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1、列车运行限制系统列车运行限制系统第五章第五章 基于通信的列车运行限基于通信的列车运行限制制CBTC（新型列车运行限制系统）（新型列车运行限制系统）nCBTC系统的定义与分类系统的定义与分类 nCBTC系统的组成与结构系统的组成与结构 nCBTC系统的功能系统的功能nCBTC系统特点系统特点5.1 CBTC5.1 CBTC系统的定义与分类系统的定义与分类 1 1）CBTCCBTC系统的定义系统的定义基于通信的列车运行限制系统，简称基于通信的列车运行限制系统，简称CBTCCBTC（Communication Based Train Communication Based Train control
2、control），是摆脱传统的基于轨道电路的列），是摆脱传统的基于轨道电路的列车运行限制方式（车运行限制方式（TBTCTBTC），接受基于计算机），接受基于计算机技术、通信技术和限制技术综合发展的新型技术、通信技术和限制技术综合发展的新型限制系统，已成为当今世界列车运行限制系限制系统，已成为当今世界列车运行限制系统的发展方向。统的发展方向。CBTCCBTC的定义可以通过它的总特点来描述，即利的定义可以通过它的总特点来描述，即利用无线通信媒体来代替轨道电路达到车用无线通信媒体来代替轨道电路达到车/地之地之间的信息传输，而在此基础上构成的列车运间的信息传输，而在此基础上构成的列车运行限制系统，都可
3、称为行限制系统，都可称为CBTCCBTC系统。系统。2 2）CBTCCBTC系统分类系统分类 由于由于CBTCCBTC系统并不是只有一种体系结构，系统并不是只有一种体系结构，或者说或者说CBTCCBTC的系统中所应用的技术并不的系统中所应用的技术并不是完全相同，因而它们所完成的功能也是完全相同，因而它们所完成的功能也可能不是同一水平和同一内容，因此对可能不是同一水平和同一内容，因此对CBTCCBTC系统就有分类的必要。但是由于通系统就有分类的必要。但是由于通信技术的飞速发展，要对信技术的飞速发展，要对CBTCCBTC进行详尽进行详尽的分类事实上特别困难，以下将是依据的分类事实上特别困难，以下将
4、是依据目前技术水平进行的参考性分类。目前技术水平进行的参考性分类。从闭塞分区的实现来分类：从闭塞分区的实现来分类：基于通信的固定自动闭塞运行限制系统；基于通信的固定自动闭塞运行限制系统；移动自动闭塞运行限制。移动自动闭塞运行限制。依据依据CBTCCBTC中车一地之间通信方式不同来分中车一地之间通信方式不同来分类：类：接受全程移动无线通信方式（接受全程移动无线通信方式（GSM-RGSM-R）的）的CBTCCBTC；接受轨道交叉电缆方式的；接受轨道交叉电缆方式的CBTCCBTC；接受漏泄电缆或漏泄波导方式的接受漏泄电缆或漏泄波导方式的CBTCCBTC；接受查询接受查询-应答器方式的应答器方式的CB
5、TCCBTC；接受卫星；接受卫星通信系统（通信系统（GPS GPS）的）的CBTC.CBTC.依据依据CBTCCBTC应用限制技术水平的凹凸可以进应用限制技术水平的凹凸可以进行分类行分类:接受无线数据电台进行列车与车站之间接受无线数据电台进行列车与车站之间双向通信来构成双向通信来构成CBTCCBTC的低级系统的低级系统(CBTC-(CBTC-半自动闭塞系统半自动闭塞系统););接受应用技术水平较接受应用技术水平较高的高的CBTCCBTC系统系统(例如例如CBTC-MASCBTC-MAS系统等系统等).).依据应用区间闭塞方式来分类依据应用区间闭塞方式来分类:CBTC-CBTC-半自动闭塞方式半
6、自动闭塞方式;CBTC-;CBTC-自动站间自动站间闭塞方式闭塞方式;CBTC-;CBTC-电子路签闭塞方式。电子路签闭塞方式。（1 1）基于通信的固定自动闭塞运行限制系统）基于通信的固定自动闭塞运行限制系统 （CBTC-FASCBTC-FAS：Fixd Autoblock System Fixd Autoblock System）基于通信的固定自动闭塞运行限制系统，表示闭塞分区是固定不变的，它像基于通信的固定自动闭塞运行限制系统，表示闭塞分区是固定不变的，它像TBTC-FASTBTC-FAS（基于轨道电路自动闭塞）（基于轨道电路自动闭塞）样，闭塞分区是通过区间牵引计算样，闭塞分区是通过区间牵
