《2022年城市轨道交通列车运行控制CBTC安全制动模型 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年城市轨道交通列车运行控制CBTC安全制动模型 .pdf（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专业限选课程设计课程城市轨道交通控制姓名王黎敏撰写时间： 2012 年 12 月 13 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - - - - 课题总览1) CBTC系统的结构以及各个子系统的主要功能2) 移动闭塞系统与固定闭塞系统的主要区别（系统组成、技术特点、系统性能）3) ATS 的系统结构与主要功能4) ATP 、ATO 的主要功能5) 列车安全制动模型的基本原理6) 典型的列控系统举例作业内容第一部分： CBTC 系统的结
2、构以及各个子系统的主要功能CBTC 即Communication Based Train Control System， 中文名为基于通信的列车控制系统，是当前列控系统发展的最先进层次。简述：IEEE 将 CBTC 定义为： “利用高精度的列车定位（不依赖于轨道电路），双向连续、大容量的车-地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统” 。定义中指出 CBTC 中的通信必须是连续的，这样才能够实现连续自动列车控制，利用轨间电缆、 漏泄电缆和空间无线都可以实现车、地双向信息的连续传输。CBTC 的突出优点是可以 实现车地之间的双向通信，并且传输信息量大，传输速度快， 很容
3、易 实现移动自动闭塞 系统，大量减少区间敷设电缆， 减少一次性投资及减少日常维护工作，可以大幅度提高区间通过能力，灵活组织双向运行和单向连续发车，容易适应不同车速、不同运量、不同类型牵引的列车运行控制等等。 在 CBTC 中不仅可以实现列车运行控制， 而且可以综合成为运行管理，因为双向无线通信系统，既可以有安全类信息双向传输，也可以双向传输非安全类信息， 例如车次号、乘务员班组号、 车辆号、运转时分、机车状态、油耗参数等等大量机车、 工务、电务等有关信息。 利用 CBTC 既可以实现固定自动闭塞系统 (CBTC-FAS) ，也可以实现移动自动闭塞系统(CBTC-MAS)。在 CBTC 应用中的
4、关键技术是双向无线通信系统、列车定位技术、 列车完整性检测等。在双向无线通信系统中，在欧洲是应用GSM-R 系统，但在美洲则用扩频通信等其他种类无线通信技术。列车定位技术则有多种方式，例如车载设备的测速 -测距系统、全球卫星定位、感应回线等。优点：与使用轨道电路的传统列控系统相比，CBTC 有以下显著优点：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - （1） 、通过整个系统提供可靠的检查与平衡手段，通过车-地间双向信息传输，
5、实现列车的闭环控制，从而大大降低认为错误的影响，系统的可靠性更高。（2） 、各级调度都可以随时了解区段内任意列车的位置、速度、机车工程及其他各种参数，利用上述信息，各级调度可以规范、协调地直接指挥行车。（3） 、车站控制中心依据列车状态及前车状态，结合智能技术调整列车运行，获得最佳区间通过能力，减少列车在区段内运行时不需要的加速、制动，增加旅客乘坐的舒适度。（4） 、区段内所有运行列车的各种参数（如：列车号、机车号、位置速度、工况、始发站、终点站、车辆数、载重量等自动的发给各种管理系统，如：TMIS 、DMIS ，不需要人工键入，从而可以避免对参数的漏键、错键、迟键和其他认为的错误，将以上控制
6、和管理紧密结合，实现铁路信息化。（5） 、减少沿线设备， 设备组要集中在车站及机车上，减轻设备维护和管理的劳动强度，受环境影响小 （如： 可减少雷击等现象的干扰和损伤在遭受自然灾害或战争破坏后，易恢复运行。结构：目前能提供 CBTC 系统的信号设备供应商只有寥寥几家，如德国西门子，法国阿尔斯通、美国USSI 和加拿大庞巴迪等，各个厂商的CBTC 系统的结构虽然有细小差别，但是大体类似。这里以西门子的CBTC 作为描述对象。按照功能，西门子的CBTC 可以划分为以下五部分：计算机联锁子系统（）列车自动防护子系统（）列车自动驾驶子系统（）列车自动监督子系统（）无线传输系统（ Radio ）其结构如
