上海地铁10号线CBTC系统培训
上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程
上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程上海城市轨道交通列车ATC信号与CBTC信号的发展在简要论述上海城市轨道交通既有列车自动控制(ATC)系统制式的发展历程后，着重阐明解决多制式信号系统间的互联互通问题的技术策略。
基于通信的列车控制(CBTC)信号系统代表了城市轨道交通ATC系统的一个发展方向。
提出了CBTC的具体实施建议。
、传统信号系统与列车自动控制系统信号系统即列车控制系统。
传统信号系统主要包括区间(站间)闭塞、车站联锁、机车信号、超速防护以及以调度集中(CTC)为主的中央调度控制系统。
列车自动控制(ATC)系统为现代信号系统，主要包括列车自动防护(ATP)、列车自动监控(ATS )与列车自动运行(ATO)子系统，乃至无人驾驶(Driverless)列车控制新技术。
ATP为整个ATC系统的安全核心，负责列车间的安全间隔、超速防护及车门控制。
主要包括轨旁联锁(车站与区间)、车载等设备。
ATP的系统制式有不同分类方式：按控制方式分，有台阶式、曲线式；按传输方式分，有点式、连续式；按闭塞方式分，有固定式、准移动式与移动式。
ATS为ATC系统的上层管理部分，负责监督、控制协调列车运行，根据客流与实际运行情况，选定并维护运行图，自动或人工调整停站或区间运行时间，并与管理信息系统和旅客向导系统接口。
ATS子系统主要由中央计算机及相关显示、控制与记录设备以及车站ATS设备构成。
ATO需在已装备ATP子系统的条件下使用，负责自动控制列车车速调整列车运行、形成平滑控制牵引力和制动力的指令、在一定精度范围内对位停车等。
它有利于列车节能并提高旅客乘坐的舒适度和减轻司机的劳动强度。
2、列车运行间隔控制与闭塞方式列车运行间隔是轨道交通系统的重要指标，反映了系统的最大载客能力，并直接影响系统的设计标准与复杂程度，从而影响造价，同时还隐含系统的适应性或灵活性。
列车运行间隔的控制是列车控制的核心，以故障-安全原则并对其进行量化、认证(包括硬件、软件及系统)，确保系统的可靠性、安全性与可用度，达到安全与效率的统一。
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
CBTC教材-计轴部分
计轴部分系统篇一、概述计轴设备主要在CBTC系统的移动授权尚未开通时使用，同时也作为无线设备故障时的备用冗余设备存在，与原来地铁1～5号线使用的轨道电路有很多相似的地方。
计轴设备分为室内和轨旁两部分。
在上海地铁6/8/9号线轨道边有一个个醒目的亮黄色立式盒子（EAK30C轨道箱），俗称“黄帽子”。
黄帽子和轨道上安装的计轴磁头（SK30磁头）一起构成了计轴的轨旁设备（ZP30C计轴点）。
计轴设备根据计轴点划分轨道区段，计轴点分布与轨道电路的BOND位置相似，基本在每个信号机处都有一个计轴点。
计轴点在图纸上一般用“”图标表示，共享计轴点在图标外面加圆圈，所谓共享计轴点就是向两个集中站发送数据的计轴点。
计轴点上有车轮经过就会向EAK箱子里的电路板发送电信号，经过计算和转化后发送至室内设备。
计轴的室内设备集中在ACE机架内，ACE即计轴核算器（Axle Counter Evaluator）的缩写。
机架内的设备有PDCU、电源板、串行I/O板、CPU板、并行I/O板和Weidmuller。
这些设备由各层TB接线端子连接在一起，负责将轨旁设备采集的信息处理后送到微机联锁系统PMI作为联锁运算的数据使用。
二、计轴各设备祥解1、计轴磁头计轴磁头安装在轨道上，轨道外侧圆柱形磁头能够发送电磁场，轨道内侧方形磁头负责接收该电磁场信号，如图2-1所示。
当车轮经过磁头的时候，如图2-2，磁力线由于金属的介入而改变，接收端磁头接受到的磁场强度会发生变化。
随着接收到的磁场强度变化，接收磁头发送回EAK箱的电压会跟着变化。
每个计轴点有相邻的2对磁头共4个，每个磁头都有电缆同EAK箱的底板连接。
图2-1 安装在轨道上的计轴磁头图2-2 车轮对磁场的影响作用同一计轴点的两对磁头在电气特性方面也存在差别，通常用所朝方向决定SK1和SK2来区分这两对磁头，SK1的电压变化幅度要比SK2略小。
之所以两对磁头有细微的差别是为了确定列车的运行方向。
城市轨道交通CBTC系统相关知识培训
3.2.6 自动折返
根据需要，在现地控制工作站可将折返 站设置为自动折返模式或手动折返模式， 当折返站被设置为自动折返模式时自动办 理折入进路，在列车通过折入进路进入折 返轨后，自动办理折出进路。 存在双库线折返的折返站设置全自动折 返功能，以先进先出为办理原则，满足双 库线折返要求。
3.3 信号机
4.2 联锁机与ATP/ATO逻辑部接口
通过100M光LAN接口，将联锁机、 驱采机、ATP/ATO置于同一个LAN中。
4.3 联锁机与现地控制工作站的接口
通过RS422接口，与既有站相同。
4.4 与轨旁设备的接口
4.4.1 与信号机接口
（1）三灯位列车信号机 a)驱动继电器 信号继电器LXJ； 点灯继电器DDJ（用于区分CBTC模式和 后备模式点灯灭灯）； 道岔直向继电器ZXJ； 引导信号继电器YXJ。 b)采集继电器 信号继电器LXJ； 点灯继电器DDJ； 灯丝继电器DJ、2DJ； 道岔直向继电器ZXJ； 引导信号继电器YXJ。
3.7.3 上电锁
CI系统初始化后，须锁闭管辖范围内的 道岔区段，经人工确认后在8分钟内办理上 电解锁，则道岔区段全部解锁，8分钟后需 逐段解锁，解锁后才能排列进路。
注：联锁对PSD（屏蔽门）、ESB（站 台紧急关闭按钮）的处理逻辑的接口部分 描述。
4.联锁系统接口
4.1 两联锁站间接口 4.1.1 站间透明
3.4 道岔
当道岔区段故障时，联锁可执行强转道 岔命令转换道岔。 后备模式下需对进路前方第一区段内的 道岔进行过走防护处理，并可通过人工选择 来将过走道岔锁闭在定位或反位。 控制电路与既有线交流多机牵引道岔相 同，SJ须提前DCJ或FCJ两秒吸起。
上海地铁10号线CBTC信号系统 整体简介
Beijing Airport Link
System Overview Training
系统总览培训介绍
4 2008-3-3
BJAL-ALSTOM-0188/1A
Glossary 术语
• OCC: • OPB: • PB: • PIS: • PSD: • PSR: • RM: • RMF: • RMR: • RS: • SR: • SSP:
• PLATFORM HOLD: A train hold applied for any train going through the platform 站台扣车 对每一辆通过站台的列车执行扣车操作 • ROUTE: 进路 • ROLLBACK: 向后运行 • SIDING: 存车线 • STIB: A portion of track between an origin signal and a destination signal 从始端信号机到终端信号机的一部分轨道 The rollback corresponds to a short reverse motion of the train 列车向后运行较短距离的动作 Place located along the line where train can be stabled 沿线列车可停车的区域 Stationary Train Initialization Beacons 静态列车初始化信标
