項(xiàng)目7-2 CBTC系統(tǒng)-基于無線通信的CBTC系統(tǒng)課件講解

PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/

內(nèi)容九內(nèi)容八內(nèi)容七內(nèi)容六內(nèi)容五內(nèi)容四內(nèi)容三內(nèi)容二內(nèi)容一城市軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)主講教師：黃玉萍聯(lián)系方式題八項(xiàng)目七CBTC系統(tǒng)任務(wù)一CBTC系統(tǒng)概述基于無線通信的CBTC系統(tǒng)車地通信系統(tǒng)的方案與發(fā)展任務(wù)二任務(wù)三標(biāo)題八項(xiàng)目七CBTC系統(tǒng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)了解CBTC系統(tǒng)。掌握CBTC系統(tǒng)的工作原理。掌握CBTC系統(tǒng)的組成。掌握西門子CBTC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、原理及信息交換。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)西門子CBTC系統(tǒng)一、西門子CBTC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.西門子CBTC系統(tǒng)由VICOS、SICAS、TRAINGUARDMT三個子系統(tǒng)構(gòu)成。它們分為中央層、軌旁層、通信層、車載層四個層級，分級實(shí)現(xiàn)ATC功能。(1)VICOS。VICOSOC是車輛及基礎(chǔ)設(shè)施控制和運(yùn)營系統(tǒng)（運(yùn)營管理系統(tǒng)）。(2)SICAS。SICAS主要包括列車進(jìn)路計算機(jī)和車站操作員工作站。(3)TRAINGUARDMT。RAINGUARDMT系統(tǒng)包括ATP/ATO和通信設(shè)備。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)在車載結(jié)構(gòu)中，兩個相互獨(dú)立的無線系統(tǒng)的列車單元（trainunit，TU）分別安裝于列車前后的駕駛室內(nèi)，作為軌旁無線單元的通信客戶端。這兩個TU通過一個點(diǎn)對點(diǎn)的以太網(wǎng)連接，不間斷地相互通信。同時，這兩個TU分別連接到列車前后的列車控制系統(tǒng)上，如圖6-5所示。圖6-5車載通信鏈路標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)西門子CBTC系統(tǒng)的功能2.ATS功能。ATS功能包括自動進(jìn)路排列（automaticroutesetting，ARS）功能、自動列車調(diào)整（automatictrainregulation，ATR）功能、列車監(jiān)督和追蹤（trainmonitoringandtracking，TMT）功能、時刻表（timetable，TT）功能、控制中心HMI功能和報告、報警與文檔等功能。(1)(2)聯(lián)鎖功能。聯(lián)鎖功能包括聯(lián)鎖軌道空閑處理（trackvacancyprocessing，TVP）、進(jìn)路控制、道岔控制（pointcontrol，PC）和信號控制（signalcontrol，SC）等功能。聯(lián)鎖設(shè)備與ATS系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)中央ATS和聯(lián)鎖設(shè)備的兩級控制功能。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)ATP/ATO除了有ATP軌旁、通信、ATP/ATO車載等主要功能外，還改進(jìn)和增加了以下功能：①不使用PTI的信息交換，相應(yīng)的功能可以通過雙向通信通道在CTC實(shí)現(xiàn)。②適應(yīng)線性電機(jī)系統(tǒng)的線路條件，滿足與線性電機(jī)接口的新要求。③提供ATO的冗余。④ATO控制列車的原理適應(yīng)移動閉塞的要求。(3)ATP/ATO功能。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(4)列車檢測功能。信號系統(tǒng)具有完善的遠(yuǎn)程故障自診斷功能，對全線的中央設(shè)備、車站設(shè)備、軌旁設(shè)備、車載設(shè)備及車地通信設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督和故障報警，能準(zhǔn)確檢測到可更換單元（插拔件）等，便于及時更換，并能根據(jù)用戶的需要經(jīng)通信傳輸通道在車輛段維修中心實(shí)施遠(yuǎn)程故障報警和故障診斷。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)西門子CBTC系統(tǒng)的特點(diǎn)3.

