城市轨道交通ATC系统课件：CBTC概述

CBTC系统概述

CBTC系统概述01一、CBTC二、基于柜间电缆的CBTC三、基于无线通信的CBTC系统CBTC02目前，CBTC

是我国城市轨道交通的主流信号制式。正在使用的

CBTC

型号iCMTC

型

CBTC

系统、LCF:300

型

CIE1C

系统、NTRC-l

型CBTC

系统，也有引进的西门子CMTC

系统、SelTrac

S40CBTC

系统、UrbalisTM

型

CBTC

系统、USS

CBTC

系统、CITYFL0650型

CBTC

系统和

SPARCS

型

CBTC

系统。CBTC02CBTC

系统是基于通信的列车控制系统，它采用感应通信或无线通信技术，实现了车-地间双向、大容量的信息传输,构成新型列车控制系统，是实现移动闭塞制式的最佳技术手段CBTC综合利用3C[计算机技术（Computer）、通信技术(Communication）和控制技(Control)]技术代替轨道电路技术，在真正意义上实现了列车运行的闭环控制。采用感应信或无线通信可以达到连续通信的目的，能够提供连续的列车安全间隔保证和超速防护，在车控制中具有更好的精确性和更大的灵活性，并能更快地检测到故障点。而且，移动闭塞可根据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度,尽可能缩小列车运行间隔，提高行车密度。此外，这种系统与传统系统相比将大大诚少沿线设备，安装维修方便，有利于降低运营成本。CBTC02CBTC

系统的基本特征是列车与地面之间有各种类型的无线双向通信。

CBTC

是一种采用先进的通信、计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式的列车控制系统，是基于“通信”的移动闭塞，该系统的使用代表着目前世界上列车运行控制系统的发展趋势较以往系统具有更大的优越性，具体体现如下：

(1)实现列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大(2)减少轨旁设备，便于安裝维修，有利于紧急状态下利用线路作为人员疏散的通道有利于降低系统全寿命周期内的运营成本。CBTC02(3)便于编短列车编组、高密度运行，可以缩短站台长度和端站尾轨长度，提高服务质量降低土建工程投资;交现线路列车车双向运行而不增加地面设备，

有利于线路故廠成特殊时的反向运行控制。

(4)可适应各种车型、各种车速的列车，闭寒系统地对行车信息跳变的做点，以而提高了列车还行的严格性，增加乘客的舒适度。

(5)可以实现节能控制、优化列车运行统计处理、缩短运行时分等多目标控制CBTC02(6)移动附密系统，龙其是采用高速数据传输方式的系统，将带爽信息利用的增值和功能的扩展，有利于现代化水平的提高。

(7)确立“信号通过通信”的新理念，使列川车与地面(轨旁)紧密结合、整体处理，改变以往车-

地相互隔离、以车为主的状态。(8)由于移动闭塞系统具有很高的实时性和响应性的要水,因此，其对系统的完整性要求高于其他制式的闭塞方式,系统的可靠性也应具有更高要求。

(9)系统传输的可

靠性和安全性是系统关注的核心，龙其是利用自由空间波传输信息的基于无线的移动闭塞系统，其可靠性和安全性的要求更高。CBTC02系统结构

这类

ATC

系统主要由控制中心设备、轨间传输电缆及车载设备组成，如图4-1

所示。CBTC02(1)柜间电缆CBTC02(2)中继器中继器是控制中心与轨间电缆之间的中间环节,它的功能是把控制中心的命令通过轨问电缆传给列车，将列车信息传到控制中心。来自控制中心的信息是数字频率调制信号，传输速率是1200

bit/

s。CBTC02基本原理

在控制中心内按地理华标存储了各种地面信息(如线路坡度、曲线半径、道岔位置，缓行区段的位置与长度等）。此外，经过联锁装置，将沿线的信号显示、道岔位置、列车的有性能（车长、制动率、所在位置、实时速度等）不断地经由轨问电缆传至控制中心。控制中心内的算机计算出在它管辖的区

段上每一列车当前的最大允许速度，再经由轨间电缆传至相应列车实现速度控制。采用轨间电缆的列车速度自动控制的原理如图46

所示CBTC02CBTC02感应环线通信的移动闭塞系统，能实现90s的最小运行问隔。后线列车与前一列车的安全间隔距离是根据列车

当前的还行速度、制动曲线，以及列车在线路上的位置而动态计算出米。由于列车位置的定位精度，因此，后后续列车可以在该线路区段，以最大允许速度安全地接近前列车最后一次确认的尾部位置，并与之保持安全制矿距离。如因4-7

所示。CBTC02CBTC023.

