列车运行控制系统-44列控地面设备CBTC地面设备
中国列车运行控制系统(CTCS)
CTCSCTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。
CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。
CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级，分为0~4级。
1. CTCS概述TDCS是铁路调度指挥信息管理系统，主要完成调度指挥信息的记录、分析、车次号校核、自动报点、正晚点统计、运行图自动绘制、调度命令及计划的下达、行车日志自动生成等功能，换句话说就是原来行车调度员和车站值班员需要用笔记下的东西现在都可以由TDCS自动完成。
中国铁路调度指挥系统参考欧洲ETCS规范，中国逐步形成了自己的CTCS（Chinese Train Control System）标准体系。
如何吸收ETCS规范并结合中国国情更好地再创新，是值得深入研究的课题。
铁路是国民经济的大动脉，是中国社会和经济发展的先行产业，是社会的基础设施，铁路运输部门又是国民经济中的一个重要部门，它肩负着国民经济各种物资运输的重任，对中国社会主义建设事业的发展有着举足轻重的作用。
为了满足国民对铁路运输的要求，进入二十一世纪以后，铁路部门致力于高速铁路和客运专线的建设，并取得了骄人的成绩。
为了适应中国高速铁路、客运专线的迅速发展和保证铁路运输安全的需要，铁道部有关部门研制成功了“CTCS系统”（即：铁路列车控制系统，是Chinese Train Control System的缩写“CTCS”）2. 产生背景由于早期欧洲铁路的列车运行控制系统种类繁多，且各国信号制式复杂、互不兼容，为有效解决各种列车控制系统之间的兼容性问题，保证高速列车在欧洲铁路网内跨线、跨国互通运行，1982年12月欧洲运输部长会议做出决定，就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。
2001年欧盟通过立法形式确定ETCS（European Train Control System）为强制性技术规范。
ETCS的主要目标是互通互用、安全高效、降低成本、扩展市场，在规范的设计上融入了欧洲各主要列控系统的功能，制定了比较丰富的互联互通接口。
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。
CBTC系统介绍
控制器
与自动列车监控 ATS 的通信
– 处理来自ATS的列车进路命令 – 报告道岔及信号机状态 – 出错信息报告
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区域控制器接口
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应答器
• 应答器安装于轨旁，地面应答器与车载应答查询器协同工作，用来提供列车定位 系统所需的信息。每个应答器被赋予一个唯一的身份标识（ID号）。应答器ID号 与所处线路位置的对应关系会存储在数据库里。
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倒溜监督 障碍物移动监督（仅使用于自动模式） 车门控制及安全联锁 屏蔽门控制及安全联锁 列车完整性检测 在安全运行速度限制范围内调整列车速度 根据乘客乘坐舒适度控制列车运行 节能运行控制
驾驶模式
• • • • •
切除模式NRM 限制人工模式RM 保护人工模式ATPM 自动驾驶模式ATO 待机模式STDBY
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列车控制子系统间的逻辑接口
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区域控制器概况
区域控制器
– 故障－安全轨旁子系统 – 校验冗余的三取二配置 – 每个联锁区设一个区域控制器 – 实现与所控区域内所有列车的安全信息通信 – 实施联锁功能 – 向所辖区域内每列车发布移动授权
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北京4号线ZC 控制区域
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区域控制器功能1
• • • • • 与所辖区域内所有列车进行安全通信 基于来于列车的列车位置报告跟踪列车 为每列车确定移动授权 道岔的控制及状态监视 道岔联锁
冗余的设备配置
• 在控制中心和各设备站配置 • 实现与所有的自动列车控制子 系统的通信
传输命令 监督子系统状况
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自动列车监控功能 - 1
• • • • • • • •
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人机界面 列车位置及功能状况的监视和显示 列车控制子系统的设备及功能状况的监视和显示 道岔、信号机、站台屏蔽门及轨道侵入设备状态 的监视和显示 列车运行的调整，以保证列车运行间隔和运行图 的实施 基于运行线分配的列车进路安排 根据系统延迟或调度员要求调整列车运行参数 为管理报表、维护及运营分析搜集数据