可升級、降級。混合運(yùn)行?？蓴U(kuò)展性。適應(yīng)性。連續(xù)式通信方式和點(diǎn)式通信方式并存。12345標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)通信級別4.1在連續(xù)式通信級的條件下，TRAINGUARDMT提供最先進(jìn)的基于移動閉塞原理的列車安全運(yùn)行。23點(diǎn)式通信級可以作為連續(xù)式通信級的后備模式，或在部分對于列車行車間隔有較低要求、允許使用固定閉塞的線路上使用。當(dāng)連續(xù)式通信級或點(diǎn)式通信級發(fā)生故障時，作為降級運(yùn)行模式，可由LED信號機(jī)系統(tǒng)為列車提供全面的聯(lián)鎖防護(hù)。連續(xù)式通信級。點(diǎn)式通信級。聯(lián)鎖級。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)是基于嚴(yán)格的分層概念建立的，允許根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行特定的調(diào)整，以適應(yīng)不同的應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和組件。無線通信系統(tǒng)具有完全冗余的結(jié)構(gòu)及滿足實(shí)際要求的可用性。無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖6-6所示。無線通信系統(tǒng)的配置方案5.圖6-6無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)在列車上，兩個列車單元中的任意一個使用兩個相互獨(dú)立的列車無線單元，通過空中鏈路冗余地連接到軌旁AP。無線通信系統(tǒng)使用三個頻道（f1、f2、f3），不同頻道的覆蓋范圍重疊，而相同頻道的覆蓋范圍分開，如圖6-7所示。圖6-7軌旁接入點(diǎn)和頻帶的排列標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)阿爾卡特SeltracS40CBTC系統(tǒng)二、基于感應(yīng)環(huán)線通信的SeltracS40CBTC系統(tǒng)1.(1)系統(tǒng)組成。①SMC。②VCC。③軌旁設(shè)備。④車載設(shè)備。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(2)系統(tǒng)的基本工作原理。基于感應(yīng)環(huán)線通信的移動閉塞系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)90s的最小運(yùn)行間隔。后續(xù)列車與前一列列車的安全間隔距離是根據(jù)列車當(dāng)前的運(yùn)行速度、制動曲線及列車在線路上的位置而動態(tài)計算出來的。由于列車位置的定位精度較高，因此，后續(xù)列車可以在該線路區(qū)段上以最大允許速度安全地接近前一列列車最后一次確認(rèn)的尾部位置，并與之保持安全距離，如圖6-8所示。圖6-8移動閉塞目標(biāo)點(diǎn)示意圖標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)當(dāng)列車靠近目標(biāo)點(diǎn)的時候，VOBC做出反應(yīng)，按控制器可預(yù)選的四級（0級、1級、2級、3級）選擇常用制動率中的一種對列車進(jìn)行制動控制，使其停車或限速。當(dāng)列車前行可能超出目標(biāo)點(diǎn)時，使用緊急制動，如圖6-9所示。圖6-9列車目標(biāo)點(diǎn)掃描標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)①管理層。管理層的功能由系統(tǒng)管理中心和SMC車站工作站實(shí)現(xiàn)。②控制層。每個區(qū)域由一套VCC控制。VCC以前一列列車尾部最后一次確認(rèn)的位置為基礎(chǔ)，并考慮到道岔故障、區(qū)段封鎖等，通過列車跟蹤和移動授權(quán)這兩個功能使列車自動運(yùn)行。③執(zhí)行層。執(zhí)行層的功能由車站控制器、VOBC、感應(yīng)環(huán)線通信系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)。(3)系統(tǒng)的功能及其實(shí)現(xiàn)。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)基于無線通信的SeltracS40CBTC系統(tǒng)2.

