西门子CBTC信号系统

遵循互联互通标准的CBTC 信号系统建设方案一、实施背景随着中国城市轨道交通的快速发展，对于信号系统的要求也越来越高。

传统的信号系统由于设备复杂、维护成本高、不易升级等问题，已经不能满足现代轨道交通的运行需求。

因此，遵循互联互通标准的CBTC（Communication-Based Train Control）信号系统建设方案应运而生。

二、工作原理CBTC信号系统基于无线通信技术，通过车-地双向通信，实现列车与地面设备间的信息交换。

它利用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，对列车运行进行实时监控和调整，提高列车运行效率，保障行车安全。

三、实施计划步骤1.需求分析：对城市轨道交通的运营需求进行详细分析，确定CBTC信号系统的功能要求和技术标准。

2.系统设计：根据需求分析结果，设计CBTC信号系统的架构，包括硬件和软件部分。

3.设备采购与安装：按照系统设计要求，采购并安装所需的设备，包括列车控制设备、无线通信设备、轨旁设备等。

4.系统集成与调试：将各个设备集成到CBTC信号系统中，进行系统调试，确保系统的稳定性和可靠性。

5.试运行与评估：在部分线路进行试运行，对CBTC信号系统进行评估，收集反馈意见，进行优化改进。

6.全面推广：经过试运行和评估后，对CBTC信号系统进行全面推广，替换原有的信号系统。

四、适用范围本方案适用于城市轨道交通、城际铁路、有轨电车等公共交通领域。

尤其适用于线路长、车站多、运行间隔小、实时性要求高的场景。

五、创新要点1.遵循互联互通标准：本方案遵循国际通用的互联互通标准，使得不同厂商的设备可以相互兼容，降低了系统集成的难度。

2.车-地双向通信：采用车-地双向无线通信技术，实现列车与地面设备间的实时信息交换，提高了列车运行效率。

3.智能监控与调整：利用先进的计算机技术和控制技术，实现列车运行状态的实时监控和调整，提高了行车安全性和舒适性。

4.节能环保：采用高效的能源管理策略，降低设备能耗，同时采用环保材料和工艺制造设备，降低了对环境的影响。

基于无线通信传输方式(RF CBTC)的列车运行控制系统西门子的CBTC系统是一个安全、可靠、先进、适应线性电机运载、基于无线通信的列车运行控制系统。

它由SICAS计算机联锁系统、TRAINGUARD MT移动闭塞式列控系统(ATP／ATO)、VICOS OC系统(ATS)组成。

一、系统结构西门子的CBTC系统是由VICOS、SICAS、TRAINGUARD MT三个子系统组成的。

它们分为中央层、轨旁层、通信层、车载层四个层级，分级实现ATC功能。

中央层分为中央级和车站级。

在中央级，实现集中的线路运行控制；在车站级，为车站控制和后备模式的功能提供给车站操作员工作站(LOW)和列车进路计算机(TRC)。

轨旁层沿着线路分布，它是由SICAS计算机联锁、TRAINGUARD MT系统、信号机、计轴器和应答器等组成，共同执行所有的联锁和轨旁ATP功能。

通信层在轨旁和车载设备之间提供连续式或点式通信。

车载层完成TRAINGUARD MT的车载ATP和ATO功能。

二、系统功能系统的功能包括ATS功能、联锁功能、ATP／ATO功能、列车检测功能、试车线功能、培训和模拟功能。

1.ATS功能ATS除了自动进路排列(ARS)功能、自动列车调整(ATR)功能、列车监督和追踪(TMT)、时刻表(TIT)、控制中心人机接口(HMI)和报告、报警与文档等主要功能外，还改进和增加了以下功能：在CTC通信级使用双向通信通道；在ATS后备模式下车站级可以输入车次号；适应移动闭塞的控制要求；TRC(列车进路计算机)取代RTU的自动进路排列功能；提供独立的冗余局域网段；在ATS显示列车状态信息；与MCS(主控系统)的接口；与车辆段联锁的接口；提供操作日志(含故障信息)的归档功能；设两个控制中心；车辆段调度员ATS工作站进行出库列车自动预先通知，在规定时间无列车在车辆段转换轨时自动报警。

