《CBTC控制系統(tǒng)》課件

CBTC控制系統(tǒng)CBTC（Communication-BasedTrainControl）控制系統(tǒng)是現(xiàn)代城市軌道交通的核心技術(shù)之一。該系統(tǒng)利用先進的通信、信號處理和控制技術(shù)，實現(xiàn)列車運行的自動化和安全運行。CBTC系統(tǒng)概述CBTC系統(tǒng)簡介CBTC是基于通信的列車控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代軌道交通控制系統(tǒng)的核心技術(shù)。它利用無線通信技術(shù)，實現(xiàn)列車自動駕駛和列車運行的實時監(jiān)控。CBTC系統(tǒng)功能CBTC系統(tǒng)能夠自動控制列車的速度、加減速、運行間隔、以及列車開門和關(guān)門等操作。CBTC系統(tǒng)特點1自動化程度高自動駕駛、自動制動、自動開門，提高效率，減少人為錯誤。2安全可靠性高多重安全保障機制，故障診斷和處理能力強，防止事故發(fā)生。3運能效率高縮短列車運行間隔，提高列車運行速度，提高運能效率。4運營成本低減少人工需求，節(jié)約能源消耗，降低運營成本。CBTC系統(tǒng)組成軌道交通控制中心負責整個CBTC系統(tǒng)的運行管理和監(jiān)控。列車控制系統(tǒng)負責控制列車的運行，包括速度、制動、門控等。通信網(wǎng)絡(luò)連接各個子系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的傳輸和交互。軌道設(shè)備包括軌道、道岔、信號機等，為列車運行提供基礎(chǔ)設(shè)施。ATP系統(tǒng)自動列車保護系統(tǒng)ATP系統(tǒng)是CBTC系統(tǒng)中最重要的組成部分之一。它主要負責列車運行安全，防止列車超速、誤入禁區(qū)以及其他危險情況的發(fā)生。實時監(jiān)控ATP系統(tǒng)實時監(jiān)控列車運行狀態(tài)，并根據(jù)軌道線路信息和列車運行參數(shù)，發(fā)出各種安全指令。緊急制動當發(fā)生緊急情況時，ATP系統(tǒng)會自動啟動緊急制動，確保列車安全停止。ATO系統(tǒng)自動列車運行系統(tǒng)ATO是列車控制系統(tǒng)的重要組成部分，負責自動駕駛列車，實現(xiàn)列車自動運行。精確控制ATO系統(tǒng)通過精確控制列車的速度、加速度和制動，確保列車安全、平穩(wěn)、準點運行。提高效率ATO系統(tǒng)可以提高列車運行效率，減少人工操作，并提高乘客舒適度。ATS系統(tǒng)自動列車調(diào)度系統(tǒng)ATS是自動列車調(diào)度系統(tǒng)的簡稱，是CBTC系統(tǒng)中的一個重要組成部分。信號控制ATS負責控制列車運行的信號，確保列車安全運行。軌道分配ATS負責將軌道分配給不同列車，以優(yōu)化列車運行效率。列車調(diào)度ATS負責根據(jù)預定的列車運行計劃進行調(diào)度，確保列車按時運行。ATP子系統(tǒng)1列車運行控制確保列車安全運行2列車調(diào)度控制優(yōu)化列車運行效率3信號控制管理軌道上的信號系統(tǒng)4列車通信與列車進行數(shù)據(jù)交換ATP子系統(tǒng)是CBTC的核心組成部分。ATP系統(tǒng)主要負責列車運行的控制和管理，包括列車運行控制、列車調(diào)度控制、信號控制和列車通信等功能。ATP子系統(tǒng)組成11.軌道電路軌道電路是ATP系統(tǒng)的重要組成部分，用于監(jiān)測列車位置，并向列車提供信號。22.軌道邊信號機軌道邊信號機向列車司機顯示列車運行的許可，包括限速和禁止信號。33.列車控制單元列車控制單元接收軌道電路和軌道邊信號機的信號，并控制列車的速度和運行模式。44.列車無線通信系統(tǒng)列車無線通信系統(tǒng)用于將軌道電路和軌道邊信號機的信息傳送到列車控制單元。ATP子系統(tǒng)功能列車運行狀態(tài)監(jiān)控實時監(jiān)測列車速度、位置、運行方向等關(guān)鍵信息，確保列車安全運行。列車運行控制根據(jù)線路條件和運行計劃，自動控制列車速度、加速、減速和停車。列車故障診斷對列車故障進行識別和診斷，并及時向司機和地面控制中心發(fā)出報警。列車安全保護提供多種安全保護功能，防止列車發(fā)生超速、碰撞或其他危險事件。ATO子系統(tǒng)1列車自動駕駛自動控制列車運行2列車自動制動自動控制列車速度3列車自動門控自動控制車門開閉ATO子系統(tǒng)是CBTC系統(tǒng)的重要組成部分，負責實現(xiàn)列車自動駕駛功能。ATO子系統(tǒng)通過接收來自ATP子系統(tǒng)的速度指令，控制列車加速、減速、制動和?？俊TO子系統(tǒng)組成ATO計算機系統(tǒng)ATO計算機系統(tǒng)負責接收來自ATP和ATS系統(tǒng)的指令，并控制列車的加速、減速、制動等操作。ATO制動系統(tǒng)ATO制動系統(tǒng)根據(jù)ATO計算機系統(tǒng)的指令，控制列車的制動系統(tǒng)，實現(xiàn)列車安全、可靠的制動。ATO車門系統(tǒng)ATO車門系統(tǒng)根據(jù)ATO計算機系統(tǒng)的指令，控制列車的車門系統(tǒng)，確保乘客安全上下車。