《鐵道信號(hào)自動(dòng)控制技能訓(xùn)練》課件-項(xiàng)目4-CBTC系統(tǒng)維護(hù)

城市軌道交通列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)維護(hù)

—項(xiàng)目4CBTC系統(tǒng)維護(hù)金麗麗任務(wù)1CBTC系統(tǒng)認(rèn)知一、CBTC

CBTC系統(tǒng)是基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)，采用感應(yīng)通信或無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)—地雙向、大容量的信息傳輸，構(gòu)成新型列車(chē)控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的最佳技術(shù)手段。

CBTC系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是列車(chē)與地面之間有各種類(lèi)型的無(wú)線雙向通信。

CBTC系統(tǒng)擺脫了用軌道電路判別列車(chē)對(duì)閉塞分區(qū)占用與否的檢查，突破了固定(或準(zhǔn)移動(dòng))閉塞的局限性。

CBTC有基于軌間電纜的和基于無(wú)線通信的兩大類(lèi)。二、基于軌間電纜的CBTC1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制中心設(shè)備、軌間傳輸電纜、車(chē)載設(shè)備兩級(jí)控制——控制中心、中繼器采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)兩級(jí)控制(1)軌間電纜

軌間電纜是車(chē)—地之間的唯一信息通道。作用：①抗?fàn)恳娏鞲蓴_②列車(chē)定位

25M交叉用于列車(chē)定位的地址碼(2)中繼器是控制中心與軌間電纜之間的環(huán)節(jié)。功能：把控制中心的命令通過(guò)軌間電纜傳到列車(chē)，將列車(chē)信息傳到控制中心。一個(gè)中繼器最多控制128個(gè)電纜環(huán)路，最大控制距離3200M。

(2)基本原理控制中心按地理坐標(biāo)存儲(chǔ)了各種地面信息(如線路坡度、曲線半徑、道岔位置、緩行區(qū)段的位置與長(zhǎng)度)，經(jīng)聯(lián)鎖裝置，將沿線的信號(hào)顯示、道岔位置、列車(chē)的有關(guān)信息(車(chē)長(zhǎng)、制動(dòng)率、所在位置、實(shí)時(shí)速度等)不斷地經(jīng)軌間電纜傳至控制中心。采用軌間電纜的列車(chē)速度自動(dòng)控制原理圖移動(dòng)閉塞目標(biāo)點(diǎn)示意圖目標(biāo)點(diǎn)掃描示意圖(3)系統(tǒng)軟件小結(jié)1.CBTC概念、分類(lèi)2.基于軌間電纜的CBTC的結(jié)構(gòu)、原理基于無(wú)線通信的CBTC技術(shù)一、基本結(jié)構(gòu)目前，我國(guó)城市軌道交通有西門(mén)子、阿爾卡特、阿爾斯通、USSI、龐巴迪等引進(jìn)的基于無(wú)線的CBTC，以及國(guó)產(chǎn)的LCF-300型CBTC系統(tǒng)。典型無(wú)線閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、基本原理分布式無(wú)線移動(dòng)閉塞的技術(shù)的無(wú)線傳輸示意圖三、列車(chē)定位基本原理列車(chē)位置信息包括列車(chē)兩端的位置和方向。列車(chē)定位包括初始定位和持續(xù)定位。1.列車(chē)初始定位

(1)無(wú)線通信正常，列車(chē)上電通過(guò)無(wú)線測(cè)距定位進(jìn)行一個(gè)初步定位時(shí)，收到一個(gè)有效應(yīng)答器的報(bào)文即可準(zhǔn)確定位。

(2)無(wú)線通信故障，收到與信號(hào)機(jī)相連的有源應(yīng)答器的允許信號(hào)編碼即可降級(jí)為點(diǎn)式ATP模式行車(chē)。2.無(wú)線測(cè)距定位無(wú)線測(cè)距檢測(cè)列車(chē)位置行駛過(guò)程中持續(xù)定位3.列車(chē)持續(xù)定位和位置校正列車(chē)在線范圍TG故障時(shí)的列車(chē)在線范圍四、閉塞原理1、安全保護(hù)建立自動(dòng)保護(hù)2.列車(chē)間隔保護(hù)計(jì)算授權(quán)點(diǎn)3.速度控制作為對(duì)列車(chē)位置報(bào)告的響應(yīng)，軌旁ATP/ATO計(jì)算授權(quán)終點(diǎn)。授權(quán)終點(diǎn)可能是先行列車(chē)的AP點(diǎn)。根據(jù)接收到的EOA和速度限制，下一列列車(chē)的車(chē)載ATP建立一個(gè)緊急制動(dòng)曲線。五、基本列車(chē)控制等級(jí)CBTC提供三種基本列車(chē)控制等級(jí)：CBTC、點(diǎn)式ATP、人工模式。1.CBTC——完整的系統(tǒng)操作和性能

