第08章 实用的ATC系统

1、 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统1第8章实用的ATC系统(3) 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统28.2 LCF - 300型型CBTC系统系统 CBTC是基于通信的新型的城市轨道交是基于通信的新型的城市轨道交通通ATC系统。系统。LCF - 300型型CBTC系统是典系统是典型的国产化系统，该系统的型的国产化系统，该系统的ATP/ATO部分部分是由北京交通大学研制开发，是由北京交通大学研制开发，ATS和计算机和计算机联锁部分由卡斯柯公司研制开发。该系统已联锁部分由卡斯柯公司研制开发。该系统已应用于北京地铁亦庄线。应用于

2、北京地铁亦庄线。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统38.2.1LCF -300型型CBTC系统的基本组成系统的基本组成 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统4 LCF - 300型型CBTC系统的地面设备包括：系统的地面设备包括：ZC（区域控制器）子系统和用于定位及点式后备的应（区域控制器）子系统和用于定位及点式后备的应答器设备等。车载设备包括：答器设备等。车载设备包括：VOBC（车载计算机（车载计算机和车载控制设备）子系统、车载无线设备等，和车载控制设备）子系统、车载无线设备等，VOBC子系统包含子系统包含ATP车载系统（含

3、数据记录系车载系统（含数据记录系统）、统）、ATO车载系统和车载系统和MMI系统。系统。 LCF - 300型型CBTC系统的设备还包括：数据系统的设备还包括：数据通信子系统通信子系统(DCS)、主备用控制中心的切换设备等。、主备用控制中心的切换设备等。数据通信子系统由数据通信子系统由ATC骨干网和骨干网和ZC网、网、ATS网、网、CBI网、维护网等组成。网、维护网等组成。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统58.2.2LCF - 300型型CBTC - ZC子系统子系统 ZC子系统从结构上分为子系统从结构上分为ZC应用子系统、应用子系统、安全计算机平台和维护

4、系统安全计算机平台和维护系统(ZCM)三部分。三部分。 ZC子系统是子系统是CBTC系统中系统中ATP的轨旁部分，的轨旁部分，主要负责根据列车所汇报的位置信息及联主要负责根据列车所汇报的位置信息及联锁所排列的进路和轨旁设备提供的轨道占用锁所排列的进路和轨旁设备提供的轨道占用空闲信息，为其控制范围内的列车生成移动授空闲信息，为其控制范围内的列车生成移动授权权(MA)，保证手控列车的安全运行，具备在各，保证手控列车的安全运行，具备在各种列车控制等级和驾驶模式下进行列车管理的种列车控制等级和驾驶模式下进行列车管理的能力。能力。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统61

5、ZC子系统的特点子系统的特点 分层设计。整个平台从逻辑上分成外部通分层设计。整个平台从逻辑上分成外部通信网、通信控制器层、内部通信网、信网、通信控制器层、内部通信网、2乘乘2取取2处理层、容错和安全管理（处理层、容错和安全管理（FTSM）层。）层。 采用采用2乘乘2取取2处理层为安全计算机平台的处理层为安全计算机平台的核心。该处理层分为两个核心。该处理层分为两个2取取2通道，完成通信、通道，完成通信、应用等处理功能和与容错、安全有关的各种功应用等处理功能和与容错、安全有关的各种功能。通道的能。通道的2取取2结构保证了平台的安全性，结构保证了平台的安全性，2乘乘2取取2通道构成通道构成“2乘乘”

6、关系，在主机故障情关系，在主机故障情况下能实现主备通道热切换，保证了平台的可况下能实现主备通道热切换，保证了平台的可用性和可维护性。用性和可维护性。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统7采用双系统并行工作的采用双系统并行工作的2乘乘2取取2安全计安全计算机系统，内部通信和外部通信都采用算机系统，内部通信和外部通信都采用冗余通道设计。双系统之间采用隔离技冗余通道设计。双系统之间采用隔离技术，对其中一系统进行维修与替换不会术，对其中一系统进行维修与替换不会对另外一系统及其子系统正常工作有任对另外一系统及其子系统正常工作有任何影响，即任何一个何影响，即任何一个ZC计

7、算机或网络设计算机或网络设备不能正常备不能正常I作，整个系统仍可继续正常作，整个系统仍可继续正常工作，不会导致其他子系统无故切换。工作，不会导致其他子系统无故切换。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统8通道内双机采用相异软件，满足软件差异性设计通道内双机采用相异软件，满足软件差异性设计原则。原则。基于基于COTS开发原则，开发原则，4个处理单元和个处理单元和2个通信控个通信控制器均采用制器均采用X86工业控制计算机和工业控制计算机和VXWORKS操作操作系统以及对应的软件开发平台开发。系统以及对应的软件开发平台开发。容错和安全管理容错和安全管理( FTSM)层

