CBTC系统功能介绍和技术分析.ppt

CBTC系统功能介绍和技术分析 北京通号国铁城市轨道技术有限公司系统部侯京星10月 2012 1 轨旁子系统功能 列车位置检测非通信列车位置检测通信列车位置检测CBTC列车筛选列车安全保护列车安全间隔保护进路保护管理列车运行方向车门和屏蔽门安全保护联锁功能辅助屏蔽信号机显示旁路区段故障加快人工进路延时解锁时间区域控制器重叠区管理 2 车载子系统功能 确定列车位置检测到轨旁的应答器 随之提供了参考点当检测到两个相邻的应答器 列车位置就被初始化车载测速电机及加速度计或测速雷达进一步进行细定位线路数据库唯一地定义了线路上的所有位置列车安全保护测量列车速度和列车速度监督列车运行方向监督强制执行移动授权控制倒溜监督车门控制及安全联锁列车完整性检测司机显示和输入车载系统其他非安全功能 3 自动列车监督子系统功能 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功能状况的监视和显示道岔 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与其他系统的接口提供站台乘客广播系统接口提供无线通信系统接口SCADA命令和状态显示 并与远程SCADA单元接口提供楼宇和火灾报警系统接口 4 安萨尔多CBTC系统介绍 系统结构系统结构图网络配置图系统设计特点轨旁子系统三取二结构车载子系统三取二结构数据输入多样性列车速度和方向的计算 5 阿尔卡特感应环线CBTC系统介绍 系统结构系统设计特点感应环线定位精度列车运行控制进路设置和解锁道岔锁闭和解锁人工设置进路 列车位置检测 1 2 联锁设备 区域控制器 点击列车进行列车运行动画 非通信列车位置跟踪 列车位置检测 2 2 联锁设备 车载设备 1 联锁设备发送道岔相关数据给区域控制器 2 区域控制器发送道岔相关数据给列车 3 车载子系统用道岔相关数据计算自己的列车位置 区域控制器 通信列车位置跟踪 4 车载子系统把列车位置发送给区域控制器 CBTC列车筛选 1 2 列车筛选的目的是为了探测非CBTC列车和CBTC列车不存在同一个区段中 当列车第一次把位置报告给区域控制时 必须对列车进行筛选当列车外部位置和前方计轴点的距离小于最小列车长度时 并且前方轨道区段未占用时 区域控制器将清除前方的假设列车当列车外部位置和前方计轴点的距离大于等于最小列车长度时 后者前方轨道区段占用时 区域控制器将保留前方的假设列车 CBTC列车筛选 2 2 新的通信列车 联锁 CC1 CC1 CC1 位置接近计轴点 位置接近计轴点 CBTC列车筛选速度 列车运行间隔控制概念 固定闭塞 FixedBlock 线路被划分为固定位置 某一长度的闭塞分区一个分区只能被一列车占用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和终点总是某一分区的边界台阶式制动曲线要求运行间隔越短 闭塞分区 设备 数也越多 列车运行间隔控制概念 准移动闭塞 Distance To Go 线路被划分为固定位置 某一长度的闭塞分区一个分区只能被一列车占用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 但终点总是某一分区的边界一次性抛物线型制动曲线要求运行间隔越短 闭塞分区 设备 数也越多 列车运行间隔控制概念 虚拟 逻辑闭塞 Virtual LogicalBlock 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 列车运行间隔控制概念 移动闭塞 MovingBlock 线路没有被固定划分的闭塞分区列车间的间隔是动态的 并随前一列车的移动而移动该间隔是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 确保不追尾制动的起始和终点是动态的一次性抛物线型制动曲线轨旁设备的数量与列车运行间隔关系不大 移动闭塞 C 准移动闭塞 B 与传统固定闭塞信号系统 A 速度 公里 小时 每一段区间的速度代码 80 80 80 80 80 60 80 40 