9 09/10/2011
1. System overview 系统总览 2. ATC (On-board and trackside) 3. ZLC (Interlocking) ATC （车载和轨旁）
ZLC（联锁） ATS（中心和车站）
4. ATS (Central and local)
上海轨道交通CBTC系统无线车地通信研究及通信异常分析
上海轨道交通CBTC系统无线车地通信研究及通信异常分析陶小婧【摘要】基于通信的列车控制(CBTC)系统采用独立于轨道的车—地双向通信设备实现列车与地面控制系统之间的连续式双向通信.介绍了CBTC系统下无线车地通信原理及通信异常情况,并针对其关键设备无线接入点(AP)进行一定程度的剖析.利用上海地铁11号线的设备,通过现场抽样调查、故障汇总和比较分析等方法,对引起AP设备故障的各个末端原因进行分析,确定了AP设备故障的3种要因及解决方案,提出了建立采用TD-LTE技术的通信架构的设想.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】5页(P149-153)【关键词】基于通信的列车控制系统;无线车地通信;无线接入点;通信异常【作者】陶小婧【作者单位】上海地铁维护保障有限公司通号分公司,上海200235【正文语种】中文【中图分类】U231.7随着无线通信技术和轨道交通的发展,以无线通信为基础的列车自动控制系统已成为主流的轨道交通通信系统.基于无线通信的列车控制系统(Communication Based Train Control,CBTC),利用无线通信取代传统的轨道电路,在列车和轨旁设置无线设备,实现列车与地面控制系统之间的连续式双向通信,对列车运行精确控制,减小列车追踪运行间隔,提高了运行效率,是真正的无线双向“车—地”通信,而无线车地通信的稳定性和可靠性决定了轨道交通信号系统运行的性能.现在上海轨道交通已有多条地铁线路采用了CBTC无线车地通信模式,其中6、7、8、9、11号线采用泰雷兹CBTC系统,10、12、13、16号线采用卡斯柯CBTC系统,但无论哪个公司的系统其通信工作模式及原理都是类似的.本研究以上海地铁11号线CBTC系统为例,对CBTC系统无线车地通信原理及常见的通信异常原因进行分析.为了适应城市轨道交通系统越来越高的移动性,目前上海轨道交通CBTC系统使用的通信制式是基于IEEE 802.11g协议的无线局域网.CBTC车地通信系统结构从功能上可以分成轨旁通信设备、车载通信设备及控制中心通信设备.轨旁通信设备主要由无线接入点(Access Point,AP)、通信介质(光纤、网线等)以及网络通信设备(交换机、路由器等)组成.车载通信设备安装在列车上,由两个相互独立的车载无线站点适配器(Station Adapter,SA)及连接车载网络的有线网构成.SA通过以太网进行连接,两个SA分别安装于列车两头,用于提供冗余的通信,一定程度上保障了车载无线通信的可靠性.控制中心设备主要有交换机、路由器和网络管理工作站,其中网络管理工作站用于CBTC通信系统集中管理和控制通信设备.2.1 工作原理列车在轨道区间内运行时通过查询应答器装置实现列车位置和速度的测定;通过位于轨道边的AP设备将列车位置、速度信息发送给位于区域集中站的区域控制器(Zone Controller,ZC).ZC每周期将列车的目标位置、速度及线路参数等信息形成移动授权(Move Authority,MA),通过无线通信传输发送给后续列车;后续列车收到信息后,根据前车运行状态、线路参数、列车运行状态、列车参数等信息,采用一定的算法,同时依据信号故障安全原则,预测该列车在一个信息周期末的状态能否满足列车追踪间隔要求,从而确定驾驶策略,实现列车在区间内高速、平稳运行,实现车地通信工作.2.2 冗余及可用性分析AP在轨道沿线形成一个有重叠的无缝覆盖区,保障车载无线设备SA在任何位置都能正常通信,如图1所示.当列车移动时,SA从AP1的覆盖范围A(白色区)进入AP1与AP2重复覆盖范围B(灰色区),在进入AP2的覆盖范围C(白色区)前,SA进行切换,终止与AP1的关联,与AP2建立关联.无线局域网(WLAN)设备的平均无故障时间必须满足CBTC系统对于无线通信系统的要求.为满足要求,CBTC系统采用了冗余链接的方式以保证无线网络的高可用性,如图2所示.当单个AP故障时,列车可通过另一个冗余的AP设备进行数据信息的通信而不会导致与任何网络设备的通信丢失.2.3 车地通信的影响CBTC系统中,列车与地面的通信按周期进行,ZC在每一个通信周期接收前车的位置信息,列车则会通过AP与SA的无线通信在每一个通信周期接收ZC发送的MA,如果前车与ZC之前或者ZC与后车之间的无线通信中的任何一条传送信息失败,则后车在周期内收不到前车的实际位置,列车将以上一个周期收到的信息作为这一个周期的MA,如图3所示.当某个通信周期内前车没有将自己的位置成功报告给后车时,后车的制动曲线并没有随着前车的移动而向前移动.当后车连续N个周期没有收到更新的前车位置时,后车将运行到相对应的制动点,列车实施紧急制动,进而影响列车的运行效率,由此可见,无线车地通信系统的通畅是影响列车控制的重要因素.本研究以上海轨道交通11号线为例进行分析.11号线是上海首条采用CBTC技术的地铁线路,随着11号线二期、花桥段及迪士尼段的开通,11号线也成为全国最长的轨道交通线路.经过多年调试和升级改造,目前11号线的运行质量有了很大提升,但由于设备可靠性和技术制式原因,经常出现车地通信异常情况,如列车信号沟通不畅、联动失效等问题,影响列车运行效率.通过对11号线运营至今的故障分析发现,列车与AP之间的通信丢失引起的列车自动运行(Automatic TrainOperation,ATO)车载模式丢失故障在11线信号故障中一直占有很大比例,有些月份占比接近80%.因此减少列车与AP之间通信丢失的次数,就可直接减少信号故障总数.经过观察,车地通信的关键设备AP故障是造成通信异常的主要原因之一,因此，调研、分析AP故障状况,对故障原因做进一步分析是解决车地通信异常的首要工作.4.1 AP设备组成及工作运行环境作为整个数据通信系统(Data Communication System,DCS)的一部分,AP与相对应的车载无线单元(On-Board Radio Unit,OBRU)一起为轨旁固定设备与车载设备之间提供了无线通信,以泰雷兹系统为例,AP 设备分为以下8个功能块:1) 天线作用是确保无线覆盖区域的重叠,位于两个车站间的AP通常有两个定向天线,分别指向轨道的两个相反方向;2) AP 无线单元是一个高性能的无线局域网系统;3) 以太网交换机用来将 AP 无线单元连接到网络交换机,同时允许光纤网络接入到相邻AP 的菊花链中;4) 电源用来为AP无线单元提供所需的5 V直流输出电压(功率为7.5 W),为BDA公司射频放大器提供所需的12 V直流输出电压(功率为0.5 W),为以太网交换机提供所需的24 V直流输出电压(功率为12 W);5) BDA公司射频放大器是具有自动增益控制的双向放大器,提供发射增益及低噪声接收增益来增加收发范围;6) 启动调节器的作用是加热AP 设备箱内的器件,使它们在外部环境温度低于4 ℃时能正常工作;温控器是一个自动复位双金属圆盘的温控器,在需要的时候开启;7) 在有过热的情况(超过85 ℃)出现时,热断开关将断开进入 AP 设备箱的交流电源;8) 交流线路电涌保护器通过控制大电流浪涌和电压突升来保护 AP 设备箱内的器件.AP设备被安装在室外,工作运行时,环境温度 -25 ℃～70 ℃(AP设备必须避免阳光直射,若安装在有阳光直射的地方需在安装时增加遮阳板),在30 ℃ 时,95%相对湿度,非凝结;非运行时,环境温度-40 ℃～70 ℃,在65 ℃时,95% 相对湿度,非凝结. 4.2 AP设备故障要因分析以车地通信系统的核心设备——无线接入点AP为研究对象,根据设备组成、系统特性和运营环境等,通过研究其工作模式和故障特点,对可能导致AP故障的原因进行梳理,得到故障原因分别为电源故障、交换机故障、radio故障、功率放大器故障和天线故障.