7、下：列车自动监督TRAINGUARD MT轨道空闲检测联锁无线、应答器TRAINGUARD MTTRAINGUARD MT未信号装备的列车AMSM中央轨旁通信车载名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - 各部分主要功能：1、计算机联锁子系统： SICAS（商品名）系统功能 : 轨道空闲检测进路控制道岔控制信号机控制系统结构：2、列车自动防护子系统列车自动防护负责列车的安全运行。在地铁系统中它完成保证安全的各种任务。 AT
8、P 连续检测列车的位置和速度、监督列车的速度限制、车门的控制、监督和启动屏蔽门及安全门、追踪所有装备信号设备的列车、考虑联锁条件并为列车产生移动授权。ATP 是列车自动控制系统(ATC)的一部分，它分为轨旁单元和车载计算机单元。通过轨旁到列车的无线通信网络，在轨旁单元和车载单元之间建立了双向通信。具体功能包含有：列车定位速度测量移动闭塞运行操作和显示系统以太网控制系统总线EIM ECC1联锁计算机EIM ECC2EIM ECC3EIM ECC4EIM ECCnODIPROFIBUS 元件接口模块总线PROFIBUS联锁总线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
9、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 21 页 - - - - - - - - - 列车追踪列车间隔临时速度限制运行方向和后退的监督停稳监督车门监督及释放无人自动折返站台屏蔽门 /安全门列车完整性速度监督防淹门处理防护点和运行停车点紧急停车按钮结构：3、列车自动驾驶子系统： TRAINGUARD （商品名）列车自动驾驶 ATO 负责控制列车的运行，例如列车的自动离站，列车的速度调节，列车的目标制动以及车门、屏蔽门和安全门的开 /关的启动控制。ATO 设备没有安全相关的功能，因为 ATO 总是运行于 ATP的安全监督之下。ATO 的主
10、要部件在列车上，以实现TG MT 的自动驾驶模式。ATO 的功能是非安全型的， ATO 车载单元是单通道的计算机。轨旁 ATO 的功能通过 ATS， 轨旁 ATP和 SICAS 实现。所以，ATO 轨旁功能不需额外的物理设备。具体功能包含：自动驾驶模式列车速度控制列车目标制动根据时刻表生成节能运行曲线车门和站台屏蔽门 /安全门的打开和关闭轨旁ATP轨旁ATPSICAS联锁SICAS联锁VICOSATS车载ATP车载ATOAAEBBCCD名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
11、5 页，共 21 页 - - - - - - - - - 4、列车自动监督子系统： VICOS OC 501（商品名）VICOS OC 501 系统的系统环境基于标准的硬件和系统体系结构。服务器采用 SUN-Blade 工作站和 UNIX 操作系统，各个部件和服务器之间应通过高速以太局域网连接。ATS 局域网中采用 TCP/IP通信协议，用两台以太网交换机实现路由功能。在每个联锁站， 配有高可靠性的冗余FEP用于采集来自其他外部子系统（如 PIIS，DTI,IBP ）的信息。车站FEP 提供一个时钟信息到 PIIS。这些现场信息再被传输到OCC 的 ATS 计算机。其他相关系统，如车辆段联锁、
12、MCS、无线传输等则通过一台放置在OCC 的 FEP来处理， EMCS 和 SCADA 的接口信息由 MCS 提供。LOW、TRC 和 S&D 系统直接与 SICAS ECC 和 TG MT 通信。主要功能：列车监视和追踪列车自动调整时刻表系统控制中心车站操作员工作站事件列表 报警和消息列表系统结构：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - 5、无线传输子系统此 无 线 通 信 系 统 （ 名 为RailCom Wire
