1、2022/7/22Page 1任務二 城市軌道交通CBTC系統功能 培訓目標了解城市軌道交通CBTC系統的功能 一、ATP子系統功能31、 ATP子系統組成主要由3取2冗余結構的軌旁分布式區域控制器ZC、車載控制器CC組成。區域控制器ZC車載控制器CC列車每端配置一套；其他設備軌旁信標；車載速度傳感器；加速度計；TOD；信標讀取器天線等。342 、子系統功能ATP子系統整個ATC系統的安全核心，負責整個ATC系統涉及安全的所有方面1.負責列車間的安全間隔和超速防護；列車定位，速度測量，計算移動授權并執行速度監督。2.車門、屏蔽門的監督檢查和開啟授權；3.列車完整性監督； 4.前溜和后溜防護；5

2、.停車保證功能； 6.列車運動方向監控; 7.發車聯鎖； 8.防淹門的防護；52 、子系統功能ATP子系統安全間隔無論車載設備是否運行，信號系統都可保證在該系統內的所有列車之間的安全列車間隔。如果車載設備運轉良好，信號系統可對這些列車進行安全列車間隔控制，以認定前方列車可立即在原地停車為原則。對于車載設備運轉良好的列車，其位置測定以信號系統的定位分辨率為基準。如果車載設備無法運轉，由司機保證行車安全。信號系統會將移動授權限定在前方列車尾部后面的安全距離外方停車點。62 、子系統功能ATP子系統安全間隔信號系統安全列車間隔功能包括：利用ATP固定數據（如，永久限速）和ATP可變數據（如，臨時限速

3、和移動授權），計算ATP曲線（即安全速度曲線，屬于列車定位功能）。監控并執行信號系統計算出的ATP曲線。ATP曲線受安全制動模式管理，可確保在任何情況下（包括故障），配有車載設備的列車都不會超出移動授權限制。72 、子系統功能ATP子系統安全間隔系統還提供了旁路信號車載設備安全列車間隔功能的功能，列車可超出其移動授權限制（如以一定速度限制）。但此情況下，列車運行安全由司機保證。還可收回（增加限制）先前賦予列車的移動授權限制。 列車接近或制動到初始移動授權時，可能會違反新的ATP曲線，這時，信號系統會立即激活制動程序。該制動程序可以是緊急制動程序或是受監控的常用制動程序。82 、子系統功能ATP

4、子系統列車定位主要設備車載控制器CC，信標讀取系統，速度傳感器和加速度計，地面信標。車載CC通過初始化定位信標確定進入系統的位置，之后根據實時計算的列車速度計算列車走行的距離，并在每經過一個地面靜態信標時，對列車的位置進行修正。列車順序通過連續的、至少間隔34米的、無岔區段上的兩個靜態信標完成列車的初始化定位。定位過程不依靠車地無線通信、ZC以及聯鎖子系統。92 子系統功能ATP子系統列車定位安全位置用于ATP功能非安全位置，即列車最有可能的位置，用于ATO功能；CC計算上述位置及位置不確定性，并發給ZC和ATS；用于ZC為其后續列車計算移動授權點和ATS的追蹤。102 、子系統功能ATP子系

5、統速度測量主要設備，車載控制器CC，速度傳感器和加速度計。速度傳感器：實時測量車輪的轉動。加速度計：對列車的空轉打滑進行監督和補償。CC根據速度傳感器傳來的車輪的轉動信號以及加速度計的補償信息，實時計算列車的速度。112 、子系統功能ATP子系統 空轉和打滑CC會對速度傳感器和加速計輸入數據的一致性進行監。當探測到空轉/打滑現象時，CC會根據加速計上的實際加速或減速率計算的速度值作為現有速度，并且在經過并檢測到信標后，列車的位置將得到校正。122 、子系統功能ATP子系統輪徑補償CC通過在靜態線路數據庫中定義的兩個靜態信標，從速度傳感器得到的車輪走行的距離（車輪轉動的圈數）和數據庫中這兩個靜態

