LCF—300型CBTC信号系统介绍

北京城市学院信息学部2015-2016-1学期LCF—300型CBTC信号系统介绍专业：班级：学生姓名：学号：2015年12月1绪论.................................................................................................................................1.1论文的研究背景和意义........................................................................................1.2论文主要研究内容................................................................................................2城市轨道交通信号系统简介.........................................................................................2.1城市轨道交通ATC系统......................................................................................2.2ATC系统分类........................................................................................................2.3我国常见的信号系统供应商................................................................................3北京地铁亦庄线.........................................................................................................3.1北京地铁亦庄线简介.......................................................................................4LCF—300型CBTC信号系统.......................................................................................4.1北京地铁亦庄线LCF—300型信号系统简介....................................................4.2北京地铁亦庄线LCF—300型信号系统的结构及组成....................................4.3LCF—300型的VOBC子系统.............................................................................4.4LCF—300型CBTC系统设备详解......................................................................参考文献.............................................................................................................................1绪论1.1论文的研究背景和意义CBTC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。CBTC的突出优点是可以实现车—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过能力，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等。在CBTC中不仅可以实现列车运行控制，而且可以综合成为运行管理，因为双向无线通信系统，既可以有安全类信息双向传输，也可以双向传输非安全类信息，例如车次号、乘务员班组号、车辆号、运转时分、机车状态、油耗参数等等大量机车、工务、电务等有关信息。利用CBTC既可以实现固定自动闭塞系统(CBTC-FAS)，也可以实现移动自动闭塞系统(CBTC-MAS)。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。1.2论文研究主要内容近30年来，中国城市轨道交通正逐步进入稳步、有序和快速发展阶段，尤其是近10年来，由于国家政策的正确引导和相关城市对规划建设轨道交通的积极努力，从发展速度、规模和现代化水平，突显了后发优势。但是，与世界发达国家大城市的轨道交通发展现状相比，差距还很大。中国城市还均未形成有效的轨道交通运行网络，总体规模不大。作为城市发展中重要的一环，城市轨道交通所占的地位越来越高，由此我们来研究城市轨道交通的信号系统。第一章介绍CBTC系统简介第二章介绍ATC系统的主要类型，特点以及国内主要的信号系统供应商第三章简介北京地铁亦庄线第四章主要介绍LCF—300型信号系统的功能，具体系统以及设备2轨道交通信号系统简介2.1城市轨道交通信号系统ATC简介ATC系统主要由列车自动监控系统（ATS）列车自动保护系统（ATP）列车自动运行系统（ATO）组成三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。ATC系统包括五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI(列车识别)功能。