7、引计算来求得其长度，而来求得其长度，而CBTC-FASCBTC-FAS与与TBTC-FASTBTC-FAS的根本区分是接受双向通信技术代的根本区分是接受双向通信技术代替轨道电路来实现车替轨道电路来实现车/地之间信息交换。地之间信息交换。在每个闭塞分区的始端可以没有固定信号机作为防护，它的信号显示是依据在每个闭塞分区的始端可以没有固定信号机作为防护，它的信号显示是依据限制中心在计算基础上给定，经过调制的无线频率限制中心在计算基础上给定，经过调制的无线频率RFRF使移动列车与限制中使移动列车与限制中心相联系，车站限制中心则依据区间各列车的实际分布，计算出爱护信号心相联系，车站限制中心则依据区间各列
8、车的实际分布，计算出爱护信号机可以给出的信号，通过无线中继设备与爱护信号机线路设备机可以给出的信号，通过无线中继设备与爱护信号机线路设备LI/OLI/O相连，相连，后者经译码后给出信号显示。它同时也返回收到的信息及状态显示送给无后者经译码后给出信号显示。它同时也返回收到的信息及状态显示送给无线中继设备转限制中心，由此构成信息流的闭环。与此同时，运行中的列线中继设备转限制中心，由此构成信息流的闭环。与此同时，运行中的列车也随时与线路设备车也随时与线路设备LI/OLI/O相联络，报告它的定位与其状态信息等，以构成相联络，报告它的定位与其状态信息等，以构成车一地之间的双向通信。车一地之间的双向通信。
9、应当指出，在应当指出，在CTBC-FASCTBC-FAS中可以仍中可以仍旧保留轨道电路，作用不是构成旧保留轨道电路，作用不是构成闭塞系统的调整环节，而仅是为闭塞系统的调整环节，而仅是为了检测列车的存在及其完整性。了检测列车的存在及其完整性。轨道电路长度要短一些，长度可轨道电路长度要短一些，长度可缩短到系统造价不会由于电缆的缩短到系统造价不会由于电缆的存在而占有重要成分。因为轨道存在而占有重要成分。因为轨道电路缩短后，可以获得运输效率电路缩短后，可以获得运输效率的提高。的提高。在在CBTC-FAS系统中还有用轨道间交叉感应电缆系统中还有用轨道间交叉感应电缆实现通信的方式，图实现通信的方式，图4-
10、2是示意图。是示意图。（2 2）移动自动闭塞运行限制系统）移动自动闭塞运行限制系统（CBTCMoving Autoblock SystemCBTCMoving Autoblock System，CBTC-MASCBTC-MAS）移动自动闭塞运行限制系统也有闭塞分区，但此时闭塞分区有下移动自动闭塞运行限制系统也有闭塞分区，但此时闭塞分区有下列特点：列特点：a a、闭塞分区长度是可变的（随列车运行而移动），它是依、闭塞分区长度是可变的（随列车运行而移动），它是依据列车本身参数及其所在地段参数实时计算出来的。据列车本身参数及其所在地段参数实时计算出来的。b b、在、在CBTC-MASCBTC-MAS
11、中闭塞分区已经不再应用地面信号，而且也中闭塞分区已经不再应用地面信号，而且也不须要地面信号，它在车载设备系统显示屏上，指示出本车不须要地面信号，它在车载设备系统显示屏上，指示出本车距前行列车尚有多少距离或距离进站的距离（目标距离或速距前行列车尚有多少距离或距离进站的距离（目标距离或速度）等等。度）等等。（3 3）接受查询）接受查询-应答器方式的应答器方式的CTBCCTBC 接受查询接受查询-应答器方式，即在每个信号机处的相应一侧或应答器方式，即在每个信号机处的相应一侧或轨道间设有双方向作用的应答器，而全部地面应答器之间轨道间设有双方向作用的应答器，而全部地面应答器之间均有电缆相联。应答器取得通
12、过列车的车速等信息，它向均有电缆相联。应答器取得通过列车的车速等信息，它向下一个应答器给出前行列车位置信息，下一个应答器由此下一个应答器给出前行列车位置信息，下一个应答器由此给出相应信号显示。当然在这种系统中，一方面列车设有给出相应信号显示。当然在这种系统中，一方面列车设有超速防护系统（超速防护系统（ATPATP），另一方面还应设有连续式无线移动），另一方面还应设有连续式无线移动通信系统传输限制吩咐，同时应与车站联锁相联以及与调通信系统传输限制吩咐，同时应与车站联锁相联以及与调度集中系统相联。这种系统仅在列车密度较小、车速较低度集中系统相联。这种系统仅在列车密度较小、车速较低范围内应用。范围内
