論文-城軌車地通信方式研究2

1、西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院城軌道交通車地通信方式研究作者：導(dǎo)師： 西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016-4-23西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文摘要城市軌道交通基于通信的列車控制（Communication Based Train Control CBTC）系統(tǒng)通過車地通信實(shí)現(xiàn)列車和地面大容量、連續(xù)及雙向的信息交互，從而保障了列車高校、可靠地運(yùn)行。由于城市軌道交通的特殊性，其線路大部分分布在隧道中、高架橋上和城市中。當(dāng)在隧道和城市中，車地通信傳輸媒介采用 自由空間或者漏泄電纜；而在高架橋上時(shí)，其傳輸媒介大多采用穩(wěn)定性和抗干擾性更好的漏泄波導(dǎo)。當(dāng)前，車地通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基本是

2、基于經(jīng)驗(yàn)和工程原則，缺乏有效的信道模型的支持，車地通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不夠完善，可能會(huì)導(dǎo)致車地通信系統(tǒng)性能 的降低，主要包括切換性能和小區(qū)邊緣區(qū)域性能。車地通信系統(tǒng)性能的降低在CBTC系統(tǒng)中表現(xiàn)為控制信息（主要是移動(dòng)授權(quán)）的延遲。 當(dāng)延遲過大時(shí)，列車的正常運(yùn)行策略就發(fā)生變化，嚴(yán)重的甚至?xí)鹁o急制動(dòng)，從而對(duì)CBTC的服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生影響。本文主要以西安地鐵一、二號(hào)線介紹基于無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)的車地通信系統(tǒng)為研宄對(duì)象,量化了車地通信系統(tǒng)性能對(duì)CBTC QoS的影響。同時(shí),對(duì)不同傳輸媒介的傳輸性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析,建立了多矩陣有限狀態(tài)馬爾科夫信道模型。

3、為了減小車地通信系統(tǒng)性能對(duì)CBTC QoS的影響,達(dá)到優(yōu)化CBTC整體性能的目的,本文引入了認(rèn)知控制,以多矩陣有限狀態(tài)馬爾科夫?yàn)榛A(chǔ),將通信系統(tǒng)和CBTC運(yùn)營(yíng)服務(wù)綜合考慮。利用Q學(xué)習(xí)在每個(gè)通信周期獲取車地通信系統(tǒng)最優(yōu)的切換決策和通信參數(shù)自適應(yīng)決策,在提升車地通信系統(tǒng)性能基礎(chǔ)上提升了CBTCQoSo關(guān)鍵詞:城市軌道交通閉塞制式;基于通信的列車控制;車地通信方式;列車駕駛模式;CBTC系統(tǒng)故障運(yùn)行方式;列車停車保證及車門、屏蔽門打開方式- 41 -目錄中文摘要【一】 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展 一1城軌閉塞制式一2 城軌列車控制級(jí)別【二】西門子TRAINGUARD MT ATP/ATO二、1西門子C

4、BTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、2 不同列車控制級(jí)別下的列車通信方式二、3 ATC系統(tǒng)之間信息交換二、 4 列車駕駛模式【三】 Ansaldo ATP/ATO系統(tǒng)三、1 安薩爾多正線信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、2 不同列車控制級(jí)別下的列車通信方式三、3 ATC系統(tǒng)之間信息交換三、4 列車駕駛模式【四】 CBTC系統(tǒng)故障運(yùn)行方式【五】 停車保證及車門與屏蔽門打開方式五、1列車停車保證（西安地鐵二號(hào)線）五 、2車門與屏蔽門打開方式 總結(jié)參考文獻(xiàn) 致謝引 言城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)能保障列車安全運(yùn)行和線路通過能力的提高。從1971年我國(guó)第一條地下鐵道一北京地鐵一期通車到現(xiàn)在,我國(guó)的城市軌道交通信號(hào)已經(jīng)發(fā)展了40多年。限于國(guó)情我國(guó)

