《鐵道信號自動控制技能訓(xùn)練》課件-項目4-CBTC系統(tǒng)維護

城市軌道交通列車自動控制系統(tǒng)維護

—項目4CBTC系統(tǒng)維護金麗麗任務(wù)1CBTC系統(tǒng)認知一、CBTC

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

CBTC系統(tǒng)的基本特點是列車與地面之間有各種類型的無線雙向通信。

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

CBTC有基于軌間電纜的和基于無線通信的兩大類。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、車載設(shè)備兩級控制——控制中心、中繼器采用軌間電纜的ATC系統(tǒng)兩級控制(1)軌間電纜

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

25M交叉用于列車定位的地址碼(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軌間電纜傳到列車，將列車信息傳到控制中心。一個中繼器最多控制128個電纜環(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)段的位置與長度)，經(jīng)聯(lián)鎖裝置，將沿線的信號顯示、道岔位置、列車的有關(guān)信息(車長、制動率、所在位置、實時速度等)不斷地經(jīng)軌間電纜傳至控制中心。采用軌間電纜的列車速度自動控制原理圖移動閉塞目標(biāo)點示意圖目標(biāo)點掃描示意圖(3)系統(tǒng)軟件小結(jié)1.CBTC概念、分類2.基于軌間電纜的CBTC的結(jié)構(gòu)、原理基于無線通信的CBTC技術(shù)一、基本結(jié)構(gòu)目前，我國城市軌道交通有西門子、阿爾卡特、阿爾斯通、USSI、龐巴迪等引進的基于無線的CBTC，以及國產(chǎn)的LCF-300型CBTC系統(tǒng)。典型無線閉塞系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、基本原理分布式無線移動閉塞的技術(shù)的無線傳輸示意圖三、列車定位基本原理列車位置信息包括列車兩端的位置和方向。列車定位包括初始定位和持續(xù)定位。1.列車初始定位

(1)無線通信正常，列車上電通過無線測距定位進行一個初步定位時，收到一個有效應(yīng)答器的報文即可準(zhǔn)確定位。

(2)無線通信故障，收到與信號機相連的有源應(yīng)答器的允許信號編碼即可降級為點式ATP模式行車。2.無線測距定位無線測距檢測列車位置行駛過程中持續(xù)定位3.列車持續(xù)定位和位置校正列車在線范圍TG故障時的列車在線范圍四、閉塞原理1、安全保護建立自動保護2.列車間隔保護計算授權(quán)點3.速度控制作為對列車位置報告的響應(yīng)，軌旁ATP/ATO計算授權(quán)終點。授權(quán)終點可能是先行列車的AP點。根據(jù)接收到的EOA和速度限制，下一列列車的車載ATP建立一個緊急制動曲線。五、基本列車控制等級CBTC提供三種基本列車控制等級：CBTC、點式ATP、人工模式。1.CBTC——完整的系統(tǒng)操作和性能

CBTC要求所有列車控制子系統(tǒng)，包括軌旁、中心、車載和通信子系統(tǒng)都完備工作。CBTC提供最高等級的系統(tǒng)操作和性能。2.點式ATP——降級的系統(tǒng)操作和性能點式ATP提供正方向的車載超速防護(根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最大限速)，信號機冒進防護和300s的運行間隔。3、人工控制——最低等級的系統(tǒng)操作和性能聯(lián)鎖控制提供固定閉塞列車間隔和聯(lián)鎖防護，不提供其他ATC功能，提供ATP25km/h限速。六、通信級別