我国几种典型列车运行控制系统的比较与展望
我国几种典型列车运行控制系统的比较与展望摘要为了更好地研究国内轨道交通列车运行控制系统的技术发展趋势，从几种不同应用领域的轨道交通方式出发，对比分析其列控系统的结构和功能。
首先分析了几种典型列控系统的发展现状，不同的应用场景对列控系统的需求不一，也由此产生了不同风格的列控系统。
然后阐述了我国城市轨道交通、高速铁路和高速磁浮列控系统的技术路线，进而分析这三种列控系统的系统架构和功能特点，从列车的速度等级、牵引制动方式、车地传输方式、列车定位方式、速度防护方式等方面对列控系统进行对比分析。
研究结果表明，虽然城轨交通、高速铁路和高速磁浮的技术特征有较大差异，但三种列控系统的设计理念并无本质差异，在实际应用中可相互学习借鉴。
一、列车运行控制系统的发展现状轨道交通作为我国交通体系中的重要分支，在方便人们出行的同时极大地带动了经济的发展。
1.1 铁路列车运行控制系统的发展我国铁路列控系统的起步较晚，且存在信号制式不统一等特点。
自上世纪九十年代以后，传统列控系统得到迅速发展。
列车安全防护系统发展到超速防护阶段，列控铁路系统逐步向信息化和自动化方向迈进[1]。
2002年初，我国参考了欧洲ETCS 标准，制定了中国列车运行控制系统CTCS技术标准。
CTCS的提出改变了以车站联锁和自动闭塞为核心的传统铁路列车控制系统的理念和方法，是中国高速列车运行控制系统的里程碑[2]。
1.2 城市轨道交通列车运行控制系统的发展20 世纪90年代以前，我国城市轨道交通主要采用固定闭塞方式，一般按照出口速度控制方式防护列车运行安全。
20世纪90年代以后，我国逐渐开始发展准移动闭塞制式，形成目标-距离速度控制曲线。
21世纪以后，追踪间隔更小的移动闭塞系统被广泛应用，移动闭塞的制动终点为前方车辆的尾部，并留有一定的余量，大大缩小了最小行车间隔[3]。
1.3 高速磁浮列车运行控制系统的发展1935年，德国工程师赫尔曼·肯尔利用电子管放大器成功地在实验室完成了悬浮210kg重物的实验。
CBTC系统
课程报告课程名称：城市轨道交通列车运行控制系统参考文献：what is communication-based train control文章总结：本文主要描述了什么是CBTC系统以及CBTC系统的由来。
CBTC是一种新型的列车控制系统。
是相对于传统的列车控制系统而言的，一、传统的列控系统1、轨旁信号控制系统：通过轨道电路和轨旁信号设备来实现。
2、轨道电路+机车信号：轨道电路在轨道中传输编码能量来向驾驶员显示连续信号显示信息（和速度信息）。
这种方式使得驾驶人员无需记住信号显示。
只需在确定的时间内（8s)确认信号显示。
若果没有确认，列车将会实施制动。
3、在机车信号的基础上移除轨旁信号设备。
这是因为轨道电路的编码信息被解码为允许速度，从而在联锁中无需具有间隔信号机。
4、数字化轨道电路：轨道电路能传输更多的信息，使得机车设备能够生成目标距离速度曲线。
二、CBTC系统传统的列控系统均属于机械联锁。
CBTC则是通过计算机连锁实现的。
而联锁系统必须提供某些重要的功能，其中包括入口锁定，进路锁定，探测器锁定以及方向（运行）锁定等。
在一个传统的FB系统中，轨道电路（或轴计数器）被用来确定列车的位置和方向。
如今的CBTC系统中提供一个备用列车检测系统来实现CBTC列车和非CBTC列车的混合运行。
在CBTC系统中，列车不是通过轨道电路来进行车-地的通信的，列车的位置，方向，速度等信息均是由列车车辆本身实现的。
车辆是通过转速计，加速计，陀螺仪，全球定位系统（GPS），应答器（或标签）等设备的组合来实现精确地列车定位。
在一个CBTC系统中（以车辆为中心），每个CBTC列车的位置都被传递到一个区域控制器的计算机中。
该CBTC系统保证了入口，进路，运行以及道岔锁闭的功能的实现。
CBTC系统可以实现联锁功能的方式有两种：第一种是通过具有独立设备，即一台设备用于联锁功能（联锁控制器），另一个用于CBTC列车安全距离（区域控制器）。
CTC与TDCS区别
CHINA TRAIN CONTROL SYSTEM随着中国铁路的不断发展，客运专线的建设已经成为目前我们铁路工程建设的重点。
而建设高速客运专线铁路通信信号系统的关键技术主要有：列车速度控制技术、地面一车上信息传输技术、数字通信技术、移动无线组网技术、微电子设备安全技术、电磁兼容技术等，其中最关键是列车运行速度控制技术和与之相应的地面一车上信息传输技术。
我国正在编制中国列车运行控制系统CTCS技术规范是参照欧洲列车运行控制系统(简称ETCS)编制的。
以下的介绍将以CTCS为主。
一、CTCS系统两个子系统，即车载子系统和地面子系统。
地面子系统可由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网络(G S M —R )、列车控制中心(TCC)／无线闭塞中心(RBC)。
其中GSM—R不属于CTCS设备，但是重要组成部分。
应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。
轨道电路具有轨道占用检查，沿轨道连续传送地车信息功能，应采用UM系列轨道电路或数字轨道电路。
无线通信网络(GSM-R)是用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。