5、初期的城市軌道交通信號(hào)都是自主研制的。隨著社會(huì)的進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市人口的增長(zhǎng),早期的國(guó)產(chǎn)信號(hào)設(shè)備技術(shù)水平較低,不足以滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)能需求。因此,在20世紀(jì)90年代,我國(guó)逐漸開始引入國(guó)外更加先進(jìn)的地鐵信號(hào)設(shè)備,縮小了行車間隔,在一定程度上緩解了運(yùn)能緊張的問題。然而,國(guó)外設(shè)備造價(jià)高昂且技術(shù)壁皇嚴(yán)重,制式混亂的問題也十分突出。在1999年我國(guó)開始推行城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程2,要求城市軌道交通項(xiàng)目,無論使用何種建設(shè)資金,其全部軌道車輛和機(jī)電設(shè)備的1北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文平均國(guó)產(chǎn)化率要確保不低于70%。2010年,北京地鐵亦莊線正式開通運(yùn)行,標(biāo)志著北京交通大學(xué)協(xié)同其他相關(guān)單位研制開發(fā)的

6、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)”示范工程取得成功,使中國(guó)成為繼德國(guó)西門子公司、法國(guó)阿爾斯通公司、加拿大龐巴迪公司后第四個(gè)成功掌握該項(xiàng)核心技術(shù)并成功應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)營(yíng)線路的國(guó)家,極大地提升了我國(guó)在城市軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)領(lǐng)域的知名度與影響力。信號(hào)系統(tǒng)從根本上來講是通過和地面控制中心的信息交互實(shí)現(xiàn)對(duì)列車速度的控制,達(dá)到安全、高效的目的。地面控制中心和列車之間的車地通信扮演著非常重要的角色。在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),軌道電路作為車地通信的主要方式。由于牽引電流干擾、頻率特性和頻帶寬度的限制、傳輸距離的制約,以及工作環(huán)境的影響,軌道電路傳輸?shù)男畔⒘勘容^小,且只能實(shí)現(xiàn)地到車的單向傳輸31。隨著計(jì)算

7、機(jī)技術(shù)(Computer)、通信技術(shù)(Communication)和控制技術(shù)(Control)的發(fā)展,無線通信的可靠性和可用性已經(jīng)得到了保障,其性能除能滿足列控系統(tǒng)的需求之外,還能實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮信息的傳輸,也能滿足鐵路信息化所帶來的車地之間大容量的信息交換需求。因此車地之間雙向、連續(xù)、大容量的無線通信的實(shí)現(xiàn)變成了可能,這也催生了新一代信號(hào)技術(shù)的產(chǎn)生,即基于通信的列車控制(Communication-based Train Control,CBTC )。CBTC的概念于20世紀(jì)60年代提出,在20世紀(jì)80年代,國(guó)外進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究和階段性的測(cè)試。自20世紀(jì)90年代,歐美各國(guó)為制定CBTC系統(tǒng)的技

8、術(shù)規(guī)范做了許多工作,先后制定了多個(gè)有關(guān)CBTC的技術(shù)規(guī)范。對(duì)于歐洲鐵路網(wǎng),各個(gè)國(guó)家的鐵路部門使用不同制式的信號(hào)系統(tǒng),列車運(yùn)行控制系統(tǒng)也非常多,無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。同時(shí),由于歐洲的地緣特性,跨國(guó)境的列車比較多,實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化就非常必要。當(dāng)前在我國(guó)運(yùn)營(yíng)的城市軌道交通CBTC系統(tǒng)主要來自于以下幾家設(shè)備提供商:德國(guó)西門子、法國(guó)阿爾斯通、意大利安薩爾多、法國(guó)泰雷茲(阿爾卡特)、加拿大龐巴迪和北京交通大學(xué)等。表1.1信號(hào)設(shè)備提供商及其業(yè)務(wù)范圍設(shè)備提供商項(xiàng)目西門子西安地鐵一號(hào)線、深圳2號(hào)線,5號(hào)線等北京10號(hào)線、廣州1號(hào)線,2號(hào)線,4號(hào)線,5號(hào)線,8號(hào)線深圳1號(hào)線,4號(hào)線、北京2號(hào)線,

9、6號(hào)線,9號(hào)線,機(jī)場(chǎng)線,房山線南京1號(hào)線,2號(hào)線、蘇州1號(hào)線等上 海1號(hào)線,3號(hào)線,4號(hào)線,10號(hào)線廣州6號(hào)線泰雷茲北京4號(hào)線上海6號(hào)線,7號(hào)線,8號(hào)線,9號(hào)線,11號(hào)線等龐巴迪天津2號(hào)線,3號(hào)線等安薩爾多西安地鐵二號(hào)線、 杭州1號(hào)線,沈陽1號(hào)線等北京交控科技北京亦莊線,昌平線,7號(hào)線,8號(hào)線,14號(hào)線等表1.2城市軌道交通車地通信傳輸媒介地鐵線路傳輸方式北京2號(hào)線、北京機(jī)場(chǎng)線,上海10、12號(hào)線漏泄波導(dǎo)沈陽2、3號(hào)線無線自由波廣州1號(hào)線、北京10號(hào)線無線自由波天津2號(hào)線,3號(hào)線漏泄電纜西安地鐵一、二號(hào)線WLAN西安市城市軌道交通概況在西安市遠(yuǎn)期城市快速軌道交通規(guī)劃中,城市軌道交通線線網(wǎng)由6條

