地铁CBTC信号系统原理及分类

基于通信的列车控制系统CBTC1 CBTC的发展背景近20年来，国际上普遍采用“基于数字轨道电路的准移动闭塞”作为ATC的主要制式。

由于这种制式具有较高的可靠性、合理的性价比，已经具有充分的运行经验，其列车运行间隔（100-150s）已能满足绝大多数轨道交通运营部门的要求，因此，这类系统至今仍是轨道交通建设的首选制式。

然而，随着轨道交通的发展，这类制式的弊病也已日益凸显。

弊病之一:由于目前世界上各种准移动闭塞的信息传输频率、通信协议等均不一致，导致了在一个城市或一个地区的轨道交通网中各条线路的列车不能实现联通联运。

弊病之二:大多数基于数字轨道电路的准移动闭塞，为了实现调谐和电平调整，不得不在钢轨旁侧设置“轨旁设备”，而这对于轨道交通的日常维护工作是非常不利的。

弊病之三:由于以钢轨作为信息传输通道，因此传输频率受到很大的限制，导致车一地之间通信的信息量较低。

此外，其传输性能受钢轨中的牵引回流、钢轨之间的道床漏泄以及钢轨下面的防迷流网的影响很大，而导致传输性能不够稳定。

弊病之四:“准移动闭塞”距真正意义上的“移动闭塞”还有差距，因此，列车运行间隔的进一步缩短和列车运行速度的提高都将受到限制。

所以，从20世纪70年代末到80年代，工业发展的国家对开发以通信为基础的列车运行控制系统感到兴趣，发展十分迅速，这种系统以通信的方式来实现对列车的运行控制，为了表达方便，从20世纪末起，在很多国际会议和论文期刊上开始用一个统一的名字来表达：基于通信的列车控制系统（communication based train control system CBTC），假如说基于轨道电路的列控系统（TBTC）是从19世纪末开始从有到无，到蓬勃发展，构成列车运行控制的第一阶段，则基于通信的列车控制系统（CBTC），标志着构成一个新的发展阶段或新的时代。

由于它的通信容量的大幅度提高，而且实现了车地之间的双向通信，也可进一步应用智能技术，使它迅速发展了起来。

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。

课程报告课程名称：城市轨道交通列车运行控制系统参考文献：what is communication-based train control文章总结：本文主要描述了什么是CBTC系统以及CBTC系统的由来。

