CBTC系統(tǒng)功能介紹和技術(shù)分析ppt課件

1、CBTC 系統(tǒng)功能介紹和技術(shù)分析,北京通號(hào)國(guó)鐵城市軌道技術(shù)有限公司 系統(tǒng)部 侯京星 10月, 2012,1,1. 軌旁子系統(tǒng)功能,列車位置檢測(cè) 非通信列車位置檢測(cè) 通信列車位置檢測(cè) CBTC列車篩選 列車安全保護(hù) 列車安全間隔保護(hù) 進(jìn)路保護(hù) 管理列車運(yùn)行方向 車門和屏蔽門安全保護(hù) 聯(lián)鎖功能輔助 屏蔽信號(hào)機(jī)顯示 旁路區(qū)段故障 加快人工進(jìn)路延時(shí)解鎖時(shí)間 區(qū)域控制器重疊區(qū)管理,2,2. 車載子系統(tǒng)功能,確定列車位置 檢測(cè)到軌旁的應(yīng)答器，隨之提供了參考點(diǎn) 當(dāng)檢測(cè)到兩個(gè)相鄰的應(yīng)答器，列車位置就被初始化 車載測(cè)速電機(jī)及加速度計(jì)或測(cè)速雷達(dá)進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)定位 線路數(shù)據(jù)庫(kù)唯一地定義了線路上的所有位置 列車安全保護(hù)

2、 測(cè)量列車速度和列車速度監(jiān)督 列車運(yùn)行方向監(jiān)督 強(qiáng)制執(zhí)行移動(dòng)授權(quán)控制 倒溜監(jiān)督 車門控制及安全聯(lián)鎖 列車完整性檢測(cè) 司機(jī)顯示和輸入 車載系統(tǒng)其他非安全功能,3,3. 自動(dòng)列車監(jiān)督子系統(tǒng)功能,人機(jī)界面 列車位置及功能狀況的監(jiān)視和顯示 列車控制子系統(tǒng)的功能狀況的監(jiān)視和顯示 道岔、站臺(tái)屏蔽門及軌道侵入設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視和顯示 列車運(yùn)行的調(diào)整 保證列車運(yùn)行間隔和運(yùn)行圖的實(shí)施 基于運(yùn)行線分配的列車進(jìn)路安排 根據(jù)系統(tǒng)延遲或調(diào)度員要求調(diào)整列車運(yùn)行參數(shù) 為管理報(bào)表、維護(hù)及運(yùn)營(yíng)分析搜集數(shù)據(jù) 與其他系統(tǒng)的接口 提供站臺(tái)乘客廣播系統(tǒng)接口 提供無(wú)線通信系統(tǒng)接口 SCADA 命令和狀態(tài)顯示，并與遠(yuǎn)程SCADA單元接口 提供

3、樓宇和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接口,4,4. 安薩爾多CBTC系統(tǒng)介紹,系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)絡(luò)配置圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 軌旁子系統(tǒng)三取二結(jié)構(gòu) 車載子系統(tǒng)三取二結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)輸入多樣性 列車速度和方向的計(jì)算,5. 阿爾卡特感應(yīng)環(huán)線CBTC系統(tǒng)介紹,系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 感應(yīng)環(huán)線定位精度 列車運(yùn)行控制 進(jìn)路設(shè)置和解鎖 道岔鎖閉和解鎖 人工設(shè)置進(jìn)路,5,列車位置檢測(cè)(1/2),聯(lián)鎖設(shè)備,區(qū)域控制器,* 點(diǎn)擊列車進(jìn)行列車運(yùn)行動(dòng)畫,非通信列車位置跟蹤,6,列車位置檢測(cè)(2/2),聯(lián)鎖設(shè)備,車載設(shè)備,1/ 聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)送道岔相關(guān)數(shù)據(jù)給區(qū)域控制器,2/區(qū)域控制器發(fā)送道岔相關(guān)數(shù)據(jù)給列車,3/ 車載子系統(tǒng)用道岔相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算自己

4、的列車位置,區(qū)域控制器,通信列車位置跟蹤,4/ 車載子系統(tǒng)把列車位置發(fā)送給區(qū)域控制器,7,CBTC列車篩選(1/2),列車篩選的目的是為了探測(cè)非CBTC列車和CBTC列車不存在同一個(gè)區(qū)段中。 當(dāng)列車第一次把位置報(bào)告給區(qū)域控制時(shí)，必須對(duì)列車進(jìn)行篩選 當(dāng)列車外部位置和前方計(jì)軸點(diǎn)的距離小于最小列車長(zhǎng)度時(shí)，并且前方軌道區(qū)段未占用時(shí)，區(qū)域控制器將清除前方的假設(shè)列車 當(dāng)列車外部位置和前方計(jì)軸點(diǎn)的距離大于等于最小列車長(zhǎng)度時(shí)，后者前方軌道區(qū)段占用時(shí)，區(qū)域控制器將保留前方的假設(shè)列車,8,CBTC列車篩選(2/2),新的通信列車,聯(lián)鎖,CC 1,CC 1,CC 1,位置接近計(jì)軸點(diǎn),位置接近計(jì)軸點(diǎn),.,9,CBTC