CBTC要求所有列車(chē)控制子系統(tǒng)，包括軌旁、中心、車(chē)載和通信子系統(tǒng)都完備工作。CBTC提供最高等級(jí)的系統(tǒng)操作和性能。2.點(diǎn)式ATP——降級(jí)的系統(tǒng)操作和性能點(diǎn)式ATP提供正方向的車(chē)載超速防護(hù)(根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最大限速)，信號(hào)機(jī)冒進(jìn)防護(hù)和300s的運(yùn)行間隔。3、人工控制——最低等級(jí)的系統(tǒng)操作和性能聯(lián)鎖控制提供固定閉塞列車(chē)間隔和聯(lián)鎖防護(hù)，不提供其他ATC功能，提供ATP25km/h限速。六、通信級(jí)別

通信級(jí)別分三級(jí)：連續(xù)式通信級(jí)、點(diǎn)式通信和聯(lián)鎖級(jí)。三級(jí)通信級(jí)別對(duì)應(yīng)于三種基本列車(chē)控制等級(jí)。1、連續(xù)式通信在連續(xù)式通信級(jí)，系統(tǒng)提供最先進(jìn)的基于移動(dòng)閉塞原理的列車(chē)安全運(yùn)行。軌旁到列車(chē)雙向通信，使用無(wú)線。列車(chē)通過(guò)檢測(cè)和識(shí)別應(yīng)答器來(lái)確定自己的位置。對(duì)于列車(chē)采用連續(xù)式控制。在ATO系統(tǒng)控車(chē)后，ATO系統(tǒng)完全自動(dòng)控制列車(chē)運(yùn)行直到終點(diǎn)。2、點(diǎn)式通信級(jí)點(diǎn)式通信級(jí)作為連續(xù)式通信級(jí)的后備模式，或在部分對(duì)于列車(chē)行車(chē)間隔有較低要求、允許使用固定閉塞的線路使用。在點(diǎn)式通信中，ATO系統(tǒng)完全自動(dòng)控制列車(chē)從一車(chē)車(chē)站運(yùn)行至下一個(gè)車(chē)站。在點(diǎn)式通信級(jí)，使用應(yīng)答器進(jìn)行軌旁到列車(chē)的通信。移動(dòng)授權(quán)來(lái)自信號(hào)機(jī)的顯示，通過(guò)有源應(yīng)答器有軌旁點(diǎn)式傳送到列車(chē)。3、聯(lián)鎖級(jí)如果連續(xù)式或點(diǎn)式通信故障，作為降級(jí)運(yùn)行模式，刻有信號(hào)系統(tǒng)提供全面的聯(lián)鎖防護(hù)，此時(shí)沒(méi)有軌旁到列車(chē)的通信。小結(jié)1.無(wú)線CBTC的結(jié)構(gòu)和原理2.列車(chē)定位原理3.閉塞原理4.基本列車(chē)控制等級(jí)5.通信級(jí)別七、通信方式無(wú)線通信方式有波導(dǎo)管、自由空間波和泄漏電纜等。1.波導(dǎo)通信波導(dǎo)通信是利用波導(dǎo)管進(jìn)行通信的方式。波導(dǎo)管是能傳輸電磁波的金屬管，簡(jiǎn)稱波導(dǎo)。波導(dǎo)管組成下圖是波導(dǎo)管組裝的典型結(jié)構(gòu)，可調(diào)的通用支架可以保證適應(yīng)地面或隧道頂部的各種安裝條件Z型支架塑料滑座波導(dǎo)管可調(diào)支架典型結(jié)構(gòu)波導(dǎo)管布置每個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)在隧道中可以覆蓋1000米的范圍。下圖是典型布置圖。TGCTRETGCTGCTGC無(wú)線接入點(diǎn)同軸電纜無(wú)源耦合單元波導(dǎo)管設(shè)計(jì)方案下圖為典型的站臺(tái)布置，岔區(qū)布置方案，也包括共用無(wú)線接入點(diǎn)的方案。北京地鐵二號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)工程波導(dǎo)管安裝于隧道頂部北京首都機(jī)場(chǎng)線信號(hào)系統(tǒng)工程波導(dǎo)管安裝于地面軌道旁支架組裝波導(dǎo)管安裝雙槽法蘭安裝TGC安裝波導(dǎo)管區(qū)段波導(dǎo)管線路2.空間自由波通信空間自由波通信指的是直接在空間進(jìn)行通信的方式。由軌旁無(wú)線電單元和車(chē)載天線接收單元組成無(wú)線局域網(wǎng)，用以構(gòu)成車(chē)—地間的雙向通信。空間自由波的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基站結(jié)構(gòu)3.漏泄電纜LCF-300型CBTC系統(tǒng)認(rèn)知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(diǎn)式后備的應(yīng)答器設(shè)備等。

LCF-300型CBTC系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備包括：車(chē)載ATP子系統(tǒng)、車(chē)載ATO子系統(tǒng)、車(chē)載無(wú)線設(shè)備等。LCF-300型CBTC系統(tǒng)組成一、ZC子系統(tǒng)ZC子系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為ZC應(yīng)用子系統(tǒng)、安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)和維護(hù)子系統(tǒng)(ZCM)三部分。

