项目7-2 CBTC系统-基于无线通信的CBTC系统课件讲解

PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/

内容九内容八内容七内容六内容五内容四内容三内容二内容一城市轨道交通列车运行控制系统主讲教师：黄玉萍联系方式题八项目七CBTC系统任务一CBTC系统概述基于无线通信的CBTC系统车地通信系统的方案与发展任务二任务三标题八项目七CBTC系统

学习目标了解CBTC系统。掌握CBTC系统的工作原理。掌握CBTC系统的组成。掌握西门子CBTC系统的结构、功能、原理及信息交换。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统西门子CBTC系统一、西门子CBTC系统的结构1.西门子CBTC系统由VICOS、SICAS、TRAINGUARDMT三个子系统构成。它们分为中央层、轨旁层、通信层、车载层四个层级，分级实现ATC功能。(1)VICOS。VICOSOC是车辆及基础设施控制和运营系统（运营管理系统）。(2)SICAS。SICAS主要包括列车进路计算机和车站操作员工作站。(3)TRAINGUARDMT。RAINGUARDMT系统包括ATP/ATO和通信设备。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统在车载结构中，两个相互独立的无线系统的列车单元（trainunit，TU）分别安装于列车前后的驾驶室内，作为轨旁无线单元的通信客户端。这两个TU通过一个点对点的以太网连接，不间断地相互通信。同时，这两个TU分别连接到列车前后的列车控制系统上，如图6-5所示。图6-5车载通信链路标题八任务二基于无线通信的CBTC系统西门子CBTC系统的功能2.ATS功能。ATS功能包括自动进路排列（automaticroutesetting，ARS）功能、自动列车调整（automatictrainregulation，ATR）功能、列车监督和追踪（trainmonitoringandtracking，TMT）功能、时刻表（timetable，TT）功能、控制中心HMI功能和报告、报警与文档等功能。(1)(2)联锁功能。联锁功能包括联锁轨道空闲处理（trackvacancyprocessing，TVP）、进路控制、道岔控制（pointcontrol，PC）和信号控制（signalcontrol，SC）等功能。联锁设备与ATS系统相结合，可以实现中央ATS和联锁设备的两级控制功能。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统ATP/ATO除了有ATP轨旁、通信、ATP/ATO车载等主要功能外，还改进和增加了以下功能：①不使用PTI的信息交换，相应的功能可以通过双向通信通道在CTC实现。②适应线性电机系统的线路条件，满足与线性电机接口的新要求。③提供ATO的冗余。④ATO控制列车的原理适应移动闭塞的要求。(3)ATP/ATO功能。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(4)列车检测功能。信号系统具有完善的远程故障自诊断功能，对全线的中央设备、车站设备、轨旁设备、车载设备及车地通信设备进行实时监督和故障报警，能准确检测到可更换单元（插拔件）等，便于及时更换，并能根据用户的需要经通信传输通道在车辆段维修中心实施远程故障报警和故障诊断。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统西门子CBTC系统的特点3.

可升级、降级。混合运行。可扩展性。适应性。连续式通信方式和点式通信方式并存。12345标题八任务二基于无线通信的CBTC系统通信级别4.1在连续式通信级的条件下，TRAINGUARDMT提供最先进的基于移动闭塞原理的列车安全运行。23点式通信级可以作为连续式通信级的后备模式，或在部分对于列车行车间隔有较低要求、允许使用固定闭塞的线路上使用。当连续式通信级或点式通信级发生故障时，作为降级运行模式，可由LED信号机系统为列车提供全面的联锁防护。连续式通信级。点式通信级。联锁级。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统无线通信系统是基于严格的分层概念建立的，允许根据项目进行特定的调整，以适应不同的应用、标准、技术和组件。无线通信系统具有完全冗余的结构及满足实际要求的可用性。无线通信系统的结构如图6-6所示。无线通信系统的配置方案5.图6-6无线通信系统的结构标题八任务二基于无线通信的CBTC系统在列车上，两个列车单元中的任意一个使用两个相互独立的列车无线单元，通过空中链路冗余地连接到轨旁AP。无线通信系统使用三个频道（f1、f2、f3），不同频道的覆盖范围重叠，而相同频道的覆盖范围分开，如图6-7所示。图6-7轨旁接入点和频带的排列标题八任务二基于无线通信的CBTC系统阿尔卡特SeltracS40CBTC系统二、基于感应环线通信的SeltracS40CBTC系统1.(1)系统组成。①SMC。②VCC。③轨旁设备。④车载设备。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(2)系统的基本工作原理。基于感应环线通信的移动闭塞系统能实现90s的最小运行间隔。后续列车与前一列列车的安全间隔距离是根据列车当前的运行速度、制动曲线及列车在线路上的位置而动态计算出来的。由于列车位置的定位精度较高，因此，后续列车可以在该线路区段上以最大允许速度安全地接近前一列列车最后一次确认的尾部位置，并与之保持安全距离，如图6-8所示。图6-8移动闭塞目标点示意图标题八任务二基于无线通信的CBTC系统当列车靠近目标点的时候，VOBC做出反应，按控制器可预选的四级（0级、1级、2级、3级）选择常用制动率中的一种对列车进行制动控制，使其停车或限速。当列车前行可能超出目标点时，使用紧急制动，如图6-9所示。图6-9列车目标点扫描标题八任务二基于无线通信的CBTC系统①管理层。管理层的功能由系统管理中心和SMC车站工作站实现。②控制层。每个区域由一套VCC控制。VCC以前一列列车尾部最后一次确认的位置为基础，并考虑到道岔故障、区段封锁等，通过列车跟踪和移动授权这两个功能使列车自动运行。③执行层。执行层的功能由车站控制器、VOBC、感应环线通信系统等实现。(3)系统的功能及其实现。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统基于无线通信的SeltracS40CBTC系统2.