列车控制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖内列车的运行安全。
车载子系统可由以下部分组成：CTCS车载设备、无线系统车载模块。
CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。
无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换。
二、CTCS应用等级CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0-4级。
CTCS应用等级0(以下简称L0)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统。
CTCS应用等级1(以下简称L1)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。
铁路列车运行控制系统
铁路列车运行控制系统（CTCS）列车运行控制系统（简称列控）是铁路运输极重要的环节。
随着对铁路运输要求的提高,如何改进列车控制系统,实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。
随着计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能。
传统的列车运行控制系统是利用地面发送设备向运行中的列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备，用以保证行车安全，同时也能适度提高行车效率。
它是一种功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术。
它包括机车信号、自动停车装置以及列车速度监督和控制等。
依据不同的要求安装不同的设备。
机车信号和自动停车装置都可单独使用，也可以同时安装。
新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。
从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。
它是列车运营的大脑神经系统，直接关系保证着行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件。
发展中的列控系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。
列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。
随着列车速度的不断提高,随着计算机、通信和控制的等前沿科学技术发展，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。
尤其，其所依托的新技术，如网络技术与通信技术的技术标准与国外是一致的，可属于技术上借鉴。
近年来,欧洲铁路公司在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下,为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准,其中包括欧洲列车运行控制系统———ETCS 标准。
在世界各国经验的基础上，从2002 年开始，结合我国国情、路情，已制定了统一的中国列车运行控制系统为ChineseTrainControlSystem 的缩写——CTCS （暂行）技术标准。
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。
CBTC系统简介
CBTC系统资料一.移动闭塞系统工作原理和特点上面我们介绍的是以轨道电路为传输信道，以传输“目标速度”为主要内容的ATC系统，这是当前我国列车自动控制系统的主要模式，从闭塞的概念分析，它们都可以归属于“准移动闭塞”的范畴，后续列车与先行列车之间的行车间隔都与闭塞分区的划分有关，也就是说，后续列车与先行列车不可能运行在在同一个闭塞分区，后续列车必须保证在先行列车所占用的闭塞分区的分界点前停车。
如图33所示。
图33. 不同闭塞制式的列车运行间隔示意图图中所示速度码制式的图例，可以对应于音频无绝缘轨道电路的ATC系统；准移动闭塞的图例可以对应于目标速度制式的ATC系统，这些制式下为了缩短行车间隔，必须缩小轨道区段的长度，当然要增加轨道电路的硬件设备；对于不同列车编组的运行线路，更是难以实现。
移动闭塞（Moving block）是缩小行车间隔，提高行车效率的有效途径，其列车运行的安全保证，不再依赖轨道电路的划分，而基于列车与地面的双向通信，如图33所示，使后续列车与先行列车之间始终保持制动距离，加上动态安全保护距离。
移动闭塞系统相比现有的ATC系统主要有以下特点：1、可以缩小列车之间的行车间隔；2、车－地之间的信息交换，不再依赖于轨道电路；3、车辆控制中心掌握在线运行各次列车的精确位置和速度；4、列车与控制中心之间保持不间断地双向通信；5、不同编组（不同长度）的列车，可以以最高的密度，运行于同一线路；6、ATC系统，从一个以硬件为基础的系统，向以软件为基础的系统演变。
基于通信的列车运行控制系统（Communication - Based Train Control—简称CBTC 系统）, 便是支持移动闭塞的列车运行控制系统，它不仅适用于新建的各种城市轨道交通，也适用于旧线改造、不同编组运行以及不同线路的跨线运行。