13、less ） 使TRAINGUARD?MT列车控制系统可以在轨旁、中央和车载设备之间进行通信，该通信使用标准网际协议（IP）寻址机制。此系统使用基于 RailCom Wireless宽带通信平台派生出的无线局域网（ WLAN ）技术。此系统同时也是在西门子车地通信综合管理概念（ ITTCom）的基础上形成的。ITTCom 提供多程序并行应用的无缝集成，包括安全相关的应用程序（列车自动保护等） ，自动化应用程序（列车自动运行，列车自动监督等），以及维护应用程序（远程诊断等主要参数：列车控制的数据传输速率：40 kbps 此系统被配置为连续且无缝地为每列车的列车控制程序提供 40kbps的数据传输
14、速率。 如果将来需要的话， 此系统自身能够提供更高的数据传输速率。报文传输时间：小于500 毫秒注册时间：小于5 秒漫游时间：小于100毫秒无缝漫游的列车速度：可高达100 公里/小时纠错前列车控制的帧错误率：小于10E-6 纠错对信号系统安全无影响。系统容量： 2000 辆列车。系统结构：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - - - - - 第二部分：移动闭塞系统与固定闭塞系统的主要区别闭塞定义：在轮轨交通中，为保证列车运行安全，
15、 须保证列车间以一定的安全间隔运行，铁路行业将这个安全间隔称为闭塞。 早期， 人们通常将线路划分为若干闭塞分区，以不同的信号表示该分区或前方分区是否被列车占用等状态，列车则根据信号显示运行。不论采取何种信号显示制式， 列车间都必须有一定数量的空闲分区作为列车安全间隔。固定闭塞和准移动闭塞信号控制系统传统的信号系统中采用的“车地通信”，是一种通过轨道电路实现地面控制系统向列车传输信息的的单向传输系统，所构成的信号系统是固定闭塞或准移动闭塞的信号系统。传统的固定闭塞信号控制， 采用阶梯式速度控制方式， 对应每个闭塞分区只能传送一个该分区所规定的最大速度命令码，称为固定闭塞系统 。其特点是线路被划分
16、为固定位置、某一长度的闭塞分区、一个分区只能被一列车占用；闭塞分区的长度按最长列车、 满负载、最高速度、 最不利制动率等不利条件设计；列车间隔为若干闭塞分区， 而与列车在分区内的实际位置无关；制动的起点和终点总是某一分区的边界； 要求运行间隔越短， 闭塞分区 ( 设备) 数也越多， 列车最小运行间隔 120s；采用模拟轨道电路、 轮轴传感器、 加点式或环线传输， 信息量少。该方式不易实现列车的舒适、节能控制限制了行车效率的提高。与固定闭塞不同的是， 准移动闭塞信号系统采用一次模式曲线控制方式，并且可以根据地面信号设备提供的目标速度、目标距离、线路状态( 曲线半径、坡道等数据 )等信息，车载设备
17、计算出适合于本列车运行的模式速度曲线。制动的起点可以延伸，但 终点总是某一分区的边界( 根据每个区段的坡道、曲线半径等参数，包含在报文中 ) ；要求运行间隔越短，闭塞分区( 设备) 数也越多，列车最小运行间隔 100s； 采用报文式数字轨道电路， 辅之环线或应答器， 信息量较大。CBTC 移动闭塞系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - 基于通信技术的列车控制系统(CBTC)不是通过轨道电路来确定列车的位置，向车载设
18、备传递信息， 而是利用通信技术， 通过车载设备、 现场的通信设备与车站或列车控制中心实现信息交换完成速度控制。随着技术的发展和需求的牵引，人们开始采用基于无线通信的列车控制系统，也就是采用在列车和轨旁设置无线电台实现列车与地面控制系统之间连续的双向通信，做到真正的双向“车地通信”， 从而实现基于通信的列车控制系统(CBTC)， 其技术体制属于移动闭塞系统。CBTC 的基本原理是：ATP地面设备周期性地接受本控制范围内所有列车传来的列车识别号、位置、方向和速度信息。相应地，ATP地面设备根据接收到的列车信息，确定各列车的 移动授权 ，并向本控制范围内的每列列车周期性地传送移动授权（ ATP防护点
19、）的信息。移动授权由前行列车的位置来确定，移动授权将随着前行列车的移动而逐渐前移。ATP车载设备根据接收到的移动授权信息以及列车速度、 线路参数、司机反应时间等， 计算出列车的紧急制动触发曲线和紧急制动曲线，以确保列车不超越现有的移动授权。因此在移动闭塞系统中，ATP防护点不是在轨道区段的分界点，而是在前行列车车尾后方加上安全距离的位置，它随着列车的移动而移动。 移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号，而移动闭塞固然也有防护列车运行安全的闭塞分区， 但其闭塞区间是移动的， 是随着后续列车和前方列车的实际行车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯
20、道等列车参数和线路参数的变化而改变，随着列车运行而移动。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - 总结：综上所述，移动闭塞相比固定闭塞有以下几点重要区别。1、不划分闭塞分区， 在移动授权的许可范围内， 列车即可按照 ATO速度曲线行车。2、车地通信依靠移动通信技术，而不是轨道电路。信息量大，速度快。3、移动闭塞的防护点始终是随着追踪列车的前进而前进的，而不是固定闭塞中某一个闭塞分区的入口。第三部分 ATS 的系统结构与主
21、要功能简介：列车自动监控系统是城市轨道交通信号系统的一个重要组成部分，英文称为Automatic Train Supervision System，简称 ATS系统。列车自动监控系统利用可靠的网络结构，与列车自动防护系统和列车自动驾驶系统一起完成对全线列车运营的管理和监控功能。列车自动监控系统的功能包括监督和控制两部分 。列车自动监控系统的监督功能则是将列车运营的状态和信息，通过控制中心或各车站的调度终端， 实时显示出来， 控制中心或各车站的调度员可以通过这些调度终端屏幕， 实时了解和掌握列车的实际运行情况，以便及时对行车作业进行分析和调整， 保证全线运营安全高效有序进行。列车自动监控系统可以
22、显示全线列车的动态运行情况， 在线路上出现故障或紧急情况时，可以通过列车自动监控系统对事故进行全面指挥和处理， 调配资源，及时排除故障，恢复正常运营作业，提高工作效率。列车自动监控系统的控制功能， 是由列车自动监控系统向列车自动防护系统和列车自动驾驶系统， 发出指令办理列车进路， 指挥控制列车按照列车运行图运行来运行。列车自动监控系统可以绘制列车实迹运行图，并动态地对偏离运行图的列车进行调整。列车自动监控系统为非故障 -安全系统 ，列车安全运行由列车自动防护系统来保证主要功能：列车自动监控系统监控全线列车运行，它具有以下主要功能： 集中监视和跟踪全线列车运行情况； 自动记录列车运行过程； 自动
23、生成、 显示、修改和优化列车运行图；自动排列进路；自动调整列车运行追踪间隔； 信号系统设备状态报警；记录调度员操作； 运营计划管理和统计处理； 列车运行情况模拟及培训； 与其他系统接口等。列车自动监控对在线所有运行列车进行实时监视和跟踪。列车监视和追踪功能包括： 1列车监视和跟踪功能名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - 1)系统自动识别、读取列车车次号； 2)列车运行计划时刻表自动产生车次号： 3)在调度员台、维护
24、台及大屏幕上显示列车位置； 4)列车运行的识别； 5)列车运行的跟踪； 6) 人工输入车次号； 7)记录车次号； 8)删除车次号； 9)变更车次号； 10)报告列车信息 。2列车自动排列进路功能列车自动监控系统的列车自动排列进路功能，能够对轨道电路、信号机、道岔实现集中控制，根据列车的运行情况，在适当时机向车站联锁设备发送排列进路命令，转换道岔，开放信号，保证列车的安全运行。列车自动排列进路功能，通过捕获列车的车次号信息，来获取列车的运行任务，由车站设备最终完成进路自动排列作业。3列车追踪间隔调整功能 (1) 列车追踪间隔调整功能分类： 线路上有多列车在运行， 列车自动监控系统对前后列车之间的
25、运行间隔，进行实时监测和调整，保证列车在线路上安全、有序、高效地运行。列车追踪调整，可以有两种方式来实现，间隔调整方式和列车时刻表调整方式 (2)列车间隔调整功能的实现方式列车间隔调整功能通过两种方式调整列车的运行，来最小化列车偏离计划时刻表运行的趋势，或按照间隔调整方式行车。（3）人工干预列车间隔调整控制中心调度员可以通过人机界面，修改车站最大、最小停站时间，或为站台设定确定的停车时间，从而改变“列车调整功能”中关于站台停车时间的有关数据。4列车运行模拟仿真功能列车自动监控系统提供模拟仿真功能，可以训练操作员和维护人员。模拟仿真是通过仿真手段，离线模拟列车的在线运行，主要用于系统的调试、演示