ATO駕駛室ATO駕駛室是列車司機操作列車的場所，提供ATO系統(tǒng)狀態(tài)信息和操作界面。ATO子系統(tǒng)功能自動駕駛功能ATO子系統(tǒng)可根據(jù)預定的運行計劃自動控制列車加速、減速、制動、開門和關(guān)門等操作，無需人工干預。自動列車運行ATO子系統(tǒng)能夠根據(jù)信號系統(tǒng)提供的指令，自動控制列車在軌道上安全運行，包括平穩(wěn)起動、加速、減速、停車等操作。ATS子系統(tǒng)自動列車監(jiān)管系統(tǒng)ATS是CBTC系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵子系統(tǒng)，負責對列車運行進行實時監(jiān)管和安全控制。實時監(jiān)控ATS系統(tǒng)收集列車運行數(shù)據(jù)，包括速度、位置、狀態(tài)等，進行實時監(jiān)控和分析。安全保障ATS系統(tǒng)通過安全算法和邏輯判斷，對列車運行進行實時監(jiān)控和干預，確保列車的安全運行。故障處理在出現(xiàn)故障或緊急情況時，ATS系統(tǒng)會及時發(fā)出警報并采取相應的安全措施。ATS子系統(tǒng)組成中央控制臺ATS中央控制臺集中管理信號系統(tǒng)，包括信號機、軌道電路和道岔控制。信號機信號機是ATS系統(tǒng)的核心設(shè)備，用于向列車提供運行指示信息。聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)負責協(xié)調(diào)信號機、道岔和軌道電路，確保列車安全運行。軌道電路軌道電路用于檢測軌道上是否有列車，并向ATS提供列車位置信息。ATS子系統(tǒng)功能列車調(diào)度ATS子系統(tǒng)負責協(xié)調(diào)列車運行，確保安全距離和列車間隔。信號控制控制軌道上的信號燈，指示列車是否可以繼續(xù)行駛或停止。線路管理管理線路的占用狀態(tài)，避免列車沖突和事故。故障處理在發(fā)生故障時，ATS子系統(tǒng)能夠迅速處理故障，并采取相應措施。CBTC系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)CBTC系統(tǒng)采用以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的通信網(wǎng)絡(luò)，確保列車運行的實時性和可靠性。通信網(wǎng)絡(luò)連接各種子系統(tǒng)，例如ATP、ATO、ATS等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制指令的傳遞。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括核心網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、列車網(wǎng)絡(luò)等，分層級管理，保證數(shù)據(jù)安全和高效傳輸。CBTC系統(tǒng)通信架構(gòu)CBTC系統(tǒng)通信架構(gòu)是整個系統(tǒng)安全、可靠運行的關(guān)鍵。通信架構(gòu)主要包括車地通信、車間通信和地面通信。車地通信主要用于列車與地面控制中心的通信，保證列車的安全運行。車間通信主要用于列車之間的通信，確保列車之間的安全距離。地面通信主要用于地面控制中心與各個子系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的協(xié)調(diào)和管理。CBTC系統(tǒng)通信協(xié)議11.協(xié)議類型CBTC系統(tǒng)使用多種通信協(xié)議，包括以太網(wǎng)、無線通信、串行通信等。22.數(shù)據(jù)格式協(xié)議定義了數(shù)據(jù)格式，確保不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換一致性。33.通信安全協(xié)議采用加密和身份驗證機制，確保數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。44.兼容性協(xié)議需要兼容不同供應商的設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)互通。CBTC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)位置感知技術(shù)利用多種傳感器，例如GPS、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、車載里程計、軌道碼等，實現(xiàn)對列車位置的精確感知。位置感知技術(shù)是CBTC系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)，確保列車在軌道上的準確定位。移動區(qū)塊技術(shù)根據(jù)列車運行情況，動態(tài)劃分軌道區(qū)段，實現(xiàn)對列車運行空間的靈活管理。移動區(qū)塊技術(shù)提高了軌道容量，降低了列車運行的風險，優(yōu)化了列車運行效率。