13、应用。（4 4）接受卫星通信系统（）接受卫星通信系统（GPS GPS）的）的CTBCCTBC接受卫星通信系统，构成列车运行间隔限制系统，图接受卫星通信系统，构成列车运行间隔限制系统，图4-34-3是其示是其示意图。这种系统在意图。这种系统在19901990年日本铁路试用过，卫星在东经年日本铁路试用过，卫星在东经150150的静止轨道上运行，它距地面约的静止轨道上运行，它距地面约37 000 km37 000 km，它是一个通用型，它是一个通用型通信卫星。通信卫星。在地面的先行列车将自己列车编号、列车速度、列车位置等信息在地面的先行列车将自己列车编号、列车速度、列车位置等信息通过卫星传送给后续列
14、车，后续列车经运算后确定自己可以通过卫星传送给后续列车，后续列车经运算后确定自己可以走行的最高速度。出于平安，这类系统只在低速、低密度、走行的最高速度。出于平安，这类系统只在低速、低密度、小运量地区才能应用，因为它缺少平安保障。除非另外增加小运量地区才能应用，因为它缺少平安保障。除非另外增加其他设备。其他设备。（5 5）无线半自动闭塞系统）无线半自动闭塞系统-CBTC-CBTC低级系统低级系统 列车与车站限制均有无线数据通信设备，在列车接近车列车与车站限制均有无线数据通信设备，在列车接近车站的站的4 45km5km范围内构成双向无线数据通信。为了构成半自动范围内构成双向无线数据通信。为了构成半
15、自动闭塞系统（人工办理闭塞手续，列车运行靠无线通信限制），闭塞系统（人工办理闭塞手续，列车运行靠无线通信限制），并保证区间只允许存在一个列车运行，必需设置类似计轴器并保证区间只允许存在一个列车运行，必需设置类似计轴器之类设备，如图中符号之类设备，如图中符号T1/T2T1/T2所示，用来检查两站之间运行列所示，用来检查两站之间运行列车完整性，以确保运行平安。当计轴器车完整性，以确保运行平安。当计轴器T2T2接收到同样轴数的接收到同样轴数的列车后表示列车已完整地撤离两站之间区间，始发站才可能列车后表示列车已完整地撤离两站之间区间，始发站才可能再发出下一列车。再发出下一列车。为了保证为了保证CBTC
16、CBTC系统中数据电台的正常工作，在线路上还系统中数据电台的正常工作，在线路上还协助设置应答器协助设置应答器A A，B B，C C，其中应答器，其中应答器A A供应列车出站信息供应列车出站信息（列车已进入到区间（列车已进入到区间 ）；应答器）；应答器B B供应区间信息，通知经过供应区间信息，通知经过的列车已迸人双向数据传输信息范围，应接受车站发来的机的列车已迸人双向数据传输信息范围，应接受车站发来的机车信号信息；应答器车信号信息；应答器C C告知通过列车本车站准备了哪个股道接告知通过列车本车站准备了哪个股道接车，运行速度上限值为多少等有关信息。在该系统中，列车车，运行速度上限值为多少等有关信息
17、。在该系统中，列车经过应答器经过应答器B B之后，车站与列车上的无线数据通信电台就反复之后，车站与列车上的无线数据通信电台就反复双向通信，其中包括列车告知车站来者列车编号、时速、去双向通信，其中包括列车告知车站来者列车编号、时速、去向等等信息，而车站告知列车应以何种速度进站或站前停车，向等等信息，而车站告知列车应以何种速度进站或站前停车，进站内何股道，是停车还是通过等等有关信息。进站内何股道，是停车还是通过等等有关信息。一般适应在新线、运量较少或速度较低，人烟稀有，生活困一般适应在新线、运量较少或速度较低，人烟稀有，生活困难地区难地区 （6 6）CBTC-CBTC-半自动闭塞方式半自动闭塞方式
18、半自动闭塞的特征：半自动闭塞的特征：发车站与接车站人工办理闭塞手续，当列车动身后，出站信号机发车站与接车站人工办理闭塞手续，当列车动身后，出站信号机马上自动关闭，在未再次办理发车手续前，该出站信号机不马上自动关闭，在未再次办理发车手续前，该出站信号机不得再次开放；列车到达前方接车站后，接车站马上关闭进站得再次开放；列车到达前方接车站后，接车站马上关闭进站信号机，并办理解除两站间闭塞手续，使两站间的区间复原信号机，并办理解除两站间闭塞手续，使两站间的区间复原空闲等待状态。空闲等待状态。CBTC-CBTC-半自动闭塞方式：半自动闭塞方式：在在CBTC-CBTC-半自动闭塞系统中，无线通信的作用是使
19、动身站给机车半自动闭塞系统中，无线通信的作用是使动身站给机车司机发出无线机车信号，指挥列车发车，而发出该信号的显司机发出无线机车信号，指挥列车发车，而发出该信号的显示是与发出出站信号机显示相互关联的。即前者只是在出站示是与发出出站信号机显示相互关联的。即前者只是在出站信号机允许发车的显示下才能获得机车信号，此时无线机车信号机允许发车的显示下才能获得机车信号，此时无线机车信号可以有记录为凭。此外，区间列车到达接车站前同样可信号可以有记录为凭。此外，区间列车到达接车站前同样可以获得进站信号一样显示的无线机车信号显示，指挥列车进以获得进站信号一样显示的无线机车信号显示，指挥列车进站，以避开司机在目视