40 0 0 0 80 60 40 20 速度 公里 小时 C 移动闭塞 性能改善 CBTC列车跟踪CBTC列车 列车间的间隔 安全移动授权 自动列车后溜余量 列车安全间隔保护 1 2 CBTC列车跟踪非CBTC列车 缓冲区域原理 非安全移动授权 后溜余量和隐藏距离 安全速度曲线 非安全速度曲线 列车安全间隔保护 2 2 被区域控制器检测到得占用区段 通信列车 被区域控制器检测到得占用区段 非通信列车 被区域控制器检测到得空闲区段 进路保护 联锁保护 1 3 冲突进路保护 联锁设备 区域控制器 1 联锁设备管理冲突进路和发送进路设置状态给区域控制器 2 区域控制器发送移动授权给车载设备 主要有三种进路保护 联锁保护接近锁闭保护区段锁闭 联锁保护包括 进路保护 联锁保护 2 3 冲突进路保护 反向进路保护 进路保护 联锁保护 3 3 道岔位置 进路保护 接近锁闭 接近锁闭 区域控制器 联锁设备 1 列车接近信号机 2 在定时器结束后 区域控制器延长移动授权 2 列车离开接近区域 进路保护 保护区段锁闭 1 2 4 CBTC列车进入保护区段接近区域 6 列车延长移动授权 联锁设备 区域控制器 2 联锁检查冲突状况并锁闭保护区段 3 联锁设置进路 ATS 1 ATS向联锁请求进路设置 5 联锁发送给区域控制器保护区段锁闭状态 进路保护 保护区段锁闭 2 2 1 列车挺稳 2 区域控制器向车载设备对严格的移动授权请求停车保证 3 车载设备确保列车停稳并禁止移动 4 区域控制器解锁保护区段 联锁设备 区域控制器 5 联锁解锁保护区段 相反的列车进路保护 道岔区域及方向锁闭 管理列车运行方向 1 2 双向运行区域 联锁设备 区域控制器 2 对于CBTC列车联锁设备发送方向锁闭 1 对非CBTC列车联锁设备给出信号显示 3 区域控制器发送移动授权 相反的列车进路保护 区段区域及方向锁闭 管理列车运行方向 2 2 双向运行区域 联锁设备 区域控制器 1 联锁设区段把方向锁闭状态发送给区域控制器 2 区域控制器发送移动授权 车门安全和屏蔽门安全保护功能是管理相关开门和关门的动作 并保证乘客的安全乘车这个功能具体包括下面功能 在站台授权车门和屏蔽门的打开和关闭发出车门和屏蔽门开门命令发出车门和屏蔽门关门命令 车门和屏蔽门安全保护 安全开门原理 安全关门原理 CBTC列车 车载信号为主 隐藏信号机显示非CBTC列车 地面信号为主 显示信号机显示 隐藏信号显示 1 3 区域控制器 联锁设备 列车定位 隐藏信号机显示授权 车载设备发送列车位置和隐藏信号机显示授权给区域控制器 区域控制器发送更远的移动授权给列车 区域控制器发送隐藏信号机显示请求给联锁设备 隐藏信号显示 2 3 联锁设备 列车定位 隐藏信号机显示授权 当列车通过信号机时 信号机显示不再被隐藏 31 隐藏信号显示 3 3 区域控制器 旁路联锁设备的轨道电路或者计轴区段故障可以优化联锁功能当区段故障发生时 道岔无法动作 未旁路的区段 道岔可以动作 旁路的区段 旁路区段故障 1 5 旁路区段故障 2 5 旁路区段故障 3 5 旁路区段故障 4 5 旁路区段故障 5 5 37 加快人工进路延时解锁时间 区域控制器 联锁设备 1 联锁设备要求一个人工进路延时解锁 2 一个停车保证和新的移动授权被请求 3 列车承诺可以保证停车 4 联锁设备立即解锁进路在延时时间之前 5 联锁设备可以设置新的进路 区域控制器重叠区 区域控制器2 区域控制器1 区域控制器重叠区介绍 区域控制器2 区域控制器1 车载设备发送它的位置给区域控制器1并且区域控制器1发送移动授权给车载设备 同时车载设备发送它的位置给区域控制器2并且区域控制器2发送移动授权给车载设备 车载设备选择最宽容的移动授权 区域控制器重叠区 移动授权选择 联锁发送给区域控制器信息 1 3 联锁发送给区域控制器信息 2 3 联锁发送给区域控制器信息 3 3 区域控制器发送给联锁信息 1 2 区域控制器发送给联锁信息 2 2 CBTC的定位技术 感应环线使用安装在两根轨条间的电缆无线 射频信号 波导管漏泄电缆无线空间天线GPS 全球定位系统 应答器绝对参考位置校准测速发电机 和加速度计 测速 多普勒 雷达 