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(guó)軌道交通技術(shù)展交控科技亦莊線照片，2010年11月18日車(chē)載ATO設(shè)備車(chē)載ATP3取2設(shè)備地面ATP安全計(jì)算機(jī)（2乘2取2）設(shè)備測(cè)速傳感器軌旁輔助定位系統(tǒng)定位及點(diǎn)式后備模式基于波導(dǎo)管的地車(chē)無(wú)線通信設(shè)備基于自由波的地車(chē)無(wú)線通信設(shè)備ATP/ATO由交控科技研制，ATS和計(jì)算機(jī)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(diǎn)式后備模式的應(yīng)答器設(shè)備LCF-300型CBTC系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備包括(VOBC)：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(chē)所匯報(bào)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(dòng)授權(quán)。地面ATP安全計(jì)算機(jī)（2乘2取2）設(shè)備二、VOBC子系統(tǒng)車(chē)載子系統(tǒng)如圖P390 7-39車(chē)載設(shè)備構(gòu)成第二節(jié)西門(mén)子CBTC系統(tǒng)應(yīng)用于廣州地鐵4、5號(hào)線，北京地鐵10號(hào)線、南京地鐵2號(hào)線、上海地鐵8號(hào)線等等。廣州1、2，南京地鐵1號(hào)線應(yīng)用的是西門(mén)子準(zhǔn)移動(dòng)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(gè)子系統(tǒng)上海地鐵8號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)配置二、系統(tǒng)功能三、原理（一）ATP1、列車(chē)間隔2、固定閉塞3、列車(chē)定位應(yīng)答器雷達(dá)道岔

3、位置的分界點(diǎn)4、運(yùn)行模式：（二）ATO功能自動(dòng)駕駛、速度控制、定點(diǎn)停車(chē)、車(chē)（屏蔽）門(mén)開(kāi)關(guān)閉1、自動(dòng)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(hào)線、廣州地鐵3號(hào)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(hào)線，大興線（基于無(wú)線通信）法國(guó)阿爾斯通CBTC應(yīng)用于北京地鐵2號(hào)線和機(jī)場(chǎng)線。（以波導(dǎo)管方式），以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膽?yīng)用于上海10號(hào)線。龐巴迪的CBTC應(yīng)用于天津地鐵2、3號(hào)線和深圳地鐵3號(hào)線。美國(guó)聯(lián)合道岔與信號(hào)國(guó)際公司 (USSI)的CBTC應(yīng)用于沈陽(yáng)地鐵1號(hào)線、成都地鐵1號(hào)線、西安地鐵2號(hào)線、杭州地鐵1號(hào)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(hào)公司的ATP車(chē)載及軌旁設(shè)備。一、單軌交通信號(hào)的特點(diǎn)1、沒(méi)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(kāi)道岔外，還使用三開(kāi)、五開(kāi)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(chē)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(qiáng)度混凝土梁，因此在制作混凝土梁的時(shí)候?qū)π盘?hào)系統(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(hào)系統(tǒng)的主要設(shè)備重慶單軌較新線信號(hào)系統(tǒng)由列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）及列車(chē)位置檢測(cè)（TD）子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CI）子系統(tǒng)和列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控（AT

5、S）子系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 1、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）及列車(chē)位置檢測(cè)（TD）子系統(tǒng)（1）列車(chē)位置檢測(cè)TD地面設(shè)備發(fā)送校核信號(hào)（CH）檢查環(huán)線的完整性。CH信號(hào)的載頻為14.25 kHz，調(diào)制信號(hào)的頻率為97 Hz；車(chē)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(hào)(或稱(chēng)車(chē)載信號(hào))。其中f1信號(hào)的載頻為13.5 kHz，調(diào)制頻率為112 Hz；f2信號(hào)的載頻為15.0 kHz，調(diào)制頻率為112 Hz.在正常情況下，列車(chē)駛?cè)肽抄h(huán)線區(qū)段，列車(chē)頭部天線向該環(huán)線區(qū)段發(fā)送f1信號(hào)，使該區(qū)段的CH繼電器落下，同時(shí)，F(xiàn)1繼電器吸取，實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用本區(qū)段的檢測(cè)；列車(chē)前行，車(chē)尾部駛?cè)朐搮^(qū)段時(shí)，車(chē)尾部天線向該區(qū)