26、以及人员培训。模拟仿真功能与在线控制模式功能相同，主要的差别在于是列车的信息不是实际获取，而是根据列车车次号位置来名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - - - - - - - - - 模拟实际列车。仿真模拟运行能够模拟在线控制中的系统功能，但它与实际的现场设备之间没有任何信号设备表示信息和控制命令的信息交换。5列车运行重放功能列车在实际运行时，列车自动监控系统的数据库服务器会储存列车运行的各种信息，包括调度员发布的调度命令，以及线路信号设备的实际
27、工作状态信息等。6事件记录、报告和报表生成、打印功能列车自动监控系统能够记录大量与运行有关的数据，如列车运行里程数、实迹列车运行图、列车运行与计划时间的偏差、重大运行事件、操作命令及其执行结果、信号设备的状态信息、设备的故障信息等。7报警功能列车自动监控系统能及时记录被监测对象的状态，有以下功能： 1)故障的预警、诊断和定位； 2)监测列车防护系统是否正常工作； 3)监测信号设备和其他系统设备的接口状态； 4)在线监测与报警； 5)监测过程不影响被监测设备的正常工作。在列车自动监控系统相应工作站的显示终端上，有一个报警窗口，显示所出现的故障信息，严重的故障还用音响报警提示，以提醒调度员以及维护
28、人员及时处理，直到恢复正常状态为止。8接口功能列车自动监控系统除了以上所述的基本功能外，还可以与其他控制系统进行数据交换，这些系统包括有： 1) 主时钟系统； 2)车站旅客向导系统； 3)车站广播系统； 4)无线列车调度系统； 5)综合数据处理系统等。列车自动监控系统与这些系统之间的接口，遵循一定的通信协议和格式，具体接口情况因不同的设备而定。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 21 页 - - - - - - - - - 基本结构：第四部分 ATP 和 A
29、TO 的主要功能 ATP：列车自动保护系统（ Automatic Train Protection，简称： ATP ），亦称列车超速防护系统， 其功能为列车超过规定速度时即自动制动，当车载设备接收地面限速信息， 经信息处理后与实际速度比较，当列车实际速度超过限速后，由制动装置控制列车制动系统制动。主要功能有：1、地面设备功能2、检测列车位置。3、根据先行列车位置以及进路情况确定后续列车的限制速度。4、向列车传递限速信息。5、车载设备功能6、接受限速信息并显示。7、列车超过规定速度时自动制动。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
30、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 21 页 - - - - - - - - - ATO ：列车自动驾驶系统基本功能1.车站发车控制功能2.列车区间运行速度控制3.车站精确停车4.列车自动折5.执行跳停和扣车功能(1)跳停跳停作业是指在线路上运营的列车，在某一指定车站不停车，而以规定的速度通过该车站。(2)扣车扣车作业是指列车在某站台停靠，不允许列车继续运行。6.控制车门第五部分列车安全制动模型的基本原理列车安全制动模型（ Safe Braking Model）是 ATP计算速度曲线的核心。其原理可以用以下图阐明。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
31、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - 图例详解：Y 点：牵引增速开始时的实际速度和位置Z 点：ATP 激活紧急制动X 点：车载 ATP 设备测定的速度和位置A. 车载 ATP 反应时间B. 紧急制动开始后，牵引的取消时间C. 进行紧急制动的额外时间D. 紧急制动启动时间E. GEBR紧急制动速度距离（同安全制动模式的时间有关）。安全距离制动模型是分析列车在所有最不利条件以及设备有故障的情况下减速到安全速度的重要依据。紧急情况下，一辆装备了车载控制器的列车可以在