5、列車篩選速度,10,列車運(yùn)行間隔控制概念,固定閉塞（Fixed Block)： 線路被劃分為固定位置、某一長(zhǎng)度的閉塞分區(qū) 一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用 閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度按最長(zhǎng)列車、滿負(fù)載、最高速、最不利制動(dòng)率等最不利條件設(shè)計(jì) 列車間隔為若干閉塞分區(qū)，而與列車在分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無(wú)關(guān) 制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界 臺(tái)階式制動(dòng)曲線 要求運(yùn)行間隔越短，閉塞分區(qū) (設(shè)備) 數(shù)也越多,11,列車運(yùn)行間隔控制概念,準(zhǔn)移動(dòng)閉塞 (Distance-To-Go)： 線路被劃分為固定位置、某一長(zhǎng)度的閉塞分區(qū) 一個(gè)分區(qū)只能被一列車占用 閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度按最長(zhǎng)列車、滿負(fù)載、最高速、最不利制動(dòng)率等最不利條件設(shè)計(jì) 列車間隔

6、為若干閉塞分區(qū)，而與列車在分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無(wú)關(guān) 制動(dòng)的起點(diǎn)可以延伸，但終點(diǎn)總是某一分區(qū)的邊界 一次性拋物線型制動(dòng)曲線 要求運(yùn)行間隔越短，閉塞分區(qū) (設(shè)備) 數(shù)也越多,12,列車運(yùn)行間隔控制概念,虛擬/邏輯閉塞 (Virtual/Logical Block)： 線路被劃分為固定位置、某一長(zhǎng)度的閉塞分區(qū) 一個(gè)原固定閉塞分區(qū)可以被分為幾個(gè)虛擬分區(qū)(舊線改造) 閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度按最長(zhǎng)列車、滿負(fù)載、最高速、最不利制動(dòng)率等最不利條件設(shè)計(jì) 列車間隔為若干閉塞分區(qū)，而與列車在分區(qū)內(nèi)的實(shí)際位置無(wú)關(guān) 制動(dòng)的起點(diǎn)可以延伸，但終點(diǎn)總是某一虛擬分區(qū)的邊界 一次性拋物線型制動(dòng)曲線 要求運(yùn)行間隔越短，分區(qū)數(shù)也越多，但設(shè)備基本

7、不增加,13,列車運(yùn)行間隔控制概念,移動(dòng)閉塞 (Moving Block)： 線路沒有被固定劃分的閉塞分區(qū) 列車間的間隔是動(dòng)態(tài)的、并隨前一列車的移動(dòng)而移動(dòng) 該間隔是按后續(xù)列車在當(dāng)前速度下的所需制動(dòng)距離、加上安全裕量計(jì)算和控制的，確保不追尾 制動(dòng)的起始和終點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的 一次性拋物線型制動(dòng)曲線 軌旁設(shè)備的數(shù)量與列車運(yùn)行間隔關(guān)系不大,14,移動(dòng)閉塞 (C) 、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞 (B) 與傳統(tǒng)固定閉塞信號(hào)系統(tǒng) (A),速度（公里 / 小時(shí)）,每一段區(qū)間的速度代碼,80/80,80/80,80/60,80/40,40/0,0/0,80,60,40,20,速度（公里 / 小時(shí)）,C) 移動(dòng)閉塞,性能改善,15,C

8、BTC列車跟蹤C(jī)BTC列車: 列車間的間隔（安全移動(dòng)授權(quán)),自動(dòng)列車后溜余量,列車安全間隔保護(hù)（1/2),16,CBTC列車跟蹤非CBTC列車: 緩沖區(qū)域原理（非安全移動(dòng)授權(quán)),后溜余量和隱藏距離,安全速度曲線,非安全速度曲線,列車安全間隔保護(hù)(2/2),被區(qū)域控制器檢測(cè)到得占用區(qū)段（通信列車）,被區(qū)域控制器檢測(cè)到得占用區(qū)段（非通信列車,被區(qū)域控制器檢測(cè)到得空閑區(qū)段,17,進(jìn)路保護(hù): 聯(lián)鎖保護(hù) (1/3),沖突進(jìn)路保護(hù),聯(lián)鎖設(shè)備,區(qū)域控制器,1/ 聯(lián)鎖設(shè)備管理沖突進(jìn)路和發(fā)送進(jìn)路設(shè)置狀態(tài)給區(qū)域控制器,2/ 區(qū)域控制器發(fā)送移動(dòng)授權(quán)給車載設(shè)備,主要有三種進(jìn)路保護(hù): 聯(lián)鎖保護(hù) 接近鎖閉 保護(hù)區(qū)段鎖閉,