通信級別分三級：連續(xù)式通信級、點式通信和聯(lián)鎖級。三級通信級別對應(yīng)于三種基本列車控制等級。1、連續(xù)式通信在連續(xù)式通信級，系統(tǒng)提供最先進的基于移動閉塞原理的列車安全運行。軌旁到列車雙向通信，使用無線。列車通過檢測和識別應(yīng)答器來確定自己的位置。對于列車采用連續(xù)式控制。在ATO系統(tǒng)控車后，ATO系統(tǒng)完全自動控制列車運行直到終點。2、點式通信級點式通信級作為連續(xù)式通信級的后備模式，或在部分對于列車行車間隔有較低要求、允許使用固定閉塞的線路使用。在點式通信中，ATO系統(tǒng)完全自動控制列車從一車車站運行至下一個車站。在點式通信級，使用應(yīng)答器進行軌旁到列車的通信。移動授權(quán)來自信號機的顯示，通過有源應(yīng)答器有軌旁點式傳送到列車。3、聯(lián)鎖級如果連續(xù)式或點式通信故障，作為降級運行模式，刻有信號系統(tǒng)提供全面的聯(lián)鎖防護，此時沒有軌旁到列車的通信。小結(jié)1.無線CBTC的結(jié)構(gòu)和原理2.列車定位原理3.閉塞原理4.基本列車控制等級5.通信級別七、通信方式無線通信方式有波導(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)管進行通信的方式。波導(dǎo)管是能傳輸電磁波的金屬管，簡稱波導(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)管布置每個無線接入點在隧道中可以覆蓋1000米的范圍。下圖是典型布置圖。TGCTRETGCTGCTGC無線接入點同軸電纜無源耦合單元波導(dǎo)管設(shè)計方案下圖為典型的站臺布置，岔區(qū)布置方案，也包括共用無線接入點的方案。北京地鐵二號線信號系統(tǒng)工程波導(dǎo)管安裝于隧道頂部北京首都機場線信號系統(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行通信的方式。由軌旁無線電單元和車載天線接收單元組成無線局域網(wǎng)，用以構(gòu)成車—地間的雙向通信?？臻g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)、用于定位及點式后備的應(yīng)答器設(shè)備等。

LCF-300型CBTC系統(tǒng)車載設(shè)備包括：車載ATP子系統(tǒng)、車載ATO子系統(tǒng)、車載無線設(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)、安全計算機平臺和維護子系統(tǒng)(ZCM)三部分。

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

子系統(tǒng)

的結(jié)構(gòu)2.ZC子系統(tǒng)的特點(1)分層設(shè)計，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、容錯和安全管理層。(2)采用2×2取2處理層為安全計算機平臺的核心。(3)采用雙系并行工作的2×2取2安全計算機系統(tǒng)、內(nèi)部通信和外部通信都采用冗余通道設(shè)計。(4)通道內(nèi)雙機采用相異軟件(5)容錯和安全管理層負責(zé)指揮、監(jiān)視兩系的運行，它是2×2取2結(jié)構(gòu)的容錯與安全特性的支撐。3、ZC子系統(tǒng)的功能計算列車安全位置列車排序信號機強制命令設(shè)置與處理移動授權(quán)列車注冊列車注銷列車管理數(shù)據(jù)版本號比較通信狀態(tài)監(jiān)測時鐘同步提供維護數(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))。安全計算機平臺通過冗余的100M以太網(wǎng)進行內(nèi)部設(shè)備之間的通信。安全的計算機平臺通過冗余的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人機接口②ZC-VOBCZC和VOBC之間的雙向信息交換構(gòu)成了列車移動閉塞運行原理的基礎(chǔ)。③ZC-ZC相鄰的ZC之間交換信息，保證通信列車可以越過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)支持一個到聯(lián)鎖的雙向接口，以進一步優(yōu)化列車的運行。⑥ZC-ZC維護機ZC向ZC維護機發(fā)送維護/診斷信息，經(jīng)ZC維護機轉(zhuǎn)發(fā)到維護網(wǎng)絡(luò)。（2）有線通信接口對外提供兩個獨立的100M通道，RJ-45電氣接口。ZCM子系統(tǒng)通過兩塊獨立的網(wǎng)卡提供兩個獨立的100M通道與ZC設(shè)備的冗余內(nèi)網(wǎng)連接，接收ZC設(shè)備發(fā)送的運行狀態(tài)信息，RJ-45電氣接口。ZCM子系統(tǒng)通過第三塊網(wǎng)卡提供一個相互獨立的100M通道與CBTC系統(tǒng)維護網(wǎng)連接，將ZC設(shè)備運行狀態(tài)信息發(fā)送給維護中心，RJ-45電氣接口。（3）電源接口雙路220V交流電源來自電源屏。（4）綜合接地接口小結(jié)LCF-300地面設(shè)備組成LCF-300車載設(shè)備二、VOBC車載子系統(tǒng)