近年来，随着通信技术的发展，尤其是无线通信、计算机网络技术和数字信号处理技术的迅速发展，信号系统的冗余、容错技术完善，在信号这个传统领域为CBTC的发展奠定了基础， CBTC系统已逐渐被信号界所认可，基于感应环线通信的移动闭塞CBTC系统，在我国也已运用于城市轨道交通；而基于无线（Radio）通信虚拟闭塞的CBTC系统，已经在国外多个城市轨道交通中被采纳，我国某些大城市的城市轨道交通也已经决定选用这种制式。
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。
列控中心(TCC)设备介绍
TM 485模块通过10 组指示灯显示模块当前 工作状态：RUN、 ERROR、 CNET、A/B、 SYNCH、 STANDBY 及 CAN 灯。 所有灯都为两组， 由不同CPU 控制，不同状态含义分别为： 1 RUN(绿 ) 灭： 模块 没有上电或没有正常工作，闪： 系统复位 ， 亮：模块工作
2 ERROR( 红 ) 灭：系统工作正常 ，亮： 系统故障 3 CNET1 (黄 ) 灭：Profisafe 总线故障， 亮：Profisafe 总线工作正常 4 CNET2 (黄 ) 无状态 5 CNET3 ( 黄 ) 无状态 6 CNET4(黄 ) 无状态 7 A/B(绿 ) 灭： 模块为B 系，亮： 模块为 A 系 ，
COMM485B(黄灭：IO总线B故障或未使用; 亮：IO总线B工作正常 ) 黄) 灭：与ICU1通讯故障； 6 RNETA( 亮：与ICU1通讯正常 7 RNETB(黄) 灭：与ICU2通讯故障； 8 SNETA(黄) 灭：环网1工作故障； 9 SNETB(黄) 灭：环网2工作故障； 10 SNETC(黄) 保留，默认灭 亮：与ICU2通讯正常 亮：环网1工作正常 亮：环网2工作正常
• 站场显示
(1) 一些基本操作： a 点击“站场显示”菜单，点选项，有 3 个选 项，可以选择显示“轨道电路频率”，“信 号机名称”，“区段 / 道岔名称”，对应前 面打“对号”表示显示. b 点击“站场显示”菜单，点“实时监测”， 可以选择“主系”、“备系”、“ A 系”、 “B系”. c 双击站场图界面可以全屏显示站场界面， 再次双击或者按ESC退出全屏。
• 主控单元
主控ICU-TM425是列控中心的逻辑运算单 元，实现ICU间的安全通信，与各通信板通 信，接收外部系统的数据进行逻辑计算， 二取二通过后再发送给各通信板。 • 切换板 手动切换模块TM427完成列控主备工作状 态的手动切换、电源报警和状态指示的功 能。 • 切换面板 切换面板用于指示系统主备运行状态， 并配置切换钥匙，在两系运行无故障时， 可以使用钥匙指定主备系。
市域铁路CTCS-2与CBTC列控系统切换方案
URBAN RAIL TRANSIT 市域铁路CTCS-2与CBTC列控系统切换方案全宏宇，张敏慧（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）摘要：针对市域铁路CTCS-2和CBTC列控系统跨制式互联互通运营需求，在现有列控系统的基础上，分析CTCS-2和CBTC列控系统的特点及列控系统切换场景，研究列控系统切换的系统接口、切换流程以及功能要求，探讨CTCS-2和CBTC列控系统切换应用方案，以满足市域铁路互联互通和资源共享的运营要求。
研究结果对市域铁路列控系统技术标准发展和相关列控系统设备的开发具有参考意义。
关键词：市域铁路；CTCS-2；CBTC；系统切换中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)01-0061-06Scheme for Switching Between CTCS-2 and CBTC Train ControlSystems for Suburban RailwaysQuan Hongyu, Zhang Minhui(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China) Abstract: Aiming at meeting the requirements for cross-standard interoperation between CTCS-2 and CBTC train control systems of suburban railways, the characteristics of CTCS-2 and CBTC and the scenarios of switching between these systems are analyzed on the basis of the existing train control system, the system interface requirements, switching procedures and functional requirements for such switching are proposed, and then the application scheme of switching between the systems is discussed, in order to meet the requirements for suburban railway interoperation