第七章 CBTC系統(tǒng)

1、第七章第七章CBTC系統(tǒng)系統(tǒng)第一節(jié)LCF-300型CBTC系統(tǒng)中國軌道交通技術(shù)展交控科技亦莊線照片，2010年11月18日車載ATO設(shè)備車載ATP3取2設(shè)備地面ATP安全計算機（2乘2取2）設(shè)備測速傳感器軌旁輔助定位系統(tǒng)定位及點式后備模式基于波導(dǎo)管的地車無線通信設(shè)備基于自由波的地車無線通信設(shè)備ATP/ATO由交控科技研制，ATS和計算機聯(lián)鎖由卡斯柯公司研制LCF-300型CBTC系統(tǒng)地面設(shè)備包括：ZC子系統(tǒng)、用于定位及點式后備模式的應(yīng)答器設(shè)備LCF-300型CBTC系統(tǒng)車載設(shè)備包括(VOBC)：車載ATP子系統(tǒng)、車載ATO子系統(tǒng)、車載無線設(shè)備一、 ZC（區(qū)域控制）子系統(tǒng) ZC子系統(tǒng)是CBTC系

2、統(tǒng)中ATP的軌旁部分，主要負(fù)責(zé)根據(jù)列車所匯報的位置信息以及聯(lián)鎖所排列的進(jìn)路和軌旁設(shè)備提供的占用/空閑信息，為其控制范圍內(nèi)生成移動授權(quán)。地面ATP安全計算機（2乘2取2）設(shè)備二、VOBC子系統(tǒng)車載子系統(tǒng)如圖P390 7-39車載設(shè)備構(gòu)成第二節(jié)西門子CBTC系統(tǒng)應(yīng)用于廣州地鐵4、5號線，北京地鐵10號線、南京地鐵2號線、上海地鐵8號線等等。廣州1、2，南京地鐵1號線應(yīng)用的是西門子準(zhǔn)移動閉塞系統(tǒng)，采用FTGS軌道電路。一、系統(tǒng)的構(gòu)成VICOS、TRAINGUARD MT、 SICAS三個子系統(tǒng)上海地鐵8號線信號系統(tǒng)配置二、系統(tǒng)功能三、原理（一）ATP1、列車間隔2、固定閉塞3、列車定位應(yīng)答器雷達(dá)道岔

3、位置的分界點4、運行模式：（二）ATO功能自動駕駛、速度控制、定點停車、車（屏蔽）門開關(guān)閉1、自動駕駛其他CBTC系統(tǒng)加拿大阿爾卡特 S40 ATC系統(tǒng)應(yīng)用于武漢城軌1號線、廣州地鐵3號線。（基于感應(yīng)環(huán)形電纜）上海軌道交通6、7、8、9、11，北京地鐵4號線，大興線（基于無線通信）法國阿爾斯通CBTC應(yīng)用于北京地鐵2號線和機場線。（以波導(dǎo)管方式），以無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膽?yīng)用于上海10號線。龐巴迪的CBTC應(yīng)用于天津地鐵2、3號線和深圳地鐵3號線。美國聯(lián)合道岔與信號國際公司 (USSI)的CBTC應(yīng)用于沈陽地鐵1號線、成都地鐵1號線、西安地鐵2號線、杭州地鐵1號線。單軌交通ATC系統(tǒng)單軌采用跨座式，重

4、慶單軌交通采用的是日本信號公司的ATP車載及軌旁設(shè)備。一、單軌交通信號的特點1、沒有鋼軌與鋼輪，不能依靠軌道電路2、單軌交通方式的道岔與鋼軌道岔完全不同，除使用單開道岔外，還使用三開、五開道岔，因此在聯(lián)鎖系統(tǒng)和道岔系統(tǒng)中必須進(jìn)行特殊處理和合理分工，才能確保行車安全。3、單軌交通方式基本采用高架線路，道岔非接通位置是懸空的。4、單軌交通方式的軌道大部分采用高強度混凝土梁，因此在制作混凝土梁的時候?qū)π盘栂到y(tǒng)安裝設(shè)備和敷設(shè)管線的部位必須進(jìn)行預(yù)留和預(yù)埋。二、單軌交通信號系統(tǒng)的主要設(shè)備重慶單軌較新線信號系統(tǒng)由列車自動防護(hù)（ATP）及列車位置檢測（TD）子系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖（CI）子系統(tǒng)和列車自動監(jiān)控（AT