由此可整理出AP设备故障的7个末端原因为维护问题、潮湿环境、连接线缆松动、设备元器件衰弱及老化、软件配置出错、天线安装朝向偏离和信号干扰.根据上述分析,利用地铁11号线的设备,通过现场调查、故障汇总和比较分析等方法,对引起AP故障的各个末端原因进行了逐个论证及分析.1) 维护问题维护问题主要原因在于人员能力不足,检查方法是通过对维护人员进行考核,要求笔试成绩>90分,实际操作成绩>85分.对11号线系统组维护人员随机抽查35名,其中笔试成绩超过90分的占88%,实际操作成绩超过85分的占90%.对未达到标准的人员培训后再次进行考查,都达到了标准,确定维护问题为非故障要因.2) 潮湿环境检查方法使用抽样检查,利用潮湿度试纸,当试纸5%的一栏变成粉色,需要更换干燥剂,如果10%以上变色,需要更换相应的元器件.由于潮湿会造成电源和radio的故障,在抽样11号线10个区域中的AP故障中,发现由于潮湿而导致通信丢失的次数为19次,由此确定潮湿环境是设备故障要因.3) 连接线缆松动检查方法使用抽样检查,手动检查以下设备:电源端子接线、radio板接线、交换机接线和功率放大器接线,统计10个区域的AP故障中,由于连接线缆松动而导致通信丢失的次数较少,仅2次,确定为非故障要因.4) 元器件衰弱及老化检查方法使用抽样检查,确认标准为:(1)用万用表测量电源的输出;(2)用示波器测量radio板的输出功率>8 dBm;(3)用示波器测量功率放大器的输出功率>16 dBm;(4)使用示波器和扫柄天线测量天线的输出功率>6.5 dBm.统计10个区域的AP故障中,由于设备元器件本身故障原因而导致通信丢失的次数占较高的比例,由此确定元器件衰弱及老化是设备故障要因.5) 软件配置出错检查AP登录软件,检查radio板及交换机的配置信息.本次检查中没有由于软件配置错而导致通信丢失的故障,确定为非故障要因.6) 天线安装朝向偏离11号线全线区间巡检,肉眼查看天线朝向是否符合标准,检查未发现由天线朝向引起的故障,确定为非故障要因.7) 信号干扰使用抽样检查方法,利用示波器和扫柄天线模拟列车在轨道上前进,同时模拟与AP 关联,查看天线输出功率,检查结果为:(1)在功率测试时发现示波器中有其他波段出现;(2)在模拟列车关联时发现可以关联上但是不能传输数据;(3)信号干扰占26.9%,由此确定信号干扰是设备故障要因.综上所述,最终确定潮湿环境、元器件衰弱及老化和信号干扰3个末端原因为上海地铁11号线AP设备故障的要因.4.3 AP设备故障的对策措施1) 潮湿环境解决方案主要对策是控制AP箱内部干燥,可通过以下途径:第一,在AP箱内张贴潮湿试纸,并加强对全线AP箱的检查周期,一旦发现试纸有变化就对AP箱进行除湿,更换试纸;第二,由于AP设备位于室外,受到环境和天气影响比较大,虽然设备是防潮设计的,但难免在开箱检查时有湿气进入,因此建议所有AP箱均放置干燥剂;第三,针对个别AP箱密封不严情况,可使用硅胶进行密封处理.2) 设备元器件衰弱及老化解决方案主要对策是预控衰减和老化元器件的更换周期,确保AP设备的所有元器件都达标.可采用以下方法:第一,定期对故障多发的AP设备进行数据测试,对同一设备的多次数据进行比对,从数据的变化趋势和变化幅度可以判断设备元器件的衰弱及老化的趋势和幅度,以提前更换备件预防故障发生;第二,将对备件的测试列入常规工作,定期对所有备件进行测试,并做好记录和返修工作,确保备件正常.3) 信号干扰解决方案主要对策是将干扰的信号进行过滤,确保列车与AP间能够正常关联.可采用以下方法:第一,对高架站AP设备,在其箱体内部的放大器装置下端安装带宽滤波器,将干扰信号排除在外,提高列车与AP的关联效率和传输速率;第二,定期对故障多发区段进行Roaming测试,模拟列车与轨旁AP关联并进行数据传输,从而测出轨旁AP的信号覆盖质量是否达标.4.4 针对信号干扰的分析研究发现,潮湿环境改善设备元器件的定期维护及更换故障件均能对设备工作状态有显著改善.而信号干扰多由系统设计及外部环境引起,由于面对电磁环境的恶化,特别是车厢内同类频率干扰源的增加,其关键技术——无线车地通信系统的可靠性将经受重大考验.因CBTC无线车地通信受干扰会发生暂停故障,如果此类故障频繁,会引发社会各界对地铁安全运行问题的广泛关注.深圳地铁2号线采用卡斯柯/阿尔斯通公司的CBTC信号系统,其车地通信是通过轨旁波导管与车载天线进行通信,通信基于IEEE 802.11g协议,其曾经在2012年因WiFi干扰而导致迫停事件发生,其系统仅选用了11个信道频段中的1个.上海地铁10、12、13、16号线采用IEEE 802.11g协议,车地通信则使用2个不同的信道,相邻AP采用不同的信道,在这样的情况下,即使一个信道的频段被干扰,车地之间仍能保持正常的通信.但当2个信道间隔≤4 MHz时,信道之间会存在不同程度的重合,便会产生信道干扰,影响该信道上工作设备的通信效率,10号线曾发生过由干扰引起的落码现象.上海地铁6、7、8、9、11号线采用泰雷兹公司的CBTC信号系统,其车地通信系统采用IEEE 802.11g协议.该协议基于跳频扩谱(FHSS)技术使通信的保密性更强.FHSS跳频技术与IEEE 802.11g所采用的正交频分复用(OFDM)技术不同点在于,前者没有采用扩频技术,每个信道的带宽为1 MHz,共79个信道,标准跳频速率2.5次/s,其相对于OFDM技术抗干扰性有所提高.但自2012年10月开始,上海地铁11号线南翔到马陆区间车地通信信号频繁出现丢失情况,极端情况下导致列车变为非通信列车(NCT).后通过技术分析,轨道沿线的运营商基站有可能导致CBTC车地通信发生“阻塞干扰”问题.阻塞干扰是指接收机在接收有用信号时,受到接收频率两旁、高频回路带内一个强信号的干扰,导致接收机推向饱和而阻碍通信.由于现有运营商的基站发射功率很大,通过现场测试发现其进入CBTC系统 AP的信号电平值可达到-16 dBm,对现有CBTC系统AP信号产生阻塞干扰,从而引起列车通信丢失.针对该问题,在轨旁AP天线侧增加滤波器来隔离带外信号,通信丢包的情况得到缓解,后续考虑在车载设备上增设带通滤波器,作进一步优化.从上述说明可以看出,即使采用抗干扰能力较强的IEEE 802.11g协议FHSS跳频方案的车地通信,在遇到强干扰源的时候,也会由于“阻塞干扰”导致信号丢失.使用单一频段,尤其是开放的2.4 GHz WiFi频段,即使采用双信道方案甚至采用跳频方案,在某些场景下还是无法避免无线车地通信被干扰的情况,因此设计一个更为“强壮”的无线车地通信冗余架构势在必行.2015年工信部发文《工业和信息化部关于重新发布1 785～1 805 MHz频段无线接入系统频率使用事宜的通知》,明确了该频段可以采用TD-LTE技术,由此,4G通信技术引入城市轨道交通成为可能.