9、18,聯(lián)鎖保護(hù)包括:,進(jìn)路保護(hù): 聯(lián)鎖保護(hù)(2/3),沖突進(jìn)路保護(hù),反向進(jìn)路保護(hù),19,進(jìn)路保護(hù): 聯(lián)鎖保護(hù)(3/3),道岔位置,20,進(jìn)路保護(hù): 接近鎖閉,接近鎖閉,區(qū)域控制器,聯(lián)鎖設(shè)備,1/ 列車接近信號(hào)機(jī),2/ 在定時(shí)器結(jié)束后，區(qū)域控制器延長(zhǎng)移動(dòng)授權(quán),2/ 列車離開接近區(qū)域,21,進(jìn)路保護(hù): 保護(hù)區(qū)段鎖閉(1/2),4/ CBTC列車進(jìn)入保護(hù)區(qū)段接近區(qū)域,6/ 列車延長(zhǎng)移動(dòng)授權(quán),聯(lián)鎖設(shè)備,區(qū)域控制器,2/ 聯(lián)鎖檢查沖突狀況并鎖閉保護(hù)區(qū)段,3/ 聯(lián)鎖設(shè)置進(jìn)路,ATS,1/ ATS向聯(lián)鎖請(qǐng)求進(jìn)路設(shè)置,5/ 聯(lián)鎖發(fā)送給區(qū)域控制器保護(hù)區(qū)段鎖閉狀態(tài),22,進(jìn)路保護(hù): 保護(hù)區(qū)段鎖閉(2/2),1/

10、列車挺穩(wěn),2/ 區(qū)域控制器向車載設(shè)備對(duì)嚴(yán)格的移動(dòng)授權(quán)請(qǐng)求停車保證,3/ 車載設(shè)備確保列車停穩(wěn)并禁止移動(dòng),4/ 區(qū)域控制器解鎖保護(hù)區(qū)段,聯(lián)鎖設(shè)備,區(qū)域控制器,5/ 聯(lián)鎖解鎖保護(hù)區(qū)段,23,相反的列車進(jìn)路保護(hù): 道岔區(qū)域及方向鎖閉,管理列車運(yùn)行方向（1/2）,雙向運(yùn)行區(qū)域,聯(lián)鎖設(shè)備,區(qū)域控制器,2/ 對(duì)于CBTC列車聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)送方向鎖閉,1/ 對(duì)非CBTC列車聯(lián)鎖設(shè)備給出信號(hào)顯示,3/ 區(qū)域控制器發(fā)送移動(dòng)授權(quán),24,相反的列車進(jìn)路保護(hù): 區(qū)段區(qū)域及方向鎖閉,管理列車運(yùn)行方向（2/2）,雙向運(yùn)行區(qū)域,聯(lián)鎖設(shè)備,區(qū)域控制器,1/ 聯(lián)鎖設(shè)區(qū)段把方向鎖閉狀態(tài)發(fā)送給區(qū)域控制器,2/ 區(qū)域控制器發(fā)送移動(dòng)授權(quán),

11、25,車門安全和屏蔽門安全保護(hù)功能是管理相關(guān)開門和關(guān)門的動(dòng)作，并保證乘客的安全乘車 這個(gè)功能具體包括下面功能: 在站臺(tái)授權(quán)車門和屏蔽門的打開和關(guān)閉 發(fā)出車門和屏蔽門開門命令 發(fā)出車門和屏蔽門關(guān)門命令,車門和屏蔽門安全保護(hù),26,安全開門原理,27,安全關(guān)門原理,28,CBTC列車: 車載信號(hào)為主 隱藏信號(hào)機(jī)顯示 非CBTC列車: 地面信號(hào)為主 顯示信號(hào)機(jī)顯示,隱藏信號(hào)顯示（1/3),29,區(qū)域控制器,聯(lián)鎖設(shè)備,列車定位,隱藏信號(hào)機(jī)顯示授權(quán),車載設(shè)備發(fā)送列車位置和隱藏信號(hào)機(jī)顯示授權(quán)給區(qū)域控制器,區(qū)域控制器發(fā)送更遠(yuǎn)的移動(dòng)授權(quán)給列車,區(qū)域控制器發(fā)送隱藏信號(hào)機(jī)顯示請(qǐng)求給聯(lián)鎖設(shè)備,隱藏信號(hào)顯示(2/3)

