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③欧洲ETCS 欧洲列车运行控制系统ETCS主要包含三个级别： 级别1就是以前线路上普遍采用的固定闭塞加信号机实现控 车的方式，对列车的控制信息是通过应答器传送给列车的，轨 道电路不传输信息给列车，只是检查列车完整性和不精确的为 列车定位;级别2通过无线通信系统GSM-R实现列车与地面之间 的通信，连续的控制列车速度，采用应答器定位的方式为列车 定位，并通过地面核心设备无线闭塞中心(Radio BlockCenter, RBC )实现列车完整性的检测;级别3是通过车地之间双向通信 实现移动闭塞方式控车。这一级就属的CBTC系统。
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ZC接收VOBC发送过来的列车位置、速度和运行方向信息， 同时从联锁设备获得列车进路、道岔状态信息，从ATS接收临 时限速信息，在考虑其他一些障碍物的条件计算MA，并向列 车发送，告诉列车可以走多远、多快，从而保证列车间的安 全行车间隔。 由于CBTC系统能够精确的知道列车的位置，“速度一距离 模式曲线(Distance to go )”是其对列车的控制原则。事实 上，不管是CBTC系统还是传统意义上的由轨道电路完成列车 控制的系统控车原则都很相似，只不过CBTC系统对列车位置 的把握准确度更高，对列车控制的准确度也会更高，基于轨 道电路的系统，移动授权是轨道区段长若干倍，而CBTC系统， 移动授权更精确。正是CBTC系统能够更精确的控车，才有的 缩短了列车追踪间隔，使运行效率大大提高。
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2、CBTC的特性
CBTC相比传统的铁路信号系统有如下特性： 不须繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺 设及维护成本。 可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车 区间通过能力。 信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭 塞系统。 容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式 的列车，兼容性强。 可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中 心工作效率。
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6、国外CBTC的发展
基于无线局域网的CBTC系统，在定位精度，车地数据通信 方面有明显的优势，成为国内外城市轨道交通发展的趋势， 国外对基于WLAN的CBTC系统研究的较早，也取得了一定的成 就，形成了美国、日本、欧洲三大体系。 ①美国AATC 基于无线通信的“先进的自动化控制系统(AATC )”是美 国在1992年提出的，系统最大的特点就是列车定位采用扩频 通信方式来实现，实现的方式是沿着铁路线路按规定距离布 设很多个无线电台，这些无线电台作为车一地之间传输信息 的中转站，控制中心从无线电台接收到信号后，处理这些信 号，通过无线电在传输信号时传输的时间来计算出列车的位 置，并根据位置信息计算速度，从而“告诉”列车以多大速 度行驶，何时加速，从而控制列车运行。
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3、CBTC的结构图
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从上图可以看出CBTC系统主要包括列车自动监控系统 (Automatic Train Supervision, ATS )、区域控制器(ZC)、 计算机联锁系统(Computer Interlocking, CI )、车载控制器 (Vehicle On Board Controller, VOBC)、数据存储单元(Data Saving Unit, DSU)、轨旁设备(Way side Equipment, WE)和 数据通信系统(Data Communication System, DCS ) 等。
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5、CBTC工作原理
CBTC系统是指通过WLAN的方式实现列车和地面间连续通信 的列车控制系统。系统的核心部分为轨旁和车载两部分。 列车通过机车上的测速传感器和线路上的应答器来得到列 车的实时位置，应答器在线路的固定位置设置，列车每经过 一个应答器就会在数据库中查找其位置，从而得到列车的精 确位置，列车的实时速度是通过测速传感器获得的，速度对 时间的积分获得列车的相对位移，每经过一个应答器的实际 位置加上相对该应答器的相对位移就可以实时的获得列车的 准确位置。VOBC将列车的准确位置通过WLAN发送给轨旁设备， 实现列车对地面设备的通信。 轨旁的核心设备是区域控制器ZC，它负责管理运行在其管 辖范围内的所有列车。
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(2) CI子系统 轨道空闲处理、进路控制、道岔控制和信号控制功能是CI 子系统的主要功能。进路控制功能负责整条进路的排列、锁 闭、保持和解锁。道岔控制功能负责道岔的解锁、转换、锁 闭和监督。这些动作是对ATS子系统命令的响应。信号控制功 能负责监督轨道旁信号机的状态，并根据进路、轨道区段、 道岔和其它轨旁信号机的状态来控制信号机。 它根据来自ATS的命令设置信号机何时为停车显示。它也产 生命令输出，ATC系统以此来控制列车从一个进路行驶到另一 进路。
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2015.11.20
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Contents
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CBTC的概念 CBTC的特性 CBTC的结构图 CBTC的子系统的介绍