采用无线车地通信逐步成为轨道交通信号系统的重要手段,CBTC系统中车—地信息交换均大量采用无线通信方式,其中核心设备AP的通信质量对信号系统的可靠运行尤为重要.对AP设备的深入了解和掌握,可更好地提高信号设备的使用水平与维护水平,本研究对此所进行的探讨仍可以进一步深入挖掘,如何提高CBTC系统车地通信的可靠性与可用性是今后的研究目标.【相关文献】[1] 汪希时.基于通信技术的列车控制技术[J].中国铁路,2001(8):11-13.[2] 赵麟杰,王志麟,郑国莘.车地无线局域网可靠通信的研究[J].城市轨道交通研究,2012,15(1):45-48.[3] 陈黎洁.移动通信在城市轨道交通中的应用[C]//北京通信学会无线及移动通信研讨会论文集.北京:中国通信学会,2009.[4] 钱国锋,徐华林.地下铁道移动通信设计[M].北京,中国铁道出版社,1994.[5] 张捷.上海轨道交通11号线基于通信的列车控制系统车—地通信故障分析[J].城市轨道交通研究,2015,18(7):81-84.[6] 黄文彦.浅谈CBTC系统中的车—地通信技术[J].铁路通信信号工程技术,2009,6(2):38-40.。
城市轨道交通信号与通信系统(知识扩展)城市轨道交通CBTC系统功能
2 、子系统功能—ATP子系统
安全间隔 系统还提供了旁路信号车载设备安全列车间隔功能的功能，
列车可超出其移动授权限制（如以一定速度限制）。但此 情况下，列车运行安全由司机保证。
还可收回（增加限制）先前赋予列车的移动授权限制。 列车接近或制动到初始移动授权时，可能会违反新的ATP 曲线，这时，信号系统会立即激活制动程序。该制动程序 可以是紧急制动程序或是受监控的常用制动程序。
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2 、子系统功能—ATP子系统
CBTC系统 列车追踪原理
3.ZC (基于从所有列车收到的信 息) 计算移动授权MAL(X) 并发送 给各个车载. ZC也将列车的位置信息送给ATS
ZC
AP
ATS
4. CC计算制动曲线， 防护列车运行
2. CC将位置信息通过轨旁 无线传给区域控制器ZC
AP
Radio CC
信号系统会将移动授权限定在前方列车尾部后面的安全距 离外方停车点。
5
2 、子系统功能—ATP子系统
安全间隔 信号系统安全列车间隔功能包括： • 利用ATP固定数据（如，永久限速）和ATP可变数据（如，
临时限速和移动授权），计算ATP曲线（即安全速度曲线， 属于列车定位功能）。 • 监控并执行信号系统计算出的ATP曲线。 • ATP曲线受安全制动模式管理，可确保在任何情况下（包 括故障），配有车载设备的列车都不会超出移动授权限制。
4
2 、子系统功能—ATP子系统
安全间隔
无论车载设备是否运行，信号系统都可保证在该系统内的 所有列车之间的安全列车间隔。
如果车载设备运转良好，信号系统可对这些列车进行安全 列车间隔控制，以认定前方列车可立即在原地停车为原则。
对于车载设备运转良好的列车，其位置测定以信号系统的 定位分辨率为基准。如果车载设备无法运转，由司机保证 行车安全。
上海轨道交通10号线无人驾驶运营管理组织方案的设想
上海轨道交通10号线无人驾驶运营管理组织方案的设想高飞【摘要】上海轨道交通10号线是按照列车全自动无人驾驶模式设计的,系统高度集成、集中监控,运营要求按照“快速保障、精简高效”的理念.但10号线实现无人驾驶模式后,由于种种原因,其运营管理仍按照有人驾驶模式运作,未体现无人驾驶系统在诸多方面的优势.借鉴新加坡无人驾驶线路的运营模式,立足于10号线无人驾驶的实际情况,从运营保障专业化、服务标准化、管理规范化的运营要求出发,本着精简、高效、实用的原则,提出运营管理组织模式的优化策略,以期为无人驾驶模式的发展和完善提供科学依据.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2016(019)009【总页数】5页(P1-4,14)【关键词】上海轨道交通10号线;无人驾驶模式;运营管理【作者】高飞【作者单位】上海地铁第一运营有限公司,200090,上海【正文语种】中文【中图分类】U29-39上海轨道交通10号线一期(以下简称“10号线”)线路长度为35.2 km,设31座车站及1个车辆段，配属列车41列。
10号线自2010年4月10日开通运营,采用CBTC(基于通信的列车控制)后备ATP(列车自动防护)模式。
2014年8月9日起,10号线启用准无人自动驾驶功能，其信号系统采用CBTC 无人驾驶移动闭塞列车自动控制系统,列车在控制中心的统一控制下可实现AM(全自动运营)模式。
但为保障行车安全,在实际运营中该线目前仍设置司机。
当无人驾驶系统正常时,站务员负责监督列车的运营状态;当无人驾驶系统出现故障时,司机可及时进行应急处置,并手动驾驶列车运行。
2017年底前,该线计划实施全自动无人驾驶模式。
该模式下，司机不在司机室监督列车运营状态,其应急处置职能由多职能巡视队伍替代。
无人驾驶系统是一项成熟的技术,是引导城市轨道交通发展趋势的先进客运交通体系,在世界上很多城市(如哥本哈根，巴黎，新加坡等)的大运量轨道交通中得以运用。
城市轨道交通CBTC系统相关知识培训
CI双环网
电源屏 UPS
监测 工作站
CI/ATS 维护机
ATS 显示 终端
ATS 站机A
ATS 站机B
现地控制 工作站A
倒机单元
现地控制 工作站B
ATS-IF I系
ATS-IF II 系
DCU1 I系
DCU1 II 系
DCU2 I系
DCU2 II 系
DCU1 I系
DCU1 II 系
联锁 操作终端
打印机 监测 终端 信号工区
2. 系统结构
维修中心 主 控 制 中 心
其它系 统接口 网管
点式ATP防昌进应答器
ATS
监测维 护终端 ATS维护 工作站
备 控 制 中 心
其它系 统接口 网管
ATS
监测维 护终端 ATS维护 工作站
监测维护 服务器
网管
各处设置的 监测维护终端
车地双向通信应答器 ATO停准应答器 位置校正应答器 计轴点 无线电台SRS 无线电台WRS
3.2.4 进路重复设置
CBTC模式下，当进路的接近锁闭解除 后（进路第一区段解锁后），即可在原进 路上再次办理该进路。进路锁闭只检查信 号内方第一区段空闲。 部分进路存在检查区段多于一个的情 况。
3.2.5 自动进路
根据需要，在现地控制工作站可将自动 办理进路的信号机设置为自动进路模式。 当信号机被设置为自动进路模式后，进 路锁闭条件满足时能实现进路自动排列。 当信号机被设置为自动进路模式后，所 防护进路在列车驶过进路后可保持锁闭， 信号机随着列车的运行自动变换显示；也 可在列车驶过进路后自动解锁，进路锁闭 条件满足时自动排列。
3.2.3 进路锁闭
进路锁闭是对与进路有关的道岔和敌对进路实现锁闭。
上海地铁10号线车地无线通信受扰分析