2.联锁功能联锁除了轨道空闲处理(TVP)、进路控制(RC)、道岔控制(PC)和信号机控制(SC)等主要功能外，联锁设备与ATS系统相结合，可实现中央ATS和联锁设备的两级控制。

简述cbtc的原理CBTC（Communication Based Train Control，基于通信的列车控制系统）是一种先进的列车控制系统，与传统的列车信号系统相比，具有许多优势，如提高运营的安全性、准确性和容量。

CBTC系统通过使用无线通信技术和先进的计算机算法，实现了对地铁列车的实时控制和监控。

CBTC系统由车载单元（On-Board Unit，OBU）、地面设备单元（Ground Base Unit，GBU）和控制中心单元（Control Center Unit，CCU）组成。

车载单元安装在列车上，用于接收和发送控制指令以及实时传输列车运行信息。

地面设备单元安装在轨道和车站上，用于检测和传输列车位置信息。

控制中心单元是CBTC 系统的大脑，用于计算列车的运行参数和控制信号。

CBTC系统的工作原理可以简述为以下几个步骤：1. 列车识别和位置检测：车载单元通过无线通信技术与地面设备单元进行通信，获取实时的列车位置信息。

地面设备单元使用传感器和信号发射器来检测列车位置，这些设备通常布置在列车进出站口、弯道和轨道交叉口等关键位置上。

车载单元收到位置信息后，将其反馈给控制中心单元。

2. 列车控制和监控：控制中心单元根据接收到的列车位置信息，计算出列车的速度、加速度和制动力等参数，并生成相应的控制指令。

这些指令通过车载单元发送给列车上的牵引系统和制动系统，实现对列车的实时控制和调度。

同时，控制中心单元还会实时监控列车的运行状态，如速度、距离和车门状态等，以确保列车的安全运行。

3. 列车间通信和协同运行：CBTC系统还支持列车之间的通信和协同运行。

通过车载单元和地面设备单元之间的无线通信，列车可以相互感知和识别，并共享位置和速度等信息。

这就使得列车之间可以实施间隔距离自适应控制，即根据列车前后的距离和速度自动调整安全间隔，从而提高列车运行的稳定性和容量。

4. 系统安全和可靠性：CBTC系统具有高度的安全性和可靠性。

北京城市学院信息学部2015-2016-1学期LCF—300型CBTC信号系统介绍专业：班级：学生姓名：学号：2015年 12月1 绪论...........................................................1.1论文的研究背景和意义......................................1.2论文主要研究内容..........................................2 城市轨道交通信号系统简介.......................................2.1城市轨道交通ATC系统......................................2.2ATC系统分类...............................................2.3我国常见的信号系统供应商..................................3 北京地铁亦庄线...................................................................... ...................................3.1北京地铁亦庄线简介...................................................................... .................4 LCF—300型CBTC信号系统 .......................................4.1北京地铁亦庄线LCF—300型信号系统简介.....................4.2北京地铁亦庄线LCF—300型信号系统的结构及组成.............4.3LCF—300型的VOBC子系统...................................4.4LCF—300型CBTC系统设备详解...............................参考文献.........................................................1绪论1.1论文的研究背景和意义CBTC的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。

