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1、卡斯柯CBTC系统计划汇报 新年计划 述职报告 工作汇报通用PPT2021一系统概述一、名词定义一、名词定义一、名词定义一、名词定义一、名词定义一、名词定义一、名词定义二、Urbalis888系统特点及优势Urbalis888系统是一套基于无线通信的移动闭塞系统（CBTC）。它采用移动闭塞原则，由ATP/ATO子系统、联锁子系统、ATS子系统、DCS子系统和信号维护监测子系统等构成，并以计轴设备作为列车次级检测设备实现系统的降级及后备功能。各子系统均采用模块化设计，子系统接口之间可以完美匹配，确保系统的可靠性、安全性、可用性、可维护性、行车间隔、停车精度以及可扩展性。Urbalis888系统具
2、有以下主要特点和优势：（1）信号系统具有高安全性、高稳定性和高可靠性，能够保证线路24h不间断安全运营；（2）真正的移动闭塞：通过连续的车地无线双向通信，后车的移动授权终点可以连续追踪到前车的尾部，不存在虚拟区段，缩短了列车安全运行间隔，极大的提高了运营效率，从而满足了“小编组，高密度”的当前最先进的城市轨道交通信号系统设计理念；（3）混合运营模式：系统具有灵活的控制模式，具有降级及后备运营模式。系统可安全高效的管理CBTC列车和非CBTC列车在线路上自动混跑运营（4）稳定可靠的波导管无线传输方式：保证无线传输不受外界环境影响（如狭窄隧道、开阔区域、车体遮挡等），抗干扰能力强，且不会产生对其他
3、通信的电磁污染；现场调试内容相比自由无线简单，免维护；（5）骨干网传输系统：带宽大，双向自愈功能，组网方式灵活，便于系统扩展，可根据应用需要划分多种逻辑独立的网络；（6）CI子系统的联锁机：采用“二取二”双CPU作为核心控制器，应用通过国际上第三方安全认证的“数字集成安全保障逻辑（NISAL）”技术进行系统设计，保证了系统的高安全性；（7）强大的ATS系统功能：提供自动和人工在线时刻表调整功能，以满足不同时间段的运营要求；提供更贴近中国用户习惯的友好操作界面；（8）信号维护监测系统：对整个信号系统所有设备工作状态在线监测，维修中心提供全系统设备的运营维护支持及报警信息，从而降低系统运营维护成本
4、；（9）采用必要的冗余措施：系统设计为内置冗余，该设计基于两个主要原则：第一，冗余应用于设备级，ATC子系统采用三取二冗余技术（区域控制器、线路控制器和车载控制器的输入输出模块）和首尾热备冗余（车载控制器）、二乘二取二冗余方式（计算机联锁）、热备方式（DCS、ATS子系统）；第二，冗余应用于所有的通信系统，系统信息通过不同的独立的网络传输，光纤采用电信级的自愈环保护，其切换时间小于50毫秒，不会导致任何传输应用业务受到干扰；（10）模块化设计：系统硬件和软件采用模块化设计，便于在线路等发生变化时进行系统扩展；（11）极高的国产化率：Urbalis888系统除核心部分ATP/ATO控制系统硬件及
5、底层软件由法国ALSTOM提供外，其他所有子系统均由卡斯柯信号有限公司开发或完全国产化。三、安全冗余结构Urbalis888系统采用安全冗余结构，按照故障-安全原则设计，其冗余原则基于设备级冗余和通信级冗余两个主要概念。1.设备级冗余（1）ZC和LC采用三取二平台技术；（2）CC是基于单编码处理器技术和三取二技术的车载系统，每列车首尾各设有一套完整的CC系统，首尾热备冗余，其中输入输出模块采用三取二结构；（3）CI采用二乘二取二冗余结构，这样单个设备故障不会影响到整个系统的运行；（4）控制中心ATS采取冗余配置的服务器，各调度工作站互为备用。确保当热备冗余的主机故障时，主备切换具备连续的显示及
6、控制功能；（5）所有设备集中站采用冗余的LATS服务器及现地操作工作站。2.通信级冗余（1）双重通信网络：各子系统复制它们的输出信息，所有信息都通过红网和蓝网两条路径传送，核心SDH网络具有足够的带宽支持双重信息；（2）网络接入设备：两台光交换机作为子系统连接SDH节点的网络接入设备，一个连到红网，另一个连到蓝网；（3）核心SDH网络：由SDH节点和光纤组成核心SDH网络，为环路结构。这种网络结构对光纤或设备的物理损坏具有防护功能，若光纤发生物理损坏，该环在50ms内会自动重新配置确保通信质量不受影响，同时报警信号传送到网管系统以提醒维护人员光纤已断开。图 6 1描述了CBTC的冗余蓝、红网络
7、。对2个网络中的任一个，环形的链路结构和轨旁的无线接入点提供了通信功能的冗余。2.计算机联锁（CI）CI系统与轨旁信号设备通过安全型继电器接口，通过采用FSFB2协议的安全传输网络实现与ZC的通信。联锁所需的列车定位信息来自于两个通道：通过骨干网传送来自ZC的信息，该信息被认为是初级的检测数据；通过安全继电器传送的来自计轴系统的信息，该信息被认为是次级的检测数据。联锁系统接收上述两个信息后经过逻辑处理，得出轨道占用的相关信息，用于进路办理、锁闭、解锁等。CI系统还提供热备冗余的现地操作工作站（与车站ATS操作员工作站共用）和SDM设备。每个CI柜均采用双系统并行控制的热备冗余配置，这样单个设备