ZC子系統(tǒng)是CBTC系統(tǒng)中，ATP的軌旁部分，主要負(fù)責(zé)根據(jù)位置信息、進(jìn)路和軌道占用和空閑信息，為其控制范圍內(nèi)的通信列車(chē)生成移動(dòng)授權(quán)。1.ZC

子系統(tǒng)

的結(jié)構(gòu)2.ZC子系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)分層設(shè)計(jì)，邏輯上分成外部通信網(wǎng)、通信控制器層、內(nèi)部通信網(wǎng)、2×2取2處理層、容錯(cuò)和安全管理層。(2)采用2×2取2處理層為安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)的核心。(3)采用雙系并行工作的2×2取2安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、內(nèi)部通信和外部通信都采用冗余通道設(shè)計(jì)。(4)通道內(nèi)雙機(jī)采用相異軟件(5)容錯(cuò)和安全管理層負(fù)責(zé)指揮、監(jiān)視兩系的運(yùn)行，它是2×2取2結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)與安全特性的支撐。3、ZC子系統(tǒng)的功能計(jì)算列車(chē)安全位置列車(chē)排序信號(hào)機(jī)強(qiáng)制命令設(shè)置與處理移動(dòng)授權(quán)列車(chē)注冊(cè)列車(chē)注銷(xiāo)列車(chē)管理數(shù)據(jù)版本號(hào)比較通信狀態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)鐘同步提供維護(hù)數(shù)據(jù)。4.ZC子系統(tǒng)通信網(wǎng)

ZC子系統(tǒng)配置冗余的內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)(內(nèi)網(wǎng))和外部通信網(wǎng)絡(luò)(外網(wǎng))。安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)通過(guò)冗余的100M以太網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部設(shè)備之間的通信。安全的計(jì)算機(jī)平臺(tái)通過(guò)冗余的100M以太網(wǎng)與其他外部設(shè)備通信。ZC的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)均采用冗余方式，都是由兩條相互獨(dú)立的100M以太網(wǎng)構(gòu)成的，因此一旦冗余網(wǎng)絡(luò)中的一條網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，各子系統(tǒng)仍可以通過(guò)另一條網(wǎng)絡(luò)通信。所有基于以太網(wǎng)的通信接口，均是采用安全通信協(xié)議進(jìn)行通信，保證消息的可靠性和可用性。5、ZC子系統(tǒng)接口ZC子系統(tǒng)的外部接口有：邏輯接口、通信接口、電源接口、綜合接地接口。（1）邏輯接口①人機(jī)接口②ZC-VOBCZC和VOBC之間的雙向信息交換構(gòu)成了列車(chē)移動(dòng)閉塞運(yùn)行原理的基礎(chǔ)。③ZC-ZC相鄰的ZC之間交換信息，保證通信列車(chē)可以越過(guò)ZC的邊界。④ZC-ATSZC從ATS接收操作命令并給ATS提供狀態(tài)指示和故障信息。⑤ZC-CICBTC系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)支持一個(gè)到聯(lián)鎖的雙向接口，以進(jìn)一步優(yōu)化列車(chē)的運(yùn)行。⑥ZC-ZC維護(hù)機(jī)ZC向ZC維護(hù)機(jī)發(fā)送維護(hù)/診斷信息，經(jīng)ZC維護(hù)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。（2）有線通信接口對(duì)外提供兩個(gè)獨(dú)立的100M通道，RJ-45電氣接口。ZCM子系統(tǒng)通過(guò)兩塊獨(dú)立的網(wǎng)卡提供兩個(gè)獨(dú)立的100M通道與ZC設(shè)備的冗余內(nèi)網(wǎng)連接，接收Z(yǔ)C設(shè)備發(fā)送的運(yùn)行狀態(tài)信息，RJ-45電氣接口。ZCM子系統(tǒng)通過(guò)第三塊網(wǎng)卡提供一個(gè)相互獨(dú)立的100M通道與CBTC系統(tǒng)維護(hù)網(wǎng)連接，將ZC設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送給維護(hù)中心，RJ-45電氣接口。（3）電源接口雙路220V交流電源來(lái)自電源屏。（4）綜合接地接口小結(jié)LCF-300地面設(shè)備組成LCF-300車(chē)載設(shè)備二、VOBC車(chē)載子系統(tǒng)