and resource sharing.The research results provide reference for the development of technical standards of train control systems for suburban railways and the development of related train control system equipment.Keywords: suburban railway; CTCS-2; CBTC; systems switchingDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.01.012收稿日期：2022-08-10；修回日期：2023-01-06基金项目：中铁第四勘察设计院集团有限公司科研课题项目（2019K044）第一作者：全宏宇（1989—），男，高级工程师，硕士，主要研究方向：铁路信号系统设计，邮箱:*********************。
第六章 列车运行控制
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列车实际运行曲线
ATP 防护曲线
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二、曲线速度防护模式
2.目标—距离(DISTANCE TO GO)曲线控制模式
目标－距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度， 而是向列车传送目标速度、目标距离（可包含多个闭塞分区）。
Km/h 200
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分段制动和一次制动方式示意图
分段制动需要多个空走距离和安全距离，若采用一次制动只需要一个空走距
离和安全距离。
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二、曲线速度防护模式
1.分级曲线速度控制模式 每个闭塞分区仍然给定一个目标速度。
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闭塞分区分界处绝缘节位置相对固定，且两边闭塞分区传输信息不同。 列车可以根据接收到信息的变化来了解通过绝缘节的时机，从而获得列 车位置信息。
甲站
乙站
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f1
f3
f2
f4
f6
f2
f4
f6
分区1
分区2
分区3
分区4
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三、列控系统关键技术
2>计轴器定位方法 计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测列车占用或者出清对应计 轴区段也可以获得列车位置信息。
CBTC系统功能介绍和技术分析ppt课件
线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区 一个原固定闭塞分区可以被分为几个虚拟分区(旧线改造) 闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动
率等最不利条件设计 列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无
关 制动的起点可以延伸，但终点总是某一虚拟分区的边界 一次性抛物线型制动曲线 要求运行间隔越短，分区数也越多，但设备基本不增加
试论现代城市轨道交通信号的控制方式
试论现代城市轨道交通信号的控制方式摘要：城市轨道交通的发展是我国城市建设的重要内容，轨道交通的发展将给人们出行带来极大的便利，加快了我国城市化建设的进程。
现阶段，我国在城市轨道交通系统建设中主要采用信号控制方式，信号控制是铁路信号系统中非常重要的组成部分。
因此，对于现代城市轨道交通信号控制方式进行研究，能够进一步提高城市轨道交通系统运行的安全性与稳定性。
在现代城市轨道交通信号控制系统中，主要有计算机联锁、列车自动防护、半自动闭塞和自动站间闭塞等方式，其中以计算机联锁控制方式应用最为广泛，其在信号控制系统中占据着重要地位。
计算机联锁方式和半自动闭塞方式的应用能够实现对列车运行速度的限制，进而实现列车运行安全性与稳定性的提高。
关键词：现代城市；轨道交通信号；控制方式引言城市轨道交通信号系统通过计算机控制系统来实现，它通过计算机将列车运行速度、行车间隔、速度调整、联锁关系等数据进行自动处理和分配，形成对列车运行状态和位置进行监控的一种自动控制系统。
它包括自动闭塞、自动进站与出站、自动运行、安全防护等一系列功能。
其中最重要也是最关键的是通过计算机进行列车运行控制和列车状态监控。
1现代城市轨道交通信号重要性在我国城市轨道交通建设事业迅速发展的同时，信号系统作为轨道交通行车的核心设备，其性能直接影响到列车运行的安全。
随着轨道交通列车运行速度的提高和行车密度的增加，信号系统必须不断提高其可靠性，以适应现代城市轨道交通高速、安全、高效运行的要求。
城市轨道交通信号系统控制方式主要分为三种：集中式、区域式和混合式。