20、路旁信号机时遇到困难，这些显示也站，以避开司机在目视路旁信号机时遇到困难，这些显示也都记录在案。所以，都记录在案。所以，CBTC-CBTC-半自动闭塞要比半自动闭塞要比TBTC-TBTC-半自动闭塞半自动闭塞更为便利、清晰、有责任感和平安感。更为便利、清晰、有责任感和平安感。（7 7）CBTC-CBTC-自动站间闭塞方式自动站间闭塞方式这种方法与这种方法与CBTC-CBTC-半自动闭塞相类似，只是其办理手续是自动的。半自动闭塞相类似，只是其办理手续是自动的。具体而言是：发车站与接车站均有区间是否占用的检查设备，具体而言是：发车站与接车站均有区间是否占用的检查设备，因此发车站要发车，区间占用检查
21、设备自动检查它实属空闲因此发车站要发车，区间占用检查设备自动检查它实属空闲后，两站自动办理闭塞手续，并自动开放出站信号机。在列后，两站自动办理闭塞手续，并自动开放出站信号机。在列车到达接车站并自动检查列车完整性后马上自动关闭进站信车到达接车站并自动检查列车完整性后马上自动关闭进站信号机。号机。CBTC-CBTC-自动站间闭塞也同样有无线机车信号，它与自动站间闭塞也同样有无线机车信号，它与CBTC-CBTC-半自动闭塞方式相像。半自动闭塞方式相像。CBTC-CBTC-自动站间闭塞的最大优点是：自动站间闭塞的最大优点是：它可以集中遥控闭塞手续，不确定在每个站都要有车站值班它可以集中遥控闭塞手续，不
22、确定在每个站都要有车站值班人员来检查区间是否空闲、列车是否已完整地到达等人工检人员来检查区间是否空闲、列车是否已完整地到达等人工检测作用，提高劳动生产率。测作用，提高劳动生产率。由于一切手续和检测是自动的，它可节约办理闭塞手续的时由于一切手续和检测是自动的，它可节约办理闭塞手续的时间，从而可以提高整个区段的通过实力。当然，在间，从而可以提高整个区段的通过实力。当然，在CBTC-CBTC-自动自动站间闭塞方式状况下必需投入相应设备，特殊须要有冗余设站间闭塞方式状况下必需投入相应设备，特殊须要有冗余设备，用以提高系统的可用性、牢靠性与平安性。备，用以提高系统的可用性、牢靠性与平安性。（8 8）CB
23、TC-CBTC-电子路签闭塞方式电子路签闭塞方式区间闭塞方式的路签闭塞在区间闭塞方式的路签闭塞在100100年前就幵始应用，年前就幵始应用，中国铁路在建国初期也有大量应用。中国铁路在建国初期也有大量应用。从从2020世纪世纪9090年头中起先，在计算机技术、电子网年头中起先，在计算机技术、电子网络技术及通信技术的推动下，铁路的路签闭塞络技术及通信技术的推动下，铁路的路签闭塞方式发展为电子路签闭塞方式，即不存在路签方式发展为电子路签闭塞方式，即不存在路签实物，而是存在电子路签实物，而是存在电子路签(软件软件)，它在有关计，它在有关计算机及网络中按确定的软件协议运行。算机及网络中按确定的软件协议运
24、行。5.2 5.2 无线移动闭塞无线移动闭塞CBTCCBTC系统的组成与原理系统的组成与原理5.2.1 5.2.1 系统的基本组成系统的基本组成CBTCCBTC系统是一个连续数据传输的自动限制系统，系统是一个连续数据传输的自动限制系统，利用高精度的列车定位利用高精度的列车定位(不依靠于轨道电路）、不依靠于轨道电路）、实现双向连续、大容量的车实现双向连续、大容量的车地数据通信，地数据通信，能够执行列车自动防护（能够执行列车自动防护（ATPATP）、列车自动运）、列车自动运行（行（ATOATO）以及列车自动监控（）以及列车自动监控（ATSATS）功能。）功能。CBTCCBTC系统主要由移动设备系统
25、主要由移动设备(车载设备）、轨旁车载设备）、轨旁设备、通信网络、调度限制中心组成。系统框设备、通信网络、调度限制中心组成。系统框图如图图如图4-54-5所示。所示。n无线无线CBTC接受无线通信系统，通接受无线通信系统，通过开放的数据通信网络实现了列车过开放的数据通信网络实现了列车与轨旁设备实时双向通信，信息量与轨旁设备实时双向通信，信息量大，可以在实现列车运行限制的同大，可以在实现列车运行限制的同时附加其他功能时附加其他功能(如平安报警、员工如平安报警、员工管理及乘客信息发布等）。目前国管理及乘客信息发布等）。目前国际上诸如际上诸如Alcatel，Alstom，Siemens和和Bombar