10、主線和1條支線組成,形成一個(gè)覆蓋西安主城區(qū)的棋盤放射型線網(wǎng),總長(zhǎng)251.80km,共設(shè)150座車站,10個(gè)車輛段和4個(gè)停車場(chǎng),西安市的城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃如圖所示。近期建設(shè)方案實(shí)施規(guī)劃為:2006年ZOn年完成2號(hào)線(鐵路北客站一韋曲)建設(shè),2009年一2013年完成1號(hào)線(后圍寨一紡織城)建設(shè),2014年一2020年完成3號(hào)線(新筑鎮(zhèn)側(cè)坡村)建設(shè),工程投資約380.8億元。其余3條主線和1條支線將于2050年完成。初期先建線網(wǎng)骨架線2號(hào)線和1號(hào)線,使地鐵初步形成“十”字交叉的基本骨架線,能有效的分流西安市東西和南北主軸線上的地面交通客流,大大緩解城市核心區(qū)的交通壓力;特別是2號(hào)線的修建,把鄭

11、西客運(yùn)專線的西安北客站等城市對(duì)外交通樞紐與城市中心區(qū)相連,使客流內(nèi)外銜接,為國(guó)鐵客流集結(jié)與疏散創(chuàng)造了便利的條件,1號(hào)線把城西客運(yùn)站、城東客運(yùn)站等長(zhǎng)途汽車運(yùn)輸始發(fā)、終到交通樞紐相連,大大提高了城市對(duì)外交通能力。3號(hào)線連接了1號(hào)線、2號(hào)線,把核心區(qū)以外的大型客流集散點(diǎn)有機(jī)的聯(lián)系起來,通過1號(hào)線、2號(hào)線進(jìn)行有效的交通轉(zhuǎn)換,與1、2號(hào)線共同構(gòu)成西安市軌道交通的骨架線網(wǎng)。4、5、6號(hào)線為輔助線網(wǎng)主要分布在1、2、3號(hào)線構(gòu)成的線網(wǎng)骨架之間,是對(duì)1、2、3號(hào)線網(wǎng)構(gòu)成的骨架線網(wǎng)的補(bǔ)充。輔助線網(wǎng)只有在1、2、3號(hào)線建成后，才能發(fā)揮出明顯的作用。圖1.1：西安地鐵交通規(guī)劃圖西門子信號(hào) 城軌 交通信號(hào)系統(tǒng) 安薩爾多

12、信號(hào) 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖 城軌信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展 ATSTRAINGUARD MT （行車閉塞制式） ZC DCS CC ATS 固定、準(zhǔn)移動(dòng)、移動(dòng) DSU（列車控制級(jí)別）連續(xù)、點(diǎn)式、聯(lián)鎖城軌列控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)測(cè)速 定位 西安地鐵一號(hào)線 車地信息傳輸 西安地鐵二號(hào)線 西安地鐵一號(hào)線 西安地鐵二號(hào)線車載 軌旁 車載 軌旁 CTC、ITC、IXLC CBTC、IATP、聯(lián)鎖車地通信 ？ 車地通信？ 列車駕駛模式？CBTC系統(tǒng)故障運(yùn)行方式？列車停車保證及車門、屏蔽門打開方式？【一】城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是市軌道交通自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，該系 統(tǒng)以安全為核心，以保證和提高列車運(yùn)行效率為目