6、信標的固定間距進行比較，從而計算出車輪的精確輪徑。這兩個靜態信標要求安裝在平直的軌道上，以避免列車的空轉或打滑而影響測量精度。132、 子系統功能ATP子系統移動授權、速度監督和超速防護車載控制器CC實時將測定的列車位置傳給軌旁區域控制器ZC，ZC掌握其控制區內所有列車的準確位置，包括通過聯鎖得知的計軸區段的占用/空閑狀態、道岔鎖閉狀態、屏蔽門狀態、防淹門狀態等信息。進而，ZC為其轄區內的每列CBTC列車計算移動授權點并發送給CC；同時CC也通過ZC得知前方的進路鎖閉狀態、計軸區段等軌旁狀態的信息，并根據車載線路地圖，計算CC的ATP防護曲線。CC將根據這個ATP防護曲線進行列車的速度監督和超

7、速防護。14CBTC系統 列車追蹤原理APAPZCRadioRadioATS1. CC通過軌旁信標和測速電機計算列車的當前位置2. CC將位置信息通過軌旁無線傳給區域控制器ZC3.ZC (基于從所有列車收到的信息) 計算移動授權MAL(X) 并發送給各個車載.ZC也將列車的位置信息送給ATS4. CC計算制動曲線，防護列車運行CC2 、子系統功能ATP子系統152 、子系統功能ATP子系統移動授權確定的依據前方CBTC列車的后端，包括位置不確定性；前方非CBTC列車占用計軸區段的末端；軌道終點；未鎖閉進路的始端；失去表示的道岔；封鎖區段的邊界；CBTC區域邊界其它禁行區域（如緊急關閉、安全門打

8、開時的站臺區域）；16越區切換兩個ZC之間的授權交接172 、子系統功能ATP子系統車門、屏蔽門的監督檢查和開啟授權通過與車輛的接口，CC實時檢查車門的關閉狀態，如果在列車運行中，車門關閉信號丟失，列車將施加FSB。 如果CC發現前方車站的屏蔽門未處于關鎖狀態將不允許列車進入車站，同樣，列車停站，當未檢查到屏蔽門關閉前，CC將不允許列車啟動。182 、子系統功能ATP子系統車門、屏蔽門的監督檢查和開啟授權CC發送車門和屏蔽門開門允許信號前，將檢查以下條件：列車處于零速狀態；列車已對準站臺的正確位置；列車已切除牽引；列車已實施常用制動。若能滿足所有這些條件，正確側列車車門就會接收到指令并打開。1

9、92 、子系統功能ATP子系統列車完整性監督通過與車輛接口，CC實時檢查列車完整性信號；當CC檢測到列車完整性丟失信號時，將實施EB。一旦列車完整性丟失，CC還將禁止所有CBTC運行模式。202、 子系統功能ATP子系統前溜和后溜防護如果CC在沒有任何移動移動指令的情況下，檢測到列車的任何移動，CC將施加EB；如果CC檢查到列車向當前運行的反方向倒溜超過1m，將施加緊急制動。這樣也是為了保證列車在坡道上的啟動，其追蹤列車的移動授權將考慮前車后溜的距離。212 、子系統功能ATP子系統停車保證功能用于在CBTC運行模式下，當聯鎖請求進路取消時，加快進路取消的進程。即ZC獲知進路取消命令后，告知C

10、C，CC根據當前列車的位置和速度計算能否在信號機前停車。如果可以，則通過ZC告知聯鎖，則進路可立即解鎖；否則聯鎖將繼續執行延時解鎖。222 、子系統功能ATP子系統運動方向監控CBTC區域內的運行方向管理，對于合理地為CBTC列車建立移動授權非常重要。它包括CC和ZC子系統，包括下列因素：列車駕駛人員的方向請求：須通過駕駛室激活和方向控制器進行表示。車載CBTC設備從ZC處獲取MAL計算運行方向。CBTC運行方向：由某一區段的ZC設定。如果某一區段的運行方向已確立，系統就不會為該區段的列車再指派相反方向的移動授權。232、 子系統功能ATP子系統發車聯鎖列車處于ATO運行模式時，CC會向司機發