VOBC系統(tǒng)包含ATP車(chē)載系統(tǒng)、ATO車(chē)載系統(tǒng)和MMI系統(tǒng)。

1.LCF-300型LCF-300型CBTC車(chē)載系統(tǒng)的組成2.車(chē)載ATP系統(tǒng)兩端各一套

3取2

兩端無(wú)冗余設(shè)備3.車(chē)載無(wú)線通信系統(tǒng)兩端均安裝無(wú)線自由波與波導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與ATP系統(tǒng)進(jìn)行任意雙向通信。4.MMI系統(tǒng)顯示單元，當(dāng)前列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)5.應(yīng)答器車(chē)載查詢器列車(chē)兩端安裝歐標(biāo)的應(yīng)答器查詢器及天線。6.速度傳感器7.與地面系統(tǒng)的接口任務(wù)3西門(mén)子CBTC系統(tǒng)認(rèn)知無(wú)線系統(tǒng)管理配置無(wú)線系統(tǒng)配置小結(jié)西門(mén)子移動(dòng)閉塞SelTracS40CBTC系統(tǒng)認(rèn)知1.系統(tǒng)組成(1)系統(tǒng)管理中心(SMC)(2)車(chē)輛控制中心(VCC)(3)車(chē)載設(shè)備(VOBC)(4)車(chē)站控制器(STC)(5)感應(yīng)環(huán)線通信設(shè)備(6)車(chē)輛段設(shè)備(7)車(chē)站發(fā)車(chē)指示器(8)站臺(tái)緊急停車(chē)按鈕(9)接口一、基于感應(yīng)環(huán)線的CBTC

武漢地鐵1號(hào)線和廣州地鐵3號(hào)線采用。(1)系統(tǒng)管理中心(SMC)

系統(tǒng)管理中心，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)管理，與車(chē)輛控制中心進(jìn)行雙向通信，完成對(duì)所有列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控功能。

SMC設(shè)備位于運(yùn)營(yíng)控制中心。①管理中心工作站②運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器③數(shù)據(jù)日志服務(wù)器

(1)SMC④網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施⑤車(chē)站控制器緊急通路⑥SMCI/O⑦投影模擬顯示系統(tǒng)(1)系統(tǒng)管理中心①管理中心工作站

系統(tǒng)服務(wù)器調(diào)度員工作站調(diào)度長(zhǎng)工作站模擬顯示工作站系統(tǒng)維護(hù)工作站運(yùn)行圖編輯工作站車(chē)場(chǎng)監(jiān)視工作站②運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器(SRS)

冗余的運(yùn)行圖調(diào)整服務(wù)器通過(guò)SMCI/O與車(chē)輛控制中心(VCC)相連，以實(shí)現(xiàn)SRS與VCC的通信，SRS還與SCADA、時(shí)鐘、無(wú)線等系統(tǒng)接口。③數(shù)據(jù)日志服務(wù)器

熱備冗余配置，保留兩個(gè)月以上的運(yùn)行數(shù)據(jù)。④網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施包括：SMC的雙局域網(wǎng)冗余交換機(jī)、與光通道的冗余接人設(shè)施、與培訓(xùn)中心及綜合維修基地連接的通信設(shè)施等。⑤車(chē)站控制器緊急通路(SCEG)

當(dāng)VCC出現(xiàn)故障，不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，管理中心通過(guò)車(chē)站控制緊急通路(SCEG)，直接與車(chē)站控制器(SCEG由緊急通路切換開(kāi)關(guān)設(shè)制器(STC)進(jìn)行通信連接。⑥SMCI/O⑦投影模擬顯示系統(tǒng)(2)車(chē)輛控制中心(VCC)

對(duì)于列車(chē)運(yùn)行的安全控制和軌道設(shè)備的聯(lián)鎖，全線被劃分成若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由1套車(chē)輛控制計(jì)算機(jī)(VCC)來(lái)進(jìn)行控制。

VCC位于運(yùn)營(yíng)控制中心(OCC)，它由以下主要部分構(gòu)成：①VCC中央計(jì)算機(jī)②VCCI／O機(jī)架③VCC數(shù)據(jù)傳輸(DT)架。④VCC調(diào)度員終端。⑤中央緊急停車(chē)按鈕(CESB)①VCC中央計(jì)算機(jī)

VCC中央計(jì)算機(jī)采取三取二的配置，包括三臺(tái)工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)。②VCCI／O機(jī)架③VCC數(shù)據(jù)傳輸(DT)架。④VCC調(diào)度員終端。

⑤中央緊急停車(chē)按鈕(CESB)

它與VCC接口，當(dāng)調(diào)度員按下該按鈕，將封鎖所有的軌道，而且所有的列車(chē)立即停車(chē)；當(dāng)緊急停車(chē)按鈕中插入鑰匙后，才可以解除。VCC還設(shè)有數(shù)據(jù)記錄計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備。

(3)軌旁設(shè)備①車(chē)站控制器(STC)②感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)③車(chē)站SMC工作站

①車(chē)站控制器(STC)

STC設(shè)于設(shè)備集中站，每個(gè)STC都有一個(gè)道岔安全控制器，其中帶冗余的雙CPU固態(tài)聯(lián)鎖控制器，是STC的核心單元。②感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)位于設(shè)備室和軌旁，它由以下設(shè)爺組成：饋電設(shè)備(FID)、入口饋電設(shè)備(EFID)、遠(yuǎn)端環(huán)線盒、感應(yīng)環(huán)線電纜和支架等。環(huán)線每隔25m一次交叉。

③SMC車(chē)站工作站

每個(gè)車(chē)站配置SMC車(chē)站工作站，它由工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)和接入設(shè)備組成，其接入光纖通信環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與管理中心SMC的遠(yuǎn)程通信。

