上海地铁10号线ATS子系统介绍
行车调度指挥(ATS)仿真系统简介
概述篇：城市轨道交通是一个庞大而复杂的技术系统。
随着信息技术和自动化的发展，出现了以保证行车安全、缩短列车运行时间、提高列车运行质量为代表的列车自动控制系统，为复杂环境下列车运行提供了有效的保障。
城市轨道交通行车调度仿真培训系统(ATS仿真培训系统)是面向教学及轨道交通运营单位的控制中心行车调度员、车站行车值班员、停车场信号楼调度员而设计的行车调度操作技能和专业能力培训的软件。
该系统提供了逼真的行车调度培训环境，可以用于我院相关专业学生的学习和训练，也可以对外进行合作，作为行车调度人员岗前培训，岗后业务能力的提升的培训应用，从根本上提高受训学员的技术水平和专业素质，对于我院学生专业素质的培养和实作技能的训练具有极大地现实意义，同时也为我院与轨道交通运营管理企业的合作，起到积极的促进作用。
仿真培训系统最大的优势，它从根本上区别于“师徒帮带”式的传统培训方式，大大缩短了培训时间、提高了培训效率，同时能够支持受训人员反复训练而避免或减少在正常运营结束后安排实地培训，一方面保护了实用设备，另一方面多次的训练使得培训效果也更为扎实。
值得一提的是，该系统能够营造和模拟非正常情况和突发事件的特殊运行环境，对受训人员应急能力的培养具有重要的实用价值。
我院行车调度指挥仿真系统，能够仿真上海地铁3、4号线信号系统这属于过渡系统，我们还定制了仿真苏州轨道交通一号线的德国西门子CBTC信号系统（将在XXX时间内投入我们师生使用），实现其信号控制及相关操作仿真，并具备灵活的教学特色功能，更好适应各地地铁公司对学生的就职要求。
功能篇：一、行车调度指挥仿真系统基本功能要求1.控制中心ATS仿真在控制中心ATS下主要实现在线控制的运行模式，即系统能够实时监控列车运行，主要包括，（1）时刻表管理，能够对于计划时刻表和实际时刻表实现编辑和修改。
（2）列车描述，根据相关列车描述的规范，能够实现设置、修改列车的车次号、司机号和车辆号等相关信息标识，并且具备列车车次、车组等信息的自动追踪功能。
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
地铁信号基础第十二章、ATS子系统基本原理
第十一章ATS子系统基本原理ATS子系统(以下称为ATS系统)主要实现对列车运行的监督和控制，包括：列车运行情况的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录列车运行实迹、自动进行运行数据统计及自动生成报表、自动监测设备运行状态等，辅助调度人员对全线列车进行管理。
一、ATS系统的基本概念ATS系统主要是实现对列车运行及所控制的道岔、信号等设备运行状态的监督和控制，给行车调度人员显示出全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时及时做出调整，辅助行车调度人员完成对全线列车运行的管理。
ATS在ATP和AT0系统的支持下，根据运行时刻表完成对全线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、停车场、试车线除外)列车进路，并向行车调度员和外部系统提供信息。
ATS功能由位于控制中心内的设备实现。
ATS系统功能主要包括：时刻表编辑、列车运行监视、列车自动调整、自动排列进路等。
ATS工作方式为集中管理，分散控制。
ATS系统能与ATP系统、计算机联锁设备或继电联锁设备配套使用，并有与时钟系统、旅客向导系统和综合监控系统的接口。
ATS系统负责监控列车的运行，是非安全系统。
二、ATS系统组成ATS系统由控制中心设备、车站设备、车辆段设备、列车识别系统及列车发车计时器等组成。
因用户要求不同，ATS的硬件、软件配置差别很大1．控制中心设备控制中心设备属于器等组成。
因用户要求不同，ATS的硬件、软件配置差别很大1．控制中心设备控制中心设备属于ATS系统，是ATC的核心。
用于状态表示、运行控制、运行调整、车次追踪、时刻表编制及运行图绘制、运行报告、调度员培训、与其他系统的接口。
其设备组成如图5—29所示。
系统，是ATC的核心。
用于状态表示、运行控制、运行调整、车次追踪、时刻表编制及运行图绘制、运行报告、调度员培训、与其他系统的接口。
其设备组成如图5—29所示。
系统，是ATC的核心。
ATS系统介绍
通信
表示信息
表示信息
控制
管理数据
