石油社城市轨道交通通信技术教学包案例cbtc发展

1、十五年的倾情探索，几代人的孜孜以求，终于在 2010 年的年末绽放出艳丽的花朵-由交通大学研发的具有完全知识的 CBTC 系统在地铁亦庄线、昌平线顺利开通运营，使得中国成为继德国、法国、之后，第四个成功掌握该项技术、并成功开通运营的国家。解决了信号系统技术依赖外国公司的难题，为我国大中城市大规模城轨建设与运营提供了技术与装备保障。1 月 25 日，在 CBTC创新及其经验总结上，交通大学校长、CBTC项目总宁滨表示，这套 CBTC 信号系统是学校轨道交通信号研发团队三代人几十年积累的成果，系统具有先进、安全、高效、稳定的特点。同时，交通大学结合轨道交通大发展的国家需求，瞄准世界科技前沿，坚定不

2、移的走创新道路，历经十几年的不懈努力，突破了相关技术研发、，探索出了一条政、产、学、研、用相结合，开展基础理论研究、仿真、现场试验、中试、示范工程、产品化与的途径。据悉，基于通信的列车运行控制系统（CBTC）是一种采用先进的通信、计算机技术，连续控制和监测列车运行，利用地面控制系统和列车控制系统的双向传输系统，实现了轨道交通的移动闭塞系统。而传统的信号系统采用的是车地单向通信传输，实现的是固定闭塞系统。一个形象的比喻是，使用 CBTC 系统“是为每个列车装配了一直的移动”，地面控制系统可以实时精确地掌握列车的位置，并且实时为每个列车发送移动，最小运营间隔时间从设计上可以缩短到 90 秒，极大地

3、提高轨道交通的运力。同时，CBTC 系统还具有系统扩展性好、功能完备、施工在发布会上，北交大科技处处长简单、传输方式优越等优点。强调，中国拥有了这套具备知识的 CBTC信号系统后，可以为中国的城市轨道交通整体建设与运营降低从国外引进 CBTC 技术 15%左右的成本，加之后期服务、零配件更新等成本，全生命周期的成本将更加经济。北交大教授介绍，这套先进的列车自动控制系统也可以直接轨道交通列车驾驶员和中心调度员工作效率，使他们从一些机械、复杂的操作中解放出来，将精力放在关注整个轨道交通的系统设备未能防护到的安全运营方面十五年奋力前行宁滨介绍，早在 1995 年，得到轨道交通的人文、铁道部、安全性和

4、可靠性。后，北交大就已组织开展相关轨道交通移动闭塞的基础研究与论证，随后得到国家及学校各项基础研究基金项目的支持，进行了基于通信的移动闭塞基础理论和科学问题的研究，并开展了相关技术的仿真研究与实验，培养了一批研究在此基础上，2004 年 10 月。市科委在国内首次立项,系统进行基于通信的城轨 CBTC系统研究。系统研究；线的试验。技术研发主体由北交大牵头，负责开展制约中国信号系统发展的 ATP/ATO市地铁运营公司作为现场试验负责，负责地铁运营公司车辆厂试车到 2007 年底，课题组成员发挥各自优势攻克了 CBTC 系统的，完成整个 CBTC系统的系统集成测试，并在地铁 1.3 公里的试车线上

5、进行了功能和性能试验，通过了专家验收，各项功能和性能技术指标达到国际先进水平，打破了国外在该领域的技术。2006 年，随着市科研课题的深入研究，建设部非常重视，将“开发的 CBTC 系研究”，通统研究与开发”纳入由建设部牵头的国家科技支撑项目“城市轨道交通过该支撑项目，由交通大学牵头开展了技术的二次设计，完成工程化的样机研制过程，并在的综合测试验证上得到了进一步验证，同时由地铁、广州地铁、上海地铁、城建设计院等联合开展了 CBTC 技术规范的研究。2007 年 12 月，市科委在完成 CBTC 系统技术研发成功的基础上，组织论证，一致认为轨道交通信号系统是一个特殊的安全控制系统，必须通过现场实

6、际运营线路的试验和测试，立项由地铁运营公司牵头，北交大、电化局电铁设计院、大学等参加的方式进行现场试验，重点是开展 CBTC 系统地车通信三种传输方式（无线漏泄波导与漏泄电缆）的专项试验与考核。波、2008 年 1 月到 2009 年 10 月，随着 CBTC技术、工程化样机的研制成功，以及在实验室仿真测试验证、现场专项测试的深入验证，财政部批准了课题组的“基于通信的 CBTC研发中试与建设”专项，在大连快轨 3 号线上建成了首条国产、知识的 CBTC的中试线，试验线路长度达到 8.9 公里，试验历时一年多，实现并验证了多列车的移动闭塞ATP/ATO 功能。在大连中试验收会上，评价：首次采用了