13、標(biāo)，在保證列車和乘客安全的前提下，通過調(diào)節(jié)列車運(yùn)行間隔和運(yùn)行時(shí)分，實(shí)現(xiàn)高效的列車運(yùn)行和有序的指揮管理。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)制式在國(guó)內(nèi)逐步呈現(xiàn)多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)，從以往的基于多信息移頻軌道電路的固定閉塞制式，（即階梯式速度控制模式）基于報(bào)文軌道電路的準(zhǔn)移動(dòng)閉塞制式基于感應(yīng)環(huán)線的移動(dòng)閉塞制式基于無線通信的移動(dòng)閉塞制式 傳統(tǒng)城市道路交通特點(diǎn)：占地面積大、運(yùn)量小、能耗大、污染大現(xiàn)城市軌道交通特點(diǎn)：運(yùn)量大、快捷、可靠性高、安全、環(huán)保一、1 城軌閉塞制式閉塞 :按一定的規(guī)律（控制列車運(yùn)行間隔）組織列車運(yùn)行 。固定：前方列車所占用的閉塞分區(qū)+保護(hù)區(qū)段 閉塞 準(zhǔn)移動(dòng)：前方所占用的閉塞分區(qū)+保護(hù)距離 移動(dòng)：前

14、車尾部+保護(hù)距離時(shí)間：無法確定前車運(yùn)行位置 列車運(yùn)行間隔 空間（目前所采用）固定閉塞：以軌道電路預(yù)先設(shè)定的長(zhǎng)度，檢測(cè)列車位置和列車間距。閉塞制式：階梯式 固定分區(qū) 保護(hù)區(qū)段閉塞速度曲線及追蹤點(diǎn)：速度3 速讀2 速讀1 前追蹤點(diǎn)：前方列車所占用的閉塞分區(qū)+保護(hù)區(qū)段的分界點(diǎn) 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞：采用列車移動(dòng)和固定分區(qū)的定位方式，相比固定閉塞，保護(hù)距離縮短。閉塞制式：連續(xù)+分級(jí)閉塞速度曲線及追蹤點(diǎn): 固定分區(qū) 保護(hù)距離追蹤點(diǎn)：前車尾部+保護(hù)距離移動(dòng)閉塞：列車間隔及制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的閉塞制式：連續(xù)閉塞速度曲線及追蹤點(diǎn)： 保護(hù)距離追蹤點(diǎn)：前車尾部+保護(hù)距離一、2 城軌列車控制級(jí)別城軌列車控制級(jí)別：連續(xù)式、

15、點(diǎn)式、聯(lián)鎖連續(xù)式：即可采用漏泄電纜、裂縫波導(dǎo)管、無線電臺(tái)作為車地通信傳輸?shù)拿浇槁┬闺娎|：抗干擾能力強(qiáng)、提高無線傳輸?shù)倪B續(xù)性和可靠性。 安裝效果低、美觀效果差點(diǎn)式：“點(diǎn)”指車地之間通信是非連續(xù)的，只在特定的地點(diǎn)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)車地通信的設(shè)備一般是應(yīng)答器點(diǎn)式傳輸適用于下列情況：a、在CBTC系統(tǒng)中，當(dāng)軌旁、軌旁ATP或車地通信故障可降級(jí)采用點(diǎn)式ATP方式運(yùn)行b、在某些線路前期試運(yùn)行階段，及車地通信系統(tǒng)不具備開通條件，可點(diǎn)式ATP運(yùn)行 點(diǎn)式ATP通信結(jié)構(gòu)：ATP天線 中央處理單元 測(cè)速傳感器 應(yīng)答器天線接口 車載設(shè)備 軌旁設(shè)備 應(yīng)答器 LEU 聯(lián)鎖設(shè)備點(diǎn)式：后續(xù)列車駛過應(yīng)答器得不到前方進(jìn)路消息，直到前方應(yīng)

16、答器處才能更新信息，難以勝任列車密度大情況。聯(lián)鎖：司機(jī)采用人工駕駛方式按照軌旁信號(hào)機(jī)的顯示和線路限速信息行車。聯(lián)鎖適用于系列情況：車載設(shè)備故障或未裝備ATP的列車情況下行車。聯(lián)鎖：軌道電路易受干擾且維護(hù)量大、運(yùn)營(yíng)效率 低?！径?西門子TRAINGUARD MT ATP/ATO西安地鐵一號(hào)線一期CBTC系統(tǒng)工程由中國(guó)通號(hào)公司承包，集成了通號(hào)公司的ATS系統(tǒng)、DS6聯(lián)鎖系統(tǒng)和西門子的TRAINGUARD MT ATP/ATO系統(tǒng)的列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)。二、1西門子CBTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三個(gè)子系統(tǒng)： 四個(gè)層級(jí)： 中央 ATS 軌旁計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖TRAINGUARD MT ATP/ATO 通信 車載中央層：