26、dier等信号供等信号供应商均开发出了各自的应商均开发出了各自的CBTC系统系统并在全球得到了广泛的应用。并在全球得到了广泛的应用。5.2.2 5.2.2 系统的基本原理系统的基本原理 调度限制中心调度限制中心DCCDCC（Dispatch Control CenterDispatch Control Center）限制多个车站）限制多个车站限制中心限制中心SCCSCC（Station Control CenterStation Control Center），实现相邻），实现相邻SCCSCC之之间的限制交接。间的限制交接。SCCSCC通过管辖范围内的多个基站通过管辖范围内的多个基站BSBS（
27、Base Base StationStation）与覆盖范围内的车载设备）与覆盖范围内的车载设备OBE(On Board OBE(On Board Equipment)Equipment)实时双向通信联系。列车在区段内运行时，通过实时双向通信联系。列车在区段内运行时，通过全球定位系统全球定位系统GPS(Global Positioning System)GPS(Global Positioning System)、查询、查询-应答应答器或里程计装置实现列车位置和速度的测定，器或里程计装置实现列车位置和速度的测定，OBE OBE 利用无线利用无线通过基站通过基站BSBS将列车位置、速度信息发送给
28、将列车位置、速度信息发送给SCCSCC。SCCSCC通过通过BSBS周周期地将目标位置、速度及线路参数等信息发送给后行列车。期地将目标位置、速度及线路参数等信息发送给后行列车。OBEOBE收到信息后，依据前车运行状态位置、速度、工况）线收到信息后，依据前车运行状态位置、速度、工况）线路参数（弯道、坡度等）、本车运行状态、列车参数路参数（弯道、坡度等）、本车运行状态、列车参数(列车长列车长度、牵引重量、制动性能等），接受车上计算、地面度、牵引重量、制动性能等），接受车上计算、地面(SCC)(SCC)计计算或是车上、地面同时计算出最佳的速度算或是车上、地面同时计算出最佳的速度-距离模式限制曲线，距
29、离模式限制曲线，并依据信号故障并依据信号故障-平安原则，预料列车在一个信息周期末的状平安原则，预料列车在一个信息周期末的状态能否满足列车追踪间隔的要求，从而确定合理的驾驶策略态能否满足列车追踪间隔的要求，从而确定合理的驾驶策略（最佳运行限制吩咐），实现列车在区段内高速、平稳的以（最佳运行限制吩咐），实现列车在区段内高速、平稳的以最优间隔追踪运行。最优间隔追踪运行。5.2.3 5.2.3 系统的基本结构系统的基本结构 CBTC CBTC系统分为列车限制和信息传输两大部分，其中列车限系统分为列车限制和信息传输两大部分，其中列车限制部分为制部分为ATC ATC 系统，包括系统，包括ATPATP、AT
30、OATO、ATSATS三个子系统，完成列车三个子系统，完成列车状态信息以及数据信息的处理，并限制列车运行。信息传输部状态信息以及数据信息的处理，并限制列车运行。信息传输部分接受无线通信系统，进行连续双向的车一地通信，完成列车分接受无线通信系统，进行连续双向的车一地通信，完成列车向地面限制设备传递列车的位置、速度以及其他状态。图向地面限制设备传递列车的位置、速度以及其他状态。图4-74-7是是CBTCCBTC系统的具体结构示意图，该系统以列车为中心，其主要子系统的具体结构示意图，该系统以列车为中心，其主要子系统包括：区域限制器，车载限制器，列车自动监控系统包括：区域限制器，车载限制器，列车自动监
31、控ATSATS（中心（中心限制），数据通信系统和司机显示等。限制），数据通信系统和司机显示等。区域限制器即区域的本地计算机，与联锁区一一对应，通区域限制器即区域的本地计算机，与联锁区一一对应，通过数据通信系统保持与限制区域内全部列车的平安信息通信。过数据通信系统保持与限制区域内全部列车的平安信息通信。依据来自列车的位置报告跟踪列车并对区域内列车发布移动授依据来自列车的位置报告跟踪列车并对区域内列车发布移动授权，实施联锁。区域限制器实行三取二的检验冗余配置。权，实施联锁。区域限制器实行三取二的检验冗余配置。车载限制器车载限制器(VOBC)(VOBC)，实现列车自动防护，实现列车自动防护ATPAT
