基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC

基于通信的列車控制系統(tǒng)

（CBTC）一、概述

CBTC(CommunicationBasedTrainControl)系統(tǒng)是一個安全的，具有高可靠性、高穩(wěn)定性的基于無線的列車自動控制系統(tǒng)，現(xiàn)較廣泛的應(yīng)用于城市軌道交通運輸中。它最大的特點是可以無線通信，由列車-地面間周期傳遞列車位置信息和地面-列車間傳遞移動授權(quán)來實現(xiàn)功能。基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）包含兩種類型一種是基于感應(yīng)環(huán)線的型CBTC，一種是基于無線的CBTC。

基于無線通信的CBTC系統(tǒng)是指通過無線通信方式（而不是軌道電路），來確定列車位置和實現(xiàn)車－地雙向?qū)崟r通信。列車通過軌道上的應(yīng)答器，確定列車絕對位置，軌旁CBTC設(shè)備，根據(jù)各列車的當(dāng)前位置、運行方向、速度等要素，向所管轄的列車發(fā)送“移動授權(quán)條件”，即向列車傳送運行的距離、最高的運行速度，從而保證列車間的安全間隔距離。

西門子的CBTC系統(tǒng)是基于無線通信的列車運行控制系統(tǒng)。它由SICAS計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、RAINGUARDMTTRAINGUARDMT移動閉塞式列控系統(tǒng)(ATP(ATP／ATO)、VIC0SOC系統(tǒng)(ATS)組成。它與前述西門子的準移動閉塞ATC系統(tǒng)的區(qū)別在于采用無線通信構(gòu)成移動閉塞，而前者采用數(shù)字編碼軌道電路構(gòu)成準移動閉塞，它們的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及ATS是基本相同的。二、CBTC系統(tǒng)組成

CBTC系統(tǒng)由列車自動監(jiān)控（ATS）系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（DCS）、區(qū)域控器(ZC)、車載控制器(VOBC)及司機顯示等組成。CBTS系統(tǒng)也可以分為列車自動監(jiān)督ATS系統(tǒng)、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車自動防護系統(tǒng)以及無線系統(tǒng)。

三、CBTC各子系統(tǒng)介紹ATS系統(tǒng)計算機鎖聯(lián)列車自動防護系統(tǒng)列車自動運行無線系統(tǒng)1.ATS系統(tǒng)在CBTC制式下,不同廠家ATP/ATO設(shè)備的構(gòu)成有很大區(qū)別,有的廠家為整條線路配備1~2套地面區(qū)域控制器,有的廠家則為每個設(shè)備集中站(有岔站)配備1套地面區(qū)域控制器。有的區(qū)域控制器設(shè)置在調(diào)度中心,有的區(qū)域控制器設(shè)置在車站,這就造成了ATS與ATP/ATO系統(tǒng)進行接口時,有多種形式。本文基于每個設(shè)備集中站配置1套區(qū)域控制器的ATP/ATO系統(tǒng)模式,描述CBTC制式下的ATS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1.1.調(diào)度中心系統(tǒng)

調(diào)度中心系統(tǒng)由中心機房設(shè)備、調(diào)度大廳設(shè)備、計劃室設(shè)備及培訓(xùn)室設(shè)備組成,主要設(shè)備及功能如下。1．應(yīng)用服務(wù)器。為雙機熱備系統(tǒng),是調(diào)度中心ATS的核心設(shè)備。應(yīng)用服務(wù)器接收來自地面的站場設(shè)備狀態(tài)信息,以及來自車載設(shè)備的列車位置和狀態(tài)信息,對這些信息進行運算、緩存,然后將處理后的信息發(fā)送到相應(yīng)的客戶端;另一方面,應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)接收到的列車報點信息進行偏移計算和計劃調(diào)整,并將調(diào)整指令發(fā)送到車載ATO執(zhí)行。2．?dāng)?shù)據(jù)庫服務(wù)器。用來保存ATS中重要的運行數(shù)據(jù),包括各版本的基本運行圖,每日的實時運行圖等。為了保證數(shù)據(jù)的可靠存儲,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用共享磁盤陣列的雙機系統(tǒng)。3．運行圖管理調(diào)度工作站。用來為每班選擇對應(yīng)的基本運行圖,下達運行計劃,記錄運行時間結(jié)果,以及對運行計劃進行人工調(diào)整。4．站場監(jiān)控調(diào)度工作站。監(jiān)視沿線地面信號設(shè)備,站臺設(shè)備狀態(tài),以及列車運行位置和狀態(tài),允許調(diào)度員進行控制模式的切換,實施各種人工辦理,例如扣車、跳停、辦理封鎖等操作。5．維護工作站。對中心以及車站所有ATS設(shè)備工作狀態(tài)進行監(jiān)視,對所有人工以及自動辦理指令進行記錄,對重要的事件進行語音或文字告警,存儲站場運行歷史記錄并提供回放功能。6．時刻表編輯工作站。主要提供離線的基本圖編輯,供調(diào)度計劃人員根據(jù)各種不同的時間段,提前制作正常工作日、周末、節(jié)假日等基本圖。7．接口通信服務(wù)器。為ATS與信號外系統(tǒng)的通信接口,包括與綜合監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、廣告系統(tǒng)等接口,向外提供列車位置、廣告信息,接收外系統(tǒng)時鐘、供電臂狀態(tài)信息等。8．仿真培訓(xùn)服務(wù)器及工作站。通過對站場信號設(shè)備以及列車運行的仿真,對現(xiàn)場CI以及ATP/ATO系統(tǒng)進行仿真替代,在此基礎(chǔ)上提供對ATS系統(tǒng)的測試,對新編制計劃的仿真運行以及對調(diào)度人員的培訓(xùn)。1.2.車站系統(tǒng)車站系統(tǒng)按照設(shè)備集中站,非設(shè)備集中站,輛段具備不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點。1.3.基于CBTC的ATS子系統(tǒng)主要功能特點

在CBTC制式下,ATS子系統(tǒng)的有些功能繼承了基于軌道電路制式的功能,有些則有了較大的變化。主要有信息顯示、站場控制、列車跟蹤與控制、運行計劃管理、系統(tǒng)仿真以及后備系統(tǒng)6個方面功能。2.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)（SICAS）

聯(lián)鎖系統(tǒng)采用了SIMISPc／SIMISECC計算機管理進路、道岔和軌旁信號機．以響應(yīng)來自ATS功能的命令。同時，將進路、軌道區(qū)段、道岔和信號機的狀態(tài)信息提供給ATS系統(tǒng)和ATP軌旁系統(tǒng)。

SICAS是西門子的故障-安全和高度可用的SIMIS?原理的先進設(shè)計，同時也提供了走向現(xiàn)代科技的方法；它對未來的擴展及解決方案是開放的。這個聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)代化設(shè)計和安全數(shù)字總線通訊的采用將聯(lián)鎖系統(tǒng)的總數(shù)降到最小。SICAS?ECC聯(lián)鎖系統(tǒng)功能的基本系統(tǒng)配置如下：3.列車自動防護系統(tǒng)（ATP)3.1.軌旁子系統(tǒng)軌旁子系統(tǒng)主要由區(qū)域控制器（ZC）組成。ATP軌旁設(shè)備配置圖ZC：Zone