8、负责指挥、监视双系层负责指挥、监视双系统的运行，它是统的运行，它是2乘乘2取取2结构的容错与安全特性的结构的容错与安全特性的支撑。容错和安全管理单元基于纯硬件结构，在任支撑。容错和安全管理单元基于纯硬件结构，在任何时间都能够强迫何时间都能够强迫2取取2任一系统进入安全状态。任一系统进入安全状态。由于关断的方法不止一种，所以冗余管理是自冗余由于关断的方法不止一种，所以冗余管理是自冗余的。的。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统9 2ZC子系统的功能子系统的功能 ZC子系统的功能包括：计算列车安子系统的功能包括：计算列车安全位置、列车排序、更新轨道占用状态、全位置

9、、列车排序、更新轨道占用状态、信号机强制命令设置与处理、移动授权、信号机强制命令设置与处理、移动授权、列车注册、列车注销、列车管理数据库列车注册、列车注销、列车管理数据库版本号比较、通信状态检测、时钟同步、版本号比较、通信状态检测、时钟同步、提供维护数据等。提供维护数据等。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统10 3ZC子系统的结构子系统的结构 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统11 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统124ZC子系统通信网子系统通信网 如图如图8-15所示，所示，ZC子系统配

10、置冗余的内子系统配置冗余的内部通信网络（内网）和外部通信网络（外网）。部通信网络（内网）和外部通信网络（外网）。安全计算机平台通过冗余的安全计算机平台通过冗余的100 Mbps以太网以太网（内网）进行内部设备之间通信，完成安全计（内网）进行内部设备之间通信，完成安全计算机平台与内部设备之间的数据通信功能，接算机平台与内部设备之间的数据通信功能，接收来自于安全计算机系统内部其他设备的数据，收来自于安全计算机系统内部其他设备的数据，并对数据的正确性、有效性和及时性进行判断，并对数据的正确性、有效性和及时性进行判断，剔除非法的数据。剔除非法的数据。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的

11、 AT C 系 统13 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统14 ZC的内部通信网络（内网）和外部通信网的内部通信网络（内网）和外部通信网络（外网）均采用冗余方式，都是由两条相互络（外网）均采用冗余方式，都是由两条相互独立的独立的100 Mbps以太网构成的，因此一旦冗以太网构成的，因此一旦冗余网络中的一条网络发生故障，各子系统仍可余网络中的一条网络发生故障，各子系统仍可以通过另一条网络进行通信。所有基于以太网以通过另一条网络进行通信。所有基于以太网的通信接口，均是采用安全通信协谀进行通信，的通信接口，均是采用安全通信协谀进行通信，保证信息的可靠性和可用性。同时

12、，出于冗余保证信息的可靠性和可用性。同时，出于冗余设计的考虑，设置了两个相互独立而功能相同设计的考虑，设置了两个相互独立而功能相同的通信控制器。通信控制器分别向两系转发的通信控制器。通信控制器分别向两系转发CBTC系统中的其他设备发送给系统中的其他设备发送给ZC子系统的信子系统的信息，从而完成外网和内网的信息的相互传递。息，从而完成外网和内网的信息的相互传递。通信控制器的存在，使通信控制器的存在，使ZC子系统对于子系统对于CBTC系系统中的其他设备而言，表现为单一的统中的其他设备而言，表现为单一的IP地址，地址，同时通信控制器起到安全计算机平台同时通信控制器起到安全计算机平台内部网络与外部网络

13、隔离的作用。内部网络与外部网络隔离的作用。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统155ZC维护子系统维护子系统(ZCM) ZCM作为作为ZC子系统与维护系统子系统与维护系统(MSS)的交的交互接口，主要负责互接口，主要负责ZC子系统运行的相关维护数子系统运行的相关维护数据传输以及据传输以及ZC子系统的故障报警，为维修人员子系统的故障报警，为维修人员及时提供及时提供ZC子系统的运行状态和报警信息，并子系统的运行状态和报警信息，并提供故障处理帮助信息。提供故障处理帮助信息。 ZCM安装于安装于ZC设备机柜内，由一台设备机柜内，由一台4U主主流配置的流配置的x86工业

14、控制机和一台工业控制机和一台1U17英寸英寸LCD、8口口KVM（多计算机切换器）组成，属于非安（多计算机切换器）组成，属于非安全设备。全设备。ZCM子系统安装子系统安装Windows操作系统，操作系统，其软件采用其软件采用VC+开发。开发。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统16 ZCM子系统一方面通过两块独立的子系统一方面通过两块独立的网卡经网卡经ZC的内网与的内网与ZC设备连接，接收设备连接，接收ZC设备发送的运行状态记录数据，设备发送的运行状态记录数据，ZCM子系统记录、分析这些数据，并将分析子系统记录、分析这些数据，并将分析结果以图形界面方式显示出来

