基础及前沿 中国科技信息２。｛４ ｔ｜第１ ２期・ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊｕｎ．２０１４ 蒋梦曦 Ｄｏｌ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１４．１２．０１９ ．城市轨道交通ＣＢＴＣ系统浅析 概述 城市轨道交通具有高速度、高密度、不问断运营的特 点。信号系统作为行车指挥和列车运行的控制设备，尽管 其投资额 城市轨道交通的整个 程中所占比例较低，但 它 保证行车安全、提高通过能力、节能及改善运输人员 的劳动条件等方面却起着至关重要的作用。我国目前的城 轨道交通信号丰要以准移动闭塞为主，随着列车的运营 向着高速化、信息化、网络化的发展，对通信方式的要求 越来越高，基于ＣＢＴＣ的ＡＴＣ系统必将成为轨道交通通 信信号的潮流” 。 置进行确定。区域控制器根据来自列乍的位置报告跟踪列 乍，ＡＴＰ／ＡＴＯ计算机根据实际列车本身和前行列车的运 行速度和位置信息、以及数据存储单庀的轨道线路信息， 经计算得到列车当前速度下的最大制动距离，从而得到列 车间的安全距离。移动闭塞利用计算得到的安全距离，利 用车地双向连续通信，区域控制器对区域内列车发布移动 授权，实施联锁。保证列车以最小安全间隔距离运行。 这之问移动闭塞分区是移动的，能使两列车在较小距 离的基础 安全地行驶。ＣＢＴＣ作为保证列车安全运行 的子系统，其整个系统的运行准确必须要有保障，因此与 联锁区对应的区域控制器ＺＣ为保证向向列车发送 确的 信息，其采取３取２的检验冗余配置。同时，作为车戟 ＡＴＰ／ＡＴＯ设备，车载控制器（ＶＯＢＣ）也同样采用３取 ２的检验冗余配置。 ＣＢＴＣ系统介绍 ＣＢＴＣ系统，即基于无线通信的ＡＴＣ系统。该系统 突 优点是可以实现车～地之间的双向通信，并且传输信 息 人，传输速度快，易实现移动自动闭塞 ，能大幅度 提高ｆ 『ＨＪ通过能力，灵活组织双向运行和单向连续发车， 容易适 Ｉ—Ｊ ｉ速、不同运量、不同类型牵引的列车运行 ＣＢＴＣ系统特点 （１）可实现大容量连续双向车一地通信； （２）地面设备及车载设备均采用安令计算机实时处 理列车状态、控制命令，实现连续的间隔控制、进路控制、 速度防护、自动驾驶等； 控制等等。厄线通信的方式主要分为无线ＡＰ传输模式、 感应环线方式、漏缆传输方式、波导管传输方式，其中前 两种方式使用较多。 ＣＢＴＣ系统通常包括：列车自动监督系统ＡＴＳ、数据 库存储 元ＤＳＵ、区域控制器ＺＣ、计算机联锁ＣＩ、车载 柠制器ＶＯＢＣ和数据通信系统ＤＣＳ，也还包括骨干网、 （３）高精度的列车定位； （４）列车运行控制灵活、高精度，町实现高效率的 移动闭塞； （５）设备集成度高，可减少地面设备，系统结构简 ， 并改善可靠性和可维修性，减少全寿命周期成本； （６）ＣＢＴＣ信息可以叠加在既有信号系统上，便｝： 网络交换机、无线接入点以及车载移动无线设备等。 ＣＢＴＣ系统移动闭塞原理 ＣＢＴＣ通过无线通信方式传输信息，线路被划分成若 下区域，每个区域有一定数量的线路单元组成，每个区域 既有线改造，可实现城市轨道交通的互联互通。 西门子公司的ＣＢＴＣ系统 阿门子的ＣＢＴＣ系统是一个安全、可靠、先进的列车 运行控制系统。在全世界也都得到了Ｊ 泛的使用。它的无 线通信是采用点式分布的无线通信 元ＡＰ传输方式实现 ６４一 均巾本地控制器和通信系统控制。本地控制器和区域内的 列车肢联锁 系统保持连续的双向通信。 