防 护和300S的运行间隔。点式ATP要求车载ATP都在工作，并且轨旁联锁控制系统和定 位信标也在工作。区域控制器、DCS和OCC此时不工作。
CI机柜
LEU监测 工作站
应答器系统结构图
LEU机柜
LEU LEU LEU LEU LEU
防雷分线柜
防雷 模块
防雷 模块
防雷 模块
应答器天线
地面-室内设备
室外分线盒
无源应答器
有源/环线 应答器
车载设备
CBTC车载控制系统
应答器车载查询器
OP G
地面-室外设备
CBTC系统的列车控制等级
（3）人工控制——最低等级的系统操作和性能 联锁控制提供固定闭塞列车间隔和联锁防护，不提供其他的ATC功能，提供 25Km/h限速，除联锁工作外，不需要其他ATC子系统工作。
速度曲线
1300m 1250m 1300m
L5 L4 L3
1350m 1300m 1350m 1300m 1350m
L2
L
LU
U HU
CBTC系统的通信级别
车站联锁
进路信息
ZC
限速信息
ATS
列车位置、速度信息 行车许可
列车位置、速度信息
速度曲线
CBTC系统的通信级别
时 速
• 速度限制曲线
• 目பைடு நூலகம்停车点
(km/h)
CBTC系统的通信级别
（2）点式通信级 点式通信级别可以作为连续式通信级别的 后备模式，在点式通信级，ATO系统完全自动 控制列车从一个车站运行到下一个车站（AM 模式），使用应答器进行轨旁到列车的通信,车 载设备根据应答器传输的数据和信号机的显示 计算控车曲线。此时移动授权来自信号机的显 示，并通过可变数据应答器由轨旁点式的传递 到列车。列车的位置由计轴或者轨道电路来完 成位置的检测。
1474.1TM翻译
基于通信的列车控制(CBTC)性能及功能要求-IEEE标准摘要在这个标准中，表述了基于通信的列车控制（CBTC）系统的功能要求和性能。
CBTC系统是一个连续，利用高分辨率的列车位置确定独立轨道电路的自动列车控制系统；连续，大容量，双向列车到路旁数据通信；和列车承载及路边的处理器，能够实现自动列车保护（ATP）功能，以及可选的列车自动驾驶（ATO）和列车自动监督（ATS）功能。
除了CBTC功能要求，这标准还定义了CBTC系统的车载标准，系统安全标准，系统可用性标准。
本标准适用于全方位的交通应用包括自动旅客捷运系统。
关键词：自动化，通信，信号，列车控制5性能要求5.1 CBTC 系统影响追踪间隔的因素应由运营管理部门来指定正向和反向运行所要求的设计和追踪间隔（也就是最小的和计划的追踪间隔），追踪间隔可以指定为无干扰的和/或有干扰的两种。
所有的情况下，追踪间隔的设计应该考虑安全列车间隔需求和 6.1.2.1 中描述的安全制动模型的限制。
在无干扰追踪间隔情况下，列车速度曲线不受前行列车影响，所有列车的最大允许速度取决与列车本身速度限制、加速度、制动能力；在给定停站时间的前提下，以无干扰追踪间隔运行得到最小的端到端的旅行时间。
在有干扰追踪间隔情况下，追踪间隔可以缩短（代价是旅行时间增加），此时列车的速度曲线受前行列车的影响，列车在接近车站时会减速并以减小的速度进入车站区域。
对于特定线路和特定车辆的设计，追踪间隔还受到很多其它非CBTC 因素的影响（例如，轨道的走向、坡度、土建限速、列车加速度和制动率、停站时间、轨道末端的配置和司机的反应时间等）。
这些因素由运营管理部门在各线路的专用技术规格中指定。
本标准只是表述了影响可获得追踪间隔的CBTC 因素，其中最重要的因素是：a）位置（包括列车车头车尾位置的测量精度以及列车接收到的移动授权的分辨率），还包括列车定位报告和移动授权更新的频率。
b）速度，包括速度测量精度和在给定位置上列车接收到的速度限制的分辨率。
CBTC系统
LOGO
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。
在CBTC应用中的关键技术是双向无线通信系统、列车定 位技术、列车完整性检测等。在双向无线通信系统中，在欧 洲是应用GSM-R系统，但在美洲则用扩频通信等其他种类 无线通信技术。列车定位技术则有多种方式，例如车载设备 的测速-测距系统、全球卫星定位、感应回线等。
LOGO
2、CBTC的特性
CBTC相比传统的铁路信号系统有如下特性： 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。 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。 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。 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。 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。
基于无线通信的CBTC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。