6、段發(fā)送f2信號(hào)，F(xiàn)2繼電器吸取；列車(chē)?yán)^續(xù)前行，當(dāng)車(chē)頭部駛出該區(qū)段(出清)時(shí)F1繼電器落下，車(chē)尾部駛出該區(qū)段(出清)時(shí)，該區(qū)段CH繼電器吸取，F(xiàn)2繼電器緩放落下，確定列車(chē)出清該區(qū)段。當(dāng)車(chē)尾部駛?cè)胂乱粋€(gè)區(qū)段，使下一個(gè)區(qū)段的F2繼電器吸取。道岔區(qū)域（2）列車(chē)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(hào)，并將其發(fā)送給軌道環(huán)線。然后ATP車(chē)上設(shè)備通過(guò)列車(chē)的天線連續(xù)接收信號(hào)并解碼，一方面使機(jī)車(chē)信號(hào)機(jī)的速度燈點(diǎn)亮，另一方面將列車(chē)速度限制的信息傳送給ATP控制裝置。 低頻調(diào)制信號(hào)為16，19，22，25，28，31，34，41，54，63，72和78 Hz

7、，共12個(gè)頻率。各低頻信號(hào)的意義 運(yùn)行模式。運(yùn)行模式有5種 ：ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式采用帶機(jī)車(chē)信號(hào)顯示的調(diào)車(chē)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(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng) TVM430系統(tǒng)是基于TVM300發(fā)展起來(lái)的，是為法國(guó)國(guó)鐵公司高速列車(chē)開(kāi)發(fā)地，此系統(tǒng)可以在不對(duì)列車(chē)制動(dòng)性能提出更高要求的前提下，提高鐵路的運(yùn)營(yíng)能力。 系 統(tǒng) 型 號(hào)/安裝的列車(chē)型號(hào)TVM300/TGV-PSETVM300/TGV-ATVM430/TGV-RTVM430/TGV-NG最高時(shí)速/(km/h)270300300360閉塞制動(dòng)

8、距離/m2100200015001500正常制動(dòng)距離/m84001000075009000閉塞分區(qū)數(shù)/個(gè)4556最小運(yùn)行間隔/min5432TVM430主要由三部分組成，即地面設(shè)備、地-車(chē)傳輸設(shè)備和車(chē)上設(shè)備。（1）地面設(shè)備地面設(shè)備的主要功能：通過(guò)軌道電路進(jìn)行列車(chē)檢測(cè)；列車(chē)間隔條件的計(jì)算、編碼，并向車(chē)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(chē)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(diǎn)式傳輸通道。 連續(xù)式通道信號(hào)信息通過(guò)27個(gè)低頻傳輸速度碼（目標(biāo)速度、瞬時(shí)

9、速度、限制速度）、目標(biāo)距離和坡度。 點(diǎn)式傳輸通道 為補(bǔ)充軌道電路傳輸?shù)男畔?，在特點(diǎn)地方的軌道上鋪設(shè)點(diǎn)式環(huán)線。這樣做既可以保證機(jī)車(chē)啟動(dòng)和停車(chē)功能，同時(shí)，也可監(jiān)督超越絕對(duì)停車(chē)信號(hào)標(biāo)志。 （3）車(chē)載設(shè)備根據(jù)軌道電路傳送來(lái)的信息，車(chē)載設(shè)備要為司機(jī)提供可靠的速度命令顯示，并進(jìn)行實(shí)際的列車(chē)速度控制。為此，車(chē)上使用一種速度表。在司機(jī)沒(méi)有按顯示速度運(yùn)行的情況下，車(chē)載設(shè)備將自動(dòng)啟動(dòng)列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)。 （3）速度控制曲線根據(jù)一次實(shí)時(shí)接收的閉塞分區(qū)長(zhǎng)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(jī)更實(shí)際的速度變化信息 2、ETCS系統(tǒng) 在歐洲鐵路網(wǎng)上，各個(gè)國(guó)家的鐵路部門(mén)使用各自不同的信號(hào)制式管理列車(chē)

10、的運(yùn)營(yíng)，列車(chē)運(yùn)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(chē)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(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(GSM-R)；無(wú)線閉塞中心(RBC)；歐洲環(huán)線(Euroloop)；無(wú)線注入單元(Radio in fill unit)。車(chē)載子系統(tǒng)主要包括:ERTMS/ETCS車(chē)載設(shè)備；鐵路無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM-R)；專(zhuān)用傳輸模塊(STM,即Specific Trans-mission Modules)。 (2) ETCS的分級(jí) ETCS的最大特色之一是根據(jù)功能需求和運(yùn)用條