集中式是将城市轨道交通所有列车的运行控制集中在一个列车监控中心进行管理和控制；区域式是将城市轨道交通各车站的信号集中控制在一个车站内，并采用自动化的方式来进行管理；混合式是将区域式和集中式结合起来，即采用分散控制的方式来实现信号系统的智能化管理[1]。
2现代城市轨道交通信号的控制方式2.1联锁控制联锁控制是保证列车安全运行的关键环节，它是将同一轨道电路上的两个或多个信号机（进路信号机、出站信号机）以及一组道岔，通过一定的联锁关系联结在一起，从而实现一个车站或区间范围内两个信号机之间的相互监视和相互控制，防止错误操作和列车违章行驶。
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。
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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。
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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 。
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一、系统组成
➢ 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。
而保证列车的安全。 ➢ 经过安全包络处理后的列车位置称为列车的安全位置，列车汇报给地面ATP系统
的列车位置称为列车的非安全位置。
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地面ATP设备功能原理
列车安全位置
计算列车安全位置要考虑哪些因素： ➢ 测距误差 ➢ 位置汇报的生存周期 ➢ 列车最大速度 ➢ 列车加速度 ➢ 倒溜限制
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地面ATP设备功能原理
第四章 列控地面设备（4） CBTC系统地面设备组成与原理
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装备机车信号的 固定自动闭塞系统
ZPW-2000A轨道电路
列
控 系
CTCS-2级列控系统
统
地
面
设
CTCS-3级列控系统
备
应答器 列控中心
无线闭塞中心
城市轨道交通CBTC
地面ATP设备
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CBTC定义
➢ 基于通信的列车运行控制系统（Communication Based Train Control 简称 CBTC） ➢ 高分辨率列车安全定位、连续大容量双向的车-地数 据传输连续式列车自动控制系统。 ➢ 地面设备和车载设备组成
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行车许可计算过程
生成行车许可——获得当前列车位置
➢ （1）列车运行在地面ATP系统的管辖范围内，车载设备向地面ATP 系统汇报列车位置、测距误差以及行车许可申请等信息，地面ATP 根据这些信息，计算产生列车的安全位置，如下图所示：
➢ （2）地面ATP根据计算生成的列车安全位置，确定列车在线路上 的位置。
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行车许可计算过程
生成行车许可——采集障碍物信息
➢ （3）联锁采集线路内障碍物状态（道岔、屏蔽门、紧急停车按钮、计轴区段等 ），向地面ATP系统发送障碍物信息及联锁的进路信息。
➢ （4）确定行车许可的计算范围。地面ATP接收到联锁的进路信息、障碍物信息 ，根据列车在线路上的位置信息，确定列车当前能够使用的进路范围。
后，如果在进路中没找到影响列车运行安全的障碍物，将行车许可的终点设置
在分配给该车的最远进路的终点，同时将行车许可范围中的所有障碍物以在行 车许可信息的形式发送给列车。
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行车许可计算过程
生成行车许可——检查静态障碍物
➢ （7）对于静态障碍物，地面ATP需要从列车车尾安全位置（行车 许可起点），按照由近到远的顺序，遍历线路上的静态障碍物的 状态是否会影响列车运行的安全。
地面ATP设备功能原理
列车安全定位
➢ 地面ATP设备在对列车进行安全防护及生成MA过程中，需使用车载报告的列车位 置信息。但此位置信息不安全，地面ATP系统必须对此信息进行安全处理。
➢ 造成位置误差的因素有：车-地通信延时、丢数等。 ➢ 地面ATP系统需根据列车参数及预估的通信延时对列车位置增加相应的包络，从
轨旁的核心设备是区域控制器ZC，它负责管理运行在其管辖范 围内的所有列车。
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。
系统的主要功能。进路控制功能负责整条进路的排列、锁闭、保 持和解锁。道岔控制功能负责道岔的解锁、转换、锁闭和监督。 这些动作是对ATS子系统命令的响应。信号控制功能负责监督轨 道旁信号机的状态，并根据进路、轨道区段、道岔和其它轨旁信 号机的状态来控制信号机。