(1)無線SeltracS40CBTC系統(tǒng)概述?；跓o線通信的SeltracS40CBTC系統(tǒng)主要有列車自動監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、區(qū)域控制器、車載控制器及駕駛員顯示等子系統(tǒng)?；旌线\(yùn)行模式可以使用以下一種或多種方式：①在CBTC區(qū)域內(nèi)經(jīng)常性的有計劃的運(yùn)營模式。②在CBTC區(qū)域內(nèi)偶爾的沒有計劃的運(yùn)營模式。③在新的CBTC系統(tǒng)投入使用時的轉(zhuǎn)換期間。④CBTC車載設(shè)備發(fā)生故障時。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(2)無線SeltracS40CBTC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。無線SeltracS40CBTC系統(tǒng)的區(qū)域控制如圖6-10所示。每個區(qū)域控制器最多能控制30列列車，ATS最多能控制150列列車。圖6-10無線SeltracS40CBTC系統(tǒng)的區(qū)域控制標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(3)無線SeltracS40CBTC系統(tǒng)的設(shè)備組成與功能實(shí)現(xiàn)。無線SeltracS40CBTC系統(tǒng)主要包括控制中心設(shè)備、車站設(shè)備、車載設(shè)備、車輛段設(shè)備、試車線設(shè)備、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)等。無線CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖6-11所示。圖6-11無線CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(4)線路示意圖的數(shù)據(jù)庫表示。基于無線通信的CBTC系統(tǒng)，軌旁定向天線與車載天線之間通過無線基站蜂窩網(wǎng)進(jìn)行信息交換。無線基站蜂窩網(wǎng)采用重疊方式布置，保證信息的不間斷交換。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)①緊急關(guān)閉按鈕。②站臺屏蔽門。(5)系統(tǒng)接口③其他系統(tǒng)。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(6)系統(tǒng)的可靠性。為了提高系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)采用冗余的骨干網(wǎng)絡(luò)、冗余的軌旁網(wǎng)絡(luò)和冗余的無線網(wǎng)絡(luò)，如圖6-12所示。圖612冗余的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(7)數(shù)據(jù)通信的安全性。采用無線通信，數(shù)據(jù)通信是公開化的，因此必須保證數(shù)據(jù)通信的安全。無線CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的安全結(jié)構(gòu)如圖6-13所示。圖6-13無線CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的安全結(jié)構(gòu)標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)阿爾斯通CBTC系統(tǒng)三、技術(shù)特點(diǎn)1.技術(shù)特點(diǎn)(1)高安全性和可靠性。(2)最佳運(yùn)行間隔。(3)易擴(kuò)展性。(4)高可維護(hù)性。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)2.(1)ATS響應(yīng)時間。設(shè)備狀態(tài)變化至ATS控制中心顯示應(yīng)不大于2s，命令發(fā)出至被控系統(tǒng)開始執(zhí)行應(yīng)不大于2s。(2)所有安全系統(tǒng)導(dǎo)致危險側(cè)的故障率應(yīng)低于1×10-9/h。(3)可靠性指標(biāo)。對于平均無故障時間（meantimebetweenfailure，MTBF），系統(tǒng)計算機(jī)的單機(jī)單通道可以達(dá)到2×105h，主要外圍設(shè)備可以達(dá)到1×105h。(4)可用性指標(biāo)。ATP/ATO各子系統(tǒng)可用性指標(biāo)可以達(dá)到99.999%。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)(4)可用性指標(biāo)。ATP/ATO各子系統(tǒng)可用性指標(biāo)可以達(dá)到99.999%。(5)ATO站臺設(shè)計停車精度在±0.5m范圍內(nèi)時，正確率為99.999%；ATO站臺設(shè)計停車精度在±0.3m范圍內(nèi)時，正確率為99.99%。(6)非期望（非正常）列車緊急制動發(fā)生率小于0.015%。(7)熱備切換時間不影響設(shè)備工作的連續(xù)性，可做到無擾切換。(8)列車到達(dá)折返站能可靠實(shí)現(xiàn)自動折返的正確率不低于99.99%。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)系統(tǒng)組成3.UrbalisTM系統(tǒng)包括控制中心設(shè)備、車站及軌旁設(shè)備、車輛段設(shè)備、車載設(shè)備、維修管理設(shè)備、試車線設(shè)備、培訓(xùn)設(shè)備和其他設(shè)備。標(biāo)題八任務(wù)二CBTC系統(tǒng)的主流工作方式車-地通信系統(tǒng)4.