17、ATS系統(tǒng)集中控制層設(shè)置在OCC,實(shí)現(xiàn)集中線路控制；車站級(jí)ATS通過車站操作員工作站(LOW)和列車進(jìn)路計(jì)算機(jī)(TRC)提供車站控制和后備模式的軌旁層功能。 每個(gè)聯(lián)鎖控制區(qū)域的LOW和TRC位于聯(lián)鎖集中站的車控室內(nèi)，提供本地聯(lián)鎖區(qū)域的監(jiān)督和控制功能。軌旁層：由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、TRAINGUARD MT系統(tǒng)、傳統(tǒng)室外信號(hào)設(shè)備、應(yīng)答器等部件組成，它們共同執(zhí)行聯(lián)鎖及軌旁ATP功能。通信層：完成車地連續(xù)式通信。車載層：包括TRAINGUARD MT ATP/ATO功能，實(shí)現(xiàn)車地連續(xù)式通信。a 列車自動(dòng)監(jiān)督子系統(tǒng)（ATS） 西安地鐵一號(hào)線與二號(hào)線共用控制中心，該控制中心ATS的核心是應(yīng)用服務(wù)器（TPS），完

18、成OCC的主要自動(dòng)控制功能，如列車自動(dòng)進(jìn)路排列（ARS）、列車自動(dòng)調(diào)整（ARS）等，應(yīng)用服務(wù)器接受來自DS6計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、TRAINGUARD MT ATP/ATO 和其他系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)信息，并向這些系統(tǒng)發(fā)送控制命令。ATS和車站設(shè)備之間通過冗余的以太局域網(wǎng)通信，熱備冗余的應(yīng)用服務(wù)器當(dāng)出現(xiàn)故障，則立即將現(xiàn)場(chǎng)信息轉(zhuǎn)送，而無數(shù)據(jù)丟失且對(duì)運(yùn)行無任何影響。 位于OCC一級(jí)聯(lián)鎖站信號(hào)設(shè)備室中的前段處理器（FEP）采用冗余配置，并提供ATS LAN和外部接口之間的連接。注：當(dāng)中心ATS故障時(shí)，則車站ATS可執(zhí)行相關(guān)功能。b TRAINGUARD MT ATP/ATO系統(tǒng) 該系統(tǒng)可進(jìn)一步提高線路利用率，同聯(lián)鎖

19、的固定閉塞信號(hào)系統(tǒng)相比，列車以更小的行車間隔運(yùn)行. 軌旁子系統(tǒng)(WCU） TRAINGUARD MT ATP/ATO 車載子系統(tǒng)（OBCU） 軌旁設(shè)備：向列車傳遞地面信息i 軌旁控制單元ATP(WCU-ATP) 該計(jì)算機(jī)與中央ATS系統(tǒng)以及DS6聯(lián)鎖系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。 ii 列車和線路數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（WCU-TTS） 將所有列車的軌旁信息集中提供給不同的ATS系統(tǒng)和中央服務(wù)診斷系統(tǒng)，也是線路數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 iii 軌旁通信控制器（WCC） 實(shí)現(xiàn)通信功能的設(shè)備，該計(jì)算機(jī)根據(jù)通信方式為通信設(shè)備提供所需的接口，該計(jì)算機(jī)與ATS以太網(wǎng)總線相連，并與WCU通信。 iv 接入點(diǎn) 其與WCU-ATP通過互用協(xié)議相

20、連。 v 軌道空閑撿測(cè)設(shè)備 使用計(jì)軸器作為列車檢測(cè)設(shè)備 vi 應(yīng)答器 用于列車定位及車地雙向傳遞信息。 車載設(shè)備： 接受地面?zhèn)鬟f信息，并計(jì)算車載移動(dòng)授權(quán)i 車載控制單元ATP(QBCU-ATP) 車載控制單元OBCU-ATP執(zhí)行車載的ATP功能，負(fù)責(zé)TRINGUARD MT 列車控制系統(tǒng)之內(nèi)的安全相關(guān)控制和監(jiān)督功能，該控制單元與OBCU-ATO、顯示屏（HMI）、雷達(dá)速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、測(cè)速電機(jī)（OPG）定位系統(tǒng)和應(yīng)答器天線相連接。 ii 車載控制單元 ITF-ATO OBCU-ATO該單元執(zhí)行車載ATO的功能，即對(duì)列車執(zhí)行自動(dòng)駕駛，此外，該計(jì)算機(jī) 為通信設(shè)備提供必要的接口，該計(jì)算機(jī)與 車載通信設(shè)備

