城轨基本概念和CBTC系统架构.ppt

城市轨道交通城市轨道交通信号系统信号系统基本概念及基本概念及CBTCCBTC系统架构系统架构12013.72013.7课程安排2p第一章第一章概念定义概念定义p第二章第二章适用的标准规范适用的标准规范p第三章第三章系统系统基本架构基本架构第一章第一章概念定义概念定义3【【GB 50157-2003 地铁设计规范地铁设计规范】】：：l2.0.1 地铁地铁 metro 或或 underground railway 或或subway在城市中修建的快速、大运量用电力牵引的轨道交通线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上 l2.0.2 城市轨道交通城市轨道交通 urban rail transit 或或mass transit在不同型式轨道上运行的大、中运量城市公共交通工具，是当代城市中地铁、轻轨、单轨、自动导向、磁浮等轨道交通的总称 地铁与轻轨的定义-14【【GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范城市轨道交通技术规范】】：：l2．．0．．1 城市轨道交通城市轨道交通 urban rail transit 采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，包括地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统、市域快速轨道系统。

地铁与轻轨的定义-25【【 IEEE1474.1-2004 CBTC Perfromance and Functional Spec 】】：：l3.1.19 heavy rail transit:A mode of rail rapid transit generally characterized by fully grade-separated construction, operating on exclusive rights-of-way and station platforms at the floor level of the vehicles.一种模式的快速轨道交通，通常具有全封闭结构、专用优先通行权和站台与车地板水平的特点l3.1.21 light rail transit:A mode of rail transit characterized by its ability to operate on exclusive rights-of-way, street running, center reservation running, and grade crossings, and to board and discharge passengers at track or vehicle floor level.一种模式的轨道交通，具有专用优先通行权、街道运行、中心专用地运行、平交道口，乘客上下车或站台与车地板水平的特点。

地铁与轻轨的定义-36按照国际标准，划分两者区别的依据是所选用列车的规格按照国际标准，划分两者区别的依据是所选用列车的规格城市轨道交通列车可分为A、B、C三种 型号，分别对应3米、2.8米、2.6米的列车宽度凡是选用A型或B型列车的轨道交通线路称为地铁，采用5～8节编组列车；选用C型列车的轨道交通线路称为轻轨（上海轨道交通8号线除外），采用2～4节编组列车列车的车型和编组决定了车轴重量和站台长度 在我国的规范中是指，轴重相对较轻，单方向输送能力在1万～3万人次的轨道交通系统，称为轻轨；每小时客运量3万～8万人次的轨道交通系统，称为地铁地铁能适应的单向最大高峰小时客流量为3-6万人次，轻轨能适应的单向最大高峰小时客流量为1-3万人次由此设计的地铁和轻轨，它们的区别首先表现在地铁的轴重普遍大于13吨，而轻轨要小于13吨，其次，一般情况下，地铁的平面曲线半径不小于300米，而轻轨一般在100米到200米之间，另外，地铁每列车的编组数也要多于轻轨，车辆定员亦多地铁与轻轨的定义-47【【GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范城市轨道交通技术规范】】 8．3．2 线路全封闭的城市轨道交通应配备和运用列车自动防护系统；线路部分封闭的城市轨道交通系统，应根据行车间隔、列车运行速度、线路封闭状态等运营条件，采取相应的技术手段进行列车运行的安全防护。

条文说明】 8．3．2 线路完全封闭的城市轨道交通列车旅行速度较高、行车密度较大，应配置并运用列车自动防护系统，，防止将信号系统的后备运行模式作为正常的列车运行模式利用，并且从载客运营起，就应遵守本条的规定GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范8【【GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统通用技术条件城市轨道交通信号系统通用技术条件】】4．1．7 封闭线路的城市轨道交通系统必须配备列车自动防护系统非封闭线路的轻轨，根据行车间隔、列车运行速度采取相应技术手段进行列车运行安全防护 GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统通用技术条件9【【GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范城市轨道交通技术规范】】 8．3．11信号系统设备应具有独立安全认证机构独立安全认证机构出具的、符合“故障——安全”原则的证明及相关说明条文说明】 8．3．11 城市轨道交通信号系统的安全认证体系在我国尚不完善，本条是从规范我国城市轨道交通信号系统发展出发，提出的原则性规定涉及行车安全的系统设备，应通过独立的安全认证机构（如常设的安全认证涉及行车安全的系统设备，应通过独立的安全认证机构（如常设的安全认证机构或政府组织的、由有关专家组成的技术鉴定委员会）的认证或认可，并机构或政府组织的、由有关专家组成的技术鉴定委员会）的认证或认可，并经过安全检测、运用试验。