15、。另一方结果以图形界面方式显示出来。另一方面通过第面通过第3块独立网卡与块独立网卡与CBTC系统维护系统维护网连接，将网连接，将ZC设备运行状态信息发送给设备运行状态信息发送给维护中心维护中心 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统176ZC子系统电源子系统电源 ZC子系统工作电源有交流子系统工作电源有交流220V、直、直流流12V、隔离直流、隔离直流12V三种。处理单元工三种。处理单元工作电源、通信控制器工作电源、作电源、通信控制器工作电源、FTSM输输入电源、交换机工作电源、维护机工作入电源、交换机工作电源、维护机工作电源、电源、KVM工作电源为工作电源为AC

16、 220VFTSM工作电源为工作电源为DC 12V，按钮，按钮和指示灯电源为隔离和指示灯电源为隔离DC 12V。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统187ZC子系统接口子系统接口 ZC子系统的外部接口有：逻辑接口、有线子系统的外部接口有：逻辑接口、有线通信接口、电源接口、综合接地接口等。通信接口、电源接口、综合接地接口等。 1)逻辑接口逻辑接口 (1)人机接口人机接口 3U面板上的指示灯有：通道面板上的指示灯有：通道l电源指示灯、电源指示灯、通道通道1运行指示灯、通信控制器运行指示灯、通信控制器1电源指示灯、电源指示灯、通信控制器通信控制器l运行指示灯、通信控

17、制器运行指示灯、通信控制器2电源指电源指示灯、通信控制器示灯、通信控制器2运行指示灯、通道运行指示灯、通道2电源指电源指示灯、通道，示灯、通道，2运行指示灯。运行指示灯。 3U面板上的按钮有：通道面板上的按钮有：通道1工作按钮、通工作按钮、通道道1恢复按钮、通信控制器恢复按钮、通信控制器1恢复按钮、通信控恢复按钮、通信控制器制器2恢复按钮、通道恢复按钮、通道2工作按钮、通道工作按钮、通道2恢复恢复按钮。按钮。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统19(2) ZC和和VOBC玄间的双向信息交换玄间的双向信息交换 ZC和和VOBC之间的双向信息交换构成了列车移动之间

18、的双向信息交换构成了列车移动闭塞运行原理的基础。闭塞运行原理的基础。 ZC VOBC的信息有：的信息有：ZC的的ID，ZC对列车申请对列车申请信息的应答，数据库版本号信息，下一个登录信息的应答，数据库版本号信息，下一个登录ZC（非（非周期提供），列车识别号信息，停车保证查询信息，周期提供），列车识别号信息，停车保证查询信息，PSD（站台屏蔽门）、（站台屏蔽门）、EMP状态、临时限速信息（包状态、临时限速信息（包含在含在MA信息中）。信息中）。 VOBCZC的信息有：列车的运行信息（申请的信息有：列车的运行信息（申请MA、注销、切换）和类型（通信列车非通信列车），、注销、切换）和类型（通信列车非

19、通信列车），列车的位置信息（包括非安全车头、车尾信息，以及列车的位置信息（包括非安全车头、车尾信息，以及列车的测距误差等与计算安全位置相关的信息），列列车的测距误差等与计算安全位置相关的信息），列车速度、运行方向、车门信息，列车完整性标识，列车速度、运行方向、车门信息，列车完整性标识，列车紧急制动状态信息，列车停车保证信息，列车停稳车紧急制动状态信息，列车停车保证信息，列车停稳信息、列车站台准确停车信息，信息、列车站台准确停车信息，VOBC维护诊断信维护诊断信息。息。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统20(3) ZC和和ZC之间的信息交换之间的信息交换 相邻

20、的相邻的ZC之间交换信息，保证通信列车可以之间交换信息，保证通信列车可以越过越过ZC的边界。的边界。 相邻的相邻的ZC之间交换的信息有：数据库版本号、之间交换的信息有：数据库版本号、信息帧类型、列车位置、列车运行信息信息帧类型、列车位置、列车运行信息和和MA信息。信息。(4) ZC和和ATS之间的信息交换之间的信息交换 ZC从从ATS接收操作命令并给接收操作命令并给ATS提供状态指示提供状态指示和故障信息。和故障信息。 ZCATS的信息有：通信列车占压的逻辑区段、的信息有：通信列车占压的逻辑区段、非通信列车占压的逻辑区段、向非通信列车占压的逻辑区段、向ATS发送时间同步申请。发送时间同步申请。