7、设计的包含基于无线波/波导管的 CBTC 控制、基于应答器的点式控制及基于计轴的站间联锁控制等三级控制方式的系统方案，完成了区域控制中心（ZC）、数据通信系统（）、车载设备等 CBTC 系统设备的工程化样机研制；首次期研究成果的基础上，按照工程化标准，在大连快轨三号实际运营线建立的全长 8.9 公里城轨 CBTC 系统中试试验线；首次实现了 CBTC 系统 ATO 控制下移动闭塞多车追踪运行、区域控制中心切换、无线波与波导管结合车地信息传输、门控制等 ATP/A-TO 系统的各项功能，系统性地进行了研发 CBTC 系统的静态、动态试验与系统稳定性测试等；试验表明 CBTC 系统各项技术指标达到

8、中试预期的目标和要求，达到国际先进水平，为亦庄线示范工程的成功实施奠定了坚实基础。另外，为了现场测试与验证，课题组还在建成了一批 CBTC 系统设计、技术研发、集成测试、系统验证各类2009 年初，为进一步扩大。研究成果，市决定将“轨道交通技术研发及示范工程”列为市专项，以企业兼用户为牵头，真正实现在科技创新下，利用国家“首台套政策”，集中乃至的优势和相关，加强专项和示范工程管理，“精心设计、积极稳妥”，依托一条示范线和一个实际工程，在 35 年内能够掌握轨道交通 ATC（AutomaticTrainControl）系统（信号系统）高端和技术，形成完全知识的系统或设备，建成一个安全认证体系，培

9、养一批高水平、经验丰富的专业建设、运营和断。该专项由京市地铁运营，同时在形成一个高附加值的高新技术，完全摆脱国外的技术垄市交通委主持，市轨道交通建设管理承担实施，北交大、北参加。、市基础设施投资轨道交通等同年，科技部配套支持“技术研发及示范工程”市专项，将该项目纳入国家科技支撑项目，通过该支撑项目，由市轨道交通建设管理公司牵头，联合及其示范工程相关在亦庄线上实施具有完全知识的 CBTC 系统。完善敏感的神经系统在亦庄线的整个示范工程中，基于已经攻克的技术，从系统设计、测试验证与安全认证三个方面重点突破与把关，采取线集中办公的策略来该三项难点。通过系统设计来满足用户的需求，通过测试来验证系统是否

10、满足需求，通过安全认证来保证工程各里程碑节点的进度、质量与安全。为加强设计的标准化工作，提高设计质量和效率，课题组规范了信号设备平面布置图、系统结构配置图和联锁表设计标准，保证设计图纸图例、格式、设备名称、设计内容、联锁及进路设计原则一致。主要内容包括：由设计院牵头，各方参与共同完成了信号系统结构配置图、信号设备平面布置图的设计标准规定；由集成商柯公司牵头，在设计院和运营公司指导下，联锁设计原则及联锁表设计说明。整个系统设计阶段，形成了各类设计文档 369 份，包括：系统设备结构配置图、轨旁设备平面设备布置图、牵引计算、联锁表及说明书；信号系统与车辆、通信、PIS、ISCS 等其他专业的接口设

11、计文件；ATS 系统、计算机联锁 CI 系统、ATP/ATO 子系统、子系统等技术规格书及安装手册。通过设计周例会、专题会和会等多种形式的技术研讨，从提高信号系统可靠性、可用性以及运营行车组织效率的角度出发，对信号系统的初步设计进行了多项改进，达到 3 大类 79 条目。对于一个安全控制系统，详细、合理、科学的测试是必须的，一般意义上讲，信号系统只需要 10%到 20%的精力解决好在正常情况下的列车自动控制的基本功能，而需要 80%，甚至 90%的精力用于处理与测试好故障下和异常运行情况下特殊保障功能。在整个示范工程中，从设计与编制测试计划和大纲开始，搭建到现场的验证测试。的综合测试，测试大纲

12、部分主要包括静态测试、工程数据符合性测试、点式 ATP 系统测试、点式 ATO相关功能测试、点式综合能力测试（多车测试）、CBTC 系统测试、CBTC 系统 ATO 相关功能测试、各种故障模式的测试、CBTC 综合能力测试（多车测试）等。测试集成测试各子系统测试、接口协议测试、点对点功能测试以及全功能验证测试多个阶段，测试主要内容包括：VOBC 子系统测试、ZC 子系统测试、CI 与 LEU 集成测试、CI 与 VOBC 集成测试、CI 与地面 ATP 集成测试、ATS 与 LEU 集成测试、ATS 与 VOBC 集成测试、ATS 与地面 ATP 集成测试等等，测试案例达到十几万多条。现场验证