32、小于或等于安全制动模型计算所得距离内停车。安全制动模型遵循IEEE的CBTC 标准。道床参数、永久性限速、临时限速、列车长度、运行速度及其它列车性能参数等所有数据都存储在车载控制器中。车载控制器计算牵引曲线，保证车速低于制动速度。ATP的超速监测曲线是一条速度-距离曲线， ATP子系统利用它来判断是否需要进行紧急制动，即如果ATP子系统探测到当前车速大于该点的限制速度，就触发一个紧急制动。 ATP剖面曲线也是一条速度距离 （与追踪列车之间的距离）曲线，它在 ATP超速检测曲线之下，是ATP子系统的基础。如上图所示，CBTC 系统对列车速度和位置进行测量（与其移动授权限制有关），并每隔A 秒（最
33、不利情况）将测量速度与测量点的ATP 曲线速度进行比较。在图中，X点代表 CBTC 测量速度低于测量点的ATP 超速检测曲线，例如，虽然ATP 测量速度高于ATP 型式曲线，但仍在ATP 超速允许范围内。此时，CBTC 系统就不会进行紧急制动。但由于存在最不利情况下速度与位置的测量偏差（位置偏差），列车的实际速度和位置有可能位于 Y 点。在列车超速的情况下，尽管司机或ATO 子系统通常会试图将列车降速至ATP 模式曲线速度以下，但系统会有延时或者发生故障，列车将继续加速。A 秒钟之后，CBTC 系统会检测列车超速的状态（点Z） ，并立即启动急制动程序。由于CBTC 系统在最坏情况下存在反应时间
34、和测量误差，Z点代表此时列车可超出ATP 模式曲线的最大速度。在该点，安全制动模式的剩余操作仅由车辆特征决定。牵引取消反应时间（ B）在这一部分的安全制动模型，列车继续加速直到列车推进系统已被禁用响应，系统启动紧急制动的应用。惰行时间（ C）在这一部分的列车安全制动模型中，假设列车的牵引系统故障，列车以当时的最高名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 21 页 - - - - - - - - - 速度开始进入惰性。这部分的安全制动模型结束时，紧急制动开始生效。紧
35、急制动建立时间（ D）此阶段模型中， 列车制动率将从零上升到紧急制动制动率GEBR（以制动设备供应商所能保证的紧急制动率参与计算）。GEBR 紧急制动（ E）在这一部分的安全制动模型，列车以 GEBR 的减速度继续减速， 直到列车车速为0。在一些模型中，D 和 E 可能被整合为一个阶段。位置不确定性安全制动模型必须包括列车控制系统对前后列车距离测量误差的最大距离。第六部分典型的列控系统举例成到地铁 1 号线 USSI CBTC 系统概览成都地铁 1 号线采用了浙大网新与美国USSI 公司提供的无线 CBTC 信号系统和设备。该信号系统技术构成既保留了信号系统延续和积累了百年的安全内核和机制，又
36、加入了新技术、 新性能和新应用。 本文将从阐述移动闭塞技术的设计原理入手，分析其系统构架结构和功能优势。USSI CBTC 简述：传统信号系统的主要设计原理是通过使用安全的轨旁信号确保列车间隔、列车停车和提醒司机，因此没有列车会进入另一列车占用的闭塞区段。基于CBTC 的移动闭塞系统的主要设计原理是在维持系统安全性的同时，通过改良的位置分辨能力和移动授权更新率， 来提供更大的运能， 缩短列车间隔距离， 系统的设计原则就是“目标距离” 。车载控制器负责列车在轨旁区域控制器发出的移动授权（MAL ）范围内安全移动。移动授权设置到列车前方障碍物处。车载控制器确保所有合适的、出于安全方面的考虑都已包括
37、在生成的速度曲线中。这些考虑包括：最不利情况下的停车距离，以及不确定的前方障碍物位置。在移动闭塞系统中，车载控制器将根据报告的列车位置和不确定误差来计算在最不利情况下的列车位置；然后，车载控制器将列车视为后续列车的障碍物，为后续列车计算MAL ，使后续列车尽可能靠近该车。移动闭塞原理中， 与前车车尾间的安全间隔， 是根据最高运行时速， 制动曲线和列车在线路上的位置动态计算的。由于位置信号的高分辨率，后续列车可以按照该段线路的最高运行速度，在与最新验证的前车车尾位置保持安全制动距离前提下，安全地靠近前车车尾。 “安全距离” 是列车间的一个固定值， 它是在后车预定的停车点与确认的前车尾部位置之间的
