CBTC系统精讲学习课程

1、第一节LCF-300型CBTC系统第1页/共98页第一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。中国轨道交通技术展交控科技亦庄线照片，2010年11月18日第2页/共98页第二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第3页/共98页第三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第4页/共98页第四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第5页/共98页第五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。车载ATO设备第6页/共98页第六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 车载ATP3取2设备第7页/共98页第七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 地面ATP安全计算机（2乘2取2）设备第8页/共98页第八页，编辑于星期五：

2、十三点 三十九分。测速传感器第9页/共98页第九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 轨旁辅助定位系统定位及点式后备模式第10页/共98页第十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 基于波导管的地车无线通信设备第11页/共98页第十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 基于自由波的地车无线通信设备第12页/共98页第十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 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

3、系统、车载无线设备第13页/共98页第十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。一、 ZC（区域控制）子系统 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）设备第14页/共98页第十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第15页/共98页第十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第16页/共98页第十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。二、VOBC子系统车载子系统如图P390 7-39车载设备构成第17页/共98页第十七页，编辑于星期五：十三点 三十九

4、分。第18页/共98页第十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第二节西门子CBTC系统第19页/共98页第十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。应用于广州地铁4、5号线，北京地铁10号线、南京地铁2号线、上海地铁8号线等等。广州1、2，南京地铁1号线应用的是西门子准移动闭塞系统，采用FTGS轨道电路。第20页/共98页第二十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。一、系统的构成VICOS、TRAINGUARD MT、 SICAS三个子系统第21页/共98页第二十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 上海地铁8号线信号系统配置第22页/共98页第二十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。二、系

5、统功能第23页/共98页第二十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第24页/共98页第二十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第25页/共98页第二十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。三、原理（一）ATP1、列车间隔第26页/共98页第二十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第27页/共98页第二十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第28页/共98页第二十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第29页/共98页第二十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第30页/共98页第三十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 2、固定闭塞第31页/共98页第三十一页，编辑于星期五：十三点 三

6、十九分。3、列车定位 应答器 雷达 道岔位置的分界点第32页/共98页第三十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第33页/共98页第三十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第34页/共98页第三十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。4、运行模式：第35页/共98页第三十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第36页/共98页第三十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第37页/共98页第三十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第38页/共98页第三十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第39页/共98页第三十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。（二）ATO功能自动驾驶、速度控制、定

7、点停车、车（屏蔽）门开关闭1、自动驾驶第40页/共98页第四十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第41页/共98页第四十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第42页/共98页第四十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。其他CBTC系统第43页/共98页第四十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 加拿大阿尔卡特 S40 ATC系统应用于武汉城轨1号线、广州地铁3号线。（基于感应环形电缆） 上海轨道交通6、7、8、9、11，北京地铁4号线，大兴线（基于无线通信）第44页/共98页第四十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 法国阿尔斯通CBTC应用于北京地铁2号线和机场线。（以波导管方式），

8、以无线网络传输的应用于上海10号线。第45页/共98页第四十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 庞巴迪的CBTC应用于天津地铁2、3号线和深圳地铁3号线。 美国联合道岔与信号国际公司 (USSI)的CBTC应用于沈阳地铁1号线、成都地铁1号线、西安地铁2号线、杭州地铁1号线。第46页/共98页第四十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。单轨交通ATC系统第47页/共98页第四十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。单轨采用跨座式，重庆单轨交通采用的是日本信号公司的ATP车载及轨旁设备。一、单轨交通信号的特点1、没有钢轨与钢轮，不能依靠轨道电路2、单轨交通方式的道岔与钢轨道岔完全不同，除使用

9、单开道岔外，还使用三开、五开道岔，因此在联锁系统和道岔系统中必须进行特殊处理和合理分工，才能确保行车安全。第48页/共98页第四十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。3、单轨交通方式基本采用高架线路，道岔非接通位置是悬空的。4、单轨交通方式的轨道大部分采用高强度混凝土梁，因此在制作混凝土梁的时候对信号系统安装设备和敷设管线的部位必须进行预留和预埋。第49页/共98页第四十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。二、单轨交通信号系统的主要设备重庆单轨较新线信号系统由列车自动防护（ATP）及列车位置检测（TD）子系统、计算机联锁（CI）子系统和列车自动监控（ATS）子系统三部分构成。 第50页/共

10、98页第五十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。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.第51页/共98页第五十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第52页/共98页第五十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 在正常情况下，列车驶入某环线区段，列车