它與車(chē)站控制器(STC)接口，實(shí)現(xiàn)車(chē)站本地控制；還與乘客信息向?qū)到y(tǒng)等設(shè)備接口。

軌旁設(shè)備還包括：站臺(tái)緊急停車(chē)按鈕站臺(tái)發(fā)車(chē)指示器車(chē)站現(xiàn)地控制盤(pán)信號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)(4)車(chē)載設(shè)備①車(chē)載控制器(VOBC)②VOBC外圍設(shè)備①車(chē)載控制器(VOBC)

每列車(chē)兩端都安裝有VOBC，互為熱備冗余。每套VOBC的8085雙重處理器的一致性被持續(xù)監(jiān)控，一致性的丟失將使單元無(wú)法使用。②VOBC外圍設(shè)備

VOBC外圍設(shè)備包括：1)天線：每個(gè)VOBC設(shè)兩個(gè)接收天線和兩個(gè)發(fā)送天線；2)速度傳感器：每個(gè)VOBC設(shè)兩個(gè)速度傳感器；3)司機(jī)顯示盤(pán)(TOD)：每列車(chē)設(shè)置兩套。(5)接口①信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部接口包括：1)信號(hào)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的接口2)與電源子系統(tǒng)的接口3)模擬顯示屏的接口4)發(fā)車(chē)指示器的接口5)中央緊急停車(chē)按鈕的接口6)信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)等繼電器控制電路的接口7)車(chē)站現(xiàn)地控制盤(pán)及站臺(tái)緊急停車(chē)按鈕的接口8)車(chē)場(chǎng)的接口9)人機(jī)接口10)主系統(tǒng)內(nèi)部接口②信號(hào)系統(tǒng)外部接口包括：1)無(wú)線通信系統(tǒng)的接口2)時(shí)鐘系統(tǒng)的接口3)通信傳輸系統(tǒng)的接口4)旅客信息系統(tǒng)(包括車(chē)上)的接口5)車(chē)輛的接口6)車(chē)輛管理系統(tǒng)的接口7)電力SCADA系統(tǒng)8)FAS系統(tǒng)9)BAS系統(tǒng)2．系統(tǒng)功能及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)按功能劃分為三層：(1)管理層(2)控制層(3)執(zhí)行層(1)管理層管理層的功能①系統(tǒng)管理中心a.管理中心工作站b.運(yùn)行圖/時(shí)刻表調(diào)整服務(wù)器c.局域網(wǎng)d.加強(qiáng)型的車(chē)站控制器緊急通路e.接口②SMC車(chē)站工作站①系統(tǒng)管理中心功能系統(tǒng)管理中心負(fù)責(zé)列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)的全面管理：1)系統(tǒng)與控制中心調(diào)度員及系統(tǒng)其他用戶間接口的作用2)監(jiān)控和顯示列車(chē)位置3)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行4)排列列車(chē)進(jìn)路5)實(shí)現(xiàn)停站時(shí)間控制6)調(diào)度列車(chē)投入運(yùn)營(yíng)(增加或減少投入運(yùn)營(yíng)的列車(chē))7)運(yùn)行圖／時(shí)刻表管理(包括時(shí)刻表的生成、指定和取消)8)自動(dòng)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行(調(diào)整列車(chē)速度和停站時(shí)間)9)監(jiān)測(cè)列車(chē)性能的狀況并收集ATO數(shù)據(jù)10)自動(dòng)跟蹤列車(chē)；11)監(jiān)督列車(chē)位置、速度、運(yùn)行方向12)指揮列車(chē)操作和排列進(jìn)路(聯(lián)鎖控制)13)優(yōu)化折返作業(yè)14)列車(chē)及線路的報(bào)警a.管理中心工作站

所有工作站都由系統(tǒng)維護(hù)工作站管理,該工作站主要監(jiān)視SMC網(wǎng)絡(luò)性能，進(jìn)行記錄和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行診斷和維護(hù)。運(yùn)行圖／時(shí)刻表編輯工作站可以在離線情況下對(duì)運(yùn)行圖／時(shí)刻表進(jìn)行編輯，完成的運(yùn)行圖／時(shí)刻表文件，通過(guò)局域網(wǎng)傳送到SMC，也可以進(jìn)行在線編輯。調(diào)度員和調(diào)度長(zhǎng)工作站實(shí)時(shí)監(jiān)督在線列車(chē)的運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的人工控制。b.運(yùn)行圖／時(shí)刻表調(diào)整服務(wù)器(SRS)

該服務(wù)器的主要功能，是為SMC提供運(yùn)行圖／時(shí)刻表調(diào)整和自動(dòng)排列進(jìn)路。當(dāng)SMC的SRS與VCC的主連接發(fā)生故障(包括SRS故障)時(shí)，自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，將通信連接切換到備用的SRS計(jì)算機(jī)。該服務(wù)器還完成與其他系統(tǒng)(SCADA、時(shí)鐘、無(wú)線、消防等)進(jìn)行接口的功能，并實(shí)現(xiàn)與SMC車(chē)站工作站的通信。c.局域網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是冗余的，所以單臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的故障不會(huì)造成通訊的丟失。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為SMC工作站、服務(wù)器、打印機(jī)等提供局域網(wǎng)連接。

d.加強(qiáng)型的車(chē)站控制器緊急通路(SCEG)