21、、O BCU ATP以及HMI相連接。 OBCU-ITF執(zhí)行ATP、ATO外其余的非重要功能，主要通過以太網(wǎng)管理OBCU部件之間的數(shù)據(jù)傳輸以及到軌旁設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，是與列車通信接口的計(jì)算機(jī)。 iii 車載無線設(shè)備 車載無線通信設(shè)備為無線通信提供非安全硬件，它使用互用協(xié)議連接到OBCU-ATP iv 顯示屏 給司機(jī)提供最信息 v 雷達(dá) 作為列車測(cè)速與定位設(shè)備，固定在車體上 vi 測(cè)速電機(jī) 和雷達(dá)設(shè)備一起，測(cè)速電機(jī)作為列車定位和列車停穩(wěn)檢測(cè)系統(tǒng)，它安裝在輪軸上，根據(jù)車輛車輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，速度和走形距離計(jì)算出來并送到QBCU-ATP.vii 應(yīng)答器天線 應(yīng)答器天線從軌旁 應(yīng)答器接收數(shù)據(jù)。C D

22、S6聯(lián)鎖子系統(tǒng)LIANSU DS6聯(lián)鎖子系統(tǒng)設(shè)置在有岔站，聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)采用2乘2取2冗余方式，完成聯(lián)鎖的執(zhí)行與表示功能，各個(gè)DS6聯(lián)鎖系通過冗余的專網(wǎng)通信互相連接，并配置為采用冗余 的2*2對(duì)的光纖鏈路工作 。二、2 不同列車控制級(jí)別下的列車通信方式 a 連續(xù)式（CTC） ATS 軌旁通信網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng)WCU-TTS WCC WCC WCU-ATP DS6 DCS 聯(lián)鎖總線遠(yuǎn)程OC 遠(yuǎn)程OC TVD AP1 . APn 軌道空間 信號(hào)機(jī)EMP PGD 道岔 站臺(tái) CTC區(qū)域 CRU CRU 列車PIS/TMS PIS/TMS HMI HMI CAB A 1 OBCU OBCU CAB A 2 列車

23、控制裝置 測(cè)速 應(yīng)答器天線 列車控制裝置圖1.2：連續(xù)式車地傳輸方式 TRAINGUARD MT系統(tǒng)移動(dòng)閉塞通過列車向軌旁子系統(tǒng)周期性的發(fā)送位置報(bào)告報(bào)文以及 軌旁子系統(tǒng)向列車周期性的發(fā)送移動(dòng)授權(quán)報(bào)文的方式得以實(shí)現(xiàn)。軌旁子系統(tǒng)在聯(lián)鎖系統(tǒng)狀態(tài)和列車位置報(bào)告的基礎(chǔ)上計(jì)算移動(dòng)授權(quán)，車載子系統(tǒng)監(jiān)督列車在專門分配給其的移動(dòng)授權(quán)邊 界內(nèi)運(yùn)行。 軌旁和車載子系統(tǒng) 均使用一個(gè)軌道數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)著軌道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，比如速度曲線和坡道曲線。車載子系統(tǒng)基于自身的列車定位信息、來自軌旁子系統(tǒng)的信息以及存儲(chǔ)在軌道數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)來監(jiān)督并控制列車運(yùn)行。 ATS 以太網(wǎng) 以太網(wǎng) WCU-TTS 移動(dòng)授權(quán) WCU-ATP

24、 WLAN OBCU-ATP(速度防護(hù)曲線) 以太網(wǎng) 列車位置 DS6計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖 聯(lián)鎖總線 計(jì)軸、信號(hào)、道岔狀態(tài)室外三大件計(jì)軸、信號(hào)機(jī)、道岔狀態(tài)信息通過聯(lián)鎖總線傳輸給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖通過狀態(tài)信息給出進(jìn)路表示信息，并將進(jìn)路表示信息通過以太網(wǎng)傳輸給WCU-ATP,ATS通過以太網(wǎng)監(jiān)督WCU-TTS及WCU-ATP,WCU-ATP從WCU-TTS獲取及時(shí)更新數(shù)據(jù)，并接收來自ATS下發(fā)的命令信息、聯(lián)鎖表示信息、及列車位置計(jì)算移動(dòng)授權(quán)，并將移動(dòng)授權(quán)通過WLAN傳送給OBCU-ATP,OBCU-ATP根據(jù)軌旁發(fā)送的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算列車速度防護(hù)曲線。 b 點(diǎn)式控制列車級(jí)別（ITC） 點(diǎn)式級(jí)別是在CTC通信