11、出報警提示，關閉車門。一旦CC檢測到車門關閉并鎖閉后，列車就可以向下一車站發車。在ATO運行模式下，列車停站結束后，TOD上的發車指示燈就會點亮，司機按下發車按鈕，向下一車站發車。只有滿足下列條件，CC才會允許列車發車：車門已關閉并鎖閉MAL足夠允許列車發車ATS的扣車指令未生效站臺安全門關閉并鎖閉242 、子系統功能ATP子系統防淹門的防護當ATP系統失去防淹門的關鎖信息時，ATP系統將關閉防淹門相關區域。當防淹門請求關閉時，ATP系統將禁止列車駛入防淹門區域，并允許防淹門區域內的列車駛出。 在確認防淹門區域沒有任何列車時，向防淹門系統發出允許關閉信號。二、ATO子系統功能1、主要組件ATO

12、子系統由車載設備和軌旁設備組成。ATO子系統與ATP子系統共用車載硬件設備，并沒有獨立的設備。ATO子系統的軟件安裝在與車載ATP子系統共用的車載計算機中，但使用獨立的CPU。1、主要組件車載ATO設備為主備冗余，當主ATO單元發生故障，自動從主ATO單元切換到備用ATO。主ATO和備用ATO單元運行同樣的軟件，得到相同的傳感器輸入和獨立計算，但是在一個時間，只有一個ATO單元是主ATO，與其他子系統接口，如：ATP、車輛、TOD和ATS等。而備用ATO不提供任何輸出。2、ATO功能由于ATO始終在ATP的監督下運行，所以就ATO子系統而言，并沒有安全性的要求。系統的非安全列車自動運行和監控功

13、能由ATO子系統完成。在列車運行過程中，ATO子系統執行其規定功能，同時與ATP和其他子系統交換數據。ATP認為系統配置適當，可以進入ATO操作模式后，即向ATO發送模式選擇信息和激活指令。然后，ATO使用固定儲存在數據庫中線路信息，執行程序站停。在人工ATP模式下，ATO的功能將受到限制。29子系統功能ATO子系統在ATP的安全保護下，根據ATS子系統的指令，實現列車的自動駕駛；實現列車在區間正方向的自動運行，自動完成列車啟動、加速、巡航、惰行、減速和停車；站臺精確停車（25cm-50cm車門）；3.程序站停；4.下站停車、跳停和扣車5.在ATP的允許下的車門控制；6.運行等級管理7.自動折

14、返8.能量優化30用于ATO站停的軌道裝配設備能夠測定車門是否與站臺安全門對準，同時列車必須按要求的站停精確度內?？?。 應答器/信標用于將軌旁的準確位置信息傳送至車載設備內。列車ATO會應用此信息來計算站臺內到停車位置的行駛距離。接近停車位置的應答器數量決定站停位置的準確度。ATO子系統功能站臺精確停車31程序站停根據ATS對車輛的進路分配要求?？吭谡九_上。CC ATO會按照站停程序在每個車站停靠，除非ATS命令跳過這個車站或指定僅有的幾個車站為?？奎c。只有在正方向上才能提供自動停車。使用傳感器和站臺信標的位置輸入數據，列車可實現站臺精確停車。位置數據輸入通常用來確定停車曲線的起始點。站臺信標

15、可提供距離分界，以滿足位置精度要求。32 跳停CC ATO可在需要跳站的前站通過DCS子系統從ATS處接收跳至下一站的指令。然后，車輛繼續行進并通過此站而不做停留。33扣車扣車是指列車停車后保持零速的狀態。收到ATS的“關門（停站結束）”指令后，扣車會禁止TOD上的停站結束指示燈閃亮。ATS向調度員（含車站值班員）提供人工扣車功能，可對?？吭诋斍败囌镜牧熊噷嵤┛圮嚕魜聿患霸诋斍败囌究圮?，可在列車進入下一車站時實施扣車。列車停下后，車門保持打開，直至調度員（含車站值班員）取消扣車，此時，列車駛離車站，并按照時刻表開始運行。該功能只在異常情況下適用，如果不調整時刻表，列車就會晚點。34 車門控制