浅谈地铁CBTC系统列车无线通信故障城市轨道交通信号系统随着需求和科技的逐步提升，不断走向成熟。

目前，地铁控制系统集成化成为发展的潮流。

德国西门子、瑞典庞巴迪及美国USSI等公司均利用移动通信技术研制出了集成化列车控制系统—简称CBTC，该系统目前在城市轨道交通中已广泛应用。

在这样的背景下，如何保障CBTC系统无故障运行或者及时应对故障现象显得尤为重要。

一、CBTC系统简介CBTC系统可利用无线通信原理对列车位置进行准确定位，并对列车实现实时控制。

列车行驶中的安全距离可由系统确定，双向通信保证了对列车运行监控的实时性，兼顾了安全和灵活性，使列车以更短的车间距运行。

功能：在一定区间内，一个CBTC系统内的安全处理器使用同一个数据库，对系统进行调度和列车运行管理。

二、CBTC系统无线通信原理无线系统从本质上说是一个封闭的局域网。

可以理解为特定的传输网络：（一）传输网构建传输网络包括室内光交换机、ODF、光纤、轨旁AP、轨旁天线、车载无线模块、车载天线、射频线缆。

（二）单个ATP控区内的无线系统切换机制1.车载STEA板卡侦测到CHA低于-88dBm的场强。

2.车载STEA板卡更改当前使用端radio的信道，将其更改至CHB。

3.车载STEA板卡侦测到CHB低于-88dBm的场强。

4.车载STEA板卡将另一端的radio投入使用，首先使用其CHA。

5.车载STEA板卡侦测到CHA低于-88dBm的场强。

6.车载STEA板卡将其信道更改为CHB。

如果第6步骤仍然失败，将自动重复第一步的步骤。

（三）ATP交接区的无缝切换机制1.列车进入交接区前头端已经与前一个控区内的AP建立并且保持连接。

2.列车尾端进入交接区后末端radio开始尝试与即将进入的控区内的AP建立连接。

3.列车越过分界线且末端radio已经与下一个建立通信后，头端radio开始与之前的控区断开连接。

4. 在交接区内头端radio断开连接。

5. 列车驶离交接区。

CBTC工作原理系统结构
CBTC（Communication-Based Train Control，基于通信的列车
控制）是一种先进的列车控制系统，它采用了多个通信技术和算法来实现列车控制和信号传输。

CBTC工作原理和系统结构
如下：
1. 数据通信：CBTC系统采用无线数据通信技术来传输列车位置、速度、状态等信息。

常见的通信技术包括Wi-Fi、无线传
感器网络等。

2. 轨道设备：CBTC系统包括在轨设备，如轨道信号机、传感
器等，用于检测和监测列车的位置、速度、状态等信息，并将其传输给控制中心。

3. 列车设备：列车上安装有CBTC设备，它能够接收轨道设
备传输的信息，并根据这些信息控制列车的运行状态，如速度、加速度等。

4. 控制中心：CBTC系统的控制中心负责管理整个系统，并与
列车设备、轨道设备进行通信，以确保列车的安全运行。

控制中心使用算法来计算列车的轨道位置、运行速度，并将控制信号发送给列车设备。

5. 系统安全：CBTC系统具备多重安全保护措施，如故障检测
和容错机制，以确保列车的安全运行。

当系统出现故障时，CBTC系统能够快速切换到备份系统以保持列车控制。

总之，CBTC是基于通信技术的列车控制系统，它通过无线数据通信、轨道设备、列车设备和控制中心之间的相互作用，实现了对列车运行的精确控制，提高了列车的安全性、运行效率和运行能力。

CBTC系统组成系统组成：cbtc系统的组成可以分为列车控制和信息传输两大部分，其中列车控制部分为atc系统，包括atp、ato、ats三个子系统，完成列车状态信息以及数据信息的处理并控制列车运行。

信息传输部分采用无线通信系统，进行连续双向的车-地通信，完成列车向地面控制设备传递列车的位置、速度以及其他状态。

下图是cbtc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：区域控制器，车载控制器，列车自动监控ats（中央控制）数据信息系统和司机显示等。