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

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

3取2

兩端無冗余設(shè)備3.車載無線通信系統(tǒng)兩端均安裝無線自由波與波導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。無線網(wǎng)絡(luò)與ATP系統(tǒng)進行任意雙向通信。4.MMI系統(tǒng)顯示單元，當(dāng)前列車的運行狀態(tài)5.應(yīng)答器車載查詢器列車兩端安裝歐標(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西門子CBTC系統(tǒng)認知無線系統(tǒng)管理配置無線系統(tǒng)配置小結(jié)西門子移動閉塞SelTracS40CBTC系統(tǒng)認知1.系統(tǒng)組成(1)系統(tǒng)管理中心(SMC)(2)車輛控制中心(VCC)(3)車載設(shè)備(VOBC)(4)車站控制器(STC)(5)感應(yīng)環(huán)線通信設(shè)備(6)車輛段設(shè)備(7)車站發(fā)車指示器(8)站臺緊急停車按鈕(9)接口一、基于感應(yīng)環(huán)線的CBTC

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

系統(tǒng)管理中心，對系統(tǒng)進行全面的協(xié)調(diào)管理，與車輛控制中心進行雙向通信，完成對所有列車自動監(jiān)控功能。

SMC設(shè)備位于運營控制中心。①管理中心工作站②運行圖調(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)度長工作站模擬顯示工作站系統(tǒng)維護工作站運行圖編輯工作站車場監(jiān)視工作站②運行圖調(diào)整服務(wù)器(SRS)

冗余的運行圖調(diào)整服務(wù)器通過SMCI/O與車輛控制中心(VCC)相連，以實現(xiàn)SRS與VCC的通信，SRS還與SCADA、時鐘、無線等系統(tǒng)接口。③數(shù)據(jù)日志服務(wù)器

熱備冗余配置，保留兩個月以上的運行數(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、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車站控制器緊急通路(SCEG)

當(dāng)VCC出現(xiàn)故障，不能對系統(tǒng)進行控制時，管理中心通過車站控制緊急通路(SCEG)，直接與車站控制器(SCEG由緊急通路切換開關(guān)設(shè)制器(STC)進行通信連接。⑥SMCI/O⑦投影模擬顯示系統(tǒng)(2)車輛控制中心(VCC)

對于列車運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區(qū)域，每個區(qū)域由1套車輛控制計算機(VCC)來進行控制。

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

VCC中央計算機采取三取二的配置，包括三臺工業(yè)級計算機。②VCCI／O機架③VCC數(shù)據(jù)傳輸(DT)架。④VCC調(diào)度員終端。

⑤中央緊急停車按鈕(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，而且所有的列車立即停車；當(dāng)緊急停車按鈕中插入鑰匙后，才可以解除。VCC還設(shè)有數(shù)據(jù)記錄計算機、打印機等設(shè)備。

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

①車站控制器(STC)

STC設(shè)于設(shè)備集中站，每個STC都有一個道岔安全控制器，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車站工作站

每個車站配置SMC車站工作站，它由工業(yè)級計算機和接入設(shè)備組成，其接入光纖通信環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)與管理中心SMC的遠程通信。

它與車站控制器(STC)接口，實現(xiàn)車站本地控制；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：站臺緊急停車按鈕站臺發(fā)車指示器車站現(xiàn)地控制盤信號機轉(zhuǎn)轍機(4)車載設(shè)備①車載控制器(VOBC)②VOBC外圍設(shè)備①車載控制器(VOBC)