當(dāng)VCC發(fā)生嚴(yán)重故障，調(diào)度員可以避開(kāi)VCC，從控制中心對(duì)道岔進(jìn)行人工控制，通過(guò)SMC直接與STC通信。

在OCC，激活SCEG開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)了VCC與STC的通信連接，并將SMC與STC連接起來(lái)。來(lái)自STC的信息從VCC改變路線到PCU。PCU對(duì)信息進(jìn)行解碼，解碼后的信息傳送到數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器，并轉(zhuǎn)發(fā)至SRS進(jìn)行處理。調(diào)度員可以在SMC輸入道岔轉(zhuǎn)動(dòng)的請(qǐng)求。請(qǐng)求被送到PCU，PCU發(fā)送請(qǐng)求至STC，STC確定道岔轉(zhuǎn)換安全。e．接口

SMC與其他系統(tǒng)進(jìn)行接口，包括：主控系統(tǒng)、通信WAN、無(wú)線電Radio，實(shí)現(xiàn)信息資源的交換共享支持。

SMC與車(chē)站及軌旁的主要接口，是在控制層通過(guò)使用大量的低速連續(xù)鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也正是通過(guò)這些鏈路，將指令傳給與操作指令相關(guān)的安全設(shè)備，同時(shí)把包含有列車(chē)位置相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)度和運(yùn)營(yíng)管理指令的執(zhí)行，軌道設(shè)備狀態(tài)和各種設(shè)備狀態(tài)報(bào)警及報(bào)告，以相反方向傳遞。

②SMC車(chē)站工作站

SMC車(chē)站工作站可以實(shí)現(xiàn)與控制中心調(diào)度員工作站相同的功能，受系統(tǒng)維護(hù)工作站管理，由調(diào)度員授權(quán)，并對(duì)其授權(quán)管轄區(qū)域進(jìn)行控制和監(jiān)視。

SMC車(chē)站工作站對(duì)車(chē)站控制器(STC)進(jìn)行監(jiān)視和現(xiàn)地控制。

SMC可以實(shí)現(xiàn)以下本地控制功能：

a.在正常情況下，根據(jù)控制中心的授權(quán)，SMC車(chē)站工作站可以對(duì)本站進(jìn)行控制，控制命令通過(guò)光纖骨干網(wǎng)首先傳回SMC中心，然后經(jīng)過(guò)車(chē)輛控制中心返回本站車(chē)站控制。b.當(dāng)SMC正常，VCC全面故障的情況下，SMC車(chē)站工作站仍將控制命令首先傳回SMC，SMC在中心切換車(chē)站控制器緊急通路(SCEG)，通過(guò)SCEG傳遞至本站車(chē)站控制器，以實(shí)施有關(guān)控制。c．在特殊情況下，由控制中心授權(quán)，車(chē)站值班員進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作，SMC車(chē)站工作站可以直接與本地STC通信，這時(shí)SMC車(chē)站工作站可作為現(xiàn)地控制盤(pán)使用。d.當(dāng)SMC、VCC全面故障，由SMC車(chē)站工作站實(shí)現(xiàn)對(duì)STC及室外設(shè)備等車(chē)站設(shè)備的控制。e.SMC車(chē)站工作站通過(guò)光纖通信網(wǎng)，向中央SMC傳輸所管轄范圍內(nèi)的表示信息。f.SMC車(chē)站工作站還作為乘客向?qū)到y(tǒng)的接口。(2)控制層控制層的功能包括列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)功能，由車(chē)輛控制中心(VCC)完成。車(chē)輛控制中心與全線的列車(chē)進(jìn)行不間斷地雙向通信，所有的列車(chē)將其所在的精確位置和運(yùn)行速度，報(bào)告給車(chē)輛控制中心；車(chē)輛控制中心在完全掌握所有列車(chē)的精確位置、速度等信息的前提下，告知各列列車(chē)運(yùn)行的目標(biāo)停車(chē)點(diǎn)。車(chē)輛控制中心還與車(chē)站聯(lián)鎖裝置通信，完成列車(chē)進(jìn)路的排列。VCC連續(xù)監(jiān)控列車(chē)位置，控制列車(chē)運(yùn)行和軌旁設(shè)備，使用3取2系統(tǒng)。VCC主要功能如下：①VCC接收調(diào)度員的指令并按照聯(lián)鎖條件排列進(jìn)路，完成集中聯(lián)鎖功能和排列進(jìn)路功能。②VCC保證列車(chē)的自動(dòng)運(yùn)行安全間隔和控制列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行。