上海地铁10号线车地无线通信受扰分析张雯柏;朱文发;李立明;闫冰;唐颖栋;冯晨【摘要】上海地铁10号线采用卡斯柯公司提供的Urbalis888信号系统,当地铁信号系统受到干扰时,会导致信号系统安全保护功能启动而造成列车紧急制动,从而引发列车因重新启动而晚点或清客等情况.为避免类似情况的发生,对车地无线通信系统的特性进行分析,探讨车站内部PIS系统对CBTC系统的干扰以及外部ISM通信频道的干扰,提出减少无线干扰的措施.【期刊名称】《上海工程技术大学学报》【年(卷),期】2015(029)001【总页数】7页(P43-48,56)【关键词】列车自动控制系统;数据通信子系统;乘客信息系统;无线接入点;频段【作者】张雯柏;朱文发;李立明;闫冰;唐颖栋;冯晨【作者单位】上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】U285.44近年来，随着中国轨道交通事业的快速发展，基于无线通信的列车自动控制系统（Communication Based Train Control System，CBTC）被广泛应用于国内新建城市轨道交通线路.CBTC系统代表着当前世界上轨道交通列车运行控制系统的发展趋势，上海地铁6号线至13号线，以及16号线都采用该技术，其中，6、7、8、9号线，11号线及其延伸段采用了上海自仪泰雷兹公司和加拿大阿尔卡特公司联合设计的Sel Trac-CBTC技术，10、12、13号线采用了上海卡斯柯公司和法国阿尔斯通公司联合设计的Urbalis888-CBTC技术.在CBTC的数据通信子系统（Data Communication Subsystem，DCS）中，采用无线接入点（Access Point，AP）接入方式的车地通信（Traffic Wayside Communication，TWC）线路已越来越多，上海地铁10号线就采用了该种无线接入方式.AP接入具有成本低、带宽高、可部分使用商用设备、安装调试方案灵活、施工时间短等优点.DCS中的无线接入点一般采用公用的2.4 GHz或5.8 GHz的ISM频段（Industrial Scientific Medical Band）. 10号线采用自由空间无线电波传输，区别于采用裂缝波导管、漏泄电缆和交叉感应环线.无线接入点作为无线电波接收和发送的门户通道，它的正常工作保证了车地通信的安全.布置好无线接入点的位置，保证其在区间中能够无线重叠覆盖也很重要，只有重叠覆盖达到一定程度，才能更好地保证信号的可靠性.在一段区间，当一点或多点天线发生故障时，不会影响到信号正常的覆盖，这样，即使列车在区间运行时，快速无缝切换也能够正常进行，从而更好地实现车地无线通信.上海地铁10号线的DCS有线网络由骨干网络和接入网络两部分组成.DCS有线传输系统的骨干网络采用基于同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技术的多业务网络解决方案，SDH具有比较完善的光纤保护机制及双纤单向通道保护环和双纤双向复用段保护环网络自愈功能，可以确保信号通信有更高的可靠性.SDH通过增加开销的虚容器技术保证了ATS网（双网冗余，每个网带宽20 Mb/s）传输通道、信号安全网（双网冗余，每个网带宽45 Mb/s）传输通道、维护监测传输通道（单网，带宽4 Mb/s）的带宽划分和各通道间的相互隔离、互不干扰.对于ATS网和信号安全网来说，即使在同一节点发生灾难性双重故障，至少其中一个网络还可以通过其他地点的路径继续通信.DCS接入网络主要由以太网交换机及光电转换器组成.承载在骨干网上的专用局域网（用于SIG、ATS、维护监测）可接入到沿线设有SDH节点的每个车站，通过交换机组成的接入网与其他子系统设备相连接.非集中站的ATS设备可由光电转换器通过独立的光缆分别接入到相邻的设备集中站.上海地铁10号线Urbalis888信号系统中的无线部分采用国际标准的IEEE802.11g无线协议进行无线传输，无线网络带宽为6 Mb/s，802.11g工作频段在2.4～2.483 GHz之间的83.5 MHz内，共划分为13个信道，每个信道带宽为22 MHz，最多可以提供3个不重叠的信道同时工作，使用正交频分复用技术（OFDM）传播模式和二相相移键控（BPSK）调制.Urbalis888系统中提供的OFDM调制技术使其信道隔离非常小，可显著提高频谱的效率.此外，与直接序列扩频（DSSS）和跳频序列扩频（FHSS）相比，OFDM具有更高的接收性能.在-90 dBm的信号强度下，OFDM最大可接收6 Mb/s的数据速率，DSSS为2Mb/s，而FHSS则小于1 Mb/s.同时，OFDM频谱下的CBTC包括协议开销的业务数据最大速率为双向100 kb/s，仅占用6 Mb/s无线通道的4%（单方向为2%）. CBTC系统需求的信息数据包约为200个字节，OFDM每40 ms（单向传递100 kb/s）中，仅需0.3 ms完成一次CBTC数据的传递；而FHSS则每4 ms 中需2 ms传递CBTC数据.所以，OFDM可以利用最短的时间完成数据的传递，极大提高了系统的抗脉冲干扰能力.根据传输介质的不同，卡斯柯的DCS系统可提供3种无线解决方案.方案1为波导管方案，轨旁设备由轨旁无线设备（Trackside Radio Equipment，TRE）、耦合单元、波导管及其附件构成，车载设备由波导管天线、车载无线设备（Movement Radio Equipment，MRE）及其附件构成；方案2为自由无线方案，轨旁设备由TRE、天线及附件构成，车载设备由MRE、车载电源装换模块、定向天线及其附件构成（上海10号线使用）；方案3为波导管和自由无线混合配置，该种方案对DCS安装有特殊要求.对上海地铁10号线的信号强度测试采用Fluke公司的Airmagnet WiFi分析仪，该仪器的测试界面如图1所示.由图可以看出，根据测试要求设置选择2.4 GHz和5.8 GHz两个频段，图中选择的是2.4 GHz，左侧竖栏显示的是该频段的13个信道，每一竖列又分类显示在该信道上的AP、STA以及Ad-Hoc个数.可根据测试需求选择13个信道上的任意一个进行放大查看.如图中右侧，放大的是6号信道，进入信道后，可以查看处于该信道上的所有信号源，以及SSID、信号强度、MAC 地址、帧/字节传输量以及该信号源的信号强度随时间的动态变化图，如图中右下角框中所示，且可以清楚地查看到该信道的吞吐量和信道利用率.实际地铁隧道中AP布置覆盖如图2所示.每组TRE单元包含AP两个天线，分别朝左朝右水平覆盖，每段分区都有两条网同时重叠覆盖，列车切换重叠区域有前后两组共4条网络信号重叠覆盖.由于所测试的江湾体育馆车站至五角场车站区间内的AP所处信道在3号，所以把3号信道放大显示，如图3所示.站在车头，从列车开始出站记录数据.在图中可以看到4组波峰，每组波峰有两根细线表示，这表明沿途区间内总共有4组AP，每组2个.此外，从信号强度图下方也可以看到这8个AP的MAC地址以及它们各自的SSID，每组AP的SSID名称相同，分别是DCS-red和DCS-blue，但MAC地址各不相同.这4组波形随着时间从右到左依次出现，每组波形的形状大致相同，反映了列车相对AP位置变化的3个状态：接近、平行、远离.这3个状态也是行驶列车与轨旁信号设备通信过程中信号强度变化的普遍过程.上海地铁10号线采用无线局域网技术承载列车控制系统CBTC和乘客信息系统（Passenger Information System，PIS）.信号系统保证行车安全，PIS为乘客提供乘车信息，保证CBTC和PIS能够在同一无线局域网正常通信，又不相互干扰.目前，在TWC业务的带宽需求下，CBTC信号系统带宽需求为110 kb/s；PIS 的下行带宽的需求为10 Mb/s；针对车载监控业务的上行带宽的需求为5.28～8 Mb/s.2.1 CBTC系统中的同频干扰分析当两段不同来源的无线电磁波信号同时采用同一频率时，一段电磁波会影响到另一段电磁波接收机对有用信号的接收，从而产生同频干扰. IEEE802.11系列标准的MAC层引入了载波侦听多路接入/碰撞避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）机制来解决这一问题.