5、S）子系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 1、列車自動防護(hù)（ATP）及列車位置檢測（TD）子系統(tǒng)（1）列車位置檢測TD地面設(shè)備發(fā)送校核信號（CH）檢查環(huán)線的完整性。CH信號的載頻為14.25 kHz，調(diào)制信號的頻率為97 Hz；車輛兩端的TD發(fā)送設(shè)備分別向軌道梁上的環(huán)線發(fā)送f1、f2信號(或稱車載信號)。其中f1信號的載頻為13.5 kHz，調(diào)制頻率為112 Hz；f2信號的載頻為15.0 kHz，調(diào)制頻率為112 Hz.在正常情況下，列車駛?cè)肽抄h(huán)線區(qū)段，列車頭部天線向該環(huán)線區(qū)段發(fā)送f1信號，使該區(qū)段的CH繼電器落下，同時，F(xiàn)1繼電器吸取，實現(xiàn)列車占用本區(qū)段的檢測；列車前行，車尾部駛?cè)朐搮^(qū)段時，車尾部天線向該區(qū)

6、段發(fā)送f2信號，F(xiàn)2繼電器吸??；列車?yán)^續(xù)前行，當(dāng)車頭部駛出該區(qū)段(出清)時F1繼電器落下，車尾部駛出該區(qū)段(出清)時，該區(qū)段CH繼電器吸取，F(xiàn)2繼電器緩放落下，確定列車出清該區(qū)段。當(dāng)車尾部駛?cè)胂乱粋€區(qū)段，使下一個區(qū)段的F2繼電器吸取。道岔區(qū)域（2）列車速度防護(hù)工作原理與傳統(tǒng)的軌道電路一樣。ATP地面設(shè)備根據(jù)位置、線路占用/出清等情況選擇限制速度信號，并將其發(fā)送給軌道環(huán)線。然后ATP車上設(shè)備通過列車的天線連續(xù)接收信號并解碼，一方面使機車信號機的速度燈點亮，另一方面將列車速度限制的信息傳送給ATP控制裝置。 低頻調(diào)制信號為16，19，22，25，28，31，34，41，54，63，72和78 Hz

7、，共12個頻率。各低頻信號的意義 運行模式。運行模式有5種 ：ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式采用帶機車信號顯示的調(diào)車模式；非ATP區(qū)段限制人工駕駛模式；ATP區(qū)段的限制人工駕駛模式；非限制人工駕駛模式。高鐵ATC系統(tǒng)一、歐洲ATC系統(tǒng)1、TVM430列車自動控制系統(tǒng) TVM430系統(tǒng)是基于TVM300發(fā)展起來的，是為法國國鐵公司高速列車開發(fā)地，此系統(tǒng)可以在不對列車制動性能提出更高要求的前提下，提高鐵路的運營能力。 系 統(tǒng) 型 號/安裝的列車型號TVM300/TGV-PSETVM300/TGV-ATVM430/TGV-RTVM430/TGV-NG最高時速/(km/h)270300300360閉塞制動

8、距離/m2100200015001500正常制動距離/m84001000075009000閉塞分區(qū)數(shù)/個4556最小運行間隔/min5432TVM430主要由三部分組成，即地面設(shè)備、地-車傳輸設(shè)備和車上設(shè)備。（1）地面設(shè)備地面設(shè)備的主要功能：通過軌道電路進(jìn)行列車檢測；列車間隔條件的計算、編碼，并向車上傳輸有關(guān)速度、目標(biāo)距離、坡度、網(wǎng)絡(luò)碼等數(shù)據(jù)信息。為了保證線路的連續(xù)性，還要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑牡孛嬷行摹?（2）數(shù)據(jù)傳輸通道TVM430擁有兩條地-車數(shù)字傳輸通道：一條是利用UM71調(diào)制軌道電路的連續(xù)式通道；另一條是利用環(huán)線的點式傳輸通道。 連續(xù)式通道信號信息通過27個低頻傳輸速度碼（目標(biāo)速度、瞬時

9、速度、限制速度）、目標(biāo)距離和坡度。 點式傳輸通道 為補充軌道電路傳輸?shù)男畔ⅲ谔攸c地方的軌道上鋪設(shè)點式環(huán)線。這樣做既可以保證機車啟動和停車功能，同時，也可監(jiān)督超越絕對停車信號標(biāo)志。 （3）車載設(shè)備根據(jù)軌道電路傳送來的信息，車載設(shè)備要為司機提供可靠的速度命令顯示，并進(jìn)行實際的列車速度控制。為此，車上使用一種速度表。在司機沒有按顯示速度運行的情況下，車載設(shè)備將自動啟動列車制動系統(tǒng)。 （3）速度控制曲線根據(jù)一次實時接收的閉塞分區(qū)長度碼及其它碼字信息，可以產(chǎn)生連續(xù)的速度變化模式的曲線，從而提供給司機更實際的速度變化信息 2、ETCS系統(tǒng) 在歐洲鐵路網(wǎng)上，各個國家的鐵路部門使用各自不同的信號制式管理列車