载定位设备以及地面辅助定位设备对列车的实时位 一中国科技信息２０１ ４年笼１ ２期・ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊｕｎ，２０１４ 基础及前沿 运行控制中心（０Ｃｃ） 同时车辆还会通过这种方式向轨旁无线单 集中控制层 元ＡＰ发送列车位置 列车速度等信息， 信息传送给区域控制器后，区域控制器会 根据列车本身状态信息、前行列车信息、 ／联锁—－—一 车站级控 轨旁层 ／＼ －线路状态和轨旁数据存储单元提供的线路 参数信息进行计算，得到列车的允许速度 和最大制动距离等数据，并根据列车的运 列车进路计算机 车站揉怍员工作站 Ｌｏｂ－ 通信层 车载层 图１西门子ＣＢＴＣ系统结构图 道岔、转辙机、倍号机 号机行状况运算得到优化的列车目标速度曲线。 通过比较列车的实际速度与允许速度，向 车辆发出制动或加速指令，ＡＴＯ设备根据 接收的指令结合列车目标速度曲线来不断 调整列车速度，同时ＡＴＰ设备对车辆进 集中控制层 行超速防护。同时，区域控制器还会向联 锁发出命令以控制道岔排列进路，并不断 将线路上的进路道岔状态信息发送给 级控制层。当列车驶出该区段时，会向该 区间的区域控制器进行注销，同时向下个 区间的区域控制器进行注册，完成列车控 制的交接，以保证控制中心对列车不问断 控制。 轨旁层 通信层 车载层 利用车地之间的连续式通信，不断对 车辆的运行控制进行调整修正，保证车辆 之间的安全间隔，来实现各种ＡＴＰ、ＡＴＯ 功能。由于每一车站级列车控制站要向其 图２车地通信原理图 的［３】ｏ 西门子ＣＢＴＣ系统组成 基于无线通信的列车运行控制系统，由联锁系统 （ＳＩＣＡＳ）、ＡＴＰ／ＡＴＯ系统（ＴＲＡＩＮＧＵＡＲＤ ＭＴ移 动闭塞式列控系统）、ＡＴＳ系统（ⅥＣＯＳ ＯＣ ５０１和 控制范围内的所有列车发送信息，因此一个车站级列车控 制站要同时与多个列车保持通信联系。但一列车不能够同 时与多个车站级列车控制站通信，在经过不同的车站控制 信号区域时，会自动地采取信号区域的切换 Ｊ。 ＣＢＴＣ为提供给列车故障一安全的通信，使整个系 统的连续准确运行，因此与ＳＩＣＡＳ联锁区对应的区域控 制器ＺＣ向列车发送信息的系统，其采取３取２的检验冗 ＶＩＣＯＳ ＯＣ １０１）组成，他们分为集中控制层、轨旁层、 通信层、车载层四个层级，分级实现ＡＴＣ功能（如图１ 所示）。 系统工作原理 调度控制中心ＯＣＣ（ＶＩＣＯＳ ＯＣ ５０１）位于整个轨道 系统的最高层，通过以太网进行通信，实现对整个系统中 余配置。同时，作为车载ＡＴＰ／ＡＴＯ设备，车载控制器 （Ｖ０ＢＣ）同样采用３取２的检验冗余配置。ＶＩＣＯＳ ０Ｃ ５０１，以及通信设备和系统也都是冗余配置。 所有车站级列车控制站（ＶＩＣＯＳ ＯＣ １０１）的控制，而车 站级列车控制站控制其范围内所有列车的运行，并对他们 的运行进行监督 。 结语 随着列车安全系统的进步与发展，城市轨道交通自动 控制系统也在不断的进行完善，在基本的联锁、闭塞、列 车控制等功能基础上，扩展了更多的功能。 西门子ＣＢＴＣ的无线通信是采用点式分布的无线通信 单元ＡＰ传输方式实现的。车站级列车控制站通过其管辖 范围之内的多个区域控制器ＺＣ与信号覆盖范围内的列车 车载设备进行通信，实现车地实时双向通信。具体车地双 向通信过程描述如下（如图２）。 列车在运行过程中，车载设备依次与各个列车控制站 ＣＢＴＣ系统结合了列车高精度的定位技术、基于无线 ＡＰ对列车的自动防护等技术实现了系统更高效率的移动 闭塞功能，保证了列车间的安全制动距离，使列车在较高 的速度运行的情况下列车安全间距进一步缩小，大大提高 了列车的安全性能和运营效率。ＣＢＴＣ系统的车地间大信 建立通信联系，车辆每进入一区段，就由车载设备向地 面发出无线信号，地面通过轨旁点式分布的无线接收单元 ＡＰ进行接收并对无线信号进行转换，将列车信息传送给 区域控制器ＺＣ，完成列车对该区间区域控制器ＺＣ的注册， 息量高速通信、列车控制精度高等突出优点使得它如今已 成为轨道交通信号系统的主流方向，也是目前最先进的列 车运行控制系统。 一６５～