(1)无线SeltracS40CBTC系统概述。基于无线通信的SeltracS40CBTC系统主要有列车自动监控系统、数据通信系统、区域控制器、车载控制器及驾驶员显示等子系统。混合运行模式可以使用以下一种或多种方式：①在CBTC区域内经常性的有计划的运营模式。②在CBTC区域内偶尔的没有计划的运营模式。③在新的CBTC系统投入使用时的转换期间。④CBTC车载设备发生故障时。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(2)无线SeltracS40CBTC系统的结构。无线SeltracS40CBTC系统的区域控制如图6-10所示。每个区域控制器最多能控制30列列车，ATS最多能控制150列列车。图6-10无线SeltracS40CBTC系统的区域控制标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(3)无线SeltracS40CBTC系统的设备组成与功能实现。无线SeltracS40CBTC系统主要包括控制中心设备、车站设备、车载设备、车辆段设备、试车线设备、数据通信系统、无线局域网等。无线CBTC数据通信系统结构框图如图6-11所示。图6-11无线CBTC数据通信系统结构框图标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(4)线路示意图的数据库表示。基于无线通信的CBTC系统，轨旁定向天线与车载天线之间通过无线基站蜂窝网进行信息交换。无线基站蜂窝网采用重叠方式布置，保证信息的不间断交换。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统①紧急关闭按钮。②站台屏蔽门。(5)系统接口③其他系统。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(6)系统的可靠性。为了提高系统的可靠性，应采用冗余的骨干网络、冗余的轨旁网络和冗余的无线网络，如图6-12所示。图612冗余的网络标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(7)数据通信的安全性。采用无线通信，数据通信是公开化的，因此必须保证数据通信的安全。无线CBTC数据通信系统的安全结构如图6-13所示。图6-13无线CBTC数据通信系统的安全结构标题八任务二基于无线通信的CBTC系统阿尔斯通CBTC系统三、技术特点1.技术特点(1)高安全性和可靠性。(2)最佳运行间隔。(3)易扩展性。(4)高可维护性。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统主要技术指标2.(1)ATS响应时间。设备状态变化至ATS控制中心显示应不大于2s，命令发出至被控系统开始执行应不大于2s。(2)所有安全系统导致危险侧的故障率应低于1×10-9/h。(3)可靠性指标。对于平均无故障时间（meantimebetweenfailure，MTBF），系统计算机的单机单通道可以达到2×105h，主要外围设备可以达到1×105h。(4)可用性指标。ATP/ATO各子系统可用性指标可以达到99.999%。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统(4)可用性指标。ATP/ATO各子系统可用性指标可以达到99.999%。(5)ATO站台设计停车精度在±0.5m范围内时，正确率为99.999%；ATO站台设计停车精度在±0.3m范围内时，正确率为99.99%。(6)非期望（非正常）列车紧急制动发生率小于0.015%。(7)热备切换时间不影响设备工作的连续性，可做到无扰切换。(8)列车到达折返站能可靠实现自动折返的正确率不低于99.99%。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统系统组成3.UrbalisTM系统包括控制中心设备、车站及轨旁设备、车辆段设备、车载设备、维修管理设备、试车线设备、培训设备和其他设备。标题八任务二CBTC系统的主流工作方式车-地通信系统4.