每列車兩端都安裝有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法使用。②VOBC外圍設(shè)備

VOBC外圍設(shè)備包括：1)天線：每個VOBC設(shè)兩個接收天線和兩個發(fā)送天線；2)速度傳感器：每個VOBC設(shè)兩個速度傳感器；3)司機顯示盤(TOD)：每列車設(shè)置兩套。(5)接口①信號系統(tǒng)內(nèi)部接口包括：1)信號監(jiān)測子系統(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)車指示器的接口5)中央緊急停車按鈕的接口6)信號機、轉(zhuǎn)轍機等繼電器控制電路的接口7)車站現(xiàn)地控制盤及站臺緊急停車按鈕的接口8)車場的接口9)人機接口10)主系統(tǒng)內(nèi)部接口②信號系統(tǒng)外部接口包括：1)無線通信系統(tǒng)的接口2)時鐘系統(tǒng)的接口3)通信傳輸系統(tǒng)的接口4)旅客信息系統(tǒng)(包括車上)的接口5)車輛的接口6)車輛管理系統(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.運行圖/時刻表調(diào)整服務(wù)器c.局域網(wǎng)d.加強型的車站控制器緊急通路e.接口②SMC車站工作站①系統(tǒng)管理中心功能系統(tǒng)管理中心負責(zé)列車自動控制系統(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)控和顯示列車位置3)調(diào)整列車運行4)排列列車進路5)實現(xiàn)停站時間控制6)調(diào)度列車投入運營(增加或減少投入運營的列車)7)運行圖／時刻表管理(包括時刻表的生成、指定和取消)8)自動調(diào)整列車運行(調(diào)整列車速度和停站時間)9)監(jiān)測列車性能的狀況并收集ATO數(shù)據(jù)10)自動跟蹤列車；11)監(jiān)督列車位置、速度、運行方向12)指揮列車操作和排列進路(聯(lián)鎖控制)13)優(yōu)化折返作業(yè)14)列車及線路的報警a.管理中心工作站

所有工作站都由系統(tǒng)維護工作站管理,該工作站主要監(jiān)視SMC網(wǎng)絡(luò)性能，進行記錄和對整個系統(tǒng)進行診斷和維護。運行圖／時刻表編輯工作站可以在離線情況下對運行圖／時刻表進行編輯，完成的運行圖／時刻表文件，通過局域網(wǎng)傳送到SMC，也可以進行在線編輯。調(diào)度員和調(diào)度長工作站實時監(jiān)督在線列車的運行，并可實現(xiàn)列車運行的人工控制。b.運行圖／時刻表調(diào)整服務(wù)器(SRS)

該服務(wù)器的主要功能，是為SMC提供運行圖／時刻表調(diào)整和自動排列進路。當(dāng)SMC的SRS與VCC的主連接發(fā)生故障(包括SRS故障)時，自動切換開關(guān)，將通信連接切換到備用的SRS計算機。該服務(wù)器還完成與其他系統(tǒng)(SCADA、時鐘、無線、消防等)進行接口的功能，并實現(xiàn)與SMC車站工作站的通信。c.局域網(wǎng)

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

d.加強型的車站控制器緊急通路(SCEG)

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

在OCC，激活SCEG開關(guān)，斷開了VCC與STC的通信連接，并將SMC與STC連接起來。來自STC的信息從VCC改變路線到PCU。PCU對信息進行解碼，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進行處理。調(diào)度員可以在SMC輸入道岔轉(zhuǎn)動的請求。請求被送到PCU，PCU發(fā)送請求至STC，STC確定道岔轉(zhuǎn)換安全。e．接口

SMC與其他系統(tǒng)進行接口，包括：主控系統(tǒng)、通信WAN、無線電Radio，實現(xiàn)信息資源的交換共享支持。

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

②SMC車站工作站

SMC車站工作站可以實現(xiàn)與控制中心調(diào)度員工作站相同的功能，受系統(tǒng)維護工作站管理，由調(diào)度員授權(quán)，并對其授權(quán)管轄區(qū)域進行控制和監(jiān)視。