在VOBC子系统中，列车的位置和运行方向信息在保证列 车安全运行中作用重大，列车定位方式采用测速传感器和地 面应答器相结合的方式实现。
LOGO
（5）DCS数据通信系统 数据通信系统采用无线局域网WLAN技术，通过沿线设无
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统(CBTC)互联互通测试规范第2部分：点式部分测试及验证技术规范
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前 言
城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通技术的系列规范，包括T/CAMETXXXX 《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》、T/CAMETXXXX 《城市轨道 交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通接口规范》、T/CAMETXXXX《城市轨道交通基于通 信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通测试规范》、T/CAMETXXXX 《城市轨道交通基于通信的列车运 行控制系统（CBTC）互联互通工程规范》四部分。 本规范为《城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统（CBTC）互联互通测试规范》的第2部分， 测试规范由以下2部分组成： 第1部分：CBTC部分测试及验证技术规范 第2部分：点式部分测试及验证技术规范 本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 请注意本部分的某些内容可能涉及专利，本部分的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会提出。 本部分由中国城市轨道交通协会归口。 本部分主编单位：中国铁道科学研究院通信信号研究所。 本部分参编单位：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、 、浙江众 合科技股份有限公司 本部分主要起草人： 【编写组】黄康、郜洪民、尹逊政、李亮、朗红霞、刘键、侯磊、刘鲁鹏、耿 鹏、刘帅、朱炳强、黄友能、王伟、王奇、周炜、李晓刚、吴松【审查组】李中浩、朱翔、赵炜、郑生 全、张艳兵、张良、张琼燕、段晨宁、李德堂、文成祥、任敬、朱东飞、刘新平、王道敏
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系统介绍
State 状态
Appearance 显示
45
October 2002
ATS 列车表示示例4
Train Emergency Brake Status 列车紧急制动状态 State 状态 Appearance 显示 No Emergency Brakes 无紧急制动 Emergency Brakes Applied 紧急制动启动
台安装两个接近盘。 每个TrVOBC单元安装一个接近传感器,接近传感器用 来检测安装在轨旁的接近盘
在检测到车速为零时，TrVOBC 命令牵引禁止， 并启动机械制动
31
列车位置确定
列车采用应答器来确定列车位置 • 系统使用校准应答器来提供明确的轨道位置标 志，确定已行进距离 • 在两个应答器之间，列车位置由输入的转速计 信号而确定。 • 定位精度高，为厘米级。
22
AP 天线
• 根据线路条件，天线可以采用多种安装方式：墙面安装、顶棚安装、立柱安装 • 天线的位置设置使得相邻AP的信号可以重叠覆盖整个线路。这种重叠提供了轨旁 无线信号的冗余，如果一个AP或者隔一个AP交替发生故障，都能确保连续的无线 覆盖。
23
轨旁计轴设备
• 轨旁计轴设备一般安装在信号机和道岔区段处
– 线路参数 – 障碍物属性 – 车辆属性 – 当前的车辆状态
5
移动授权和安全距离
Limit of Movement Authority 移 动授 权极 限 Braking Distance 制 动距 离 Supervised Maximum Velocity 被监 督 的 最大速 度 Safety Margin 安 全余 量 Supervised Braking Curve 被监 督 的 制 动曲 线
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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CTC级别
Train 列车
Trackside 轨旁
地面ATP 无线 无线 联锁
HMI
ATO
轨道空闲检测
ATP 车轮传感器
信号机
雷达
测速器
LEU 轨旁电子单元 应答器天线 欧式应答器
21
点式通信级