列車控制算法利用計算機控制算法，對列車運行進行精確控制，實現(xiàn)自動駕駛和安全運行。列車控制算法是CBTC系統(tǒng)的核心，確保列車安全、高效、舒適地運行。位置感知技術(shù)GPS定位利用衛(wèi)星信號確定列車位置，精度高，覆蓋范圍廣。軌道里程標通過軌道上的里程標，精準測量列車位置。無線信標在軌道上安裝無線信標，接收信號確定列車位置。傳感器利用車載傳感器，例如陀螺儀和加速度計，輔助定位。移動區(qū)塊技術(shù)動態(tài)分配根據(jù)列車運行情況，動態(tài)分配軌道區(qū)塊，提高軌道容量和效率。安全保障每個區(qū)塊獨立運行，確保列車安全運行，防止沖突和事故發(fā)生。靈活調(diào)度靈活調(diào)整區(qū)塊大小和位置，優(yōu)化列車運行路徑，提高運行效率。列車控制算法速度控制算法通過控制列車加速和減速，確保安全運行，并提供舒適的乘坐體驗。距離控制算法用于維護列車之間的安全距離，防止碰撞，并優(yōu)化列車運行效率。線路控制算法根據(jù)線路條件，包括信號、坡度和曲線，調(diào)整列車速度，以確保安全和效率。緊急制動算法在緊急情況下，快速而有效地啟動列車制動系統(tǒng)，以防止事故發(fā)生。CBTC系統(tǒng)設(shè)備軌道電路軌道電路用于檢測列車位置，并向列車提供安全信息。列車控制裝置列車控制裝置包括列車速度控制、制動系統(tǒng)、信號系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)用于在列車、軌道、控制中心之間傳輸數(shù)據(jù)?？刂浦行目刂浦行挠糜诒O(jiān)控和控制整個CBTC系統(tǒng)，包括列車調(diào)度、安全管理等。CBTC系統(tǒng)設(shè)備配置中央控制中心包含控制臺、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，用于監(jiān)控和控制整個系統(tǒng)。車站設(shè)備包括車站信號機、軌道電路、平臺顯示系統(tǒng)等，用于控制列車運行。列車設(shè)備包括列車控制單元、車門控制系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)等，用于實現(xiàn)列車自動運行。通信網(wǎng)絡(luò)包括無線通信系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)等，用于傳輸控制信號和數(shù)據(jù)。CBTC系統(tǒng)設(shè)備通信11.車載設(shè)備通信車載設(shè)備之間，包括ATP、ATO、ATS等子系統(tǒng)，通過高速以太網(wǎng)或CAN總線進行通信。22.車地通信車載設(shè)備與地面站之間通過無線通信方式，例如GSM-R或TETRA。33.地面站設(shè)備通信地面站各子系統(tǒng)之間，以及地面站與外部系統(tǒng)，如調(diào)度系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等，通過光纖或以太網(wǎng)進行通信。CBTC系統(tǒng)安全性1多重安全機制CBTC系統(tǒng)采用多重安全機制，例如冗余設(shè)計、故障檢測和安全監(jiān)控，以確保列車安全運行。2安全認證CBTC系統(tǒng)必須通過嚴格的安全認證，例如EN50128、IEC61508等，以確保其安全性符合國際標準。3故障處理機制CBTC系統(tǒng)設(shè)計了完善的故障處理機制，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理系統(tǒng)故障，防止安全事故發(fā)生。4安全測試CBTC系統(tǒng)在投入使用前，需要進行嚴格的安全測試，以驗證其安全性。CBTC系統(tǒng)可靠性冗余設(shè)計CBTC系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，保證關(guān)鍵設(shè)備和線路的備份，即使出現(xiàn)故障也能保證系統(tǒng)的正常運行。故障檢測系統(tǒng)具備完善的故障檢測和診斷功能，能及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，確保系統(tǒng)的安全可靠運行。自動恢復CBTC系統(tǒng)具備自動恢復功能，在發(fā)生故障后能夠自動切換到備份系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的持續(xù)運行。CBTC系統(tǒng)維護1定期巡檢確保系統(tǒng)正常運行，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，并進行處理。2故障排除快速定位故障，及時排除，將系統(tǒng)對運營的影響降到最低。3軟件升級確保系統(tǒng)軟件版本更新及時，提高系統(tǒng)功能和性能。4設(shè)備維護定期維護設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。5人員培訓定期對維護人員進行培訓，提高其專業(yè)技能和