但是，Urbalis888的WiFi传输系统只能做整个信道带宽级（20/40/80 MHz）的信号强度检测，颗粒度粗，反馈不及时，只能分时反馈信道质量，无法及时跟踪信道质量.在无法避免同频干扰时，这种粗线条的干扰检测机制带来的不准确度可能导致数据帧的发送具有一定的延时，另外，帧传送前虽然延迟随机时间，但可能发生碰撞，而当碰撞发生又侦测不出来时，此时传送的帧就会漏失掉，导致丢包，如图4所示.例如10号线中使用的PIS系统，采用无线通信方式向乘客提供信息服务，无线频段采用IEEE802.11标准中的2.4 GHz.当PIS和CBTC系统占用相同信道时，会导致数据包的碰撞，CBTC工作站发送数据帧会产生延时和丢包，影响吞吐量；只有当PIS信息传输完毕不占用信道时，才能使用列车要接收或发送的数据包，这就是PIS对CBTC系统造成同频干扰的一个重要原因.2.2 CBTC系统中的邻道干扰分析当两个相邻或相近的信道所传输的信号超过其宽度，就会对临近信道所传播的信号造成邻道干扰，即当PIS系统传输的数据超过原来信道的带宽时，或者TWC传输的信号宽度超过原来固有的带宽时，都可能会产生主动或者被动的邻道干扰或邻道抑制.例如，当10号线CBTC系统和PIS系统的WLAN使用相邻信道，或信道中心频率间隔小于5 MHz时，会有一部分信道重叠，导致信号之间产生影响，这就是邻道干扰对CBTC无线通信系统的影响.信道越接近，重叠的部分越大，影响越严重；反之，信道越远，重叠的部分越少，影响越小.地铁系统内部产生的干扰和外界其他的邻道干扰也是造成列车接收或发送信息干扰的一个重要原因.CBTC外部无线干扰主要是指干扰源发送的RF射频信号也符合802.11标准.如使用WiFi的3G、4G手机，笔记本机，无线路由WiFi、便携WiFi热点等系统都工作在ISM频段，除了这些无线网络的设备终端外，还有许多能发射2.4 GHz或5.8 GHz干扰的设备也工作在该频段，如微波炉、无绳电话、蓝牙设备、塑料热合机、无线摄像机、户外微波链路、无线游戏控制器、医用微波治疗仪、WiMax等.另有一些非ISM频段上的设备由于发射功率大、射频强度高，会在ISM频段上产生射频信号泄露，在距离很近的情况下也会对WLAN设备形成干扰.当上述设备达到一定数量，或功率达到一定程度时，极易发生“同信道干扰”或“邻信道干扰”等“抢用”信道情况，轻者造成误码率增大、数据包延迟、数据速率大大降低及通信性能变差，重者造成信道“阻塞”，会直接导致地铁信号系统“误动作”致使机车紧急制动.4.1 在自由空间的直射波传播损耗设P R为车载MRE功率；P T为TRE功率；G R为MRE接收天线增益；G T为TRE发送天线增益；d为接收天线直径；λ为自由电波波长；c为自由电波在自由空间的波速，为3×108 m/s；L bs为直射波传播损耗，则MRE接收端的接收功率与发射功率，以及天线增益的关系式如下当取收发天线的增益都等于1时，得到收发天线功率比，即直射波自由空间传播损耗如下进一步简化式（2）可得其中，频率等于电波的波速与波长的比值.由表1中可以查10号线车地通信频率，范围为2.4～2.483 GHz.天线高低依照地铁中实际高度，约为3～5 m.4.2 DCS中菲涅尔余隙带来的损耗x 1为第一菲涅尔区在某点横截面的半径，其计算式如下式中：λ为波长；d 1为发射天线高度；d 2为接收天线高度；x为障碍物与发射和接收天线顶点连线的垂直距离.由图6可知，当x/x 1比值大于0.5时，绕射损耗可以近似为0 dB，即障碍物对直射波的传播基本没有损耗影响；当x/x 1＜0，即x＜0，直线低于障碍物顶点时，损耗急剧增加.4.3 多径效应和瑞利损耗导致接收信号幅度损失设P（r）为包络概率密度函数，其关系式如下式中：σ为噪声方差；r为接收信号的损失幅度.瑞利损耗均值r—和方差σ2r关系如下在确定TWC的系统噪声方差σ情况下，可以确定瑞利损耗下接收信号波形幅度的平均损耗，虽然该指标没有对信号频率产生太大影响，但是当波形幅度损耗到一定程度，并低于编码幅度门限值时，可造成解码误差，形成一定误码率.4.4 干扰和有用信号功率比与抗干扰容限关系扩频系统的处理增益G p公式如下式中：B为扩频信号带宽；B m为信息带宽.G P代表了扩频信号信噪比的改善程度，由于该指标不能说明地铁信号系统在受扰程度下的工作性能，要引入抗干扰容限M j，其与G p关系如下式中：M j为抗干扰容限；（S/N）O为输出端的信噪比；L bs为自由空间损耗；L rs为菲涅尔余隙带损耗；L s为其他系统损耗.评估TWC车地通信系统能否正常工作时，可参看干扰信号功率和有用信号功率比与抗干扰容限的关系，公式如下只有当干扰信号功率和有用信号功率比小于或者远远小于抗干扰容限时，系统才能够稳定工作；如果干扰信号功率与有用信号功率比大于、等于或远远大于抗干扰容限时，那么将导致系统崩溃.1）合理优化控制通信系统的使用对运行过程中的列车，干扰源位于列车运行的切换处时，对CBTC车地通信过程的影响显著增大，要加强该种民用无线干扰源的管理.例如移动、联通、电信等手机运营商所建的基站.在地铁隧道空间内安置设备应避开车地切换点，并应禁止在车地切换点附近架设其他任何类型的通信发射和接收设备.10号线经过上海主要商业繁华地段，即通信繁忙频段时，所以在地面上下协调、规划、控制好三大手机运营商的信号设备安装位置非常重要.2）合理选择无线频段若10号线TWC选用5.8 GHz的频段传输数据，比2.4 GHz的频段速率快，且冗余度增加，携带更多的辅助信息，从一定程度上解决干扰问题，保证地铁的行车安全和日常运行.若TWC必须使用IEEE802.11 g系统标准中公用的2.4 GHz频段，可以建议其他使用同频无线频段的地铁内部通信系统改为5.8 GHz.把两段特殊的ISM频段在CBTC系统中合理分配使用，从而有效地减少内部频段干扰；也可以为无线接入点同时配置两种频段，保证无线接入点在最好的频段接收信号，这也是一种很好的解决干扰方式.3）提高有用信号发射频率或降低干扰信号发射频率当TWC信号与干扰源的信号吞吐量相同且信道间隔均匀并同时通信时，CBTC车地无线通信的受干扰程度取决于两者的信号发射功率.所以，应在确保地铁乘客手机正常通信和地铁运行最安全的前提下，降低手机基站发射台的发射功率，以及适当地降低相同频段其他通信系统的发射功率，以减少同频干扰.10号线车地无线通信系统应该在2.4 GHz频段允许的范围内，尽可能地提高AP天线的发射功率，防止其他发射台在频率突增的情况下对接入点产生干扰.4）优化无线接入点布置方案每条线路的现场环境、周边环境和干扰因素各不相同，所以在安装无线接入点之前，信号厂商应该先对隧道中各个区间的环境进行预测试，查找出干扰较强的区间，着重解决该段的信号覆盖和强度问题，增强AP发射功率，提高传输的信噪比.同时，对整条线路可以采取小于AP覆盖半径的间距布置方案，适当地缩小间距，增长切换区段，给列车提供充足切换时间，保障无线信号实现无缝切换，但这种覆盖方法需要更多的安装和维护费用.5）采用4G通信新技术LTE技术在高速移动状态下接入性能好、业务带宽高.LTE是3G向4G演进的主流技术，允许列车在80～200 km的时速下实现信号切换，在干扰检测、干扰避免、干扰控制3个层面均优于原有的通信方案.可大幅减少轨道沿线有源设备的数量，降低安装和维护成本.