经过安全检测、运用试验涉及行车安全的系统设备投入运用前，应证实安全系统设备的研发程序及安应证实安全系统设备的研发程序及安全管理组织体系符合规范要求全管理组织体系符合规范要求；系统实施了危险鉴别、分类、危险处理和评估；系统的安全功能分析和确认；故障模式及故障影响范围确认；完成了外界干扰的系统运行试验；具有安全功能检测报告和安全性试验证明具有安全功能检测报告和安全性试验证明GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范1011概念定义-缩写p缩写：缩写：–ACS Axle Counter System计轴系统–AP Access Point接入点–AS Access Switch接入交换机–ATB Automatic Turn-Back自动折返–ATC Automatic Train Control列车自动控制–ATO Automatic Train Operation列车自动运行–ATP Automatic Train Protection列车自动防护–ATS Automatic Train Supervision列车自动监督–BS Backbone Switch骨干交换机–CBTC Communications-Based Train Control基于通信的列车控制系统–CC Carborne Controller车载控制器–DCS Data Communication System数据通信系统12概念定义-缩写p缩写：缩写：–DSU Database Storage Unit数据储存储单元–EB Emergency Brake紧急制动–ESB Emergency Stop Button紧急停车按钮–iATP Intermittent ATP点式ATP–LRU Line Replaceable Unit可替换单元–NRM Non-Restricted Manual非限制人工模式–MR Mobile Radio车载无线电台–TI Transponder Interrogator查询应答器天线–TOD Train Operator Display列车司机显示屏–TSR Temporary Speed Restriction临时限速–VSP Vital Stopping Point安全停车点–ZC Zone Controller区域控制器13概念和定义p概念定义–CBTC的概念–ATC的概念–什么是移动闭塞141. 概念定义-CBTCp什么是什么是CBTCCBTC的定义：的定义：IEEE 标准标准1474–基于通信的列车控制系统（ Communications-Based Train Control ）。

–一个连续的列车自动控制系统，它具有高分辨率的、不依赖于轨道电路的列车位置确定方式，高容量的车一地双向数据通信，以及能够实施故障--安全功能的车载和轨旁处理器–车地通信媒介：主要有自由空间无线，波导管，环线，漏缆等关键的两点：- 不依赖于轨道电路的列车定位技术；- 连续的、大容量的列车---轨旁双向数据通信技术151. 概念定义-ATCp什么是什么是ATCATC--列车自动控制系统（列车自动控制系统（ Automatic Train Control ））系统自动控制列车的运行，保证列车的运行安全，指挥行车；它必须包括ATP，可以包括ATO或/和ATS子系统üATP – 列车自动防护（列车自动防护（Automatic Train Protection））通过对列车运行方向、间隔、并与联锁相配合，以“故障-安全”的原则防止列车冲突、超速以及其他的任何危险情况üATO – 列车自动运行（列车自动运行（Automatic Train Operation））执行列车的速度调整、程序停车、车门控制、运行等级调整等非必要司机执行的功能üATS – 列车自动监督（列车自动监督（Automatic Train Supervision））监督列车，根据时刻表调整列车运行，并提供数据和调整服务以减小由于非规律的运行给运营服务带来的不便。