系统软件

系统软件结构如图

4-9所示02典型无线移动闭塞系统的系统结构如图

4-10

所示。该系统以列车为中心，其主要子系统包括：区域控制器、车载控制器、列车自动监控(中央控制）、数据通信系统和司机显示等。基于柜间电缆的CBTC022.基本原理

无线

CBTC

系统利用无线通信的方式传输信息。地面编码器生成编码信息，通过天线向车上发送。信号显示控制接口负责检测要发送的信号显示，并从已编程的数据中选出有用数据送编码器,同时选出与限制速度、坡度、距离等有关的轨道数据。编码器用高安全度的代码将这些数据编码，经过载波调制，馈送至无线通道向机车发送。车上接收设备接收限制速度坡度、距离后，由车载计算机计算出目标速度,对列车进行监控。用无线通道实现地一车数据传输的

ATC

才是真正意义上的移动闭塞。基于柜间电缆的CBTC02典型的移动闭塞线路中,线路被划分为若干个区域，每一个区域由一定数量的线路单元组成。区域的组成和划分预先定义，每一个区域均由本地控制器和通信系统控制。基于柜间电缆的CBTC基于柜间电缆的CBTC02列车定位原理

系统可以测定计算走行距离，并通过里程计进行累积，在列车初始位置的基础上通过速度传感器实现列车的持续定位，并利用线路上的应答器对列车位置进行校准以实现列车的高精确定位,定位误差达到1m。列车位置信息包括列车两端的位置和方向。基于无线通信的CBTC系统02(1)列车初始定位

当无线通信正常时,列车上电即可通过无线测距定位的功能进行一个初生定位，此时列车只要收到一个有效应答器的报文即可准确定位。当无线通信故障时，由于系统采用地面数据库的方式,列车只要收到信号机相连的有源应答器的允许信号编码，即可升级为点式

ATP模式行车。(2）无线测距定位

接通车载

ATP

设备电源后就可以通过无线测距获得列车位置，分别使用两端的车载传感器

VRS

与对应的2个地面传感器

WRS

进行无线测距。使用从2个

WRS

获得的测距结果画2个圆，其交叉点判断为车头和车尾的位置，如图4-12

所示。基于无线通信的CBTC系统02基于无线通信的CBTC系统025.

闭塞原理

(1)安全保护

与基于由固定轨道电路间隔的固定闭塞不同,轨旁

ATP

为轨道上的每列列车建立一个可根据列车位移运动的虚拟安全范围，这种称为自动防护(AP)的安全范围也被称为移动闭塞区，如图4-16所示。基于无线通信的CBTC系统02（2)列车间隔保护

轨旁

ATP是负责列车间隔的子系统，车载

ATTP/ATO

负责根据轨旁

ATP/ATO

给出的安全限制驾驶列车。

由于轨旁

ATP/ATO

为区城内每辆列车建立一个

AP，车载

ATP/ATO

知院任何时刻每个自动保护在线路上的位置，因此可进行列车问隔保护。基于无线通信的CBTC系统026.

基本列车控制等级

CBTC

系统提供三和基本列车控制等级：CBTC、点式

ATP、人工模式。每一个等级基于各个列车控制子系统的运行状态提供相应的操作和性能。(1)CBTC-完整的系统操作和性能(2)点式

ATP-降级的系统操作和性能(3)人工控制--最低等级的系统操作和性能7.通信级别

通信级别分为三级：连续式通信级、点式通信级和联锁级。三级通信级别对应于三种基本列车控制等级。基于无线通信的CBTC系统02无线通信方式有波导

(1)波导通信(2)空间自由波通信基于无线通信的CBTC系统02每个基站由与相关无线网络连接的接入点组成，这两个接入点通过光纤与骨干网连接。基于无线通信的CBTC系统02对于支持集群功能和数据功能业务的

LTE-M

系统架构，基于

B-TrunC

架构，由无线终端集群基站、集群核心网

调度台和运营与支撑子系统组成，如图4-21

所示基于无线通信的CBTC系统029.计轴设备CBTC

系统配置计轴作为次级列车占用检测设备，连续地对线路的占用/空闲进行安全可靠的检测。区域控制器结合计轴区

段的占用/空闲信息及列车位置信息确定在

CBTC

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。基于无线通信的CBTC系统029.计轴设备基于无线通信的CBTC系统0210.

系统的可靠性为提高系统的可靠性，采用冗余的骨子网络、冗余的轨旁网络和元余的无线网络，如图4-23

所示。基于无线通信的CBTC系统0211.

数据通信的安全性

由于采用无线通信，所以使数