VCC以前一列車(chē)尾部最后一次確認(rèn)的位置為基礎(chǔ)，考慮到道岔故障、區(qū)段封鎖等影響安全制動(dòng)的因素，向后續(xù)列車(chē)傳送與先行列車(chē)之間的最小的安全間隔距離信息，即后續(xù)列車(chē)運(yùn)行的目標(biāo)點(diǎn)。③VCC還負(fù)責(zé)對(duì)中央緊急停車(chē)按鈕、車(chē)站站臺(tái)緊急停車(chē)按鈕、車(chē)站現(xiàn)地控制盤(pán)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督并作出反應(yīng)，這些設(shè)備的狀態(tài)信息由STC向VCC提供。

(3)執(zhí)行層

執(zhí)行層的功能由①加強(qiáng)型車(chē)站控制器(STC)、②車(chē)載控制器(VOBC)、③感應(yīng)環(huán)線等完成。①加強(qiáng)型車(chē)站控制器(STC)STC通過(guò)雙共線調(diào)制解調(diào)器鏈路與VCC通信。

車(chē)站控制器的控制功能由來(lái)自VCC的指令報(bào)文啟動(dòng)，STC采集所有軌旁設(shè)備的狀態(tài)信息，并報(bào)告給VCC；

VCC將聯(lián)鎖邏輯命令發(fā)送給STC，STC執(zhí)行VCC的命令，控制并監(jiān)督轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)、計(jì)軸器、屏蔽門(mén)、防淹門(mén)及站臺(tái)緊急停車(chē)等。軌道和轉(zhuǎn)轍設(shè)備通過(guò)STC與VCC相接口。a.正常運(yùn)營(yíng)情況下，所有聯(lián)鎖功能都由VCC完成。

在控制中心授權(quán)下，將STC所在地的SMC車(chē)站工作站與STC相連，選擇現(xiàn)地模式。而當(dāng)VCC與SMC故障時(shí)，可用FALLBACK直接降級(jí)至車(chē)站控制器STC，STC自動(dòng)轉(zhuǎn)為現(xiàn)地模式。當(dāng)STC處于現(xiàn)地模式時(shí)，通過(guò)SMC與STC的串行通道來(lái)提供簡(jiǎn)易的聯(lián)鎖級(jí)控制，SMC車(chē)站工作站就可以向STC發(fā)送指令，并接收STC的狀態(tài)信息。這時(shí)，列車(chē)按信號(hào)顯示人工駕駛。b.一旦STC處于現(xiàn)地模式時(shí)，道岔的轉(zhuǎn)換只能由SMC車(chē)站工作站而不是由VCC來(lái)完成。處于現(xiàn)地模式下的道岔，不允許自動(dòng)運(yùn)行模式的列車(chē)和ATP防護(hù)人工模式的列車(chē)通過(guò)，只有限制人工模式及非限制模式的列車(chē)通過(guò)。STC的功能：1)道岔控制和表示采集2)監(jiān)督并報(bào)告3)監(jiān)督中央緊急停車(chē)按鈕4)車(chē)站現(xiàn)地控制盤(pán)上緊急停車(chē)按鈕5)站臺(tái)緊急停車(chē)按鈕的狀態(tài)6)信號(hào)機(jī)的點(diǎn)燈和燈絲報(bào)警7)與VCC通信8)與SMC車(chē)站工作站通信

②車(chē)載控制器(VOBC)VOBC接收車(chē)輛控制中心發(fā)來(lái)的目標(biāo)停車(chē)點(diǎn)信息，車(chē)載計(jì)算機(jī)根據(jù)允許運(yùn)行的距離、所在區(qū)段的線路條件及列車(chē)的性能等，不斷地計(jì)算運(yùn)行速度，自動(dòng)地完成速度控制。

VOBC和VCC之間的連續(xù)有效通信是通過(guò)軌旁環(huán)線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。車(chē)載控制器(VOBC)功能：a.確保列車(chē)運(yùn)行安全b.確保列車(chē)的定位精度c.解碼與編碼

a．確保列車(chē)安全運(yùn)行

VOBC完成車(chē)載ATP／ATO功能。

VOBC不斷地與VCC進(jìn)行通信，在ATP保護(hù)下進(jìn)行牽引、制動(dòng)及車(chē)門(mén)控制。對(duì)超速、目標(biāo)點(diǎn)冒進(jìn)及車(chē)門(mén)狀態(tài)進(jìn)行安全監(jiān)督，以確保列車(chē)在允許的包絡(luò)線內(nèi)運(yùn)行；當(dāng)無(wú)法繼續(xù)安全運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)實(shí)施緊急制動(dòng)。b．確保列車(chē)的定位精度

VOBC的定位，以敷設(shè)于軌道間的感應(yīng)環(huán)線上的信息和安裝于車(chē)輛輪軸的轉(zhuǎn)速表的信息為基礎(chǔ)，每段感應(yīng)環(huán)線都有對(duì)應(yīng)的環(huán)線編號(hào)。c．解碼與編碼

VOBC對(duì)發(fā)自VCC的命令進(jìn)行解碼，并控制列車(chē)不超出VCC指令的速度和距離界限；同時(shí)向VCC傳送列車(chē)位置、速度、行駛方向及VOBC狀態(tài)等數(shù)據(jù)。③感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)