行车控制
控制
进路请求
计划
时刻表 列车数据
时刻表管理
列车位置
列车追踪
列车数据 列车位置 表示信息 进路请求
列车管理
时刻表
系统状态显示
授权用户
授权用户
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目录
1. 系统简介
2. 系统架构和组成
3. 系统特点 4. 主要功能介绍
21
系统特点
系统关键单元的1＋1防护，故障情况下无需人工干预的 热备切换 关键硬件主备配置 网络冗余配置 软件进程冗余配置 集中后备架构，在中央故障时仍可完成自动控制功能 模块化的软件设计，灵活适应用户的需求，并可满足系 统扩容的需要 对于涉及安全的操作，提供二次确认的操作 全系统的时钟同步
2
DCS Interface DCS接口
Firewall 防火墙
LSD Interface Workstation 大屏接口工作站 Large Screen System 大屏系统 Network Switches 网络交换机
TS 终端服务器
Network Switches 网络交换机
Interface Server 接口服务器
7
系统架构和组成
主要设备组成
运营控制中心（OCC）
– 主机服务器(主备双套) – 通信服务器(主备双套)
模拟培训设备
– 培训服务器 – 培训仿真工作站
– 数据库服务器(主备双套)
– ATS调度工作站 – ATS调度长工作站 车站级ATS设备 – 后备主机服务器
– 系统管理工作站
– 时刻表编辑工作站 – 大屏显示工作站
城轨信号讲义——ATS部分
第一章 ATS子系统ATS子系统（以下简称A TS）亦是列车自动控制系统的三个子系统之一，属于非安全系统。
它与A TP、ATO子系统相结合，完成运行图编辑、列车运行自动调整、列车运行显示、进路自动排列、运行历史数据归档记录等功能。
下面仍以SIMENS的系统为例对该子系统的构成、设备运行、控制方式及冗余设置和设备维护等方面进行阐述。
第一节 ATS子系统构成一、系统构成要求和基本功能系统要求．ATS设备的组成及功能应满足线路的运营需求；系统网络应具有通用性、可扩展性，网络通信协议应采用国际标准协议；须具有网络安全措施，对病毒及恶意攻击具有完备的防范功能；系统应与轨道交通系统中的时钟同步（由通信时钟系统提供标准的GPs时钟信号）；系统无论是在中央级还是车站级进行控制，其人工控制权限均应高于系统自动控制的权限；中央自动监控模式应为正常监控模式，在各种控制模式转换过程中，在新的控制模式转换成功并实现控制前，原控制模式应保持不变。
ATS子系统由中央、车站和车场A TS设备组成。
中央。
A TS设备一般设于控制中心，车站A TS 设备的设置地点与ATP／A TO室内设备相同。
在车站控制室，设置车站值班员现地操作工作站，用于在特殊情况下人工调整在线列车的运行。
A TS中央与车站间的信息交换采用通信系统的专用数据传输通道，所有接口符合国际标准。
（一）ATS中央设备的构成要求ATS中央设备中的各工作站均应具有相同的硬件和软件配置，满足系统安全、稳定、高效运行的要求。
对以上设备的供电要求是除保证设备稳定、可靠工作之外，在停电30min内，UPS设备必须保证A TS设备连续正常工作。
（二）车站ATS设备的构成要求车站ATS设备除接收和发送各种运行命令、数据和设备状态信息，使ATC系统正常工作以外，还必须完成对旅客向导设备显示信息的实时控制。
（三）ATS实现的基本功能ATS子系统在A TP、ATO子系统的支持下完成如下的对列车运行的自动监控。
上海轨道交通ATC系统概述
1.ATC系统概述ATC系统是基于用于列车检测和传送机车信号的无绝缘音频数字轨道电路US&S AF －904产品上的，这种轨旁电路用来进行列车检测和机车信号的传送。
使用US&S MICROLOK II产品以安全微处理器和非安全NVLE来实现安全和非安全的轨旁逻辑，使用US&S MicroCab车辆组件来实现车载列车自动控制。
ATC系统由3个基本系统构成：·ATP—列车自动防护；·ATO—列车自动运行；·ATS—列车自动监控。
ATC系统的设备，按地点可划分为三类：·轨旁—现场设备、信号设备室、信号控制室；·车载—装在车辆上的设备和单元；·中央—位于中央控制室和ATS设备室的ATS设备。
西延伸段ATC系统保留既有2号线ATC系统性能指标，不再进行功能的增减。
下面章节提供在三类基本设备地点处的ATP，ATO和ATS的详细说明。