16、列車通過自動和人工模式完成允許開門或取消允許開門。在正常運行時，CC只有確定列車已停車，并與站臺屏蔽門對齊之后，才能允許開門。顯示停站結束時，CC取消允許開門。若通信中斷，CC將在某一車站的默認停站結束后取消允許開門。ATO的請求指令及操作人員可打開車門。關閉車門時，操作人員必須按下“關門”按鈕。35列車在站臺精確停車、保持制動關門請求列車在站臺，發出開門指令開門請求列車在站臺，發出關門指令ATO子系統-列車門與屏蔽門的同步控制ZC 區域控制器聯鎖控制器同步CCPSD 命令PSD 命令使能開門指令PSD 命令PSD 命令PSD 狀態PSD 狀態列車在站臺發出開門指令授權列車離開站臺授權列車離開

17、站臺列車在站臺，發出關門指令屏蔽門關閉狀態/旁路狀態同步列車授權離開3536 運行等級 車輛通過DCS接收ATS設定的運行等級包括速度限制、加減速指令限制、及車站停車減速率 運行等級數據中的速度和加減速限制并不安全（實際須受到CC ATP的限制） CC具有惰行運行模式37惰行運行模式ATS發出請求后，運行等級設定在15、目標速度在40Km/h以上時，惰行運行模式才生效。CC啟動惰行運行模式后，可使列車在連續牽引之間進行惰行，重新獲得牽引之前，允許降低11Km/h，重獲牽引后，車速恢復到運行等級數據所確定的額定值。38 自動折返無人自動折返有人自動折返采用有人自動折返，CC會在折返地點實施精確停

18、車，它可使列車自動駛入折返區，實現精確停車，司機隨后須切斷進入端駕駛室電源，然后開啟離去端駕駛室。CC通過DCS獲取ATS車站信息，然后，列車駛入第一個車站，并實施精確停車。39 列車在自動模式下從車站出發時需具備的條件（折返） 有效的目的地ID 有效的司機ID 非零限速 有效的行車方向 發車測試時未發現故障 數據通信建立40CC1CC2開關門CC換端開關門ATO子系統無人自動折返數據存儲單元FRONTAM(DSU)42 系統架構和組成 CBTC系統結構圖43軌道數據庫是用于描述列車運行的軌道線路的數據庫，包括線路坡度、曲線、車站/站臺設置、折返線/存車線設置，軌旁信號機、道岔、計軸點、信標點

19、設置，以及屏蔽門、防淹門等所有運行線路相關數據的基礎文件。軌道數據庫同時存儲在ZC和CC中，ZC根據軌道數據庫計算列車的安全授權點V-MAL和非安全授權點NV-MAL，CC確定列車的運行速度防護曲線、計算運營停車點、折返點，確定列車正確的開門側等。為便于軌道數據庫的管理及在線更新，軌道數據庫也存儲在數據存儲單元FRONTAM(DSU)中。軌道數據庫管理44軌道數據庫管理數據存儲單元FRONTAM(DSU)FRONTAM采用熱備冗余結構，包括：應用服務器：應用服務器是一套冗余設計的服務器（在檢測到故障后將自動進行主/備的切換）；存檔服務器：存檔服務器用于信息存檔的管理功能；管理控制臺：控制臺用來管理服務器（為管理上述三臺服務器，配置一個鍵盤和一個顯示器）；管理員工作站：操作員工作站用于維護協助和操作。軌道數據庫數據生成和更新 Frontam 主/備 ZC1ZC2CC1 CC2 CC3CCn 離線數據庫 2-軌道數據庫人工加載 1- 離線設計 4-數據庫版本校核 3- 給C