11、件配置系統(tǒng)。用一個(gè)系統(tǒng),以分級(jí)的概念實(shí)現(xiàn)原為多個(gè)系統(tǒng),為一個(gè)目標(biāo)而完成的工作。ETCS從運(yùn)用角度分為5級(jí)(0-3級(jí)、0+級(jí))。 0級(jí)：ETCS車(chē)載設(shè)備+傳統(tǒng)列控系統(tǒng)。 0級(jí)主要是為了保證裝配ETCS車(chē)載設(shè)備的列車(chē),能在沒(méi)有ETCS地面設(shè)備的線路、或尚不具備ETCS運(yùn)營(yíng)條件的線路上運(yùn)行。 ETCS車(chē)載設(shè)備只顯示列車(chē)速度,并只監(jiān)督列車(chē)最大設(shè)計(jì)速度和線路最大允許速度。車(chē)載設(shè)備不提供機(jī)車(chē)信號(hào)功能,司機(jī)憑地面信號(hào)行車(chē)。 0+級(jí)(STM) 0+級(jí)主要是為了保證裝配ETCS車(chē)載設(shè)備的列車(chē),在既有線運(yùn)行時(shí)能夠提供通用機(jī)車(chē)信號(hào)功能。 1級(jí)：地面信號(hào)查詢(xún)應(yīng)答器軌道電路 裝備了ERTMS/ETCS的列車(chē)，在裝備有點(diǎn)

12、式傳輸設(shè)備歐洲應(yīng)答器Eurobalise的線路上運(yùn)行，地面向列車(chē)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(chē)的完整性檢查。 該系統(tǒng)是典型的點(diǎn)式ATP 2級(jí)：軌道電路查詢(xún)應(yīng)答器GSM-R 司機(jī)完全依靠車(chē)載信號(hào)設(shè)備行車(chē)（可取消地面信號(hào)機(jī)）；通過(guò)GSM-R連續(xù)傳送列車(chē)運(yùn)行控制命令，車(chē)地間可雙向通信；在點(diǎn)式設(shè)備的配合下，車(chē)載設(shè)備對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控； 該系統(tǒng)是基于移動(dòng)通信的連續(xù)式ATP 依靠軌道電路或計(jì)軸設(shè)備檢查列車(chē)占用和完整性； 3級(jí)：查詢(xún)應(yīng)答器GSM-R 取消了傳統(tǒng)的地面信號(hào)系統(tǒng),列車(chē)定位和列車(chē)完整性檢查由地面無(wú)線移動(dòng)閉塞中心RBC和列車(chē)完整性驗(yàn)證系統(tǒng)

13、共同完成。點(diǎn)式設(shè)備、GSM-R是系統(tǒng)的主要設(shè)備。 保證各國(guó)的列車(chē)在歐洲鐵路網(wǎng)內(nèi)的互通運(yùn)營(yíng)，提高運(yùn)輸效率。 歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMS是歐洲鐵路和歐洲信號(hào)工業(yè)在歐洲委員會(huì)的財(cái)政支持和國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC的支持下，經(jīng)過(guò)大約10年的工作得到的結(jié)果。 基于GSM-R無(wú)線傳輸方式的ETCS2系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，并已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)； 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(guó)列車(chē)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(xiě)，CTCS技術(shù)規(guī)范是參照歐洲列車(chē)運(yùn)

14、行控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)ETCS)編制的。 1 CTCS系統(tǒng)由車(chē)載子系統(tǒng)和地面子系統(tǒng)組成。 2 CTCS基本功能 防止列車(chē)超速運(yùn)行，包括列車(chē)超過(guò)進(jìn)路允許速度、線路結(jié)構(gòu)規(guī)定的速度、機(jī)車(chē)車(chē)輛構(gòu)造速度、臨時(shí)限速和緊急限速、鐵路有關(guān)運(yùn)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(chē)運(yùn)行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離；能夠?qū)崟r(shí)給出列車(chē)超速、制動(dòng)、允許緩解等表示以及設(shè)備故障狀態(tài)的報(bào)警；防止列車(chē)溜逸；3 CTCS應(yīng)用等級(jí) 針對(duì)中國(guó)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(gè)等級(jí)，依次為CTCS0CTCS4級(jí)，以滿足不同線路速度需求。 CTCS0級(jí)為既有線的現(xiàn)狀，即由目前使用的通用式機(jī)車(chē)信號(hào)