(1)波导天线。波导管是能传输电磁波的金属管，简称波导。(2)无线协议。UrbalisTM通信完全符合CENELECEN50129-2规范。(3)对于无线TX网络，内部安全层的嵌入式结构包括：双24算术编码策略，带48位的循环冗余码校验（cyclicalredundancycheck，CRC），确保防护的误码率低于2-40；外部16位或32位CRC编码的BCH层（<2-16）；数据域中的地址能确保真实性；通过特定数据域并在算术24CRC域中进行两个不同编码扰乱，得到双时间戳（也称为双向环路时间）。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统轨道交通信号4G移动通信四、LTE车地无线通信系统1.目前，国内外轨道交通CBTC车地无线通信系统基本上都采用TETRA、Wi-Fi、WLAN等技术，它相比传统的信号系统有很大的优势，但也存在一些无法克服的技术难题，如CBTC信号系统、PIS（CCTV）中车地信息传输均独立设置的WiFi系统。LTE车地无线通信系统可以实现CBTC信号、乘客信息、视频监控等系统功能。通过车地无线通信4G、LET系统整合到一个平台上进行传输，还可以承载专用无线集群车地通信和信号车地无线通信，建设类似于高速铁路的GSMR一样的综合车地无线传输平台——LTE无线宽带传输系统，实现信息平台的统一，避免重复建设，节省投资。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统LTE车地无线通信系统的组成与优势2.下面以TD-LTE方案对LTE车地无线通信系统的组成与优势进行说明。轨道交通通信与信号系统一般包含通信系统和信号系统两个部分。具体组成方式如图6-14所示。图6-14轨道交通通信与信号系统的组成方式标题八任务二基于无线通信的CBTC系统通信系统又可以分为专用通信系统、乘客信息系统、公安通信系统和商用通信系统。各系统的通信方式及业务功能见表6-1。表6-1各系统的通信方式及业务功能标题八任务二基于无线通信的CBTC系统TD-LTE车地通信解决方案3.TD-LTE车地通信解决方案不但可以作为列车自动运行方面有效的通信传输手段，保证调度中心对列车运行状态进行实时监控，获取列车运行中的乘客流量等实时信息，还可以凭借LTE技术宽带传输和低时延的特点，完成车厢、驾驶室内实时的高清监控视频回传。此外，基于LTE技术的轨道交通无线通信解决方案还可以为乘客实时提供新闻、广告、电视节目等。标题八任务二基于无线通信的CBTC系统方案特点4.

(1)扁平化的网络。LTE网络采用了演进型NodeB（evolvednodeB，eNodeB）和演进型分组核心网（evolvedpacketcore，EPC）两层扁平的网络架构，满足了低时延、低复杂度和低成本的要求，适应了移动互联网数据业务发展的需要。(2)极高的切换成功率及接通成功率。LTE可以很好地规避多普勒频移及切换带来的问题，提高覆盖质量和业务质量。(3)完成高速数据业务。LTE技术在20MHz的带宽下可以实现下行峰值速率大于100Mb/s，上行峰值速率大于50Mb/s，完全满足多媒体业务实时双向交互的需要。(4)满足列车运行信号系统数据安全、高效、可靠的传输要求。标题八任务三车地通信系统的方案与发展CBTC车地通信技术一、GSM-R、WLAN、WiMax和TETRA的对比1.表6-2GSM-R、WLAN、WiMax和TETRA技术性能指标的对比标题八任务三车地通信系统的方案与发展续表标题八任务三车地通信系统的方案与发展裂缝波导、漏泄电缆和WLAN的对比2.表6-3裂缝波导、漏泄电缆和WLAN的比较标题八任务三车地通信系统的方案与发展CBTC系统的现状与发展趋势二、CBTC系统的现状1.（2）设备匹配问题。国外精密设备与国产设备间存在不能完全协调运行的情况。无线系统室外设备的运行稳定问题。①室外设备经常损坏。②室外波导管故障。计轴系统容易被外界物体干扰。在某地铁的实际运营过程中，经常出现夜间施工而影响了计轴室外设备，造成了轨道占用，影响正常运营。软件维护问题及工程协调配合问题。（1）

（3）

（4）标题八任务三车地通信系统的方案与发展当前，列车运行最主要的需求是在保证安全的前提下提高运能，并进一步提高乘客的出行满意度。为此，未来的CBTC系统应该能够解决