11、头部天线向该环线区段发送f1信号，使该区段的CH继电器落下，同时，F1继电器吸取，实现列车占用本区段的检测；列车前行，车尾部驶入该区段时，车尾部天线向该区段发送f2信号，F2继电器吸取；列车继续前行，当车头部驶出该区段(出清)时F1继电器落下，车尾部驶出该区段(出清)时，该区段CH继电器吸取，F2继电器缓放落下，确定列车出清该区段。当车尾部驶入下一个区段，使下一个区段的F2继电器吸取。第53页/共98页第五十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 道岔区域第54页/共98页第五十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。（2）列车速度防护工作原理与传统的轨道电路一样。ATP地面设备根据位置、线路占

12、用/出清等情况选择限制速度信号，并将其发送给轨道环线。然后ATP车上设备通过列车的天线连续接收信号并解码，一方面使机车信号机的速度灯点亮，另一方面将列车速度限制的信息传送给ATP控制装置。 第55页/共98页第五十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 低频调制信号为16，19，22，25，28，31，34，41，54，63，72和78 Hz，共12个频率。各低频信号的意义 第56页/共98页第五十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 运行模式。运行模式有5种 ：ATP监督下的人工驾驶模式采用带机车信号显示的调车模式；非ATP区段限制人工驾驶模式；ATP区段的限制人工驾驶模式；非限制人工驾驶

13、模式。第57页/共98页第五十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。高铁ATC系统第58页/共98页第五十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第59页/共98页第五十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。一、欧洲ATC系统1、TVM430列车自动控制系统 TVM430系统是基于TVM300发展起来的，是为法国国铁公司高速列车开发地，此系统可以在不对列车制动性能提出更高要求的前提下，提高铁路的运营能力。 系 统 型 号/安装的列车型号TVM300/TGV-PSETVM300/TGV-ATVM430/TGV-RTVM430/TGV-NG最高时速/(km/h)270300300360闭塞制动距离/

14、m2100200015001500正常制动距离/m84001000075009000闭塞分区数/个4556最小运行间隔/min5432第60页/共98页第六十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。TVM430主要由三部分组成，即地面设备、地-车传输设备和车上设备。（1）地面设备地面设备的主要功能：通过轨道电路进行列车检测；列车间隔条件的计算、编码，并向车上传输有关速度、目标距离、坡度、网络码等数据信息。为了保证线路的连续性，还要将数据传输到邻近的地面中心。 第61页/共98页第六十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。（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UM71调

15、制轨道电路的连续式通道；另一条是利用环线的点式传输通道。 连续式通道信号信息通过27个低频传输速度码（目标速度、瞬时速度、限制速度）、目标距离和坡度。 第62页/共98页第六十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 点式传输通道 为补充轨道电路传输的信息，在特点地方的轨道上铺设点式环线。这样做既可以保证机车启动和停车功能，同时，也可监督超越绝对停车信号标志。 第63页/共98页第六十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。（3）车载设备根据轨道电路传送来的信息，车载设备要为司机提供可靠的速度命令显示，并进行实际的列车速度控制。为此，车上使用一种速度表。在司机没有按显示速度运行的情况下，车载设备将

16、自动启动列车制动系统。 第64页/共98页第六十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。（3）速度控制曲线根据一次实时接收的闭塞分区长度码及其它码字信息，可以产生连续的速度变化模式的曲线，从而提供给司机更实际的速度变化信息 第65页/共98页第六十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。2、ETCS系统 在欧洲铁路网上，各个国家的铁路部门使用各自不同的信号制式管理列车的运营，列车运行控制系统（ATP/ATC）多达十余种 。第66页/共98页第六十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第67页/共98页第六十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。（1） ETCS系统构成 ETCS系统主要由地面子系统

17、和车载子系统两大部分构成 . 地面子系统主要包括: 欧洲应答器(Eurobalise)；轨旁电子单元(LEU)；无线通信网络(GSM-R)；无线闭塞中心(RBC)；欧洲环线(Euroloop)；无线注入单元(Radio in fill unit)。 车载子系统主要包括:ERTMS/ETCS车载设备；铁路无线移动通信系统(GSM-R)；专用传输模块(STM,即Specific Trans-mission Modules)。 第68页/共98页第六十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。(2) ETCS的分级 ETCS的最大特色之一是根据功能需求和运用条件配置系统。用一个系统,以分级的概念实现原为

18、多个系统,为一个目标而完成的工作。ETCS从运用角度分为5级(0-3级、0+级)。 第69页/共98页第六十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 0级：ETCS车载设备+传统列控系统。 0级主要是为了保证装配ETCS车载设备的列车,能在没有ETCS地面设备的线路、或尚不具备ETCS运营条件的线路上运行。 ETCS车载设备只显示列车速度,并只监督列车最大设计速度和线路最大允许速度。车载设备不提供机车信号功能,司机凭地面信号行车。 第70页/共98页第七十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 0+级(STM) 0+级主要是为了保证装配ETCS车载设备的列车,在既有线运行时能够提供通用机车信号功能