21、 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统21 (5) ZC和和CBI之间的信息交换之间的信息交换 CBTC系统应当支持个到计算机联锁系统应当支持个到计算机联锁(CBI)的双向接口，以进一步优化列车的运行。的双向接口，以进一步优化列车的运行。 CBIZC的信息有：障碍物数量和状态、申的信息有：障碍物数量和状态、申请停车保证对象及数量、进路信息、请停车保证对象及数量、进路信息、PSD与与EMP状态和临时限速。状态和临时限速。 ZCCBI的信息有：信号机强制命令、逻辑的信息有：信号机强制命令、逻辑区段信息及状态、停车保证信息。区段信息及状态、停车保证信息。(6) ZC-

22、ZC维护机维护机 ZC向向ZC维护机发送维护诊断信息，经维护机发送维护诊断信息，经ZC维护机转发到维护网络。维护机转发到维护网络。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统222)有线通信接口有线通信接口 ZC子系统对外提供两个独立的子系统对外提供两个独立的100 Mbps以太网通道，每个通道提供一个以太网通道，每个通道提供一个RJ - 45的电气接口。系统使用这两个通道作的电气接口。系统使用这两个通道作为为ATC系统间的数据传输通道。系统间的数据传输通道。 ZCM子系统通过两块独立的网卡提子系统通过两块独立的网卡提供两个相互独立的供两个相互独立的100 Mbps以

23、太网通道以太网通道与与ZC设备的冗余内网连接，接收设备的冗余内网连接，接收ZC设备设备发送的运行状态记录数据。每个通道提发送的运行状态记录数据。每个通道提供一个供一个RJ - 45的电气接口。的电气接口。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统233)电源接口电源接口 ZC子系统的双路子系统的双路220V交流电源来自于机交流电源来自于机房电源屏。由于房电源屏。由于ZCM子系统由一台子系统由一台4U主流主流配置的配置的x86工韭控制机和一台工韭控制机和一台1U17英寸英寸LCD、8口口KVM组成，同时组成，同时ZC设备的交流电接线设备的交流电接线端子排冗余配置，因此

24、可将工业控制机和端子排冗余配置，因此可将工业控制机和KVM的供电接口分别接在的供电接口分别接在ZC设备冗余交流电接线端设备冗余交流电接线端子排的不同系上。子排的不同系上。4)综合接地接口综合接地接口 ZC子系统通过综合接地系统实现接地。子系统通过综合接地系统实现接地。 ZC子系统机柜中设置内部接地汇流排，内部子系统机柜中设置内部接地汇流排，内部设备连接到内部汇流排上，内部汇流排再连接设备连接到内部汇流排上，内部汇流排再连接到机房接地汇流排上。到机房接地汇流排上。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统248ZC子系统计轴设备子系统计轴设备 CBTC信号系统配置计轴

25、设备，作为次级列车占信号系统配置计轴设备，作为次级列车占用检测设备，它可以连续地对线路的占用空闲进行用检测设备，它可以连续地对线路的占用空闲进行安全可靠的检测。安全可靠的检测。ZC结合计轴区段的占用空闲信息结合计轴区段的占用空闲信息及列车位置信息，确定在及列车位置信息，确定在CBTC级别下的线路占用空级别下的线路占用空闲情况，实现对线路上运行的通信列车的定位。闲情况，实现对线路上运行的通信列车的定位。 在在CBTC系统中，以逻辑区段作为轨道的最小划分系统中，以逻辑区段作为轨道的最小划分单位，将计轴区段划分为若干逻辑区段，并基于相互单位，将计轴区段划分为若干逻辑区段，并基于相互连接的逻辑区段实现

26、对轨道线路的描述，连接的逻辑区段实现对轨道线路的描述，ZC将列车定将列车定位等相应的信息以逻辑区段占用空闲状态的形式发位等相应的信息以逻辑区段占用空闲状态的形式发送给联锁系统，辅助联锁系统完成线路上列车的定位。送给联锁系统，辅助联锁系统完成线路上列车的定位。 轨道状态根据逻辑区段占压列车的情况可以划分轨道状态根据逻辑区段占压列车的情况可以划分为：通信列车占用、非通信列车占用、空闲、故障。为：通信列车占用、非通信列车占用、空闲、故障。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统25 ZC判断计轴故障的原则为：当一列受判断计轴故障的原则为：当一列受ZC控制的列车完整运行出