SMC車站工作站對車站控制器(STC)進行監(jiān)視和現(xiàn)地控制。

SMC可以實現(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車站工作站可以對本站進行控制，控制命令通過光纖骨干網(wǎng)首先傳回SMC中心，然后經(jīng)過車輛控制中心返回本站車站控制。b.當(dāng)SMC正常，VCC全面故障的情況下，SMC車站工作站仍將控制命令首先傳回SMC，SMC在中心切換車站控制器緊急通路(SCEG)，通過SCEG傳遞至本站車站控制器，以實施有關(guān)控制。c．在特殊情況下，由控制中心授權(quán)，車站值班員進行轉(zhuǎn)換操作，SMC車站工作站可以直接與本地STC通信，這時SMC車站工作站可作為現(xiàn)地控制盤使用。d.當(dāng)SMC、VCC全面故障，由SMC車站工作站實現(xiàn)對STC及室外設(shè)備等車站設(shè)備的控制。e.SMC車站工作站通過光纖通信網(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自動防護(ATP)功能，由車輛控制中心(VCC)完成。車輛控制中心與全線的列車進行不間斷地雙向通信，所有的列車將其所在的精確位置和運行速度，報告給車輛控制中心；車輛控制中心在完全掌握所有列車的精確位置、速度等信息的前提下，告知各列列車運行的目標(biāo)停車點。車輛控制中心還與車站聯(lián)鎖裝置通信，完成列車進路的排列。VCC連續(xù)監(jiān)控列車位置，控制列車運行和軌旁設(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)鎖條件排列進路，完成集中聯(lián)鎖功能和排列進路功能。②VCC保證列車的自動運行安全間隔和控制列車自動運行。

VCC以前一列車尾部最后一次確認的位置為基礎(chǔ)，考慮到道岔故障、區(qū)段封鎖等影響安全制動的因素，向后續(xù)列車傳送與先行列車之間的最小的安全間隔距離信息，即后續(xù)列車運行的目標(biāo)點。③VCC還負責(zé)對中央緊急停車按鈕、車站站臺緊急停車按鈕、車站現(xiàn)地控制盤的狀態(tài)進行監(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加強型車站控制器(STC)、②車載控制器(VOBC)、③感應(yīng)環(huán)線等完成。①加強型車站控制器(STC)STC通過雙共線調(diào)制解調(diào)器鏈路與VCC通信。

車站控制器的控制功能由來自VCC的指令報文啟動，STC采集所有軌旁設(shè)備的狀態(tài)信息，并報告給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、信號機、計軸器、屏蔽門、防淹門及站臺緊急停車等。軌道和轉(zhuǎn)轍設(shè)備通過STC與VCC相接口。a.正常運營情況下，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車站工作站與STC相連，選擇現(xiàn)地模式。而當(dāng)VCC與SMC故障時，可用FALLBACK直接降級至車站控制器STC，STC自動轉(zhuǎn)為現(xiàn)地模式。當(dāng)STC處于現(xiàn)地模式時，通過SMC與STC的串行通道來提供簡易的聯(lián)鎖級控制，SMC車站工作站就可以向STC發(fā)送指令，并接收STC的狀態(tài)信息。這時，列車按信號顯示人工駕駛。b.一旦STC處于現(xiàn)地模式時，道岔的轉(zhuǎn)換只能由SMC車站工作站而不是由VCC來完成。處于現(xiàn)地模式下的道岔，不允許自動運行模式的列車和ATP防護人工模式的列車通過，只有限制人工模式及非限制模式的列車通過。STC的功能：1)道岔控制和表示采集2)監(jiān)督并報告3)監(jiān)督中央緊急停車按鈕4)車站現(xiàn)地控制盤上緊急停車按鈕5)站臺緊急停車按鈕的狀態(tài)6)信號機的點燈和燈絲報警7)與VCC通信8)與SMC車站工作站通信

②車載控制器(VOBC)VOBC接收車輛控制中心發(fā)來的目標(biāo)停車點信息，車載計算機根據(jù)允許運行的距離、所在區(qū)段的線路條件及列車的性能等，不斷地計算運行速度，自動地完成速度控制。