15、和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。CTCS1級(jí)為面向160kmh以下的區(qū)段，由主體機(jī)車(chē)信號(hào)和加強(qiáng)型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成。它需在既有沒(méi)備的基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，達(dá)到機(jī)車(chē)信號(hào)主體化的要求，增加點(diǎn)式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行安全監(jiān)控。 CTCS2級(jí)為面向提速干線和高速新線，采用車(chē)地一體化設(shè)計(jì)，基于軌道電路傳輸信息的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。適用于各種限速區(qū)段，地面可不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)，機(jī)車(chē)乘務(wù)員憑車(chē)載信號(hào)行車(chē)。CTCS3級(jí)為面向提速干線、高速新線或特殊線路，基于無(wú)線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車(chē)占用的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。點(diǎn)式設(shè)備主要傳送定位信息。 CTCS4級(jí)為面向高速新線或特殊線路，是完全基于無(wú)線傳輸信息的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。地面

16、可取消軌道電路，不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)，由無(wú)線閉塞中心和車(chē)載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成列車(chē)定位和完整性檢查.，實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動(dòng)閉塞。 4CTCS2系統(tǒng) CTCS 2級(jí)是基于軌道電路和點(diǎn)式信息設(shè)備傳輸列車(chē)運(yùn)行許可信息并采用目標(biāo)距離模式監(jiān)控列車(chē)安全運(yùn)行的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)，是一種點(diǎn)一連式列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)。 人機(jī)接口地面應(yīng)答器STM天線BTM天線記錄器制動(dòng)接口BTMSTM車(chē)載計(jì)算機(jī)記錄器制動(dòng)接口BTMSTM車(chē)載計(jì)算機(jī)車(chē)站列控中心車(chē)站聯(lián)鎖軌道電路LEU車(chē)務(wù)終端信號(hào)樓動(dòng)車(chē)組微機(jī)監(jiān)測(cè)微機(jī)監(jiān)測(cè)微機(jī)聯(lián)鎖CTCS2級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 EB, SBDMI155Niveau 2STM STBY050100150200300250350

17、400安全計(jì)算機(jī)安全計(jì)算機(jī)BTM速度傳感器速度傳感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列車(chē)接口單元列車(chē)接口單元?dú)W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(chē)載系統(tǒng)組成 200kmh動(dòng)車(chē)組ATP車(chē)載設(shè)備的工作模式ATP車(chē)載設(shè)備具備設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先（機(jī)控優(yōu)先）與司機(jī)制動(dòng)優(yōu)先（人控優(yōu)先）兩種模式，通過(guò)ATP車(chē)載設(shè)備內(nèi)部設(shè)置選擇其中一種模式。ATP車(chē)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(chē)、調(diào)車(chē)監(jiān)控、隔離模式等。 完全監(jiān)控模式當(dāng)車(chē)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(chē)數(shù)據(jù))時(shí)，

18、ATP車(chē)載設(shè)備可工作在完全監(jiān)控模式。此時(shí)由ATP車(chē)載設(shè)備生成目標(biāo)距離模式曲線，通過(guò)DMI顯示列車(chē)運(yùn)行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離等，控制列車(chē)安全運(yùn)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(chē)在ATP車(chē)載設(shè)備已查詢(xún)到的線路數(shù)據(jù)末端前觸發(fā)常用制動(dòng)，當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度低于120km/h后，提供允許緩解提示，司機(jī)緩解后，ATP車(chē)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(chē)運(yùn)行。目視行車(chē)模式當(dāng)ATP車(chē)載設(shè)備顯示禁止信號(hào)時(shí)，ATP處于目視行車(chē)模式。此時(shí)列車(chē)停車(chē)后，根據(jù)行車(chē)管理辦法(含調(diào)度命令)，ATP生成固定限制速度(20kmh)，列車(chē)在ATP監(jiān)控下運(yùn)行，司機(jī)對(duì)安全負(fù)責(zé)。 調(diào)車(chē)監(jiān)控模式當(dāng)車(chē)列進(jìn)行調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)，司機(jī)經(jīng)過(guò)特殊操作后，轉(zhuǎn)為調(diào)車(chē)模式，ATP生成