CBTC是一种新型的列车控制系统。

是相对于传统的列车控制系统而言的，一、传统的列控系统1、轨旁信号控制系统：通过轨道电路和轨旁信号设备来实现。

2、轨道电路+机车信号：轨道电路在轨道中传输编码能量来向驾驶员显示连续信号显示信息（和速度信息）。

这种方式使得驾驶人员无需记住信号显示。

只需在确定的时间内（8s)确认信号显示。

若果没有确认，列车将会实施制动。

3、在机车信号的基础上移除轨旁信号设备。

这是因为轨道电路的编码信息被解码为允许速度，从而在联锁中无需具有间隔信号机。

4、数字化轨道电路：轨道电路能传输更多的信息，使得机车设备能够生成目标距离速度曲线。

二、CBTC系统传统的列控系统均属于机械联锁。

CBTC则是通过计算机连锁实现的。

而联锁系统必须提供某些重要的功能，其中包括入口锁定，进路锁定，探测器锁定以及方向（运行）锁定等。

在一个传统的FB系统中，轨道电路（或轴计数器）被用来确定列车的位置和方向。

如今的CBTC系统中提供一个备用列车检测系统来实现CBTC列车和非CBTC列车的混合运行。

在CBTC系统中，列车不是通过轨道电路来进行车-地的通信的，列车的位置，方向，速度等信息均是由列车车辆本身实现的。

车辆是通过转速计，加速计，陀螺仪，全球定位系统（GPS），应答器（或标签）等设备的组合来实现精确地列车定位。

在一个CBTC系统中（以车辆为中心），每个CBTC列车的位置都被传递到一个区域控制器的计算机中。

该CBTC系统保证了入口，进路，运行以及道岔锁闭的功能的实现。

CBTC系统可以实现联锁功能的方式有两种：第一种是通过具有独立设备，即一台设备用于联锁功能（联锁控制器），另一个用于CBTC列车安全距离（区域控制器）。

地铁CBTC系统无线通信技术分析1．前言随着全国各大城市大力建设公共交通系统，具有大容量、高速率和高效率特点的地铁系统的建设也如火如荼的进行。

在整个地铁系统中，列车的自动控制系统无疑是其大脑和核心，目前地铁系统采用的是列车自动控制（ATC）设备，ATC通过车载设备、轨旁设备、车站和控制中心组成的控制系统完成对列车运行的控制；通过调节列车运行间隔和运行时分，实现列车运行的安全、高效和指挥管理有序。

ATC信号系统由ATP（列车自动防护）子系统、ATO（列车自动驾驶）子系统和ATS（列车自动监督）等三个子系统组成，主要分为固定闭塞制式、准移动闭塞制式和移动闭塞制式三种，其中固定闭塞制式已经无法满足当代地铁发展的需要,移动闭塞制式的应用规模越来越大。

移动闭塞制式信号系统主要是基于无线通信技术的列车控制系统（CBTC），CBTC系统集无线电通信技术和自动化控制技术于一体，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-地数据通信和车载、地面安全功能处理器等实现的一种连续自动列车控制系统，利用轨间电缆、漏泄电缆和空间无线技术或者他们之间的结合组网来实现。

CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多优越性：以无线通信系统代替有线通信系统，减少电缆铺设、轨旁设备，降低维护成本。

可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力。

信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统。

容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强。

可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率。

便于既有线改造升级。

当前全球各城市轨道交通现状从单一线路建设逐步走向多线路并行建设，并初步形成线网轨道交通格局，具备了线网间联通联运的基础条件，同时国内的地铁系统对列车的发车间隔要求越来越短，对列车的精密调度和控制提出了很高的要求，加上通信、计算机、网络和列控技术的不断发展，尤其是无线通信技术的发展，使得基于无线通信的列车控制系统（CBTC）现得到迅速发展和普遍应用。

移动闭塞移动闭塞(Moving Block)系统是一种采用先进的通信、计算机、控制技术相结合的列车控制系统，国际上又习惯称为基于通信的列车控制系统CBTC(Communication Based Train Control)。

在铁路上尚无应用实例，在城市轨道交通中运用较多。

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。

CBTC信号系统能够基于通信对列车进行定位进而实现列车的移动闭塞功能。

所谓闭塞就是指利用信号设备把线路人为地划分成若干个物理上或逻辑上的闭塞分区，以满足安全行车间隔和提高运输效率的要求。

目前，信号闭塞原则是按照ATP/ATO制式来划分的，基本上可以分为三类，即：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。

随着地铁列车行驶速度不断提升，目前最高速度已达到120Km/小时，如何在高速环境下确保运营安全，缩短行车间隔，提高运营效率，这对地铁车辆、信号系统、通信系统等都提出了极高要求，从最初的固定闭塞到准移动闭塞，再到现在最先进的基于通信的列车控制 CBTC移动闭塞系统的应用，信号系统的持续改进是推动列车提速、保障行驶安全的最关键技术。

与传统固定闭塞、准移动闭塞相比，基于无线通信的移动闭塞系统通过部署在列车上以及轨道旁的无线设备，实现了车、地间不中断的双向通信，控制中心可以根据列车的实时速度和位置动态计算和调整列车的最大制动距离，两个相邻列车能以很小的间隔同时前进，从而提高运营效率，目前所有国内新建地铁线路均采用CBTC信号系统。

移动闭塞的想法产生于60年代，由于当时技术条件的限制，难以变成现实。

到了80年代，计算机技术和通讯技术的飞速发展，为移动闭塞系统的实现创造了条件。

近年来，各国相继投进气力研制基于通讯的列车控制系统CBTC，具有代表性的主要有法国国铁的ASTREE，日本铁道综合技术研究所的CARAT系统、欧洲铁道同盟研究所的ETCS系统和美国加拿大铁路协会的ATCS系统等。

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。