12、,30,聯(lián)鎖設(shè)備,列車定位,隱藏信號(hào)機(jī)顯示授權(quán),當(dāng)列車通過(guò)信號(hào)機(jī)時(shí)，信號(hào)機(jī)顯示不再被隱藏,隱藏信號(hào)顯示(3/3),區(qū)域控制器,31,旁路聯(lián)鎖設(shè)備的軌道電路或者計(jì)軸區(qū)段故障 可以優(yōu)化聯(lián)鎖功能當(dāng)區(qū)段故障發(fā)生時(shí),道岔無(wú)法動(dòng)作,未旁路的區(qū)段,道岔可以動(dòng)作,旁路的區(qū)段,旁路區(qū)段故障(1/5),32,旁路區(qū)段故障(2/5),33,旁路區(qū)段故障(3/5),34,旁路區(qū)段故障(4/5),35,旁路區(qū)段故障(5/5),36,加快人工進(jìn)路延時(shí)解鎖時(shí)間,區(qū)域控制器,聯(lián)鎖設(shè)備,1/ 聯(lián)鎖設(shè)備要求一個(gè)人工進(jìn)路延時(shí)解鎖,2/ 一個(gè)停車保證和新的移動(dòng)授權(quán)被請(qǐng)求,3/ 列車承諾可以保證停車,4/ 聯(lián)鎖設(shè)備立即解鎖進(jìn)路在延時(shí)時(shí)

13、間之前,5/ 聯(lián)鎖設(shè)備可以設(shè)置新的進(jìn)路,37,區(qū)域控制器重疊區(qū),區(qū)域控制器2,區(qū)域控制器1,區(qū)域控制器重疊區(qū)介紹,38,區(qū)域控制器2,區(qū)域控制器1,車載設(shè)備發(fā)送它的位置給區(qū)域控制器1并且區(qū)域控制器1發(fā)送移動(dòng)授權(quán)給車載設(shè)備。,同時(shí)車載設(shè)備發(fā)送它的位置給區(qū)域控制器2并且區(qū)域控制器2發(fā)送移動(dòng)授權(quán)給車載設(shè)備。,車載設(shè)備選擇最寬容的移動(dòng)授權(quán)。,區(qū)域控制器重疊區(qū):移動(dòng)授權(quán)選擇,39,聯(lián)鎖發(fā)送給區(qū)域控制器信息（1/3）,40,聯(lián)鎖發(fā)送給區(qū)域控制器信息（2/3）,41,聯(lián)鎖發(fā)送給區(qū)域控制器信息（3/3）,42,區(qū)域控制器發(fā)送給聯(lián)鎖信息（1/2）,43,區(qū)域控制器發(fā)送給聯(lián)鎖信息（2/2）,44,CBTC的定位技

14、術(shù),感應(yīng)環(huán)線 使用安裝在兩根軌條間的電纜 無(wú)線 （射頻信號(hào)） 波導(dǎo)管 漏泄電纜 無(wú)線空間天線 GPS(全球定位系統(tǒng)） 應(yīng)答器 絕對(duì)參考位置 校準(zhǔn) 測(cè)速發(fā)電機(jī)（和加速度計(jì)） 測(cè)速（多普勒）雷達(dá),45,CBTC的通信介質(zhì),感應(yīng)環(huán)線 使用安裝在兩根軌條間的電纜 無(wú)線 波導(dǎo)管 漏泄電纜 無(wú)線空間天線,46,司機(jī)顯示和輸入,對(duì)司機(jī)的信息顯示 最大允許速度和推薦速度 當(dāng)前運(yùn)行速度 目標(biāo)距離 列車運(yùn)行模式 停站時(shí)間倒計(jì)時(shí) 系統(tǒng)故障信息 車門和屏蔽門狀態(tài) 司機(jī)輸入信息 乘務(wù)組號(hào) 列車運(yùn)行模式,47,車載系統(tǒng)非安全功能,車站程序停車，包括車門操作，站臺(tái)門控制命令 停站時(shí)分控制 車載音頻廣播的觸發(fā) 報(bào)警監(jiān)督，并向