• 点式通信级可作为连续式通信级的后备模 式，或在部分对运行间隔要求不高因而允 许使用固定闭塞列车分隔原理的线路上使 用。移动授权来自信号机的显示，该信息 通过可变数据应答器以点式通信模式从轨 旁向列车传输。列车如同连续式通信级中 一样在路网中得到定位，因此列车能在全 面考虑TDB 中详细的轨道信息并受ATP系统 监控的情况下自动地遵从所有的速度限制。
10
• 在连续式通信或者点式通信级下， Trainguard MT ATP/ATO系统保证列车的安全 和并对列车进行连续的监督。在连续式通 信级下，列车间隔是基于移动闭塞原理的。
11
Trainguard MT系统
• Trainguard MT系统是信号系统中提供列车自 动防护（ATP）和列车自动驾驶（ATO）功 能的一个强大而先进的子系统，可根据需 求应用不同的功能：
7
西门子城市轨道交通信号系统
• 用于北京地铁十号线（包括奥运支线）的 西门子城市轨道交通信号系统主要由以下 子系统组成： • SICAS®型微机联锁 • Trainguard® MT系统－连续式移动闭塞列车 控制系统（包括车载和轨旁ATP/ATO）。带 有点式通信ATP后备等级 • 由中央和本地控制设备组成的ATS系统 （VICOS® OC501和VICOS® OC101）。
14
地对车的通信等级
• 西门子城市轨道交通信号系统支持的通信 级：
• 联锁级：根据轨旁信号机显示的人工驾驶； 无地 - 车通信； • 点式通信级（即ITC）：ATP/ATO驾驶，通过 应答器实现地 - 车通信； • 连续通信级（即CTC）：ATP/ATO驾驶，通 过无线通道实现地 - 车之间的双向连续通信。
2
固定闭塞
• 在轮轨交通中，为保证列车运行安全，须保证列车 间以一定的安全间隔运行。早期，人们通常将线路 划分为若干闭塞分区，以不同的信号表示该分区或 前方分区是否被列车占用等状态，列车则根据信号 显示运行。不论采取何种信号显示制式，列车间都 必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔。 • 在固定划分的闭塞分区中，每一个分区均有最大速 度限制。ATP 地面设备以一定间隔或连续地向列车 传递速度控制信息。该信息至少包含两部分：分区 最高限速和目标速度(下一分区的限速) 。列车根据 接收到的信息和车载信息等进行计算并合理动作。
15
地对车的通信等级
CTC
列车连续控制
移动闭塞 无线电双向数据通信 过轨旁控制单元获得移动授权（连续通讯）
高控制级别
ITC
列车点式控制
固定闭塞 单向数据通信 通过应答器获得移动授权
IXL
联锁级控制
固定闭塞 轨旁设备未装备Trainguard MT 无移动授权（仅有信号机显示）
16
控制级别切换
已定位+有效的CTC移动授权
34
• 计轴系统的列车检测功能
• 列车检测功能通过计轴系统来实现，并以 每个轨道区段是否“空闲”/“占用”的形 式给出列车的位置信息。 • 列车检测功能的输出是： • 用于实现联锁功能而汇报的轨道“物理空 闲”或“物理占用”状态。
35
• 列车折返
• 列车在终端站或其它定义的车站中进行折 返操作的功能，有以下的折返模式： • ATO自动折返运行模式 • ATP监督下的人工驾驶折返模式 • 无ATP监督的切除模式下的人工驾驶折返模 式
36
• 临时限速 • 临时限速功能被应用于一些特殊路段以降 低允许速度。临时限速可以由操作员按照 安全程序人工设置。设定的数据将从ATS系 统传送给ATP轨旁控制单元。ATP轨旁控制 单元通过连续式通信通道不断给列车发送 所有临时限速信息，同时车载ATP控制单元 将持续检测列车位置并对速度限制进行监 督。
已定位+有效的ITC移动授权
已定位+有效的CTC移动授权
IXL
已定位+有效ITC移动授权距 离为零
ITC
CTC
已定位+IXLT边界+驾驶员确认 已定位+失去定位+驾驶员确认
高列车控制级别
17
列车驾驶模式
AM
自动驾驶模式
自动列车驾驶 通过ATO启动按钮离站 全ATP监督
手动驾驶 全ATP监督
高驾驶模式
SM
受监督的手动驾驶
RM
受限模式
手动驾驶 监督限制速度 驾驶员担负安全责任
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控制级别和驾驶模式
RM
SM
AM
控制级别
CTC ITC IXL
驾驶模式
19
连续式通信级
• 在连续式通信级条件下，Trainguard MT可支持采用 移动闭塞列车分隔原理对列车运行进行安全控制。 列车通过检测和识别应答器来确定自己的位置，列 车上有一个被称为轨道数据库（TDB）的铁路网络 图，应答器的位置标注于TDB中。结合OPG和雷达所 测量的列车位移，列车就可以知道其在轨道网络中 的确切位置并将位置报告发送给轨旁 ATP。 • 根据这些位置报告及轨道空闲检查设备的信息，轨 旁ATP计算出详细的路网空闲信息。该功能被称为 列车追踪。从轨旁向列车发送的移动授权遵从移动 闭塞原理下的安全列车分隔以及来自SICAS的其它联 锁条件。
12