1.区域控制器（zc：zonecontroller），即为区域的本地计算机，与连锁区一一对应，通过数据通信系统保持与控制区域内的所有列车安全信息通信。

zc根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。

区域控制器采用三取二的检验沉余配置。

沉余结构的列车自动监控可实现所有列车运行控制子系统的通信，用于传输命令及监督子系统状况。

2.车载控制器：（vobc）与列车（指一个完整的编组）一一对应，实现列车自动防护atp和列车自动运转ato的功能。

车载控制器也使用三挑二的沉余布局。

车载接收者-查询器和天线与地面的应答器（信标）展开列车定位，测距发电机用作测距和对列车展开校正。

3.司机表明提供更多司机与车载控制器及列车自动监控ats的USB，表明的信息包含最小容许速度、当前测得速度、到站距离、列车运行模式及系统出错信息等。

4.数据通信系统同时实现所有列车运行掌控子系统间的通信，该系统使用对外开放的国际标准，即为以802.3（以太网）作为列车控制子系统间的接口标准，以802.11作为无线通信接口标准，这两个标准均支持互联网协议（ip）。

CBTC系统车载信号常见故障处理及分析摘要：本文详细分析苏州轨道交通一号线使用cbtc系统运营以来车载信号设备发生的主要故障（最常见的故障为atp冗余和无线丢失，开通运营以来故障率居高）和处理措施。

关键词：cbtc系统；atp冗余；故障分析；无线丢失；中图分类号： td65+3文献标识码：a文章编号：系统概述苏州轨道交通一号线信号系统采用的是德国西门子的tgmt系统，是基于无线通信的列车自动控制系统（cbtc）。

列车自动控制系统包括atp（列车自动保护子系统），分为车载atp和轨旁atp； ato（列车自动驾驶子系统）；ats（列车自动监督子系统）等子系统。

该系统基于移动闭塞分隔列车原理，通过车—地间通信原理，主要由车对地周期性的传递列车位置，速度等信息，地面通过轨旁子系统向列车发送移动授权等信息。

其中，移动授权是轨旁子系统根据联锁状态和列车位置计算出的。

车载子系统根据线路数据库（tdb）存储的轨道地形数据信息（如速度和坡度）和指定的移动授权极限，监督和控制列车的安全运行。

在西门子traninguard mt(cbtc)中，有三种列车控制级别。

见表1；三个控制级别之间可以互相转换，见图1。

图1列车控制级别的转换从苏州轨道交通一号线试运营以来的故障数据统计数据来看，车载信号设备最常见的故障现象是atp冗余类和无线丢失类，这些故障的频繁出现对苏州轨道交通一号线的运营造成了一定的影响。

下面就这2个故障类进行一定的的描述说明和初步的一些分析处理。

atp冗余2.1atp冗余介绍苏州轨道一号线每辆电客车装有2套车载信号设备，分别安装在列车两端a车上。

这2套车载设备的状态互为热备冗余，即尾端车载控制单元（obcu,on board control unit）能够在前端obcu 设备故障的情况下接管控制权，来控制列车的运行，正常切换不影响列车的运行，列车的控制级别及驾驶模式等状态均不会产生任何的变化。

车载信号系统冗佘可以保证ctc级别及ixlc级别下的使用，itc 模式级别下不存在冗余（此级别下冗余存在一定的安全隐患）。

城市学院信息学部2015-2016-1学期LCF—300型CBTC信号系统介绍专业：班级：学生：学号：2015年 12月1 绪论.................................................................................................................................1.1论文的研究背景和意义........................................................................................1.2论文主要研究容....................................................................................................2 城市轨道交通信号系统简介.........................................................................................2.1城市轨道交通ATC系统......................................................................................2.2ATC系统分类........................................................................................................2.3我国常见的信号系统供应商................................................................................3 地铁亦庄线.........................................................................................................3.1地铁亦庄线简介.......................................................................................4 LCF—300型CBTC信号系统.......................................................................................4.1地铁亦庄线LCF—300型信号系统简介 ............................................................4.2地铁亦庄线LCF—300型信号系统的结构及组成 ............................................4.3LCF—300型的VOBC子系统 .............................................................................4.4LCF—300型CBTC系统设备详解...................................................................... 参考文献.............................................................................................................................1绪论1.1论文的研究背景和意义CBTC的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。