15、ATS報(bào)告 在安全運(yùn)行速度限制范圍內(nèi)調(diào)整列車速度 根據(jù)乘客乘坐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制列車運(yùn)動(dòng),48,CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu),49,骨干交換機(jī),骨干交換機(jī),AP接入交換機(jī),AP接入交換機(jī),A網(wǎng)接入交換機(jī),B網(wǎng)接入交換機(jī),AP接入點(diǎn),AP接入點(diǎn),區(qū)域控制器,列車,ATP/ATO,AP接入點(diǎn),AP接入點(diǎn),CBTC設(shè)備網(wǎng)絡(luò)配置圖,車載無(wú)線電臺(tái),車載無(wú)線電臺(tái),50,軌旁子系統(tǒng)三取二結(jié)構(gòu),Direct links,CAP1,CAP3,CAP2,CVO-A,CVO-B,CIER-A,CIER-B,CME1,CME2,CME3,VME BUS 1,VME BUS 2,VME BUS3,Ethernet backbone A,

16、Ethernet backbone B,51,車載子系統(tǒng)三取二結(jié)構(gòu),52,數(shù)據(jù)輸入多樣性,53,速度傳感器脈沖,脈沖1領(lǐng)先于脈沖2,脈沖2領(lǐng)先于脈沖1,54,速度大小計(jì)算,列車速度的計(jì)算是基于在給定周期里對(duì)速度傳感器脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)算公式如下：,加速度計(jì)可用于補(bǔ)償速度傳感器測(cè)量的車輪速度，公式如下：,55,列車速度方向的確定,56,典型的正常和不正常的脈沖輸入,57,方向輸出的真值表,58,Vehicle Control Centre車輛控制中心,Station Controller System車站控制器,System 系統(tǒng)管理中心 Management Centre,Inductive L

17、oop Communications Subsystem 感應(yīng)環(huán)線通信子系統(tǒng),CENTRAL EQUIPMENT 中心設(shè)備,WAYSIDE EQUIPMENT 軌旁設(shè)備,ON-BOARD EQUIPMENT車載設(shè)備,Vehicle On-Board Control 車載控制器,Training & Simulation Equipment 培訓(xùn)及仿真設(shè)備,External Interfaces 外部接口,車輛段聯(lián)鎖 Depot Computer Interlocking,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),59,感應(yīng)環(huán)線系統(tǒng)定位精度,60,列車移動(dòng)命令由SMC啟動(dòng) 進(jìn)路設(shè)置 目的地 臨時(shí)限速 VCC根據(jù)“障礙”情況前移

18、目標(biāo)點(diǎn)。一旦確定安全目標(biāo)點(diǎn)，即向該VOBC發(fā)出命令 目標(biāo)點(diǎn)（三秒鐘走行距離，加上制動(dòng)距離） 最大速度 在目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)速度 車載控制器VOBC將依據(jù)VCC的命令，通過(guò)自動(dòng)控制算法確定的列車控制速度、并在速度和距離監(jiān)督下計(jì)算的牽引/制動(dòng)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。,列車運(yùn)行控制(1/3),61,列車運(yùn)行控制（2/3),系統(tǒng)管理中心,車輛控制中心,車站控制器,車載控制器,1.進(jìn)路請(qǐng)求，目的地,2. 轉(zhuǎn)動(dòng)道岔,3. 道岔狀態(tài)表示,4. 目標(biāo)點(diǎn),5. 列車位置,6. 到達(dá)目的地,62,3-sec,Travel,Braking,Distance,Safety,Distance,LOA,Target,Point,P

19、osition and Control Messages,Position and Control Messages,Train Envelope,UTRADP,DATS,DPF,DEMA,DEMB,UTR,S,O,S,S,T,M,O,D,E,M,M,O,D,E,M,M,O,D,E,M,M,O,D,E,M,M,O,D,E,M,M,O,D,E,M,S,O,S,S,T,SEL,Canada,1,2,3,1,2,3,VCC,COMM,TTY,LOOP,MAINTENANCE,MODE,1,2,3 RX TX,CRT,COMPUTER,DISABLE,DESK,PRINTER,OFF,TX RX TX,RX,20,Ma,ADJ.,DESK,PRINTER/CRT,CURRENT,METER,CIRCUIT,BREAKER,POWER,ON,列車運(yùn)行控制（3/3),63,進(jìn)路設(shè)置方式不同于基于軌道電路的傳統(tǒng)系統(tǒng) SelTrac系統(tǒng)的每個(gè)子系統(tǒng)包含有通過(guò)全系統(tǒng)可能通路的數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)每條通路分配一個(gè)唯一的號(hào)碼，并稱為一條“進(jìn)路”,進(jìn)路設(shè)置和解鎖,64,- set of switch settings 一系列道岔位置,- bidirectional 雙方向性,does