该项技术对于新线路来说，是较好的选择.6）申请地铁专用无线频段通过向工信部申请地铁专用频段，可在国内地铁线路上统一使用，如交通部的5.8 GHz专用系统，铁道部的800 MHz数字集群系统和900 MHz的GSM-R专用系统，以及最近两年北京、天津等地试用的1.4 GHz频段宽带政务专用系统等，都得到了很好的应用.考虑到无线频段资源宝贵，地铁系统也可以共用已有的轨道公安通信专用频段.不同城市的各条轨道线路的现场环境各不相同，因此存在不同的干扰因素，需要用不同的处理手段.车地无线通信传输的抗干扰措施和方法很多，在各个城市的轨道交通建设中，各个系统由于构成不同所采用的具体方法也不尽相同.从大局来看，对于采用WLAN的车地无线通信系统，减少外界对列车信号干扰的主要技术要求是消除地铁通信系统内部、外部的同频干扰和邻道干扰，并布局好无线接入点的位置.对于现有的CBTC地铁线路而言，如果要从根本上解决信号干扰问题，就必须向工信部申请地铁通信系统的专用频段.本文对上海地铁10号线的车地通信干扰进行了分析研究，对上海地铁维护保障具有一定的应用价值.【相关文献】[1] 朱光文.地铁信号系统中车-地无线通信传输的抗干扰研究[J].铁道标准设计，2012（8）：112-116.[2] 何林娜，应子雯.城轨CBTC系统中数据通信子系统的研究[J].通信技术，2009，42（10）：139-141.[3] 李春.城市轨道交通基于通信的列车控制系统车地无线通信优化方案[J].城市轨道交通研究，2011（9）：103-107.[4] 黄钟.上海城市轨道交通ATC系统的发展策略[J].城市轨道交通研究，2003（1）：6-8.[5] 高晶晶，陈霞，谈振辉.高速铁路智能交通系统中的CBTC技术[J].电气化铁道，2006（6）：41-44.[6] 唐涛，郜春海，李开成，等.基于通信的列车运行控制技术发展战略探讨[J].都市轨道交通，2005，18（6）：25-29.[7] 邱鹏，李亮.关于CBTC系统无线通信抗干扰技术的研究[J].现代城市轨道交通，2009（6）：52-55.[8] 茹强，戎蒙恬.802.11b无线局域网信道间干扰的研究[J].信息技术，2007（12）：15-17.[9] 黄伯宁，戎蒙恬，刘涛，等.CBTC无线信道规划中信道间干扰因子的研究[J].计算机工程与应用，2009，45（25）：228-230.。
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 。
地铁信号安全教育培训(2篇)
第1篇一、引言随着我国城市化进程的加快，地铁作为一种高效、便捷的城市公共交通工具，得到了广泛的应用。
地铁信号系统作为地铁运营的重要组成部分，其安全性直接关系到乘客的生命财产安全。
为了提高地铁信号系统的安全性，保障地铁运营的顺利进行，本培训旨在对地铁信号系统工作人员进行安全教育培训。
二、培训目标1. 提高地铁信号系统工作人员的安全意识，增强安全责任感；2. 使员工掌握地铁信号系统的工作原理、操作规程和安全注意事项；3. 提高员工应对突发事件的能力，确保地铁信号系统的稳定运行。
三、培训内容1. 地铁信号系统概述（1）地铁信号系统的组成及功能；（2）地铁信号系统的分类及特点；（3）地铁信号系统的关键技术。
2. 地铁信号系统操作规程（1）操作前的准备工作；（2）操作过程中的注意事项；（3）操作后的检查与记录。
3. 地铁信号系统安全注意事项（1）设备操作安全；（2）人员操作安全；（3）现场作业安全；（4）应急处置安全。
4. 地铁信号系统应急处置（1）应急处置原则；（2）应急处置流程；（3）应急处置注意事项。
5. 地铁信号系统常见故障及排除方法（1）故障原因分析；（2）故障排除方法；（3）故障处理注意事项。
6. 地铁信号系统安全培训考核（1）考核方式；（2）考核内容；（3）考核评分标准。
四、培训方法1. 理论授课：通过PPT、视频等形式，对地铁信号系统安全知识进行讲解；2. 案例分析：通过实际案例，分析地铁信号系统安全事故原因及预防措施；3. 实操演练：组织员工进行地铁信号系统操作演练，提高实际操作能力；4. 安全培训考核：对员工进行安全培训考核，检验培训效果。
五、培训时间本次培训时间为2天，具体安排如下：第一天：上午：地铁信号系统概述、地铁信号系统操作规程；下午：地铁信号系统安全注意事项、地铁信号系统应急处置。
第二天：上午：地铁信号系统常见故障及排除方法；下午：地铁信号系统安全培训考核。
六、培训效果评估1. 培训结束后，对员工进行安全培训考核，了解培训效果；2. 对培训过程中发现的问题进行总结，改进培训方法；3. 定期组织安全培训，提高员工安全意识。
教学课件-城市轨道交通CBTC信号系统简介
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系统分类
尽管各类信号系统在实现列车控制方式、车地数据传输方式、列车定位方式和信息量等方面各有不 同，但基本上可按以下方式分类：
车地信息传输方式
点式 连续式
信号 系统 分类
闭塞方式
固定闭塞 准移动闭塞
移动闭塞
列车速度控制方式
阶梯式速度曲线 速度距离曲线
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性能比较
信号系统中三中制式的速度曲线比较：
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移动闭塞
移动闭塞没有固定的闭塞分区，无需轨道电路装置判别闭塞分区列车占用与否。移动闭塞ATC系 统利用无线电台实现车地数据传输。轨旁ATC设备根据控制区列车的连续位置、速度及其它信息计 算出列车移动授权，并传送给列车，车载ATC设备根据接收到的移动授权信息和列车自身运行状态 计算出列车运行速度曲线，对列车进行牵引、巡航、惰行、制动控制。在移动闭塞ATC系统中，列 车之间保持最小“安全距离”进行追踪运行。该安全距离是指后续列车安全行车间隔停车点与前行 列车尾部位置之间的动态距离。由于在移动闭塞制式下，列车安全行车间隔停车点较准移动闭塞和 固定闭塞更靠近前行列车，因此安全行车间隔距离也较短，在保证安全的前提下，能最大程度地提 高列车区间通过能力。并且由于轨旁设备数量的减少，降低了设备投资、运营及维护成本。
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系统控制原理
车载控制器负责列车安全定位。通过速度传感器和加速度传感器来确定列车的安全位置，该安全位 置通过数据通信子系统(DCS)，传输到区域控制器 (ZC)以及列车自动监控(ATS)系统。通过检测安装在轨 道中间的静态信标的来修正列车的位置误差。
区域控制器基于该区域内所有列车的位置和方向，发出移动权限(MA)指令，并持续更新和传输。计 算移动权限，以保证列车安全隔离，并达到最小的列车运行间隔。车载控制器利用MA信息来执行ATP 和ATO功能。
上海地铁泰雷兹CBTC系统车地通信故障原因及对策
上海地铁泰雷兹CBTC系统车地通信故障原因及对策汤春燕(上海地铁维护保障有限公司，上海 200070）摘要：上海地铁泰雷兹C B T C 信号系统是基于通信技术的列车控制系统，它不依靠轨道电路检测列车位置、向车载设备传递信息，而是利用通信技术，通过无线基站蜂窝网进行信息交换。
无线蜂窝网采用重叠方式布置，保证信息的不间断交换。
主要分析上海地铁C B T C 系统车地通信故障的原因，并有针对性地提出解决措施。