CBTC的通信介质 感应环线使用安装在两根轨条间的电缆无线波导管漏泄电缆无线空间天线 司机显示和输入 对司机的信息显示最大允许速度和推荐速度当前运行速度目标距离列车运行模式停站时间倒计时系统故障信息车门和屏蔽门状态司机输入信息乘务组号列车运行模式 车载系统非安全功能 车站程序停车 包括车门操作 站台门控制命令停站时分控制车载音频广播的触发报警监督 并向ATS报告在安全运行速度限制范围内调整列车速度根据乘客乘坐质量标准控制列车运动 CBTC系统结构 骨干交换机 骨干交换机 AP接入交换机 AP接入交换机 A网接入交换机 B网接入交换机 AP接入点 AP接入点 区域控制器 列车 ATP ATO AP接入点 AP接入点 CBTC设备网络配置图 车载无线电台 车载无线电台 轨旁子系统三取二结构 Directlinks CAP1 CAP3 CAP2 CVO A CVO B CIER A CIER B CME1 CME2 CME3 VMEBUS1 VMEBUS2 VMEBUS3 EthernetbackboneA EthernetbackboneB 车载子系统三取二结构 数据输入多样性 速度传感器脉冲 脉冲1领先于脉冲2 脉冲2领先于脉冲1 速度大小计算 列车速度的计算是基于在给定周期里对速度传感器脉冲进行计数 计算公式如下 加速度计可用于补偿速度传感器测量的车轮速度 公式如下 列车速度方向的确定 典型的正常和不正常的脉冲输入 方向输出的真值表 VehicleControlCentre车辆控制中心 StationControllerSystem车站控制器 System系统管理中心ManagementCentre InductiveLoopCommunicationsSubsystem感应环线通信子系统 CENTRALEQUIPMENT中心设备 WAYSIDEEQUIPMENT轨旁设备 ON BOARDEQUIPMENT车载设备 VehicleOn BoardControl车载控制器 Training SimulationEquipment培训及仿真设备 ExternalInterfaces外部接口 车辆段联锁DepotComputerInterlocking 系统结构 感应环线系统定位精度 列车移动命令由SMC启动进路设置目的地临时限速VCC根据 障碍 情况前移目标点 一旦确定安全目标点 即向该VOBC发出命令目标点 三秒钟走行距离 加上制动距离 最大速度在目标点的目标速度车载控制器VOBC将依据VCC的命令 通过自动控制算法确定的列车控制速度 并在速度和距离监督下计算的牵引 制动命令来实现自动驾驶 列车运行控制 1 3 列车运行控制 2 3 系统管理中心 车辆控制中心 车站控制器 车载控制器 1 进路请求 目的地 2 转动道岔 3 道岔状态表示 4 目标点 5 列车位置 6 到达目的地 3 sec Travel Braking Distance Safety Distance LOA Target Point PositionandControlMessages PositionandControlMessages TrainEnvelope UTRADP DATS DPF DEMA DEMB UTR S O S S T M O D E M M O D E M M O D E M M O D E M M O D E M M O D E M S O S S T SEL Canada 1 2 3 1 2 3 VCC COMM TTY LOOP MAINTENANCE MODE 1 2 3RXTX CRT COMPUTER DISABLE DESK PRINTER OFF TXRXTX RX 20 Ma ADJ DESK PRINTER CRT CURRENT METER CIRCUIT BREAKER POWER ON 列车运行控制 3 3 进路设置方式不同于基于轨道电路的传统系统SelTrac系统的每个子系统包含有通过全系统可能通路的数据库 对每条通路分配一个唯一的号码 并称为一条 进路 进路设置和解锁 setofswitchsettings一系列道岔位置 bidirectiona