城轨基本概念和CBTC系统架构

城轨基本概念和CBTC系统架构第一页，共39页。课程安排第一章

概念定义第二章

适用的标准规范第三章

系统基本架构2第二页，共39页。第一章

概念定义3第三页，共39页。【GB50157-2003地铁设计规范】：2.0.1地铁metro或undergroundrailway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。2.0.2城市轨道交通urbanrailtransit或masstransit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第四页，共39页。【GB50490-2009城市轨道交通技术规范】：2．0．1城市轨道交通urbanrailtransit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第五页，共39页。【IEEE1474.1-2004CBTCPerfromanceandFunctionalSpec】：3.1.19heavyrailtransit: Amodeofrailrapidtransitgenerallycharacterizedbyfullygrade-separatedconstruction,operatingonexclusiverights-of-wayandstationplatformsatthefloorlevelofthevehicles.

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。3.1.21lightrailtransit: Amodeofrailtransitcharacterizedbyitsabilitytooperateonexclusiverights-of-way,streetrunning,centerreservationrunning,andgradecrossings,andtoboardanddischargepassengersattrackorvehiclefloorlevel.

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，在线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第六页，共39页。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第七页，共39页。【GB50490-2009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。GB50490-2009城市轨道交通技术规范8第八页，共39页。【GB/T12758-2004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/T12758-2004城市轨道交通信号系统通用技术条件9第九页，共39页。【GB50490-2009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。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。GB50490-2009城市轨道交通技术规范10第十页，共39页。概念定义-缩写缩写：ACS AxleCounterSystem 计轴系统AP AccessPoint 接入点AS AccessSwitch 接入交换机ATB AutomaticTurn-Back 自动折返ATC AutomaticTrainControl 列车自动控制ATO AutomaticTrainOperation 列车自动运行ATP AutomaticTrainProtection 列车自动防护ATS AutomaticTrainSupervision 列车自动监督BS BackboneSwitch 骨干交换机CBTC Communications-BasedTrainControl 基于通信的列车控制系统CC CarborneController 车载控制器DCS

DataCommunicationSystem 数据通信系统11第十一页，共39页。概念定义-缩写缩写：DSU DatabaseStorageUnit 数据储存储单元EB EmergencyBrake 紧急制动ESB EmergencyStopButton 紧急停车按钮iATP IntermittentATP 点式ATPLRU LineReplaceableUnit 在线可替换单元NRM Non-RestrictedManual 非限制人工模式MR MobileRadio

车载无线电台TI TransponderInterrogator 查询应答器天线TOD TrainOperatorDisplay 列车司机显示屏TSR TemporarySpeedRestriction 临时限速VSP VitalStoppingPoint 安全停车点ZC ZoneController 区域控制器12第十二页，共39页。概念和定义概念定义CBTC的概念ATC的概念什么是移动闭塞13第十三页，共39页。1.概念定义-CBTC什么是CBTCCBTC的定义：IEEE标准1474基于通信的列车控制系统（Communications-BasedTrainControl）。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。14第十四页，共39页。1.概念定义-ATC什么是ATCATC--列车自动控制系统（AutomaticTrainControl）

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。ATP–列车自动防护（AutomaticTrainProtection）

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。ATO–列车自动运行（AutomaticTrainOperation）

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。ATS–列车自动监督（AutomaticTrainSupervision）

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。15第十五页，共39页。1.概念定义-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)；二是不考虑先行列车速度的移动闭塞系统(MB-V0方式)。16第十六页，共39页。1.概念定义-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。17第十七页，共39页。1.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18第十八页，共39页。1.概念定义-移动闭塞区域控制器19第十九页，共39页。概念定义-闭塞制式比较固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞

20第二十页，共39页。第二章

适用的标准规范21第二十一页，共39页。国家标准GB50157-2003地铁设计规范【建设部】GB50490-2009城市轨道交通技术规范【住房和城乡建设部】GB/T12758-2004城市轨道交通信号系统通用技术条件【建设部】GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范【北京市城建委员会】GB50578-2010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】GBT21562-2008(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第二十二页，共39页。铁标----技术标准铁路技术管理规程【铁道部令第29号】TBT10007-2006铁路信号设计规范TBT10071-2000铁路信号站内联锁设计规范TBT3027-2002计算机联锁技术条件TBT1774_1986继电式电气集中联锁技术条件TBT2615_1994铁路信号故障-安全原则TBT_26671995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第二十三页，共39页。铁标----施工验收规范TBT10419-2003铁路信号工程施工质量验收标准TBT10206-1999铁路信号施工规范标准和规范24第二十四页，共39页。铁标----产品标准TBT2476.3_1993铁路信号电缆综合护套信号电缆TBT3126_2005铁路车站计算机联锁单元控制台TBT2296_1991计轴设备通用技术要求TBT2852_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TBT3069_2002S700K_C型电动转辙机TBT3113_2005ZD9_ZDJ9系列电动转辙机TBT1477_2005ZD6系列电动转辙机TBT2614_2005转辙机通用技术条件标准和规范25第二十五页，共39页。国际标准IEEE1474.1CBTCPerformanceandFunctionalRequirementsCBTC系统功能和性能需求IEEE1474.2UserInterfaceRequirementsinCBTC基于通信的列车控制系统用户界面需求标准IEEE1474.3RecommendedPracticeforCBTCSystemDesignandFunctionalAllocationsCBTC系统设计和功能分配推荐规程（工业标准）标准和规范26第二十六页，共39页。国际标准其他的关于RAMS的标准EN50126可靠性，可用性，可维护性和安全性技术条件和验证（RAMS）EN50128通信、信号控制和防护系统软件EN50129铁路应用-通信、信号-信号用安全相关电子系统IEC60518SILlevelsforrailwaysystemsIEC62278SpecificationanddemonstrationofRAMSRA