32、P和列车自动运行和列车自动运行ATOATO功能，实行三取二的冗余功能，实行三取二的冗余配置。车载应答配置。车载应答-查询器和天线与地面的应答查询器和天线与地面的应答器（信标器（信标)进行列车定位，测速发电机用于测进行列车定位，测速发电机用于测速和对列车定位进行校正。司机显示供应司机速和对列车定位进行校正。司机显示供应司机与车载限制器及列车自动监控与车载限制器及列车自动监控ATSATS的接口，显的接口，显示的信息包括最大允许速度、当前测得速度、示的信息包括最大允许速度、当前测得速度、到站距离、列车运行模式及系统出错信息等。到站距离、列车运行模式及系统出错信息等。数据通信系统实现各子系统间的通信，
33、接受开数据通信系统实现各子系统间的通信，接受开放的国际标准，以以太网作为列车限制子系统放的国际标准，以以太网作为列车限制子系统间的接口标准，以间的接口标准，以802.11802.11作为无线通信接口标作为无线通信接口标准，这两个标准均支持互联网协议准，这两个标准均支持互联网协议(IP(IP）。）。5.3 5.3 无线移动闭塞无线移动闭塞CBTCCBTC系统的功能系统的功能5.3.15.3.1系统的基本功能系统的基本功能 IEEE IEEE制定的制定的CBTCCBTC标准列举了典型的标准列举了典型的CBTCCBTC系统的基本功能框系统的基本功能框图。图。整个系统包括整个系统包括“CBTC“CBT
34、C地面设备地面设备”和和“CBTC“CBTC车载设备车载设备”功能功能模块，地面和车载设备模块通过模块，地面和车载设备模块通过“数据通信网络数据通信网络”连接起来，连接起来，构成系统的核心功能模块。功能框图中还单独列出了构成系统的核心功能模块。功能框图中还单独列出了“联锁联锁”功能模块，该功能模块与功能模块，该功能模块与CBTCCBTC地面设备连接。考虑到不同的线地面设备连接。考虑到不同的线路长度可能须要多套的路长度可能须要多套的CBTCCBTC地面设备，所以在典型框图中还列地面设备，所以在典型框图中还列出了出了“相邻的相邻的CBTCCBTC地面设备地面设备”模块。最终，在模块。最终，在CBT
35、CCBTC设备的基础设备的基础上，增加上，增加ATSATS模块，用于实现系统的模块，用于实现系统的ATSATS功能。以上列举的是功能。以上列举的是CBTCCBTC系统的典型结构，实际的系统可能由于不同的设备供应商、系统的典型结构，实际的系统可能由于不同的设备供应商、不同的工程须要而有所差异。但是，全部系统均接受数据通信不同的工程须要而有所差异。但是，全部系统均接受数据通信网络，连接网络，连接CBTCCBTC地面和车载设备，实现地面和车载设备，实现ATPATP功能，限制列车平安功能，限制列车平安运行。运行。5.3.2 5.3.2 系统的具体功能系统的具体功能1)1)列车位置、运行速度及方向确定功
36、能列车位置、运行速度及方向确定功能 CBTC CBTC系统须要确定每辆列车的头部以及尾部的位置，系统须要确定每辆列车的头部以及尾部的位置，误差在误差在1010英尺（英尺（3.048m3.048m）以内。）以内。CBTCCBTC系统恒久不须要系统恒久不须要手动输入列车位置以及列车长度数据。手动输入列车位置以及列车长度数据。CBTCCBTC系统须要系统须要确定每辆列车的速度和方向，精度在确定每辆列车的速度和方向，精度在2 2英里英里/小时小时(3.22km/h)(3.22km/h)内。内。2)2)平安的列车间隔（移动权限）限制功能平安的列车间隔（移动权限）限制功能 每列配有每列配有CBTCCBTC
37、的列车在的列车在CBTCCBTC区域内运行时将拥有一区域内运行时将拥有一个移动权限个移动权限(MAL)(MAL)，这是依据条件实时计算出来的。列，这是依据条件实时计算出来的。列车的车的MALMAL计算是基于列车的平安刹车模式的。总的来说，计算是基于列车的平安刹车模式的。总的来说，在任一时刻一辆列车的允许速度都设置为使列车停在在任一时刻一辆列车的允许速度都设置为使列车停在前面列车的平安距离内。一辆给定列车的实时前面列车的平安距离内。一辆给定列车的实时MALMAL还受还受到其他因素的影响，这将在后续部分进行介绍。到其他因素的影响，这将在后续部分进行介绍。3)3)超速防护（超速防护（ATPATP）功