(1)波導(dǎo)天線。波導(dǎo)管是能傳輸電磁波的金屬管，簡稱波導(dǎo)。(2)無線協(xié)議。UrbalisTM通信完全符合CENELECEN50129-2規(guī)范。(3)對于無線TX網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部安全層的嵌入式結(jié)構(gòu)包括：雙24算術(shù)編碼策略，帶48位的循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（cyclicalredundancycheck，CRC），確保防護(hù)的誤碼率低于2-40；外部16位或32位CRC編碼的BCH層（<2-16）；數(shù)據(jù)域中的地址能確保真實(shí)性；通過特定數(shù)據(jù)域并在算術(shù)24CRC域中進(jìn)行兩個不同編碼擾亂，得到雙時間戳（也稱為雙向環(huán)路時間）。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)軌道交通信號4G移動通信四、LTE車地?zé)o線通信系統(tǒng)1.目前，國內(nèi)外軌道交通CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)基本上都采用TETRA、Wi-Fi、WLAN等技術(shù)，它相比傳統(tǒng)的信號系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢，但也存在一些無法克服的技術(shù)難題，如CBTC信號系統(tǒng)、PIS（CCTV）中車地信息傳輸均獨(dú)立設(shè)置的WiFi系統(tǒng)。LTE車地?zé)o線通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)CBTC信號、乘客信息、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)功能。通過車地?zé)o線通信4G、LET系統(tǒng)整合到一個平臺上進(jìn)行傳輸，還可以承載專用無線集群車地通信和信號車地?zé)o線通信，建設(shè)類似于高速鐵路的GSMR一樣的綜合車地?zé)o線傳輸平臺——LTE無線寬帶傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息平臺的統(tǒng)一，避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)省投資。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)LTE車地?zé)o線通信系統(tǒng)的組成與優(yōu)勢2.下面以TD-LTE方案對LTE車地?zé)o線通信系統(tǒng)的組成與優(yōu)勢進(jìn)行說明。軌道交通通信與信號系統(tǒng)一般包含通信系統(tǒng)和信號系統(tǒng)兩個部分。具體組成方式如圖6-14所示。圖6-14軌道交通通信與信號系統(tǒng)的組成方式標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)通信系統(tǒng)又可以分為專用通信系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、公安通信系統(tǒng)和商用通信系統(tǒng)。各系統(tǒng)的通信方式及業(yè)務(wù)功能見表6-1。表6-1各系統(tǒng)的通信方式及業(yè)務(wù)功能標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)TD-LTE車地通信解決方案3.TD-LTE車地通信解決方案不但可以作為列車自動運(yùn)行方面有效的通信傳輸手段，保證調(diào)度中心對列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，獲取列車運(yùn)行中的乘客流量等實(shí)時信息，還可以憑借LTE技術(shù)寬帶傳輸和低時延的特點(diǎn)，完成車廂、駕駛室內(nèi)實(shí)時的高清監(jiān)控視頻回傳。此外，基于LTE技術(shù)的軌道交通無線通信解決方案還可以為乘客實(shí)時提供新聞、廣告、電視節(jié)目等。標(biāo)題八任務(wù)二基于無線通信的CBTC系統(tǒng)方案特點(diǎn)4.

(1)扁平化的網(wǎng)絡(luò)。LTE網(wǎng)絡(luò)采用了演進(jìn)型NodeB（evolvednodeB，eNodeB）和演進(jìn)型分組核心網(wǎng)（evolvedpacketcore，EPC）兩層扁平的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足了低時延、低復(fù)雜度和低成本的要求，適應(yīng)了移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。(2)極高的切換成功率及接通成功率。LTE可以很好地規(guī)避多普勒頻移及切換帶來的問題，提高覆蓋質(zhì)量和業(yè)務(wù)質(zhì)量。(3)完成高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。LTE技術(shù)在20MHz的帶寬下可以實(shí)現(xiàn)下行峰值速率大于100Mb/s，上行峰值速率大于50Mb/s，完全滿足多媒體業(yè)務(wù)實(shí)時雙向交互的需要。(4)滿足列車運(yùn)行信號系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全、高效、可靠的傳輸要求。標(biāo)題八任務(wù)三車地通信系統(tǒng)的方案與發(fā)展CBTC車地通信技術(shù)一、GSM-R、WLAN、WiMax和TETRA的對比1.表6-2GSM-R、WLAN、WiMax和TETRA技術(shù)性能指標(biāo)的對比標(biāo)題八任務(wù)三車地通信系統(tǒng)的方案與發(fā)展續(xù)表標(biāo)題八任務(wù)三車地通信系統(tǒng)的方案與發(fā)展裂縫波導(dǎo)、漏泄電纜和WLAN的對比2.表6-3裂縫波導(dǎo)、漏泄電纜和WLAN的比較標(biāo)題八任務(wù)三車地通信系統(tǒng)的方案與發(fā)展CBTC系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢二、CBTC系統(tǒng)的現(xiàn)狀1.（2）設(shè)備匹配問題。國外精密設(shè)備與國產(chǎn)設(shè)備間存在不能完全協(xié)調(diào)運(yùn)行的情況。無線系統(tǒng)室外設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定問題。①室外設(shè)備經(jīng)常損壞。②室外波導(dǎo)管故障。計軸系統(tǒng)容易被外界物體干擾。在某地鐵的實(shí)際運(yùn)營過程中，經(jīng)常出現(xiàn)夜間施工而影響了計軸室外設(shè)備，造成了軌道占用，影響正常運(yùn)營。軟件維護(hù)問題及工程協(xié)調(diào)配合問題。（1）

（3）

（4）標(biāo)題八任務(wù)三車地通信系統(tǒng)的方案與發(fā)展當(dāng)前，列車運(yùn)行最主要的需求是在保證安全的前提下提高運(yùn)能，并進(jìn)一步提高乘客的出行滿意度。為此，未來的CBTC系統(tǒng)應(yīng)該能夠解決