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Contents
5
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CBTC的工作原理 国外CBTC的发展 我国CBTC的发展 CBTC的关键技术
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1、CBTC的概念
CBTC(Communication Based Train Control)系统是一个安 全的，具有高可靠性、高稳定性的基于无线通信的列车自动控 制系统，现较广泛的应用于城市轨道交通运输中。它的特点是 用无线通信媒体来实现列车和地面设备的双向通信，用以代替 轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。 基于无线通信的CBTC是指通过无线通信方式（而不是轨道 电路），来确定列车位置和实现车－地双向实时通信。列车通 过轨道上的应答器，确定列车绝对位置，轨旁CBTC设备，根据 各列车的当前位置、运行方向、速度等要素，向所管辖的列车 发送“移动授权条件”，即向列车传送运行的距离、最高的运 行速度，从而保证列车间的安全间隔距离。
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（3）MTC-Ⅰ型CBTC系统 MTC-Ⅰ型CBTC系统是中国铁道科学研究院和广州市地 下铁道总公司联合开发研制。整个系统主要由6个子系统组成： 由中心和车站本地控制设备组成的FZy型ATS子系统； TYJLⅢ型二乘二取二安全冗余结构的计算机联锁子系统，包括计 轴设备和国产欧标应答器设备；基于CPCI工业计算机平台开 发的ATO列车自动运行子系统；包括二乘二取二冗余架构的 车载VOBC和轨旁ZC设备组成的ATP列车控制子系统；基于 SDH同步数字系列骨干通信网和车-地无线通信网构建的DCS 子系统；进行系统设备维修信息收集、管理的TJWX型微机监 测子系统。 作为广州地铁参与研制的一套ATC系统，MTC-Ⅰ型CBTC 系统已在广州地铁进行了全面的现场试验，并且研发同步由 英国劳氏铁路进行了安全认证。
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4、CBTC子系统的介绍
(1) ATS子系统 在控制中心显示控制范围内列车运行状态及设备状态信 息是ATS子系统的主要功能。基于这些状态信息和运行时刻表， ATS能够实现自动排列进路，自动调整列车运行，可以通过改 变停站时间和站间运行时间来完成。ATS子系统包含时刻表工 作站、操作员工作站、其他的网络和设备等。
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CBTC的突优点是可以实现车—地之间的双向通信，并 且传输信息量大，传输速度快，很容易实现移动自动闭塞系 统，大量减少区间敷设电缆，减少一次性投资及减少日常维 护工作，可以大幅度提高区间通行能力，灵活组织双向运行 和单向连续发车，容易适应不同车速、不同运量、不同类型 牵引的列车运行控制等。 在CBTC应用中的关键技术是双向无线通信系统、列车定 位技术、列车完整性检测等。在双向无线通信系统中，在欧 洲是应用GSM-R系统，但在美洲则用扩频通信等其他种类 无线通信技术。列车定位技术则有多种方式，例如车载设备 的测速-测距系统、全球卫星定位、感应回线等。
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根据通号公司发布的信息显示，FZL300型CBTC系统在 2008年开始系统的研制工作，2011年完成软件研发和室内 测试，2011年底准备开展现场试验工作，2012年，该系统 的部分子系统已通过了欧标SIL4级认证，还有一些子系统将 相继通过劳氏安全认证。该系统的各个子系统平台在伊朗地 铁，唐山中低速磁浮试验线，长春轻轨3、4号线等工程中均 有应用。
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（3）ZC子系统 ZC从VOBC, CI, ATS和DSU接收各种状态信息和数据信息， 并对这些信息进行处理，为辖区内的列车计算移动授权 (Movement Authority, MA )，并通过无线局域网 （ Wireless Local Area Network, WLAN)发送给列车，控制 列车安全运行。 （4）VOBC子系统 在VOBC子系统中，列车的位置和运行方向信息在保证列 车安全运行中作用重大，列车定位方式采用测速传感器和地 面应答器相结合的方式实现。
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（4）iCBTC系统 iCBTC系统是卡斯柯信号有限公司通过引进国外技术， 经消化吸收再自主创新研发，且日趋成熟的基于车-地双向 无线通信的移动闭塞控制系统。该系统主要由：区域控制器/ 线路中心单元ZC/LC；数据存储单元DSU；联锁CI；中心及 车站ATS；车载控制器CC；LEU等轨旁设备构成。 icbtc系统是当前国产CBTC中的佼佼者。主要特点有：后 车的地址终端（EOA）可以是前车的尾部，不用划分虚拟区 段，真正实现了移动闭塞；只需要2条网线即可实现车载设 备首尾热备，简化了接口与维护成本；其ATS系统在国内地 铁已广泛应用，且与各个厂家进行过接口，拥有更贴近用户 习惯的操作界面；适用空间波和波导等多种方式的车-地通 信方式，并支持这2种方式在同一线路上的混合配置。
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②日本ATACS 基于双向无线通信的先进列车管理与通信系统(ATACS )是 日立公司在1995年开发研制的。与AATC系统不一样，ATACS 系统是采用将铁路线路划分成很多个控制区，每个控制区作为 一个独立的单元，由一个地面控制器和一个无线电基站组成。 地面控制器通过与无线电基站相连，从无线电基站接收列车的 位置信息，为列车计算前方安全的运行间隔，实现列车安全的 以最小追踪间隔追踪运行。