10、的運營，列車運行控制系統(tǒng)（ATP/ATC）多達(dá)十余種 。（1） ETCS系統(tǒng)構(gòu)成 ETCS系統(tǒng)主要由地面子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成 .地面子系統(tǒng)主要包括: 歐洲應(yīng)答器(Eurobalise)；軌旁電子單元(LEU)；無線通信網(wǎng)絡(luò)(GSM-R)；無線閉塞中心(RBC)；歐洲環(huán)線(Euroloop)；無線注入單元(Radio in fill unit)。車載子系統(tǒng)主要包括:ERTMS/ETCS車載設(shè)備；鐵路無線移動通信系統(tǒng)(GSM-R)；專用傳輸模塊(STM,即Specific Trans-mission Modules)。 (2) ETCS的分級 ETCS的最大特色之一是根據(jù)功能需求和運用條

11、件配置系統(tǒng)。用一個系統(tǒng),以分級的概念實現(xiàn)原為多個系統(tǒng),為一個目標(biāo)而完成的工作。ETCS從運用角度分為5級(0-3級、0+級)。 0級：ETCS車載設(shè)備+傳統(tǒng)列控系統(tǒng)。 0級主要是為了保證裝配ETCS車載設(shè)備的列車,能在沒有ETCS地面設(shè)備的線路、或尚不具備ETCS運營條件的線路上運行。 ETCS車載設(shè)備只顯示列車速度,并只監(jiān)督列車最大設(shè)計速度和線路最大允許速度。車載設(shè)備不提供機車信號功能,司機憑地面信號行車。 0+級(STM) 0+級主要是為了保證裝配ETCS車載設(shè)備的列車,在既有線運行時能夠提供通用機車信號功能。 1級：地面信號查詢應(yīng)答器軌道電路 裝備了ERTMS/ETCS的列車，在裝備有點

12、式傳輸設(shè)備歐洲應(yīng)答器Eurobalise的線路上運行，地面向列車傳輸?shù)男畔⑼耆揽縀urobalise，軌道電路只完成軌道區(qū)段的空閑/占用檢查和列車的完整性檢查。 該系統(tǒng)是典型的點式ATP 2級：軌道電路查詢應(yīng)答器GSM-R 司機完全依靠車載信號設(shè)備行車（可取消地面信號機）；通過GSM-R連續(xù)傳送列車運行控制命令，車地間可雙向通信；在點式設(shè)備的配合下，車載設(shè)備對列車運行速度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控； 該系統(tǒng)是基于移動通信的連續(xù)式ATP 依靠軌道電路或計軸設(shè)備檢查列車占用和完整性； 3級：查詢應(yīng)答器GSM-R 取消了傳統(tǒng)的地面信號系統(tǒng),列車定位和列車完整性檢查由地面無線移動閉塞中心RBC和列車完整性驗證系統(tǒng)

13、共同完成。點式設(shè)備、GSM-R是系統(tǒng)的主要設(shè)備。 保證各國的列車在歐洲鐵路網(wǎng)內(nèi)的互通運營，提高運輸效率。 歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)ERTMS是歐洲鐵路和歐洲信號工業(yè)在歐洲委員會的財政支持和國際鐵路聯(lián)盟UIC的支持下，經(jīng)過大約10年的工作得到的結(jié)果。 基于GSM-R無線傳輸方式的ETCS2系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，并已投入商業(yè)運營； 二、CTCS列控系統(tǒng) 為了適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，2003年10月，鐵道部已經(jīng)制定了中國列車控制系統(tǒng)(CTCS)技術(shù)規(guī)范總則(暫行)和相應(yīng)CTCS技術(shù)條件，CTCS列控系統(tǒng)的CTCS是Chinese Train Control System的縮寫，CTCS技術(shù)規(guī)范是參照歐洲列車運