（1)ATS功能：是ATC的核心功能，可自动或由人工控制进路，进行行车调度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。ATS功能主要由位于OCC(控制中心)内的设备实现。(2)联锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，管理进路、道岔和信号的控制，将进路、轨道电路、道岔和信号和状态信息提供给ATS和ATC功能。联锁功能由分布在轨旁的设备来实现。(3)列车检测功能：属于ATP子系统功能呢个能的一部分，一般由轨道电路完成。(4)ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的要求实现列车运行的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包括报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和司机提供接口。(5)PTI功能：是通过多种渠道传输和接收各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的识别信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，以优化列车运行。2.2ATC系统分类列车自动控制系统（ATC）分类1、按闭塞布点方式：可分为固定式和移动式。固定闭塞方式中按控制方式，又可分为速度码模式（台阶式）和目标距离码模式（曲线式）。2、按机车信号传输方式：可分为连续式和点式。3、按各系统设备所处地域可分为：控制中心子系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统、车场子系统。2.3目前国内轨道交通信号系统供应商目前世界上主要的信号系统供应商主要为USSI公司、西门子公司、阿尔斯通、阿尔卡特等。这些均为世界领先水平，由于轨道交通对信号系统要求较高，因此国内许多信号系统均为进口，但是本文主要讲解国产的LCF—300型信号系统。3北京地铁亦庄线3.1北京地铁亦庄线简介北京地铁亦庄线，是北京地铁5号线向南的延长线，连接北京市区与北京经济技术开发区，由北京市地铁运营有限公司一分公司负责运营。该线于2010年12月30日全线开通（亦庄火车站站暂缓开通）。截至2014年12月28日，该线运营区段为宋家庄站至次渠站，途经丰台区、朝阳区、大兴区和通州区，运营里程23.3千米，共开放13座车站（其中换乘车站1座），拥有车辆基地2座（宋家庄停车场和台湖车厂）。3.2线路图4LCF-300型信号系统4.1LCF—300型信号系统简介LCF-300ATP列车自动防护系统是确保列车运行安全和提高列车运行效率的核心子系统，是轨道交通系统的大脑和中枢系统。该系统是按照国际EN50128&50129、IEEE1474等标准设计，并按照国际安全苛求系统安全设计与评估标准进行全过程风险控制而研发的列车控制系统，系统成功解决了高精度列车自主定位技术、大容量车地双向安全信息传输技术、高密度列车追踪运行安全防护控制技术、高可靠安全计算机平台研制等行业关键技术难题，可以实现当前最先进的、最小间隔的移动闭塞列车追踪。列车在LCF-300ATP控制下，后续列车以前行列车尾部为追踪目标点、根据列车运行状态实时监控列车间隔和速度，实现高安全、高密度的追踪控制，提高轨道交通系统的运行效率。LCF-300ATP系统已在北京地铁亦庄线、昌平线投入载客试运营，并将在北京地铁14号线、7号线上投入使用。LCF-CBTC系统是由北京交通大学开发研制，具有自主知识产权，系统采用基于无线扩频的移动闭塞技术，通过自由空间无线传播手段来确定列车位置，从而实现列车控制的信号系统。2.1系统描述LCF-CBTC系统利用开放的无线方式实现车地间的双向信息传输，该系统根据列车轮轴测速测距与地面铺设应答器实现列车的精确定位，采用COTS商用现货设备实现CBTC系统的主要结构，依据IEEE802.11系列的协议构件CBTC系统的地面骨干网络和列车网络，并选择“2×2取2”和“3取2”的安全冗余结构构建地面的区域控制器ZC、数据存储单元DSU和车载VOBC设备。列车上的车载控制器VOBC通过探测安装在轨道上的标准应答器或TAG信标，查找它们在系统数据库中的位置，然后确定列车所在位置，并且还测量从前一个探测到的应答器起已经行驶的距离。列车车载控制器VOBC通过使用列车到轨旁的双向无线通信向轨旁CBTC设备ZC和ATS系统报告本列车的位置。区域控制器ZC根据各列车的当前位置、速度及运行方向等因素，同时考虑列车进路、道岔状态、线路限速以及其它障碍物的条件，向列车发送“移动授权MA”信息，即列车可以走多远、多快，从而保证列车间的安全间隔。CBTC系统以速度-距离模式曲线的原则控制列车。移动授权MA是基于更为精确的分辨率，一般最小为6.25m。LCF-CBTC系统在后备模式或初期开通时可采用点式ATP作为CBTC系统的后备模式。4.2LCF—300型信号系统结构及组成LCF-CBTC系统包括：列车自动监控ATS系统、计算机联锁CI系统、点式ATP系统、CBTC地面系统、CBTC车载系统等。ATS、CI、CBTC地面系统等地面信号系统的组成部分完全连接在地面有线双重冗余骨干网络上，其依据IEEE802.3协议构建地面网络；列车两端的车载CBTC设备互为冗余备份，其网络结构依据IEEE802.3协议构建；地车采用2.4G的无线方式，依据IEEE802.11系列协议构建地-车信息双向传输网络。具体设备包括：中央设备；区域控制设备（设备集中站）；车站设备；轨旁设备；车载设备。LCF-CBTC系统由下列几部分组成：列车自动监控系统（ATS）；联锁设备（CI）；数据库存贮单元（DSU）；区域控制器（ZC）；车载控制器（VOBC）；数据通信系统（DCS）。4.3VOBC子系统1.车载CBT