目录摘要 (5)第1章绪论 (6)1.1选题的背景和意义 (6)1.2本文的主要内容 (6)第2章DCS数据传输系统 (7)2.1数据传输系统的组成 (7)2.1.1有线网络 (7)2.1.2无线网络 (7)2.1.3网管系统 (7)第3章数据传输系统的功能 (9)3.1DCS有线网络功能 (9)3.2DCS无线网络功能 (9)3.3安全性 (10)第4章数据传输系统原理 (12)4.1 DCS有线系统原理 (12)4.2DCS无线网络系统原理 (13)4.3DCS无线系统冗余结构 (15)第5章列车无线系统的应用 (20)5.1列车自动控制系统（ATC） (20)5.1.1列车自动驾驶系统（ATO） (20)5.1.2列车自动防护系统（ATP） (20)5.1.3列车自动监督系统（ATS） (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)摘要随着科学技术的发展和社会文明的进步，城市轨道交通已经逐渐在各个城市中兴起，并逐渐普及。

从刚开始的采用国外的信号系统设备系统CTC（西门子），到如今的采用国产化设备信号系统CBTC（卡斯柯），代表着我国的城市轨道交通技术迎来了飞速发展、CBTC系统是列车基于无线通信下的列车自动控制系统，该系统不同与之前的轨道电路列车控制系统，CBTC系统的无线通信利用车地之间的通信，来确定列车的位置，并提供给列车推荐速度、进路信息、发车时间等。

其安全、高效、便捷的优点已经远远超过轨道电路。

CBTC系统对改善行车安全，提高运营效率、减少故障发生等发面有了重大的提升。

关键词：无线通信自动控制行车安全第1章绪论1.1选题的背景和意义伴随着科学技术的发展，列车运行自动化程度不断提高，列车自动控制已经成为未来轨道交通进步的趋势，其中列车自动控制又离不开列车无线通信系统，列车与轨旁设备的通信、列车与ATS的通信、轨旁与ATS的通信等，通过各个设备间不间断的保持通信来保证列车的安全运行。

CBTC系统目录1. 概述 (2)2. CBTC系统组成 (3)3. CBTC各子系统介绍 (4)3.1. ATS系统 (4)3.1.1. 调度中心系统 (4)3.1.2. 车站系统 (5)3.1.3. 基于CBTC的A TS子系统主要功能特点 (6)3.2. 计算机联锁系统（SICAS） (9)3.3. 列车自动防护系统（ATP) (19)3.3.1. 轨旁子系统 (19)3.3.2. 车载子系统 (20)3.3.3. 子系统功能 (23)4. ATO子系统 (28)4.1. 主要组件 (29)4.1.1. ATO功能 (29)4.1.2. 轨旁设备 (30)4.1.3. 车载设备 (30)4.1.4. 列车运行控制原理 (31)4.1.5. 站停控制 (31)4.1.6. 跳停 (32)4.1.7. 扣车 (32)5. 4. 无线 (32)5.1. 数据通信系统的设计与实现 (33)5.1.1. DCS整体结构 (33)5.1.2. 车地无线通信系统 (34)5.1.3. 车载通信单元 (35)5.1.4. 空间无线通道 (35)6. 系统特点 (36)1.概述概述：CBTC(Communication Based Train Control)系统是一个安全的，具有高可靠性、高稳定性的基于无线的列车自动控制系统，现较广泛的应用于城市轨道交通运输中。

它最大的特点是可以无线通信，由列车-地面间周期传递列车位置信息和地面-列车间传递移动授权来实现功能。

基于通信的列车控制系统（CBTC）包含两种类型一种是基于感应环线的型CBTC，一种是基于无线的CBTC。

基于无线通信的CBTC 系统是指通过无线通信方式（而不是轨道电路），来确定列车位置和实现车－地双向实时通信。

列车通过轨道上的应答器，确定列车绝对位置，轨旁 CBTC 设备，根据各列车的当前位置、运行方向、速度等要素，向所管辖的列车发送“移动授权条件”，即向列车传送运行的距离、最高的运行速度，从而保证列车间的安全间隔距离。