1.1轨旁ATC本章节说明地铁2号线西延伸段的轨旁信号系统。
同时还说明US&S设备及其安装。
1.1.1正线概况在轨旁指定集中站的信号设备室内，安装轨旁信号系统的控制设备。
由CRCC提供的固定式轨旁色灯信号机被安装在所有列车渡线和道岔（联锁区）范围内，信号机安装在列车运行方向的线路右侧，在SER中的点灯电源是220V交流电流，并且灯丝转换继电器安装在本身的信号机机构内。
点灯电路符合铁道部（MOR）标准。
通过正线ATC系统的列车检测电路，正线上所有列车的位置都被自动地监督。
列车被显示在位于信号设备室（SER）的NVLE监视器上和车站控制室(SCR)的监视器上。
通过数据传输系统（DTS），这类信息还送到控制中心并显示在计算机控制台上。
通过这类显示，控制中心调度员可以监视正线上所有列车的运行以及辅助设备、配电设备的状态。
1.1.1.1联锁区集中站西延伸段有2个联锁集中站，它们是威宁路站和虹桥临空园区站。
2.0.4 信号微机监测系统介绍_2.0.4
CAN通信
智能灯丝分机（西安博瑞 特、济南三鼎）
NPC
ATS
微机联锁MMI、 系统维护台
列控
智能电源屏
UPS
新型
接口通信分机
接口通信分机
其它系统
RS485
RS485
RS485
MODBUS通信
MODBUS通信 MODBUS通信
智能采集单元 ... 基于DSP 基于PLC 智能采集单元
⑥⑦⑧⑨ ②⑤⑥⑧ ⑥⑧
监控终端机
所有开关量、 模拟量和报警 采集、接口 系统 控制单元 测试命令等
微机监测 站机
①②③
数据库
说明：
① 站机采集保存不上传：采集的所有模拟量，三级报警； ② 站机采集保存并上传 1：采集到的所有开关量，一二级报警，站机人员操作记录如登录、检修等 ③ 站机采集保存并上传 2：视频信息，终端定制显示的模拟量 ④ 服务器到站机的命令及响应：校时、定时取日报表、关键设备动作次数、站机重启等； ⑤ 服务器到终端的命令及信息：校时、网络状态及网管数据等； ⑥ 终端到服务器的查询命令及响应 1：站场回放，开关量历史信息，关键设备动作次数，报警历史信息及 报警统计汇总表，模拟量月、年曲线，系统运行状态等等； ⑦ 终端到服务器的查询命令及响应 2：终端异地调阅纪录，车站检修时的报警，报警确认，工作任务的安 排等电务管理报表； ⑧ 终端到站机的命令及响应 1：模拟量实时测试、当日日报表，开关量实时信息、道岔曲线、高压不对称 曲线，采集机状态，计轴诊断测试，分路残压，用户操作记录等； ⑨ 终端到站机的命令及响应 2：开关量及模拟量回放，终端定制显示的模拟量，定制监测信息、环境控制 日志、空调控制及状态、视频控制，工作任务的安排； ⑩ 涉及到终端或服务器等需要联网支持的功能预留
城市轨道交通中信号系统中ATS 系统应用实例比较
城市轨道交通中信号系统中ATS 系统应用实例比较作者：韩佳鑫来源：《中国新通信》 2018年第2期ATS系统属于信号CBTC系统的一个子系统，它通过与联锁子系统、ATP/ATO子系统等其它子系统配合，根据列车运行图为列车运行自动设定进路，并按照时刻表对列车运行进行自动调整，协助行车运营指挥。
一、ATS系统应用中使用的硬件和软件比较天津地铁运营的4条线路采用的4套ATS系统在系统结构上：均在控制中心设置中心ATS服务器‘2]，在设备集中站设置本地ATS服务器。
其分别用于控制中心调度员在中心控和设备集中站行车值班员在站控下的行车指挥。
为了提高系统的可靠性，ATS子系统的关键设备和网络均采用冗余配置。
控制中心的服务器一般采用惠普( HP)的商用计算机作为硬件设备，系统集成商在此基础上运行不同的应用软件，如庞巴迪公司提供的EBIscreen2000。
虽然应用服务器硬件相同但2、3、6号线的ATS应用程序运行在Windows server操作系统上，1号线的ATS应用服务器采用Llnux操作系统。
1号线在本地的ATS服务器硬件设备与控制中心设备不同，硬件使用研华的工业计算机，ATS分机上采用Lmux操作系统，运行ATS分机软件；2、3号线的本地设备集中站的ATS服务器采用和控制中心相同的硬件和轶件；6号线在本地的ATS服务器硬件设备和操作系统与控制中心设备不同，硬件使用研华的工业计算机，ATS应用程序运行在精简版的windows xp操作系统上。
不同信号集成商的ATS系统的硬件和软件各有不同，但都基于通用的、商业化的硬件和软件，均能满足维护人员和行车人员的日常应用。