38、能）功能 CBTC CBTC超速防护用于防止列车速度超过最大允许速度。列车超速防护用于防止列车速度超过最大允许速度。列车允许的最大速度是使得列车能够平安停在前面列车平安距离的允许的最大速度是使得列车能够平安停在前面列车平安距离的速度。其他影响因素包括区间速度限制，设备的速度限制，任速度。其他影响因素包括区间速度限制，设备的速度限制，任何区间的临时速度限制以及何区间的临时速度限制以及CBTCCBTC系统及路旁设备的故障等。系统及路旁设备的故障等。4)4)零速度探测零速度探测-特别规停车功能特别规停车功能 当列车速度降到当列车速度降到2 2英里小时英里小时22(3.22km/h)22(3.22km
39、/h)以下并持续以下并持续2s2s时，时，CBTCCBTC系统应当做出特别规停车确定。这项功能的主要目的是使系统应当做出特别规停车确定。这项功能的主要目的是使得在规定时间限制内的一个特别规停车得到批准。得在规定时间限制内的一个特别规停车得到批准。CBTCCBTC系统的系统的故障会批准一个特别规停车，从而进行紧急刹车。故障会批准一个特别规停车，从而进行紧急刹车。当列车速度高于当列车速度高于“零速度零速度”时，规定列车限制系统限制的车时，规定列车限制系统限制的车门是不允许打开的。门是不允许打开的。5)5)车门开启限制连锁功能车门开启限制连锁功能 CBTC CBTC系统将禁止列车限制系统开启车门，除
40、非同时满足以系统将禁止列车限制系统开启车门，除非同时满足以下条件：下条件：列车处于零速度状态；列车处于零速度状态；最小服务刹车程序在车门最小服务刹车程序在车门开启时起作用；开启时起作用；将要开启的车门位于将要开启的车门位于“车门开启区域车门开启区域”。只。只有当车门处于站台内并且列车与站台处于同一侧车门开启区域有当车门处于站台内并且列车与站台处于同一侧车门开启区域时，才允许车门开启。时，才允许车门开启。6)6)离站联锁功能离站联锁功能 规定禁止列车停车后移动，除非全部车门闭合并上锁。规定禁止列车停车后移动，除非全部车门闭合并上锁。7)7)紧急制动功能紧急制动功能 依据应用设计，依据应用设计，C
41、BTCCBTC系统在状况须要时能够进行紧急刹车，系统在状况须要时能够进行紧急刹车，并能够在条件不满足时制止紧急刹车程序的施行。在大多数的并能够在条件不满足时制止紧急刹车程序的施行。在大多数的应用中紧急刹车是在特别规停车末进行的，或者当特别规停车应用中紧急刹车是在特别规停车末进行的，或者当特别规停车实施后列车刹车服务不能足够地减慢列车速度时进行。特别规实施后列车刹车服务不能足够地减慢列车速度时进行。特别规停车通常是由列车防护功能供应的最大限度刹车实现的，因为停车通常是由列车防护功能供应的最大限度刹车实现的，因为列车速度已经超过了规定速度并且人为或者自动限制不能够足列车速度已经超过了规定速度并且人
42、为或者自动限制不能够足够地降低列车速度。特别规停车是不行取消的，并且只有在列够地降低列车速度。特别规停车是不行取消的，并且只有在列车速度为零时才能够被重置。车速度为零时才能够被重置。8)8)线路联锁功能线路联锁功能 假如一条线路进行了联锁，那么假如一条线路进行了联锁，那么CBTCCBTC将供应联锁将供应联锁功能来防止列车相撞或者出轨。这与传统联锁（闭塞）功能来防止列车相撞或者出轨。这与传统联锁（闭塞）概念的功能一样概念的功能一样(例如车站进路联锁例如车站进路联锁)。线路联锁是指。线路联锁是指严格的无线移动授权和进路联锁的制约关系，移动权严格的无线移动授权和进路联锁的制约关系，移动权限（限（MA
43、LMAL）只有在进路锁闭后才能延长到联锁线路上。）只有在进路锁闭后才能延长到联锁线路上。一旦一旦MALMAL进入联锁路段，线路就将锁闭，直到列车驶出进入联锁路段，线路就将锁闭，直到列车驶出联锁路段。在大多数状况下，虽然联锁在联锁路段。在大多数状况下，虽然联锁在CBTCCBTC区域外，区域外，并由路边系统通过传统的信号技术进行限制，但并由路边系统通过传统的信号技术进行限制，但CBTCCBTC系统将和路边设备以及联锁设备连接并供应列车所需系统将和路边设备以及联锁设备连接并供应列车所需的防护功能。的防护功能。5.3.3 CBTC5.3.3 CBTC不同应用水平的基本功能不同应用水平的基本功能(1)(
44、1)构成闭塞功能。在构成闭塞功能。在TBTCTBTC系统中各种水平的应用均依靠轨道电系统中各种水平的应用均依靠轨道电路来构成闭塞，因为闭塞是保证行车的基本方法。在路来构成闭塞，因为闭塞是保证行车的基本方法。在CBTCCBTC系统系统中，则必需同样具有构成闭塞区段的功能。在中，则必需同样具有构成闭塞区段的功能。在CBTCCBTC半自动闭塞半自动闭塞系统中，接受进系统中，接受进/出站口的标记器、查询出站口的标记器、查询-应答器或其他类似设应答器或其他类似设置来表明站间闭塞的分界口，并且要达到在出站标记之后确定置来表明站间闭塞的分界口，并且要达到在出站标记之后确定运用某个专用频率来区分，用这个频率来