25、故障時(shí)的下一個(gè)級(jí)別，點(diǎn)式列車控制運(yùn)行基于固定閉塞列車間隔原理。列車的間隔由基于傳統(tǒng)進(jìn)路監(jiān)督（當(dāng)允許列車越過信號(hào)機(jī)進(jìn)入?yún)^(qū)間的所有進(jìn)路條件滿足時(shí)，給出開放信號(hào)顯示）的聯(lián)鎖系統(tǒng)來保證。 一個(gè)LEU連接發(fā)送的到信號(hào)機(jī)，用以根據(jù)信號(hào)機(jī)的顯示來選擇可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文信息，如果信號(hào)機(jī)為開放，則列車在通過應(yīng)答器時(shí)，信號(hào)機(jī)對(duì)應(yīng)的可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器向車載子系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)點(diǎn)式移動(dòng)授權(quán)。 ATS 軌旁通信網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng)WCU-TTS WCC WCC WCU-ATP DS6 聯(lián)鎖總線遠(yuǎn)程OC 遠(yuǎn)程OC TVD 軌道空間 LEULEU 信號(hào)機(jī) 道岔 站臺(tái) ITC區(qū)域 可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器 固定數(shù)據(jù)應(yīng)答器 可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器 列車PI

26、S/TMS 列車 PIS/TMS HMI HMI CAB A 1 OBCU OBCU CAB A 2 列車主控器 測(cè)速 應(yīng)答器天線 列車主控器圖1.3： 點(diǎn)式車地傳輸方式 為了便于對(duì)現(xiàn)有信號(hào)的改造，將使用點(diǎn)式列車控制運(yùn)行，作為現(xiàn)有信號(hào)的“疊加”系統(tǒng)，現(xiàn)有的聯(lián)鎖和信號(hào)機(jī)繼續(xù)使用，也可將點(diǎn)式列車控制運(yùn)行的結(jié)構(gòu) 擴(kuò)展為連續(xù)式列車控制運(yùn)行。 不管是在點(diǎn)式列車控制模式還是在連續(xù)式列車控制模式，TRAINGUARD MT 均需依賴聯(lián)鎖功能來實(shí)現(xiàn)安全進(jìn)路管理（例如，進(jìn)路鎖閉、進(jìn)路設(shè)置、進(jìn)路解鎖等），即便是所有的列車均運(yùn)行在CTC級(jí)也不例外。而軌旁子系統(tǒng)會(huì)向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)鎖強(qiáng)制信息來實(shí)現(xiàn)當(dāng)CTC列車接近時(shí)允許

27、例如給出不同的信號(hào)顯示（或使信號(hào)機(jī)熄滅）等功能。 ATS 以太網(wǎng) 以太網(wǎng) WCU-TTS 移動(dòng)授權(quán) WCU-ATP 應(yīng)答器天 線 OBCU-ATP(速度防護(hù)曲線) 以太網(wǎng) 列車位置 DS6計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖 聯(lián)鎖總線 LEU 聯(lián)鎖設(shè)備室外三大件計(jì)軸、信號(hào)機(jī)、道岔狀態(tài)信息傳輸給LEU，LEU根據(jù)根據(jù)聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)來的表示信息來選擇可變應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文信息，將報(bào)文信息通過聯(lián)鎖總線傳輸給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖通過報(bào)文信息給出進(jìn)路表示信息，并將進(jìn)路表示信息通過以太網(wǎng)傳輸給WCU-ATP,ATS通過以太網(wǎng)監(jiān)督WCU-TTS及WCU-ATP,WCU-ATP從WCU-TTS獲取及時(shí)更新數(shù)據(jù)，并接收來自ATS下發(fā)的命令信