它根据来自ATS的命令设置信号机何时为停车显示。它也产生 命令输出，ATC系统以此来控制列车从一个进路行驶到另一进路。
一、系统组成
➢ ZC 区域控制器(地面ATP系统) ZC 区域控制器 又被称为轨旁ATP,安装在轨旁的地面ATP系统
可以接收其控制范围内列车发出的所有位置信息。根据轨道上障 碍物的位置，向辖区内的所有列车提供行车许可。
地面ATP系统的主要功能包括：对辖区内所有运行列车的管 理、生成行车许可、以及保证列车进入和驶离管辖区域的运行安 全等。
如下图所示，列车运行在进路R1上，进路R2、R3均已排列，地面ATP通过线路上列 车运行情况及信号机的接近区段情况判断该车为最接近进路R2和R3的受控制的列车，将 进路R1、R2、R3均分配给该列车使用，这样就确定了为该列车计算行车许可需要考虑的 范围。
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行车许可计算过程
生成行车许可——检查前方障碍物
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。
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。
3、CBTC的结构图
一、系统原理与组成
CBTC设备组成
✓ 列车自动监控系统(Automatic Train Supervision, ATS ) ✓ 区域控制器(ZC) ✓ 计算机联锁系统(Computer Interlocking, CI ) ✓ 车载控制器(Vehicle On Board Controller, VOBC) ✓ 数据存储单元(Data Saving Unit, DSU) ✓ 轨旁设备(Way side Equipment, WE) ✓ 数据通信系统(Data Communication System, DCS )
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CBTC的突出优点是可以实现车—地之间的双向通信，并且传 输信息量大，传输速度快，很容易实现移动自动闭塞系统，大 量减少区间敷设电缆，减少一次性投资及减少日常维护工作， 可以大幅度提高区间通行能力，灵活组织双向运行和单向连续 发车，容易适应不同车速、不同运量、不同类型牵引的列车运 行控制等。
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。
➢ （8）对于静态障碍物中的道岔而言，在进行行车许可计算过程中 ，需要检查道岔的当前状态与进路要求的联锁状态是否相符，若 当前状态与进路要求的联锁状态相符，则认为道岔不会影响列车 运行安全，允许将行车许可延伸通过该道岔；否则，不允许行车 许可延伸，将该道岔作为终点障碍物。
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行车许可计算过程
生成行车许可——检查静态障碍物
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行车许可计算过程
传统联锁系统以进、出站信号机 为界限，只管理站内的进路及相 关地面信号要素，车站以外的地 面信号要素由区间设备管理
实现区域化联锁控制，将区间设备也纳入所属联锁 区，由设备集中站联锁统一管辖；联锁区之间通过 通信方式实现站间照查
《城轨正线计算机联锁逻辑设计浅析》，梁云鹏 、王呈、吕浩炯，机车电传动2012年3期 13
检查进路始、终端信号机及其状 态
多数情况下，联锁无需检查信号机条件；当线路中 设置信号机时联锁检查条件要依据信号机的位置分 别处理，详细原则见下文
检查进路所包含的轨道区段状态， 是否被征用、占用或空闲
只需明确进路路径，不需要检查区段空闲状态
检查待锁闭进路的相关敌对进路 状态，是否已经预选或锁闭
与传统联锁相同
➢ （9）对于静态障碍物中的站台安全门（或站台紧急关闭按钮）， 需检查站台安全门（或站台紧急关闭按钮）当前状态是否为打开状 态，若检查发现障碍物状态为打开，将不允许MA延伸通过该障碍物 ，将站台安全门（或站台紧急关闭按钮）对应的站台区域始端位置 作为终点障碍物；反之，则允许行车许可延伸通过该障碍物。
一、系统组成
➢ DSU系统 城市轨道交通CBTC系统中，列车不是通过轨道电路来定位的，
是列车通过安装在车轮上的测速传感器来实现的，为了实现系统 的调度和协调统一，就要求列车和地面共用一个数据库。要实现 整个数据库的管理就需要数据存储单元DSU来实现，这个数据库 存储了列车与地面的各种信息，其中有静态数据库，也有动态数 据库。ZC功能的实现就需要不断的调用数据库中的数据。因此， 数据库中数据的安全是很重要的，在CBTC系统中是通过冗余的方 式来保证数据库中数据的安全。
一、系统组成
➢ 联锁系统
列车位 置检查 手段
联锁逻 辑检查 要素
联锁设 备管理 区域
传统联锁系统
CBTC联锁系统
由轨道电路完成，联锁检查GJ前 联锁接收区域控制器（ZC）的列车位置信息，该信
节点的状态来判断某一区段的占 息由车载ATP通过无线或其他方式传输给ZC；在后
用占用情况
➢ （5）确定该列车MA需考虑的范围后，MA计算所需考虑的障碍物类型可划分为两 大类情况，分别进行遍历：一类为静态障碍物，线路上静态存在的可能影响列 车运行的障碍物（包括道岔、安全门、站台紧急关闭按钮等）；另一类为动态 障碍物，在线路上运行的列车。行车许可需考虑这两类障碍物，综合确定。