14、行控制系統(tǒng)(簡稱ETCS)編制的。 1 CTCS系統(tǒng)由車載子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)組成。 2 CTCS基本功能 防止列車超速運行，包括列車超過進(jìn)路允許速度、線路結(jié)構(gòu)規(guī)定的速度、機車車輛構(gòu)造速度、臨時限速和緊急限速、鐵路有關(guān)運行設(shè)備的限速；能夠以字符、數(shù)字及圖形等方式顯示列車運行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離；能夠?qū)崟r給出列車超速、制動、允許緩解等表示以及設(shè)備故障狀態(tài)的報警；防止列車溜逸；3 CTCS應(yīng)用等級 針對中國鐵路不同的線路、不同的傳輸信息方式和閉塞技術(shù)，CTCS劃分為5個等級，依次為CTCS0CTCS4級，以滿足不同線路速度需求。 CTCS0級為既有線的現(xiàn)狀，即由目前使用的通用式機車信號

15、和運行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。CTCS1級為面向160kmh以下的區(qū)段，由主體機車信號和加強型運行監(jiān)控記錄裝置組成。它需在既有沒備的基礎(chǔ)上強化改造，達(dá)到機車信號主體化的要求，增加點式設(shè)備，實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控。 CTCS2級為面向提速干線和高速新線，采用車地一體化設(shè)計，基于軌道電路傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。適用于各種限速區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號機，機車乘務(wù)員憑車載信號行車。CTCS3級為面向提速干線、高速新線或特殊線路，基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運行控制系統(tǒng)。點式設(shè)備主要傳送定位信息。 CTCS4級為面向高速新線或特殊線路，是完全基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。地面

16、可取消軌道電路，不設(shè)通過信號機，由無線閉塞中心和車載驗證系統(tǒng)共同完成列車定位和完整性檢查.，實現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞。 4CTCS2系統(tǒng) CTCS 2級是基于軌道電路和點式信息設(shè)備傳輸列車運行許可信息并采用目標(biāo)距離模式監(jiān)控列車安全運行的列車運行控制系統(tǒng)，是一種點一連式列車運行控制系統(tǒng)。 人機接口地面應(yīng)答器STM天線BTM天線記錄器制動接口BTMSTM車載計算機記錄器制動接口BTMSTM車載計算機車站列控中心車站聯(lián)鎖軌道電路LEU車務(wù)終端信號樓動車組微機監(jiān)測微機監(jiān)測微機聯(lián)鎖CTCS2級列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 EB, SBDMI155Niveau 2STM STBY050100150200300250350

17、400安全計算機安全計算機BTM速度傳感器速度傳感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列車接口單元列車接口單元歐洲應(yīng)答器天線歐洲應(yīng)答器天線軌道電路軌道電路 傳感器傳感器繼電器接口繼電器接口STM列控車載系統(tǒng)組成 200kmh動車組ATP車載設(shè)備的工作模式ATP車載設(shè)備具備設(shè)備制動優(yōu)先（機控優(yōu)先）與司機制動優(yōu)先（人控優(yōu)先）兩種模式，通過ATP車載設(shè)備內(nèi)部設(shè)置選擇其中一種模式。ATP車載設(shè)備主要工作模式有完全監(jiān)控、部分監(jiān)控、目視行車、調(diào)車監(jiān)控、隔離模式等。 完全監(jiān)控模式當(dāng)車載設(shè)備具備列控所需的基本數(shù)據(jù)(軌道電路信息、應(yīng)答器信息、列車數(shù)據(jù))時，

18、ATP車載設(shè)備可工作在完全監(jiān)控模式。此時由ATP車載設(shè)備生成目標(biāo)距離模式曲線，通過DMI顯示列車運行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離等，控制列車安全運行。 部分監(jiān)控模式連續(xù)兩組及以上應(yīng)答器的線路數(shù)據(jù)丟失，列車在ATP車載設(shè)備已查詢到的線路數(shù)據(jù)末端前觸發(fā)常用制動，當(dāng)列車運行速度低于120km/h后，提供允許緩解提示，司機緩解后，ATP車載設(shè)備根據(jù)線路最不利條件，產(chǎn)生監(jiān)控速度曲線（最高限制速度120km/h），控制列車運行。目視行車模式當(dāng)ATP車載設(shè)備顯示禁止信號時，ATP處于目視行車模式。此時列車停車后，根據(jù)行車管理辦法(含調(diào)度命令)，ATP生成固定限制速度(20kmh)，列車在ATP監(jiān)控下運行，司機對安全負(fù)責(zé)。 調(diào)車監(jiān)控模式當(dāng)車列進(jìn)行調(diào)車作業(yè)時，司機經(jīng)過特殊操作后，轉(zhuǎn)為調(diào)車模式，ATP生成