38、距离。这名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - 个距离的取值考虑了存在一系列最不利情况，仍能保证安全间隔。 系统的设计原则包括：1）车载设备完成高分辨率的列车位置定位。2）通过车地数据通信链，将本列车的位置信息和其他列车的状态数据与轨旁设备进行通信。 基于列车位置信息和其他联锁的输入，通过轨旁设备， 确定每列配备车载设备的列车的移动授权限制信息。3）通过车地数据通信链，将这些授权限制和其他列车的控制数据与相应列车的通
39、信。通过车载设备，完成ATP 速度/ 距离曲线的确定和执行。4）轨旁设备到其他联锁的必需的强制命令，以及其他联锁到轨旁设备的用以支持系统运行状态的通信。5） 一个区域控制器ZC 到相邻区域控制器ZC 用以支持列车控制交权的必要信息的通信。6）列车内多套车载设备间用以支持系统运行的必要信息的通信。7）用移动闭塞原理设定移动授权范围。CBTC 系统架构：该 CBTC 系统架构框图如图1 所示。1、中央列车自动监控子系统（Central Control ATS）列车自动监控子系统设备负责执行各种功能，如确认、跟踪和显示列车等，它有人工和自动进路设置功能以及调整列车的运行以保证运行时间。名师资料总结
40、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - 2、 区域控制器（ZC ） 区域控制器安装在轨旁， 是基于处理器的安全控制器。每个区域控制器通过数据通信子系统和车载控制器连接。区域控制器通过运用CBTC 的移动闭塞概念，确保列车的安全运行。 区域控制器基于已知的障碍地点和预计的交通荷载，确定预定义的地区（区域）内所有列车的移动权限。区域控制器接收临时限速（TSR ）指令以及该区域内列车发出的位置信息。区域控制器与联锁系统MicrolokI
41、I 接口，以控制和表示轨旁设备。 每个区域控制器都是以三选二表决配置为基础。临时限速（TSR ）储存在 ZC 中。3、 联锁系统（ Microlok II）Microlok II 负责安全执行传统联锁功能，从辅助列车检查计轴系统中获得列车位置信息。 Microlok II 与轨旁设备接口，诸如转辙机、LED 信号机等。为保证正确的 CBTC 运行， Microlok II 还与区域控制器（ ZC ）接口。如果区域控制器出故障，列车的安全运行通过联锁控制器和轨旁LED 信号机来实现。如果数据通信子系统或车载控制器出现故障，列车以地面信号显示作为主体信号运行。另外，如果只有数据通信子系统出故障，系
42、统提供超速防护功能并防止列车冒进红灯信号。4、工作站集成了 ATS 工作站 / 本地控制工作站功能的工作站位于设备集中站的本地调度室。该工作站提供两种控制功能和操作界面，通常用于监督列车运行， 也可用于联锁的人工控制。原本的控制工作站和原ATS 工作站的所有功能将各自保留在集成后的工作站中。当中央和本地ATS 功能均不可用时， Microlok 自动设置正线追踪的直通进路，并在终端站自动提供折返进路，通过本地ATS 操作终端实现联锁进路的设置和取消。另外，Microlok 有能力在终端站设置另外一条进路，可以通过本地控制工作站进行选择。5、 车载控制器（ CC ）子系统车载控制器 （CC ）包
43、括基于微处理器的控制器、相关速度测量及位置定位传感器（在轨旁信标的辅助下） 。车载设备与列车的各子系统接口，并通过数据通信子系统 DCS 与区域控制器接口。车载控制器负责列车定位、允许速度执行、移动授权以及其他有关的ATP 和 ATO 功能。CC ATP 采用三取二表决方式。每端的 ATO 有一套冗余的设备。如果一个ATO 单元故障，同一端的另一个ATO 单元将接替工作。 切换是自动的， 不需要人工干预。 五种列车驾驶模式： 全自动驾驶模式（AM ）， 有 ATP 防护的人工驾驶模式 （ATPM ） ，点式 ATP 驾驶模式（iATP），受限的人工驾驶模式（ RM ）和非限制人工模式（ NRM
44、 ）。6、 数据通信子系统（ DCS ）数据通信子系统使用UDP/IP 协议，在信号系统各设备之间提供双向的安全的数据交换， 它提供开放的通信接口和体系架构。应用国际通行的协议： 有线网名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - - - - - - 使用 IEEE 802.3 ，无线通信使用 IEEE 802.11 g，它是一个非安全的系统，但是通过其传送的消息受安全算法的保护。系统设计能够消除单个独立故障或多个相关故障对系统的影响， 通信