161. 概念定义-移动闭塞p什么是移动闭塞什么是移动闭塞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，以轨道区段对列车进行定位和追踪；移动闭塞防护列车运行安全的闭塞分区是移动的，随着后续列车和前方列车的实际行实际行车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯道车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯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；依靠车载设备并配合地面设备对列车进行精确定位根据是否考虑先行列车的速度，移动闭塞又分为两种：一是考虑先行列车速度的移动闭塞系统(MB-V方式方式)；二是不考虑先行列车速度的移动闭塞系统(MB-V0方式方式)171. 概念定义-移动闭塞p目前是移动闭塞目前是移动闭塞由于科技的发展原因，目前世界范围内采用的是MB-V0方式，即：列车之间的安全间隔是根据前车的位置，按后续列车在当前速度下的所需制动距离、加上安全裕量计算和控制的，确保不追尾181. 概念定义-移动闭塞区域控制器列车1发送定位信息列车 1列车2列车2安全停车点紧急制动包络曲线紧急制动触发曲线ATO曲线列车2功能停车点区域控制器向列车2发送安全动作授权191. 概念定义-移动闭塞区域控制器20概念定义-闭塞制式比较p固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞 第二章第二章适用的标准规范适用的标准规范21p国家标准国家标准GB 50157-2003 地铁设计规范 【建设部】GB 50490-2009 城市轨道交通技术规范 【住房和城乡建设部】GB/T 12758-2004 城市轨道交通信号系统通用技术条件【建设部】GB 50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范 【北京市城建委员会】GB 50578-2010 城市轨道交通信号工程施工质量验收规范【住房和城乡建设部】GBT 21562-2008 (IEC62278-2002)轨道交通 可靠性 可用性 可维护性和安全性规范及示例标准和规范22p铁标铁标----技术标准技术标准铁路技术管理规程【铁道部令第29号】TBT 10007-2006 铁路信号设计规范TBT 10071-2000 铁路信号站内联锁设计规范TBT 3027-2002 计算机联锁技术条件TBT 1774_1986 继电式电气集中联锁技术条件TBT 2615_1994 铁路信号故障-安全原则TBT_2667 1995 列车超速防护技术条件运基信号[2010]709《铁路信号集中监测系统技术条件》标准和规范23p铁标铁标----施工验收规范施工验收规范TBT 10419-2003 铁路信号工程施工质量验收标准TBT 10206-1999 铁路信号施工规范标准和规范24p铁标铁标----产品标准产品标准TBT 2476.3_1993 铁路信号电缆综合护套信号电缆TBT 3126_2005 铁路车站计算机联锁单元控制台TBT 2296_1991 计轴设备通用技术要求TBT 2852_1997 轨道电路通用技术条件TBT1528.(1-7)-2002 铁路信号电源屏运基信号【2005】458 铁路信号智能电源屏技术条件TBT 3069_2002 S700K_C型电动转辙机TBT 3113_2005 ZD9_ZDJ9系列电动转辙机TBT 1477_2005 ZD6系列电动转辙机TBT 2614_2005 转辙机通用技术条件标准和规范25p国际标准国际标准IEEE1474.1 CBTC Performance and Functional Requirements CBTC 系统功能和性能需求IEEE1474.2 User Interface Requirements in CBTC 基于通信的列车控制系统用户界面需求标准IEEE1474.3 Recommended Practice for CBTC System Design and Functional Allocations CBTC系统设计和功能分配推荐规程（工业标准）标准和规范26p国际标准国际标准其他的关于其他的关于RAMS的标准的标准EN 50126 可靠性，可用性，可维护性和安全性技术条件和验证（RAMS）EN 50128 通信、信号控制和防护系统软件EN 50129 铁路应用-通信、信号-信号用安全相关电子系统IEC 60518 SIL levels for railway systemsIEC 62278 Specification and demonstration of RAMS RAMS技术规格和示范标准和规范27第三章第三章CBTCCBTC系统基本架构系统基本架构2829系统架构和组成p 基于CBTC移动闭塞的ATC系统，具备ATP防护、ATO驾驶和后备的点式ATP防护功能。

包括以下子系统：ü正线联锁CBI子系统（部分系统将联锁集成在轨旁ATP中）ü列车自动防护ATP子系统ü列车自动监督ATS子系统ü列车自动驾驶ATO子系统üDCS通信子系统IEEE1474.1-2004 CBTC Perfromance and Functional IEEE1474.1-2004 CBTC Perfromance and Functional SpecSpec30Annex B：：Example functional block diagram for a typical CBTC system附录附录B B 典型典型CBTCCBTC系系统功能模块统功能模块31系统架构和组成p CBTC系统结构图32系统架构和组成p CBTC系统结构图33系统架构和组成p CBTC系统结构图34系统架构和组成p CBTC系统结构图35系统架构和组成p CBTC系统结构图36系统架构和组成p CBTC系统结构图37系统架构和组成p CBTC系统结构图38系统架构和组成p CBTC系统结构图39CBTC系统 列车追踪原理APAPZCRadioRadioATS1. CC通过轨旁信标和测速电机计算列车的当前位置2. CC将位置信息通过轨旁无线传给区域控制器ZC3.ZC (基于从所有列车收到的信息) 计算移动授权MAL(X) 并发送给各个车载.ZC也将列车的位置信息送给ATS4. CC计算制动曲线，防护列车运行CC。