二、ATS系统应用中系统结构的不同信号集成商在ATS系统的结构组成上有着不同的设计思路。
庞巴迪公司的EBIscreen2000系统中，控制中心的ATS服务器采集的本地转辙机、信号机等轨旁设备状态直接来自联锁系统”1，经过中心应用服务器处理后将现场的实时信息在调度员工作站上显示；设备集中站的本地ATS服务器采集的本地转辙机、信号机等轨旁设备状态也直接来自联锁系统，经过本集中区的ATS应用服务器处理后在车控室的现地工作站站显示。
ATS系统介绍
A Pera Global Company © PERA China
系统简介
监督功能 ATS系统将列车运营及轨旁设备的状态和信息，通过控制中心或 车站的调度终端实时显示出来，调度员可以通过这些终端屏幕， 实时了解和掌握列车的实际运行情况以及轨旁信号设备的显示情 况，以便及时对行车作业进行分析和调整，保证全线运营安全高 效有序进行。
A Pera Global Company © PERA China
系统架构和组成--
控制中心的ATS系统架构
A行车监视和控制。
大屏接口工作站
用于在用户提供的大屏幕显示系统上显示ATS图形界面。
“支持”工作站
系统管理员工作站
用于监控和维护ATS系统，分发和更新ATS软件，ATS 用户账号管理，监视软件进程等。
Firewall 防火墙
TS 终端服务器
Interface Server 接口服务器
TS 终端服务器
Firewall 防火墙
System A 系统 A
System B 系统 B
2
Database Server 数据库服务器
Comm Server 通信服务器
Storage Area Network 存储局域网
系统架构和组成--
控制中心的ATS系统架构
服务器
主机服务器
负责全线的ATS系统功能，主要完成列车追踪、自动进路 、自动列车调整和控制请求确认等。此外，还提供与时钟系 统的接口。
通信服务器
运行与其它CBTC子系统以及外部系统通信的软件。
数据库服务器
负责持续存储接收到的系统事件、ATS用户控制请求、 ATS自动控制请求、报警，并为用户生成包含所有这些数据10
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍
城市轨道交通信号系统ATC、ATS、ATO、ATP介绍城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。
城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统：—列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）—列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP）—列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO）三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。
一、列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。
固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。
2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。
3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。
二、固定闭塞ATC系统固定闭塞ATC系统是指基于传统轨道电路的自动闭塞方式，闭塞分区按线路条件经牵引计算来确定，一旦划定将固定不变。
列车以闭塞分区为最小行车间隔，ATC系统根据这一特点实现行车指挥和列车运行的自动控制。
固定闭塞ATC系统又可分为速度码模式和目标距离码模式。
1、速度码模式（台阶式）如北京地铁和上海地铁1号线分别引进的英国西屋公司和美国GRS公司的ATC系统均属此类ATC系统，该系统属70～80年代的产品，技术成熟、造价较低，但因闭塞分区长度的设计受限于最不利线路条件和最低列车性能，不利于提高线路运输效率。
固定闭塞速度码模式ATC是基于普通音频轨道电路，轨道电路传输信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，从控制方式可分成入口控制和出口控制两种，从轨道电路类型划分可分为有绝缘和无绝缘轨道电路两种。