28、息、聯(lián)鎖表示信息、及列車位置計(jì)算移動(dòng)授權(quán)，并將移動(dòng)授權(quán)通過可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器天線傳送給OBCU-ATP,OBCU-ATP根據(jù)軌旁發(fā)送的移動(dòng)授權(quán)計(jì)算列車速度防護(hù)曲線。C 聯(lián)鎖列車控制級(jí)別（IXLC） 當(dāng)連續(xù)式或點(diǎn)式都不能正常工作時(shí)，可以進(jìn)一步此降級(jí)模式運(yùn)行，此時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)的色等信號(hào)機(jī)提供全面的聯(lián)鎖級(jí)別列車防護(hù)。 ATS 軌旁通信網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng)WCU-TTS WCC WCC WCU-ATP DS6 聯(lián)鎖總線遠(yuǎn)程OC 遠(yuǎn)程OC TVD 軌道空間 信號(hào)機(jī) 道岔 站臺(tái) 聯(lián)鎖區(qū)域 軌道電路 軌道電路 列車 列車 PIS/TMS PIS/TMS HMI HMI CAB A 1 OBCU OBCU CAB A 2 列車

29、主控器 測(cè)速 應(yīng)答器天線 列車主控器 圖1.4：聯(lián)鎖車地傳輸方式 軌旁 位置、信號(hào)機(jī)、道岔 列車通過軌道電路傳輸聯(lián)鎖級(jí)別適用于地面設(shè)備故障情況，又能適用與車載設(shè)備故障或未裝備ATP列車情況下行車控制。軌旁將地面信息通過軌道電路傳送給列車，司機(jī)通過信號(hào)機(jī)顯示及線路行車許可駕駛列車。二、3 ATC系統(tǒng)之間信息交換 ATS WAYSIDE IXL WCU-ATP WCU-TTS PLATFORM DCS CAB ON-BOARD SUBSYTEM OBCU-OBCU HMI PIS/TMS ON-BOSRD SERVICE TRAIN CONTROL WCU-ATP與IXL間接口 WCU-ATP與I

30、XL之間的物理接口是軌旁通信網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)），WCU-ATP與IXL之間的數(shù)據(jù)是雙向的，其允許從聯(lián)鎖到WCU-ATP的狀態(tài)信息傳輸和從WCU-ATP到聯(lián)鎖的狀/控制信息傳輸。1 WCU-ATP到IXLIXL元件的WCU-ATP控制命令（例如取消信號(hào)機(jī)的保護(hù)區(qū)）WCU-ATP對(duì)RAINGUARD MT外部數(shù)字輸出元件的控制命令（例如站臺(tái)屏蔽門/安全門開啟、關(guān)閉）。2 IXL到WCU-ATPIXL元件的狀態(tài)（例如道岔、信號(hào)機(jī)、軌道區(qū)段、軌道空閑檢測(cè)區(qū)段）TRAINGUARD MT系統(tǒng)外部數(shù)字輸入元件的狀態(tài)（緊急停車按鈕和屏蔽門/安全門） WCU-ATP與 ATS之間的物理接口是軌旁通信網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）

31、，WCU-ATP與ATS之間進(jìn)行雙向通信。1 WCU-ATP到ATS:ATC相關(guān)的元件狀態(tài)顯示2 ATS到WCU-ATP:遠(yuǎn)程控制ATC相關(guān)的線路元件 WCU-TTS與ATS之間的物理接口是軌旁通信網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）,WCU-TTS與ATS之間的雙向通信是基于元件的。1 WCU-TTS到ATS:報(bào)告列車狀態(tài)信息2 ATS到WCU-TTS:為車載子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 WCU-ATP與站臺(tái)接口1 WCU-ATP到站臺(tái)：站臺(tái)屏蔽門安全門的命令2 站臺(tái)到WCU-ATP：屏蔽門、緊急停車按鈕的狀態(tài) WCU-ATP與WCU-TTS到中央服務(wù)和診斷系統(tǒng)接口 提供列車故障和診斷信息 WCU-ATP與車載子系統(tǒng)接口1 WCU-ATP到車載子系統(tǒng)：移動(dòng)授權(quán)、安全相關(guān)狀態(tài)信息、臨時(shí)限速信息2 車載子系統(tǒng)掃WCU-ATP:列車位置、控制級(jí)別、駕駛模式、屏蔽門開關(guān) WCU-TTS與車載子系統(tǒng)接口1 WCU-TTS到車載子系統(tǒng)：來自ATS的遠(yuǎn)程控制2 車載子系統(tǒng)到WCU-TTS:列車狀態(tài)信息、列車位置、診斷/維護(hù)數(shù)據(jù) WCU-ATP與WCU-ATP之間接口 TRAINGUARD MT 系統(tǒng)應(yīng)用多個(gè)WCU-ATP來控制整條線路，每個(gè)WCU-ATP負(fù)責(zé)線