Trainguard MT系统
• 连续式通信：使用无线系统来实现轨旁和车载设备 间的连续通信； • 点式通信：独立于连续通信通道，基于应答器的点 式通信通道可以从轨旁向车载设备传输数据； • 移动闭塞运行：与连续式通信通道一起运行，根据 移动闭塞原理对列车进行分隔以提供最小的运行间 隔，列车受ATP/ATO的控制； • 固定闭塞运行：与点式通信通道一起运行，根据固 定闭塞原理对列车进行分隔，列车受ATP/ATO的控制。 固定闭塞运行可被作为移动闭塞运行的后备模式；
31
• LEU
• 轨旁电子单元是信号机和可变数据应答器 之间的接口。它评估信号机的显示并为可 变数据应答器产生报文。
32
• 安全接口（轨旁）
• 站台屏蔽门、紧急停车按钮和其它安全设 备通过SICAS ECC连接到WCU_ATP。输入输 出板上的安全继电器提供安全的输入、输 出。
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Trainguard MT信号系统的主要功能。
基于通讯的列车控制(CBTC)系统
西门子城市轨道交通信号系统
1
• 信号系统是地铁系统的核心，它能够在保 障乘客安全的前提下，确保运营性能能够 达到用户对一个有盈利能力系统的要求。 • 西门子城市轨道交通综合信号系统基于故 障-安全的系统并包含了故障-安全的车载设 备、轨旁列车防护系统以及自动列车监督 系统。
22
ITC通信级别
Train 列车
Trackside 轨旁
HMI
Interlocking 联锁
ATO TVD 轨道空闲检测 ATP 车轮传感器 轨旁电子单元 LEU 信号机
雷达
测速器Biblioteka 应答器天线欧式应答器
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联锁级
• 当连续或点式通信级都不能正常工作时， 可以进一步采用此降级模式运行。此时将 由标准的色灯信号机提供全面的联锁级列 车防护。
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• 对列车运行方向和列车后溜的监控(车载) • 列车的运行方向受到连续的监控。
• 每列列车都有后溜监督功能，所监督的后 溜距离可根据运行要求进行配置，设置为2 米。
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IXL通信级别
Train 列车 Trackside 轨旁
Interlocking 联锁
TVD 轨道空闲检测 Signal 信号机 Wheel Sensor 车轮传感器
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北京地铁十号线的无线系统
• 无线通信子系统主要包含了标准的、符合 IEEE 802.11b标准的无线局域网部件。
• 在地铁系统中，信息传输系统设备将同时 分布于车辆和轨道设备之间。接收信息或 发送信息的设备被通过唯一的IP地址（源地 址或目的地址）标识。这也应用于冗余的 设备，每个单元都将被自己唯一的IP地址标 识。
8
• 这些子系统被概括定义为四层，以分级实 现为北京十号线（包括奥运支线）设置的 功能： • 中央控制层，指北京地铁十号线（及奥运 支线）的ATS系统 • 轨旁层，指沿轨道线路分布的部件 • 通信层，提供轨旁与车载之间的点式或连 续式通信 • 车载层，包含Trainguard MT的车载子系统
9
ATC系统总体结构
3
• 传统的固定闭塞制式下，系统无法知道列 车在分区内的具体位置，因此列车制动的 起点和终点总在某一分区的边界。为充分 保证安全，必须在两列车间增加一个防护 区段，这使得列车间的安全间隔较大，影 响了线路的使用效率。
4
准移动闭塞
• 准移动闭塞在控制列车的安全间隔上比固定闭 塞进了一步。它通过采用轨道电路辅之应答器 来判断分区占用并传输信息；可以告知后续列 车继续前行的距离,后续列车可根据这一距离 合理地采取减速或制动，列车制动的起点可延 伸至保证其安全制动的地点，从而可改善列车 速度控制，缩小列车安全间隔,提高线路利用 效率。但准移动闭塞中后续列车的最大目标制 动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此 它并没有完全突破轨道电路的限制。
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轨旁设备
• Trainguard MT轨旁设备包括以下组件： • WCU_ATP
• 安全轨旁控制单元，为室内设备，其执行 ATP功能。该计算机与ATS系统中的Vicos OC 及Sicas交换数据。
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• WCU_TTS • Trainguard MT的非安全轨旁控制单元，为各 种类型的ATS提供所有列车的表示以及中央 服务和诊断系统。