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.。
地铁信号基础第十二章、ATS子系统基本原理
第十一章 ATS子系统基本原理ATS子系统(以下称为ATS系统)主要实现对列车运行的监督和控制，包括：列车运行情况的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录列车运行实迹、自动进行运行数据统计及自动生成报表、自动监测设备运行状态等，辅助调度人员对全线列车进行管理。
一、ATS系统的基本概念ATS系统主要是实现对列车运行及所控制的道岔、信号等设备运行状态的监督和控制，给行车调度人员显示出全线列车的运行状态，监督和记录运行图的执行情况，在列车因故偏离运行图时及时做出调整，辅助行车调度人员完成对全线列车运行的管理。
ATS在ATP和AT0系统的支持下，根据运行时刻表完成对全线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、停车场、试车线除外)列车进路，并向行车调度员和外部系统提供信息。
ATS功能由位于控制中心内的设备实现。
ATS系统功能主要包括：时刻表编辑、列车运行监视、列车自动调整、自动排列进路等。
ATS工作方式为集中管理，分散控制。
ATS系统能与ATP系统、计算机联锁设备或继电联锁设备配套使用，并有与时钟系统、旅客向导系统和综合监控系统的接口。
ATS系统负责监控列车的运行，是非安全系统。
二、ATS系统组成ATS系统由控制中心设备、车站设备、车辆段设备、列车识别系统及列车发车计时器等组成。
因用户要求不同，ATS的硬件、软件配置差别很大1．控制中心设备控制中心设备属于器等组成。
因用户要求不同，ATS的硬件、软件配置差别很大1．控制中心设备控制中心设备属于ATS系统，是ATC的核心。
用于状态表示、运行控制、运行调整、车次追踪、时刻表编制及运行图绘制、运行报告、调度员培训、与其他系统的接口。
其设备组成如图5—29所示。
系统，是ATC的核心。
用于状态表示、运行控制、运行调整、车次追踪、时刻表编制及运行图绘制、运行报告、调度员培训、与其他系统的接口。
其设备组成如图5—29所示。
系统，是ATC的核心。
论地铁信号ATS系统的功能
论地铁信号ATS系统的功能摘要：交通问题一直是我国面临的主要问题，进入21世纪的今天，城市和乡镇飞速发展必定会带动交通业的的发展，其中城市的交通肯定是首要面临的问题。
信号ATS系统的实现对城市轨道交通列车运行的监督和管理, 协助列车调度人员对全线列车运行的管理,轨道交通的效率大大提高。
关键词：信号ATS系统功能异同点优缺点城市的轨道交通信号系统主要包括两大部分:联锁装置和列车运行控制系统(Automatic Train Control,ATC) , 其ATC 系统又包括列车超速防护( Automatic Train Protection, ATP) 、列车自动驾驶( Automatic Train Operation, ATO) 和列车自动监控( Automatic Train Supervision, ATS)。
目前应用在地铁较多的有准移动闭塞系统和移动闭塞系统，下面就地铁信号ATS系统的功能进行探讨和研究仅供大家参考。
1、信号系统的概况1.1 ATS系统的基本配置1.1.1深圳地铁罗宝线ATS系统的基本配置罗宝线ATS系统包括以下配置：VICOS OC 501系统，具有中央级的操作控制功能，采用UNIX SOLARIS 8操作系统，基本系统为SINAUT Spectrum 4.3；VICOS OC 101系统，用于车站级的操作控制功能，采用windows 2000操作系统；培训系统，用于培训目的的工作站；PLC系统（SIMATIC），西门子提供的具有PLC功能的SIMATIC系列机柜。
1.1.2深圳地铁蛇口线、环中线ATS系统的基本配置蛇口线、环中线ATS系统主要由控制中心的CATS、正线设备集中站的LATS、正线非设备集中站的ATS接口机和车辆段ATS设备组成。
中央服务器类设备采用Windows Server中文标准版操作系统，中央工作站、正线非设备集中站和车辆段工作站类设备采用Windows XP中文专业版操作系统，设备集中站ATS分机（LATS）上采用Linux操作系统。