13、测试主要完成 CBTC 系统在试车线、正线上的功能验证，以及各项技术的单向测试，主要对车辆车载 VOBC 的静动态测试，以及正线上每个进路和场景的验证测试，其中包括：系统的性能测试、应答器的性能测试、点式功能确认测试、基本 CBTC 功能测试、完整 CBTC 功能测试、线路能力测试、各种故障下的测试等，需要验证的测试案例达到 2000多项。除了现场测试，为了更具威性，从 2007 年底开始，课题组还以不菲的费用专门请英国劳氏公司对应用于亦庄示范工程的列车控制系统产品进行一般产品安全认2010年 4 月为止，已经提交所有要求的文档，经过了劳氏公司 4 次现场 ISA 审核，2010 年 5 月底

14、劳氏英国总部批准颁发一般产品安全，上写明列车控制系统研发过程满足EN50128、50129 要求，安全功能满足最高安全等级 SIL4 要求。这是国内第一个获得英国劳氏公司颁发的、国际通行的“开发 CBTC 系统产品 SIL4 级的独立第安全认证”。从 2009 年 8 月开始，通过招投标方式，选择了英国劳氏公司作为亦庄线、昌平线的信号工程安全评估独立第，一年多的时间，劳氏公司组织多次的国内外安全培训与专题会议，对上千份设计、测试、变更文档及流程进行审计与抽测，并对设计、集成商、技术供应商等进行安全管理的审计工作，提出了许多有建设性和针对性与建议，并紧紧保证最后的关闭。轨道交通安全的守护神在经过

15、一系列繁杂的测试与调试之后，2010 年 12 月 30 日，北京地铁亦庄线、昌平线开通运营，标志着中国具有完全知识的 CBTC 系统工程取得成功，中国成为继德国、法国、顺利开通运营的国家。交通大学轨道交通控制与安后第四个成功掌握该项技术、应用于实际工程并家表示，作为中国首套列车自动控制系统，其在高效性上可满足 90 秒的列车设计行车间隔，可实现移动闭塞，满足客流不断增长的需要；稳定性方面，已开通的系统。据介绍，已实现 CBTC 系统全功能开通的地铁亦庄线、昌平线的故障率明显低于引进的地铁亦庄线，第一条采用完全自主知识列车自动控制系统的地铁线路，实现了“自动驾驶”、“无人折返”和“安全运营”三

16、项目标，成为城市轨道交通国产信号控制系统的里程碑。传统的轨道交通信号系统是单向传输的“固定闭塞系统”，运用新技术能够做到在地面控制系统和列车之间，每 0.1 秒即完成一次信息双向传输，实现了对列车运行全过程的连续控制和监测，就像把列车的指挥系统由“固定”换成了“移动”。由于能实时精确地掌握列车位置，因此整条线路的最小运营间隔可缩短到 90 秒以内，大大地提高了运力。提高运力是一个方面，而另一个方面，突破发达国家对该项技术的中国创造的一大功劳。则是 CBTC 系统据悉，因为发车间隔直接决定了一条轨道交通线路的运能。长期以来，国内轨道交通的发车间隔听老外指挥-外国制造的神经网络置于的轨道交通线。由

17、于缺乏自己的技术，中国让出的不仅是市场，甚至承担着城市公共安全的风险和巨大的费用。介绍，轨道交通运行控制系统国家工程交控科技由于“神经网络”操控在外国企业手里，没有这样的“大脑和神经系统”又不能保证安全运营，中国的城市轨道交通在建设中常常被对方“”不按工期进度走，管你是延期还是提前，都要交违约金；问题，基本上在合同里都写好了，所有的责任都将归结在中方身上如今，类似的尴尬从亦庄线开始有望终结。理论上，CBTC 能让轨道交通发车间隔缩短至 1 分 30 秒，乘客站在站台上，前面的列车尾巴还在眼角，转头就能看见后一列车的车头。“车头咬车尾”的 “2 分钟间隔”靠拢。景象，吸引着国内各大城市的轨道交通

18、线路纷纷向靠拢的，不仅是时间，还有效率。据悉，自 2004 年以来，中国新建和改扩建的轨道交通均采用了先进的 CBTC 系统，只是这种能实时感知的“神经网络”清都是。在目前中国的轨道交通建设中，列车自动控制系统是率最低的部分，进口 CBTC 系统的要价在每公里千万元以上，如“大胖小子”成长需多方关照和化，整体成本目前可降低 15%左右。市科委副伍曾表示，实践表明，国外信号公司所提供的技术和设备并非成熟可靠，他们也是边设计、边开发、边施工，一旦有故障，中方非常。现的科研终于研发成功具有完全知识的 CBTC 系统，经亦庄线上近 5 个月的调试运行，结果显示安全可靠，性能指标丝毫不逊于国外产品。不过，对于这样的一个成果，课题组的一位成员表示还需要的关照。“这就像生了一个大胖小子，大家都很高兴，但是，大胖小子要成长，需要多方的关