27、清一个计釉区控制的列车完整运行出清一个计釉区段后，段后，ZC确定此时计轴区段内无列车占确定此时计轴区段内无列车占用，但计轴区段在一定时间后仍然汇报用，但计轴区段在一定时间后仍然汇报计轴区段状态为占用的时候，计轴区段状态为占用的时候，ZC将认为将认为计轴区段状态异常，并将该计轴区段异计轴区段状态异常，并将该计轴区段异常信息以逻辑区段的形式报告给系统。常信息以逻辑区段的形式报告给系统。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统268.2.3LCF -300型型CBTC - VOBC子系统子系统 VOBC系统包含系统包含ATP车载系统（含数据记录系统）、车载系统（含数据记

28、录系统）、ATO车载车载系统和系统和MMI系统。系统。 1LCF -300型型CBTC车载系统的特点车载系统的特点 能获得最佳的行车间隔。由于使用能获得最佳的行车间隔。由于使用r无线系统进行车地间的双无线系统进行车地间的双向连续通信，实现了对列车的连续监控，列车通过实际位置进行向连续通信，实现了对列车的连续监控，列车通过实际位置进行分隔。分隔。 通过列车自主定位，基于速度距离曲线对列车提供超速防护，通过列车自主定位，基于速度距离曲线对列车提供超速防护，在保证列车安全的前提下有效缩短追踪距离。在保证列车安全的前提下有效缩短追踪距离。 具有具有ATO自动驾驶功能，能自动控制列车的启动、巡航、精自动

29、驾驶功能，能自动控制列车的启动、巡航、精确停车以及车门和安全门的自动打开关闭，满足高效、节能、舒确停车以及车门和安全门的自动打开关闭，满足高效、节能、舒适的运营要求。适的运营要求。 正常模式下，与次级检测系统（计轴器）完全独立，次级检正常模式下，与次级检测系统（计轴器）完全独立，次级检测系统也用于降级模式。测系统也用于降级模式。 使用一套驾驶台的屏幕显示，能显示列车的各种运行数据，使用一套驾驶台的屏幕显示，能显示列车的各种运行数据，并为司机提供辅助驾驶信息。并为司机提供辅助驾驶信息。 系统提供完备的数据记录和故障诊断功能，便于系统的维护、系统提供完备的数据记录和故障诊断功能，便于系统的维护、维

30、修。维修。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统272LCF -300型型CBTC车载系统的构成车载系统的构成 车载控制系统安装在每列车的两端，车载控制系统安装在每列车的两端，两端的车载设备配置完全一样，两端设两端的车载设备配置完全一样，两端设备通过通信线互连，可以实现它们之间备通过通信线互连，可以实现它们之间的通信以及无线通信的双路冗余。的通信以及无线通信的双路冗余。 一端车载设备的构成如图一端车载设备的构成如图8-16所示。所示。应答器车载查询器应答器车载查询器(BTM)、DCS无线通无线通信系统、信系统、ATO车载系统及车载系统及ATP车载系统车载系统安装

31、于车载支架中。安装于车载支架中。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统28 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统293车载车载ATP系统系统 在列车头尾两端各安装一套设备，两在列车头尾两端各安装一套设备，两端通过通信线进行连接。端通过通信线进行连接。ATP系统采用系统采用了了3取取2技术，无须采用列车两端冗余，技术，无须采用列车两端冗余，提高了系统的可靠性、安全性和可用性。提高了系统的可靠性、安全性和可用性。车载车载ATP系统为系统为3U +6U的结构，其组成的结构，其组成如图如图8-17所示。所示。 信号与通信概论信号与通信概论

32、第 8 章 实 用 的 AT C 系 统30 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统31 根据根据IEC 61508标准，选择标准，选择3取取2结构来完结构来完成容错、安全的车载运行控制功能。系统具有成容错、安全的车载运行控制功能。系统具有三路独立的输入、输出、主处理单元，每路的三路独立的输入、输出、主处理单元，每路的电源也独立设置。对外的输入、输出电源也独立设置。对外的输入、输出24V电源电源采用双重冗余的方式提供。采用双重冗余的方式提供。 对于数字量、模拟量、脉冲量输入信号，对于数字量、模拟量、脉冲量输入信号，可以采用多重模块结构的输入接口电路，即输可以采用多

33、重模块结构的输入接口电路，即输入的传感器信号分成入的传感器信号分成3路，直接送人路，直接送人3个通道的个通道的信号调整、隔离电路，然后分别通过扩展总线信号调整、隔离电路，然后分别通过扩展总线送到送到3个运算处理单元。个运算处理单元。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统32 对于数字量输出，采用对于数字量输出，采用3取取2表决器输出方表决器输出方式，式，3个远算处理单元输出的自诊断看门狗信个远算处理单元输出的自诊断看门狗信号，分别通过动静信号变换电路变换后，也号，分别通过动静信号变换电路变换后，也进行进行3取取2表决，用输出控制数字量输出表决器表决，用输出控制数