关键词：CBTC ；车地通信；无线通信中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2021)04-0083-06Causes and Countermeasures of Train-ground Communication Failure ofThales CBTC System for Shanghai MetroTang Chunyan（Shanghai Rail Transit Maintenance Support Co., Ltd., Shanghai 200070, China ）Abstract: Thales CBTC signalling system for Shanghai Metro is a train control system based on communication technology. It does not rely on track circuit to detect train position and transmit information to onboard equipment, but uses communication technology to exchange information through wireless base station cellular network. The wireless cellular network is arranged in overlapping mode to ensure the uninterrupted exchange of information. This paper mainly analyzes the reasons for the failure of train-ground communication in Shanghai metro CBTC system, and puts forward the corresponding solutions.Keywords: CBTC; train-ground communication; wireless communicationDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2021.04.016自����年��月��日，泰雷兹CBTC 系统在上海地铁试运行后，CBTC 系统得到迅速发展和普遍应用。
基于地铁CBTC信号系统的延伸预留设计方案
基于地铁CBTC信号系统的延伸预留设计方案刘冬冬，唐 陶（卡斯柯信号有限公司，上海 200436）摘要：分析城市轨道交通建设中延伸预留的必要性，基于地铁信号系统延伸预留的关键因素，从轨旁设备、机柜板卡、系统设计、数据制作、骨干网络、临时控制中心等角度阐述城市轨道交通信号系统延伸预留的设计方案，以便提升延伸线路信号系统与首期信号系统贯通的便利性和安全性。
关键词：信号系统；延伸；轨旁设备；临时控制中心中图分类号：U231+.7 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)11-0097-05Research on Reservation Design Scheme for Extension Based onUrban Rail Transit CBTC Signaling SystemLiu Dongdong, Tang Tao(CASCO Signal Ltd., Shanghai 200436, China)Abstract: In this paper, the necessity of reservation for extension in urban rail transit construction is analyzed. Based on the key factors of reservation design for extension in urban rail transit signaling system, the reservation design scheme for extension in urban rail transit signaling system is elaborated from the points of trackside equipment, cabinet board, system design, data production, backbone network, temporary operational control center, etc. to improve the convenience and safety in connecting the extended line signaling system with the first phase signaling system.Keywords: signaling system; extension; trackside equipment; temporary operational control centerDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.11.017收稿日期：2022-07-07；修回日期：2023-09-14第一作者：刘冬冬（1986—），男，工程师，本科，主要研究方向：地铁信号控制系统，邮箱：*********************.cn 。
第七章-CBTC系统精讲知识讲解
中国轨道交通技术展－交控科技－亦庄线 照片，2010年11月18日
车载ATO设备
• 车载ATP3取2设备
• 地面ATP安全计算机 （2乘2取2）设备
测速传感器
• 轨旁辅助定位系统 定位及点式后备模式
• 基于波导管的地车无线 通信设备
• 基于自由波的地车无线通信设备
1、列车自动防护（ATP）及列车位置检测（TD）子系统
（1）列车位置检测 • TD地面设备发送校核信号（CH）检查环线的完整性。CH信
号的载频为14.25 kHz，调制信号的频率为97 Hz；
• 车辆两端的TD发送设备分别向轨道梁上的环线发送f1、f2信 号(或称车载信号)。其中f1信号的载频为13.5 kHz，调制频率 为112 Hz；f2信号的载频为15.0 kHz，调制频率为112 Hz.
（2）数据传输通道 TVM430拥有两条地-车数字传输通道：一条是利用UM—
ZC子系统是CBTC系统中ATP的轨旁部分，主要负责根据列 车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨旁设备提供 的占用/空闲信息，为其控制范围内生成移动授权。
•地面ATP安全计算机（2乘2 取2）设备
二、VOBC子系统 车载子系统如图P390 7-39车载设备构成
第二节 西门子CBTC系统
• ATP/ATO由交控科技研制，ATS和计算机联锁由卡斯柯公司研 制
• LCF-300型CBTC系统地面设备包括：ZC子系统、用于定位及点 式后备模式的应答器设备
• LCF-300型CBTC系统车载设备包括(VOBC)：车载ATP子系统、 车载ATO子系统、车载无线设备
一、 ZC（区域控制）子系统
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TVM430 /TGV-NG