45、构成机车信号以供应运用某个专用频率来区分，用这个频率来构成机车信号以供应司机司机(指最低应用水平），或用此信号显示供应车载设备上指最低应用水平），或用此信号显示供应车载设备上ATPATP系统系统(指较高一级应用水平）。指较高一级应用水平）。CBTCCBTC中的闭塞功能可以是固定的，中的闭塞功能可以是固定的，也可以是移动的。目前在也可以是移动的。目前在CBTC-CBTC-半自动闭塞系统中的闭塞区段长半自动闭塞系统中的闭塞区段长度相当于站间长度，而在度相当于站间长度，而在CBTC-MASCBTC-MAS系统中则为最短，其长度为系统中则为最短，其长度为本列车常用制动所需的距离附加平安距离。所以闭塞功
46、能也是本列车常用制动所需的距离附加平安距离。所以闭塞功能也是保证平安功能。保证平安功能。(2)(2)列车定位功能。在列车定位功能。在CBTCCBTC系统中定位精度愈高，则系统可使行系统中定位精度愈高，则系统可使行车效率愈高。车效率愈高。(3)(3)速度计算功能。速度计算功能。CBTCCBTC系统要有实力计算出在给定最大允许列系统要有实力计算出在给定最大允许列车车速条件下本列车目前最大可能达到的车速。因为在随意一车车速条件下本列车目前最大可能达到的车速。因为在随意一个移动闭塞区间，列车只能依据各种动态和静态参数，以及其个移动闭塞区间，列车只能依据各种动态和静态参数，以及其定位值和实际速度来计算出
47、应有速度，才能保证平安。定位值和实际速度来计算出应有速度，才能保证平安。(4)(4)信息采集功能。信息采集功能。CBTCCBTC系统必需向系统的地面设施和车载设施系统必需向系统的地面设施和车载设施刚好、动态地给出相应的参数和运行状态，以备司机人为或车刚好、动态地给出相应的参数和运行状态，以备司机人为或车载设备自动地作出应有的操作。载设备自动地作出应有的操作。(5)(5)双向通信功能。双向通信功能。CBTCCBTC系统为管辖范围内列车及地面设施供应系统为管辖范围内列车及地面设施供应良好的双向通信功能，它不仅供应运行列车的参数，而且也应良好的双向通信功能，它不仅供应运行列车的参数，而且也应供应非信
48、号范围内的各种有关参数，满足信息社会所需的数据供应非信号范围内的各种有关参数，满足信息社会所需的数据要求。要求。(6)(6)信息记录功能。信息记录功能。CBTCCBTC系统应具有良好的记录功能，即不仅在系统应具有良好的记录功能，即不仅在车载设施上，而且还应在地面设施有记录。这种记录应起到双车载设施上，而且还应在地面设施有记录。这种记录应起到双重作用，即：为改善列车运行性能和提高运行质量分析用的记重作用，即：为改善列车运行性能和提高运行质量分析用的记录，以及发生任何车祸后，有可能从记录设施中找寻动身生事录，以及发生任何车祸后，有可能从记录设施中找寻动身生事故的缘由，进行有效的分析，它类似于航空系
49、统的故的缘由，进行有效的分析，它类似于航空系统的“黑盒子黑盒子”功能。功能。(7)(7)对应用技术较高等级对应用技术较高等级CBTCCBTC系统其功能还应具有：系统其功能还应具有：ATPATP系统系统的全部功能；的全部功能；ATCATC系统的全部功能；系统的全部功能；ATOATO系统的全部功能。系统的全部功能。(8)(8)远程诊断和监测功能。用于改善远程诊断和监测功能。用于改善CBTCCBTC系统的牢靠性、可用系统的牢靠性、可用性及平安性。因此，性及平安性。因此，CBTCCBTC的车载设施、地面设施均应设计有远的车载设施、地面设施均应设计有远程诊断的接口，允许系统在运行过程中发生故障马上发出相
50、应程诊断的接口，允许系统在运行过程中发生故障马上发出相应信号给地面综合诊断台，以便刚好地实行相应措施。这个功能信号给地面综合诊断台，以便刚好地实行相应措施。这个功能当然是比较困难的，当然是比较困难的，CBTCCBTC系统至少从一起先设计时就留有余地。系统至少从一起先设计时就留有余地。5.4 CBTC5.4 CBTC的特点的特点 与传统的基于轨道电路的列车限制系统比较，CBTC系统的优势主要表现在以下几点：(1)更简洁。从硬件结构看，系统以限制中心设备为核心，车载和车站设备为执行机构，车、地列车限制设备一体化。从功能上看，联锁、闭塞、超速防护等功能通过软件统一由设备实现，不再分隔。因此，整个系统