34、字量输出表决器来保证故障安全控制，如图来保证故障安全控制，如图8-18所示所示 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统33 整个整个3取取2系统的对外通信口是两个独立的系统的对外通信口是两个独立的通道，在运算处理单元内，对外输出的通信通道，在运算处理单元内，对外输出的通信信息信息B经经过了表决处理，在外部通信单元经经过了表决处理，在外部通信单元1、2上还将再次进行通信信息的表决，保证整个上还将再次进行通信信息的表决，保证整个系统对外的通信信息输出是可靠的、安全的，系统对外的通信信息输出是可靠的、安全的，而且任意一个外部通信单元故障，系统都能够而且任意一个外部通信单

35、元故障，系统都能够保证正常运行。保证正常运行。 车载车载ATP系统实现与车辆制动装置的可靠系统实现与车辆制动装置的可靠接口，保证对列车实施连续有效的控制。车载接口，保证对列车实施连续有效的控制。车载ATP系统还向车辆监控设备提供控制车辆牵引系统还向车辆监控设备提供控制车辆牵引及制动信号执行终端的监控接口。及制动信号执行终端的监控接口。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统344车载记录系统车载记录系统 车载记录系统是一块车载记录系统是一块3U标准大小的电路标准大小的电路板，以板，以PC104系统为核心，位于车载系统为核心，位于车载ATP插箱插箱中。记录系统主要实

36、现各子系统（包括中。记录系统主要实现各子系统（包括ATP、ATO、MMI、无线通信系统）的运行数据和故、无线通信系统）的运行数据和故障报警数据的记录，可通过障报警数据的记录，可通过USB接口将数据转接口将数据转储到地面计算机进行后续的分析处理，通过储到地面计算机进行后续的分析处理，通过RS - 232串口可在线输出各子系统的故障报警串口可在线输出各子系统的故障报警数据，以便维护人员进行在线诊断、维修。数据，以便维护人员进行在线诊断、维修。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统355车载车载ATO系统系统 ATO为为3U结构（与车载无线通信系统处结构（与车载无线通

37、信系统处于同一个于同一个3U插箱中），系统的结构如图插箱中），系统的结构如图8-19所示。车载所示。车载ATO系统主要完成的是非安全功能，系统主要完成的是非安全功能，故未采用冗余设计，但若处于人工驾驶模故未采用冗余设计，但若处于人工驾驶模式或不满足式或不满足ATO的启动条仵，即使的启动条仵，即使ATO故障，故障，ATP也能将也能将ATO所有的输出切除掉，使所有的输出切除掉，使ATO不会干扰正常的司机驾驶。当不会干扰正常的司机驾驶。当ATO设备在运行设备在运行过程中发生故障，过程中发生故障，ATP也能立即发现，并将也能立即发现，并将立即切除立即切除ATO的控制，保证系统的安全。的控制，保证系统的

38、安全。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统36 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统376车载无线通信系统车载无线通信系统 在列车的两端均安装无线自由波与在列车的两端均安装无线自由波与波导管网络设备，包括无线接收的天线波导管网络设备，包括无线接收的天线和波导管的接收天线，每端安装两个天和波导管的接收天线，每端安装两个天线用于天线分集。两端的无线网络设备线用于天线分集。两端的无线网络设备分属于两个独立的无线网络系统，任意分属于两个独立的无线网络系统，任意一个网络发生故障，整个系统均能够继一个网络发生故障，整个系统均能够继续保持正常

39、工作。无线网络系统与续保持正常工作。无线网络系统与ATP系统进行双向通信。系统进行双向通信。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统387MMI系统系统 MMI系统是显示单元，为带触摸屏的系统是显示单元，为带触摸屏的10.4英寸显英寸显示器。司机可以通过示器。司机可以通过MMI显示器查看列车当前的运行显示器查看列车当前的运行状态，通过触摸屏进行操作以及设置某些参数。状态，通过触摸屏进行操作以及设置某些参数。8应答器车载查询器应答器车载查询器(BTM) 列车的两端都安装欧标的应答器车载查询器及天列车的两端都安装欧标的应答器车载查询器及天线，接收系统有线，接收系统有4

40、块通信板与车载块通信板与车载ATP系统的系统的3个主机个主机及及ATO主机通过主机通过RS - 422接口分别相连。应答器接收接口分别相连。应答器接收系统还提供系统还提供ATTEN-TION信号，以便通过应答器对列信号，以便通过应答器对列车当前的位置进行精确的校准，车载设备利用应答器车当前的位置进行精确的校准，车载设备利用应答器信息还可以获知列车当前的运行方向。在以点式级别信息还可以获知列车当前的运行方向。在以点式级别运行时，车载设备可以通过可变应答器获得点式下的运行时，车载设备可以通过可变应答器获得点式下的移动授权。通过接收地面点式环线的信息，车载设备移动授权。通过接收地面点式环线的信息，车