19、。 第71页/共98页第七十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 1级：地面信号查询应答器轨道电路 装备了ERTMS/ETCS的列车，在装备有点式传输设备欧洲应答器Eurobalise的线路上运行，地面向列车传输的信息完全依靠Eurobalise，轨道电路只完成轨道区段的空闲/占用检查和列车的完整性检查。 该系统是典型的点式ATP 第72页/共98页第七十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第73页/共98页第七十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 2级：轨道电路查询应答器GSM-R 司机完全依靠车载信号设备行车（可取消地面信号机）；通过GSM-R连续传送列车运行控制命令，车地间可双向

20、通信；在点式设备的配合下，车载设备对列车运行速度进行连续监控； 该系统是基于移动通信的连续式ATP 依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性； 第74页/共98页第七十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。第75页/共98页第七十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 3级：查询应答器GSM-R 取消了传统的地面信号系统,列车定位和列车完整性检查由地面无线移动闭塞中心RBC和列车完整性验证系统共同完成。点式设备、GSM-R是系统的主要设备。 第76页/共98页第七十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 保证各国的列车在欧洲铁路网内的互通运营，提高运输效率。 欧洲铁路运输管理系统ERTMS是

21、欧洲铁路和欧洲信号工业在欧洲委员会的财政支持和国际铁路联盟UIC的支持下，经过大约10年的工作得到的结果。 基于GSM-R无线传输方式的ETCS2系统，技术先进，并已投入商业运营； 第77页/共98页第七十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。二、CTCS列控系统 为了适应铁路跨越式发展战略，2003年10月，铁道部已经制定了中国列车控制系统(CTCS)技术规范总则(暂行)和相应CTCS技术条件，CTCS列控系统的CTCS是Chinese Train Control System的缩写，CTCS技术规范是参照欧洲列车运行控制系统(简称ETCS)编制的。 第78页/共98页第七十八页，编辑于星期

22、五：十三点 三十九分。1 CTCS系统由车载子系统和地面子系统组成。 第79页/共98页第七十九页，编辑于星期五：十三点 三十九分。2 CTCS基本功能 防止列车超速运行，包括列车超过进路允许速度、线路结构规定的速度、机车车辆构造速度、临时限速和紧急限速、铁路有关运行设备的限速；能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离；能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警；防止列车溜逸；第80页/共98页第八十页，编辑于星期五：十三点 三十九分。3 CTCS应用等级 针对中国铁路不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术，CTCS划分为5个等级，依次

23、为CTCS0CTCS4级，以满足不同线路速度需求。 第81页/共98页第八十一页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 CTCS0级为既有线的现状，即由目前使用的通用式机车信号和运行监控记录装置构成。 CTCS1级为面向160kmh以下的区段，由主体机车信号和加强型运行监控记录装置组成。它需在既有没备的基础上强化改造，达到机车信号主体化的要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控。 第82页/共98页第八十二页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 CTCS2级为面向提速干线和高速新线，采用车地一体化设计，基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载

24、信号行车。 CTCS3级为面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。点式设备主要传送定位信息。 第83页/共98页第八十三页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 CTCS4级为面向高速新线或特殊线路，是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，不设通过信号机，由无线闭塞中心和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查.，实现虚拟闭塞或移动闭塞。 第84页/共98页第八十四页，编辑于星期五：十三点 三十九分。4CTCS2系统 CTCS 2级是基于轨道电路和点式信息设备传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的

25、列车运行控制系统，是一种点一连式列车运行控制系统。 第85页/共98页第八十五页，编辑于星期五：十三点 三十九分。CTCS2级列控系统结构图 第86页/共98页第八十六页，编辑于星期五：十三点 三十九分。EB, SBDMI155Niveau 2STM STBY050100150200300250350400安全计算机BTM速度传感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列车接口单元欧洲应答器天线轨道电路 传感器继电器接口STM列控车载系统组成 第87页/共98页第八十七页，编辑于星期五：十三点 三十九分。200kmh动车组ATP车载设备的工作模式ATP车载设备具备设备制动优先（机控优先）与司机制动优先（人控优先）两种模式，通过ATP车载设备内部设置选择其中一种模式。ATP车载设备主要工作模式有完全监控、部分监控、目视行车、调车监控、隔离模式等。 第88页/共98页第八十八页，编辑于星期五：十三点 三十九分。 完全监控模式当车载设备具备列控所需的基本数据(轨道电路信息、应答器信息、列车数据)时，ATP车载设备可工作在完全监控模式。此时由ATP车载设备生成目标距离模式曲线，通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。 第89页/共98页第八十九页，