VOBC和VCC之間的連續(xù)有效通信是通過軌旁環(huán)線來實現(xiàn)的。車載控制器(VOBC)功能：a.確保列車運行安全b.確保列車的定位精度c.解碼與編碼

a．確保列車安全運行

VOBC完成車載ATP／ATO功能。

VOBC不斷地與VCC進行通信，在ATP保護下進行牽引、制動及車門控制。對超速、目標(biāo)點冒進及車門狀態(tài)進行安全監(jiān)督，以確保列車在允許的包絡(luò)線內(nèi)運行；當(dāng)無法繼續(xù)安全運行時，自動實施緊急制動。b．確保列車的定位精度

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)線都有對應(yīng)的環(huán)線編號。c．解碼與編碼

VOBC對發(fā)自VCC的命令進行解碼，并控制列車不超出VCC指令的速度和距離界限；同時向VCC傳送列車位置、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)

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

信息內(nèi)容包括：VOBC所在環(huán)路編號列車運行目標(biāo)點運行方向(上行／下行)車門控制(開／關(guān)，左／右)最大速度VOBC編號VOBC命令啟動／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)制動曲線、停車、列車編號、車載旅客廣播信息號下一個目的地(車站或軌道區(qū)段)緊急制動控制當(dāng)前位置的平均坡度來自SMC的特殊ATC機車顯示信息

c．VOBC到VCC的狀態(tài)報文VOBC編碼列車操作模式緊急制動狀態(tài)列車門狀態(tài)(開／關(guān))列車完整性狀態(tài)VOBC啟動／備用VOBC所在地實際環(huán)路的編號運行方向(上行／下行)列車所在環(huán)路的位置實際速度、故障報告(例如，自動門切換位置ATP倒車狀態(tài)、無人駕駛狀態(tài))小結(jié)1.有線S40系統(tǒng)組成2.系統(tǒng)功能二、基于無線通信的SelTracS40系統(tǒng)1．無線SelTracS40概述無線CBTC系統(tǒng)有列車自動監(jiān)控(ATS)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(DCS)、區(qū)域控制器(zc)、車載控制器(VOBC)及司機顯示等主要的子系統(tǒng)。在CBTC應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)是雙向無線通信系統(tǒng)、列車定位技術(shù)、列車完整性檢測等。

無線CBTC優(yōu)點:有車—地雙向通信，而且傳輸信息量大;傳輸速度快，很容易實現(xiàn)移動閉塞;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工作;提高區(qū)間通過能力，靈活組織雙向運行和單項連續(xù)發(fā)車;適應(yīng)不同車速、不同運量、不同類型牽引的列車運行控制。2．無線SeltracS40系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)無線SeltracS40系統(tǒng)為分布式結(jié)構(gòu)，是以列車為中心的系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)包括：調(diào)度控制中心層有線(光纖)通信層車站控制層無線通信層車載設(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)；

車站控制層主要是區(qū)域控制器；

無線通信層包括軌旁無線設(shè)備接入點和車載無線設(shè)備；

車載設(shè)備層包括車載控制器和司機操作顯示單元。

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)；

車站控制層主要是區(qū)域控制器；

無線通信層包括軌旁無線設(shè)備接入點和車載無線設(shè)備；

車載設(shè)備層包括車載控制器和司機操作顯示單元。3.無線SeltracS40系統(tǒng)的設(shè)備組成與功能實現(xiàn)控制中心設(shè)備有線通信網(wǎng)車站設(shè)備車載設(shè)備無線通信網(wǎng)車輛段設(shè)備試車線設(shè)備(1)控制中心設(shè)備中央ATS設(shè)備數(shù)據(jù)庫存儲單元數(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)記錄器運行圖編輯器及打印機繪圖機高速網(wǎng)絡(luò)激光打印機維護工作站及打印機ATS—車輛段終端、顯示屏。(2)車站設(shè)備

車站設(shè)備包括位于每個聯(lián)鎖站車站值班室的ATS工作站和