41、载设备还可以对红灯时司机的误出发进行安全防护。还可以对红灯时司机的误出发进行安全防护。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统399速度传感器速度传感器 列车的两端分别安装列车的两端分别安装2个个DFl6速度传感器，速度传感器，速度传感器提供速度脉冲信息，经处理后由速度传感器提供速度脉冲信息，经处理后由ATP和和ATO进行速度、方向和走行距离的计量，其中一进行速度、方向和走行距离的计量，其中一个传感器故障不影响系统的正常工作。个传感器故障不影响系统的正常工作。 速度传感器应安装在无动力的滚动轮轴速度传感器应安装在无动力的滚动轮轴上两个速度传感器应该安装在不同的转向

42、架上。上两个速度传感器应该安装在不同的转向架上。两个速度传感器应该安装在第两个速度传感器应该安装在第2轮对和第轮对和第3轮对上，轮对上，也可以安装在列车的两侧。也可以安装在列车的两侧。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统4010雷达传感器雷达传感器 为了能够对列车的速度和位置进行为了能够对列车的速度和位置进行精确测量，防止列车空转打滑的影响，精确测量，防止列车空转打滑的影响，在列车的两端分别安装了一个雷达传感在列车的两端分别安装了一个雷达传感器，采用的是器，采用的是DRS05雷达。雷达安装于雷达。雷达安装于列车底部，雷达和道床反射面之间的距列车底部，雷达和道床

43、反射面之间的距离为离为5001 000 mm。雷达必须安装在。雷达必须安装在轨道扣件的上方，靠钢轨的内侧。轨道扣件的上方，靠钢轨的内侧。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统4111与地面系统接口与地面系统接口 车载系统与地面系统通过冗余的无线通信网车载系统与地面系统通过冗余的无线通信网络连接，并采用安全通信协议进行通信。络连接，并采用安全通信协议进行通信。 车载车载ATPATS的信息有：列车位置、列车的信息有：列车位置、列车识别号、列车任务号、列车运营状态信息、识别号、列车任务号、列车运营状态信息、VOBC维护诊断信息。维护诊断信息。 ATS 车载车载ATP的

44、信息有：分配的列车识别的信息有：分配的列车识别号、分配的列车任务号、列车停站时分、列车下一号、分配的列车任务号、列车停站时分、列车下一站、列车目的地、跳站、列车目的地、跳停命令、扣车命令。停命令、扣车命令。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统428.2.4LCF -300型型CBTC - DCS子系统子系统 ATP信息传输应为连续的数字传输方式，信息传输应为连续的数字传输方式，所有正线车站的线路、折返线、停车线、车辆所有正线车站的线路、折返线、停车线、车辆段停车场的转换轨及试车线应通过车地双向段停车场的转换轨及试车线应通过车地双向通信，实现列车的停准控制功能。

45、数据通信子通信，实现列车的停准控制功能。数据通信子系统系统( DCS)由由ATC骨干网和骨干网和ZC网、网、ATS网、网、CBI网、维护网等组成。其中骨干网和网、维护网等组成。其中骨干网和ZC网、网、ATS网、网、CBI网、维护网均为有线通信网，网、维护网均为有线通信网，ZC与与VOBC之间采用无线通信网。除了维之间采用无线通信网。除了维护网外，都为双网。护网外，都为双网。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统43 ATC骨干网为光纤网，采用骨干网为光纤网，采用SDH技术，其技术，其他有线网在他有线网在SDH节点与节点与ATC骨干网连接。骨干网连接。 ATP子系

46、统应具备与其他相关子系统的通子系统应具备与其他相关子系统的通信功能（包括车地通信，以及向车载信功能（包括车地通信，以及向车载ATO传传送有关信息等），并应监督与其他子系统的通送有关信息等），并应监督与其他子系统的通信状态，在发生通信故障时实施紧急制动以保信状态，在发生通信故障时实施紧急制动以保证列车的安全运行。证列车的安全运行。 ZC子系统通信网和车载无线通信系统如子系统通信网和车载无线通信系统如前述，它们之间采用无线自由波（地下段）与前述，它们之间采用无线自由波（地下段）与波导管（地面段和高架段）传输。波导管（地面段和高架段）传输。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT

47、C 系 统441ATS通信网通信网 ATS通过通过100 Mbps以太网接口连接到正线以太网接口连接到正线车辆段停车场计算机联锁系统；车辆段停车场计算机联锁系统；ATS与联锁系统与联锁系统采用直接连接的方式，通过车站分机直接连接联锁采用直接连接的方式，通过车站分机直接连接联锁的上、下位机，同时在紧急站控时，保留目前的的上、下位机，同时在紧急站控时，保留目前的HMI（人机接口）直接连接到联锁的方式。（人机接口）直接连接到联锁的方式。 ATS通过通过100 Mbps以太网接口连接到以太网接口连接到ATP/ATO系统。系统。 ATS通过通过100 Mbps以太网接口连接到以太网接口连接到MSS（维护

48、支持）系统，基于（维护支持）系统，基于SNMP协议实现与协议实现与MSS的连接，向的连接，向MSS报告报告ATS的设备状态。的设备状态。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统452CBI网络网络 CBI网络如图网络如图8-20所示，联锁子系统配置两所示，联锁子系统配置两套冗余的通信传输通道，一套用于套冗余的通信传输通道，一套用于ATS子网，一套子网，一套用于用于ATP/ATO子网。子网。ATP/ATO子网实现与地面子网实现与地面ATP/ATO之间的安全信息交换、与车载之间的安全信息交换、与车载ATP/ATO之间的安全信息交换，以及相邻设备集中站之间的安全信息交换

49、，以及相邻设备集中站CBI之之间的信息交换。间的信息交换。ATS子网则实现子网则实现CBI与现地控制工与现地控制工作站之间的信息交换、现地控制工作站与作站之间的信息交换、现地控制工作站与ATS之间之间的信息交换、现地控制工作站与的信息交换、现地控制工作站与SDM（联锁维护（联锁维护工作站）之间的信息交换、工作站）之间的信息交换、CBI与与SDM之间的信息之间的信息交换、设备集中站交换、设备集中站CBI与非设备集中站现地控制工与非设备集中站现地控制工作站的信息交换。作站的信息交换。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统46 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章

50、实 用 的 AT C 系 统47 联锁机、现地控制工作站和系统维护台各提联锁机、现地控制工作站和系统维护台各提供两个网络接口，接入冗余的基于供两个网络接口，接入冗余的基于TCP/IP协议的协议的ATS子网，实现相互之间信息交换。同时，通过通子网，实现相互之间信息交换。同时，通过通信接口节点接人信接口节点接人ATC骨干网，实现和骨干网，实现和CATS（ATS控制中心）之间的信息交换。联锁控制中心）之间的信息交换。联锁A/B机通过另外机通过另外独立的两个网口接入冗余的独立的两个网口接入冗余的ATP/ATO子网，通过子网，通过通信接口节点接入通信接口节点接入ATC骨干网，实现和地面骨干网，实现和地面

51、ATP/ATO、车载、车载ATP/ATO、相邻、相邻CBI之间的信息之间的信息交换。这两套通信传输通道，均采用冗余的方式，交换。这两套通信传输通道，均采用冗余的方式，因此一旦冗余网络中的一条网络发生故障时，各子因此一旦冗余网络中的一条网络发生故障时，各子系统仍可以通过另一条网络进行通信。网路链接系统仍可以通过另一条网络进行通信。网路链接状态信息传递给状态信息传递给SDM子系统，便于现场人员及时子系统，便于现场人员及时奎询和维护。奎询和维护。 信号与通信概论信号与通信概论第 8 章 实 用 的 AT C 系 统488.2.5 主备用控制中心的切换主备用控制中心的切换 ATS子系统包括两个控制中心

52、：主用控制中心和备子系统包括两个控制中心：主用控制中心和备用控制中心。备用控制中心位于车辆段，其主要功能用控制中心。备用控制中心位于车辆段，其主要功能是在主用控制中心故障的情况下，允许备用控制中心是在主用控制中心故障的情况下，允许备用控制中心接管全线控制权，实现对全线的运营调度管理。在主接管全线控制权，实现对全线的运营调度管理。在主用控制中心正常的情况下，作为备用服务器，对全线用控制中心正常的情况下，作为备用服务器，对全线设备进行监控。也可以切换至培训模式，对调度员进设备进行监控。也可以切换至培训模式，对调度员进行离线培训。行离线培训。 每个控制中心可能处于两个状态每个控制中心可能处于两个状态“主控主控”、“非非主控主控”。“主控主控”代表该控制中心代表该控制中心CATS执行对线路的执行对线路的管理。管理。“非主控非主控”代表该控制中心代表该控制中心CATS只执行对线路只执行对线路状态的监视，不承担任何控制功能。各个地点的状态的监视，不承担任何控制功能。各个地点的ATS工作站可以选择连接到主用控制中心的工作站可以选择连接到