45、系统对列车控制操作是透明的，DCS 能够满足系统对于数据传输延时和数据率的要求。以太网为所有子系统提供了相互通信的途径。系统提供 10 G 带宽双环冗余骨干网络。ATS 接入骨干网络是通过有线交换机（100 M）实现的。 CBTC 系统功能：系统主要功能框图如图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 21 页 - - - - - - - - - 车载控制器 CC 负责列车安全定位。 它通过检测安装在轨道中间的应答器来确定列车的安全距离， 在检测到下一个应答
46、器前， 当列车通过时用速度传感器和加速度计更新列车的安全位置。该安全位置通过数据通信子系统DCS ，传输到区域控制器 ZC 以及列车自动监控ATS系统。区域控制器基于该区域内所有列车的位置和方向， 发出移动权限指令， 并持续更新和传输； 计算移动权限， 以保证列车安全隔离， 并达到最小的列车运行间隔。 车载控制器利用 MAL 信息来执行 ATP 和 ATO 功能。为了达到该目的，车载控制器装载了一个描述列车运行所在线路的轨道数据库。 该数据库包括： 土建限速信息、 身份识别号码和安装在轨道上的应答器位置、 转辙机位置和折返位置， 任何其他障碍的位置， 所有其他相关线路信息。ATP 功能包括速度
47、距离曲线的确定、速度距离曲线的执行、 安全的车门控制以及常用制动和紧急制动请求的发布。ATO 功能包括速度控制、 停站和非安全的车门控制。每个区域控制器通过DCS 与区域内的轨旁MicrolokII 单元接口。每个设备集中站都配备Microlok II。MicrolokII 控制轨旁设备，诸如站台安全门、转辙机、计轴器和信号机，Microlok II 还与这些设备接口，将状态信息传递到区域控制器。本系统支持非CBTC 列车的运行。非 CBTC 列车的运行是以地面信号作为主体信号， 其位置检测由辅助列车位置检测系统（计轴器） 完成， 位置信息传输给区域控制器， 用于 CBTC 列车的移动授权计算
48、。 通常情况下，ATS 子系统自动执行功能，而不需要人工参与。ATS 子系统监督并显示CBTC 列车的位置以及被非CBTC 列车占用的轨道区段；ATS 自动调节 CBTC 列车性能水平以及停站时间， 以遵循时刻表； ATS 还提供了人工运行控制模式。人工运行包括在车站扣车取消扣车， 建立解除速度限制， 以及临时区间封锁取消。 ATO 始终在 ATP 的监督下运行。系统的非安全列车自动运行和监控功能由ATO 子系统完成。在列车运行过程中，ATO 子系统执行其规定功能，同时与ATP 交换数据。ATO 使用固定储存在数据库中的车站和进路信息，执行程序站停。在人工ATP 模式下， ATO 的功能性会受
49、到限制。系统可能存在的风险及问题：1）车辆段区域 CBTC 操作不可用。在车辆段，主要采用RM模式操纵车辆，在该模式下，列车无闯红灯防护功能，系统只提供25 km/h 超速防护功能，车辆段的行车安全主要由司机人为控制。2）ATS 、ATP/ATO 和联锁的所有信息均通过骨干传输网传送，存在一定的网络安全问题， 如非法用户访问信号网络、 病毒传播等。 虽然系统提供以太网与无线接入二种方式，针对以太网接口的处理原则，在网络开通时对于不接入AP 或信号设备的端口“ Shut Down”；对于无线接口采用的原则采用802.11i 认证，只有认证通过的终端才能接入网络，空口采用AES 加密等技术处理，但
50、还是存在一定的安全风险。3）车载控制器与轨旁控制器之间的数据传输为无线传输，普遍存在着信号传输不稳定的问题。现在USSI 公司的 CBTC 信号系统在国内地铁还没有运营的先例。而西门子 CBTC 信号系统其性能稳定可以说是大家比较公认的，但它在广州地铁 4 号线的运营中，由于信号干扰的原因，信号系统到目前为止还没有调试成功。另外，广州地铁3 号线的 ALSTOM 信号系统，也常会发生一些不明原因的紧急停车。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 21 页 - -