通過(guò)感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)，車(chē)輛控制中心可以保持與車(chē)輛系統(tǒng)間連續(xù)通信。a.車(chē)地通信頻率車(chē)到地的通信使用的頻率為56kHz；地到車(chē)的通信使用的頻率為36kHz。b.VCC到VOBC命令報(bào)文報(bào)頭用于確定報(bào)文的開(kāi)始部分。c.VOBC到VCC的狀態(tài)報(bào)文b．VCC到VOBC命令報(bào)文

信息內(nèi)容包括：VOBC所在環(huán)路編號(hào)列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)行方向(上行／下行)車(chē)門(mén)控制(開(kāi)／關(guān)，左／右)最大速度VOBC編號(hào)VOBC命令啟動(dòng)／備用用于慢行區(qū)的目標(biāo)速度使用非安全碼向VOBC傳遞特殊數(shù)據(jù)制動(dòng)曲線、停車(chē)、列車(chē)編號(hào)、車(chē)載旅客廣播信息號(hào)下一個(gè)目的地(車(chē)站或軌道區(qū)段)緊急制動(dòng)控制當(dāng)前位置的平均坡度來(lái)自SMC的特殊ATC機(jī)車(chē)顯示信息

c．VOBC到VCC的狀態(tài)報(bào)文VOBC編碼列車(chē)操作模式緊急制動(dòng)狀態(tài)列車(chē)門(mén)狀態(tài)(開(kāi)／關(guān))列車(chē)完整性狀態(tài)VOBC啟動(dòng)／備用VOBC所在地實(shí)際環(huán)路的編號(hào)運(yùn)行方向(上行／下行)列車(chē)所在環(huán)路的位置實(shí)際速度、故障報(bào)告(例如，自動(dòng)門(mén)切換位置ATP倒車(chē)狀態(tài)、無(wú)人駕駛狀態(tài))小結(jié)1.有線S40系統(tǒng)組成2.系統(tǒng)功能二、基于無(wú)線通信的SelTracS40系統(tǒng)1．無(wú)線SelTracS40概述無(wú)線CBTC系統(tǒng)有列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控(ATS)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(DCS)、區(qū)域控制器(zc)、車(chē)載控制器(VOBC)及司機(jī)顯示等主要的子系統(tǒng)。在CBTC應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)是雙向無(wú)線通信系統(tǒng)、列車(chē)定位技術(shù)、列車(chē)完整性檢測(cè)等。

無(wú)線CBTC優(yōu)點(diǎn):有車(chē)—地雙向通信，而且傳輸信息量大;傳輸速度快，很容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞;大大減少了硬件尤其是軌旁設(shè)備，大量減少了區(qū)間敷設(shè)電纜，減少一次性投資及減少日常維護(hù)工作;提高區(qū)間通過(guò)能力，靈活組織雙向運(yùn)行和單項(xiàng)連續(xù)發(fā)車(chē);適應(yīng)不同車(chē)速、不同運(yùn)量、不同類(lèi)型牽引的列車(chē)運(yùn)行控制。2．無(wú)線SeltracS40系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)無(wú)線SeltracS40系統(tǒng)為分布式結(jié)構(gòu)，是以列車(chē)為中心的系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)包括：調(diào)度控制中心層有線(光纖)通信層車(chē)站控制層無(wú)線通信層車(chē)載設(shè)備層

調(diào)度控制中心層主要是中央ATS；

有線(光纖)通信層主要是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(DCS)；

車(chē)站控制層主要是區(qū)域控制器；

無(wú)線通信層包括軌旁無(wú)線設(shè)備接入點(diǎn)和車(chē)載無(wú)線設(shè)備；

車(chē)載設(shè)備層包括車(chē)載控制器和司機(jī)操作顯示單元。

調(diào)度控制中心層主要是中央ATS；

有線(光纖)通信層主要是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(DCS)；

車(chē)站控制層主要是區(qū)域控制器；

無(wú)線通信層包括軌旁無(wú)線設(shè)備接入點(diǎn)和車(chē)載無(wú)線設(shè)備；

車(chē)載設(shè)備層包括車(chē)載控制器和司機(jī)操作顯示單元。3.無(wú)線SeltracS40系統(tǒng)的設(shè)備組成與功能實(shí)現(xiàn)控制中心設(shè)備有線通信網(wǎng)車(chē)站設(shè)備車(chē)載設(shè)備無(wú)線通信網(wǎng)車(chē)輛段設(shè)備試車(chē)線設(shè)備(1)控制中心設(shè)備中央ATS設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)DCS設(shè)備培訓(xùn)／仿真室設(shè)備中央ATS設(shè)備包括：ATS服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘服務(wù)器打印服務(wù)器調(diào)度員工作站數(shù)據(jù)日志記錄器數(shù)據(jù)記錄器運(yùn)行圖編輯器及打印機(jī)繪圖機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)激光打印機(jī)維護(hù)工作站及打印機(jī)ATS—車(chē)輛段終端、顯示屏。(2)車(chē)站設(shè)備

車(chē)站設(shè)備包括位于每個(gè)聯(lián)鎖站車(chē)站值班室的ATS工作站和