8、故障不会影响到整个系统的运行。CI通过信号骨干传输网与相邻的CI直接进行通信。3.自动监控子系统（ATS）自动监控系统(ATS)是监控系统的核心，它实时采集和处理来自轨旁、车站和车载设备的信息。ATS提供通用的硬件和软件结构，这些结构都是模块化的，以适应给定项目的不同子系统需求。ATS还提供人机接口，采用图形化的模型图。它也提供一套报警管理系统以便为在线分析和事后调查建立相关事件的历史记录。4.信号维护监测子系统（MMS）信号维护监测子系统如图 6 2所示，包含维护支持系统和微机监测系统（仅设在停车场/车辆段），可向操作人员提供信息、帮助其了解设备状态以做出适当的决定并采取措施。维护支持系统在
9、控制中心设置服务器，在设备集中站设车站维护工作站，在停车场/车辆段及列检库、正线各维修工区设置维护终端。微机监测系统在停车场/车辆段设置监测模块。正线维护监测系统与联锁SDM合用工作站，可执行以下功能：从信号各子系统处收集维护数据；向维护终端提供维护报警信息；储存维护数据。5.数据通信系统(DCS)数据通信系统用来传输大流量信号数据和其他外部信息，分为地地通信及车地无线通信两个层面，为整个信号系统的信息传输提供通道。系统主要特征如下：（1）独立于信号系统，实现完全透明传输；（2）采用波导管的无线传输，确保车（CC）到地（轨旁子系统）之间端到端的通信；（3）无线通信采用802.11a/g标准协议
10、；（4）为所有CBTC单元提供802.3以太网接口。五、接口描述六、信号方式1.正线信号机正常情况下，正线区段列车以车载设备显示作为行车凭证。ATP故障车、工程车等无车载信号列车及地面ATP故障情况下降级运行的列车按地面信号机的指示人工驾驶运行。非CBTC模式下，正线室外信号机点灯。CBTC模式下，正线信号机点蓝灯。蓝灯的意义为指示CBTC状态。当列车正常运行模式下转到非正常运行模式时，该列车的前方第一架信号机自动由点蓝灯切换到点其它灯，当列车从非CBTC模式转到CBTC模式时，列车前方的第一架信号机自动切换为点蓝灯状态。控制中心及车站ATS终端上的信号机复示器的显示应与列车的移动授权显示对应
11、，即应有绿、黄、红的相应显示。正线信号机根据信号系统的制式和特点设置如下：（1）信号机原则上设置于列车运行方向的右侧，特殊情况可设于列车运行方向的左侧或其它位置；（2）车站正向出站方向列车停车位置前方适当地点设出站信号机，出站信号机外方若有道岔，则出站信号机兼做道岔防护信号机，出站兼道岔防护的信号机不设引导信号；（3）根据道岔设置和进路需要设置道岔折返信号机，道岔折返信号机设置引导信号；（4）反向道岔折返进路终端设置阻挡信号机；（5）线路尽头、折返进路终端设阻挡信号机；（6）当信号机显示距离不能满足要求时，设置复示信号机。复示信号机采用绿、黄两显示，绿灯定位，表示主体信号处于开放状态，黄灯表示
12、主体信号处于关闭状态；（7）正线及出入段线均采用黄、绿、红、蓝四显示机构信号机，信号机以禁止信号为定位；（8）在保证后备模式运行能力的前提下，为提高区间通过能力、减少运行间隔，将在某些较长区间上设置一架区间通过信号机。信号机的显示及含义如下：绿色灯光表示进路开通道岔直向位置，准许列车按规定速度越过该架信号机。黄色灯光表示进路开通道岔侧向位置，准许列车按规定的限制速度越过该架信号机。红色灯光表示禁止列车越过该架信号机。红色灯光黄色灯光为引导信号显示，准许列车以不大于25km/h速度越过该架信号机继续运行，并随时准备停车。蓝色灯光表示列车在CBTC状态运行。2.车辆段/停车场信号机入段信号机采用半
13、高柱三显示机构信号机，其中绿灯封闭，红灯代表停止，白灯代表允许调车进段。出段及其它信号机采用矮型两显示调车机构信号机，蓝灯代表停止，白灯代表允许调车。尽头线阻挡信号机采用单显矮型机构信号机。七、系统主要功能二系统构成一、系统结构一、系统结构一、系统结构如图 6 6所示，车载的CBTC网络是冗余的，分别用蓝色和红色画出。它由两个车载控制器、两个司机显示单元、两个调制解调器（每端安装两个天线）、两套编码里程计和两个信标天线以及信号相关按钮和指示灯等组成。二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子
14、系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式二、硬件组成及各子系统间连接方式5.培训中心三系统工作原理一、列车定位原理为了保证运营安全和运营能力，需要在任何时刻知道线路上所有列车的位置。为此，系统主要使用以下方式定位列车：（1）主动列车检测，根据每个列车发送的位置信息计算列车位置实现列车自动定位，主要用于移动闭塞模式；（2）辅助列车检测，根据轨旁计轴设备检测列车位置，主要用于降级情况下的后备模式。1.列车在轨道上的定位CC通过读取沿线分布的如图 6 16所示的信标精确计算自己的位置。当CC通过一个信标时，CC捕获该信标识别号和位
15、置参数，从而计算它在线路上的位置并报告给ZC。CC在每个重新定位点之间根据通过的上一个定位信标的位置，周期性地估算自己的安全位置、计算列车最大和最小可能位置。列车的实际位置总是在这两个位置之间。这两个最大和最小可能位置之间的距离称为定位误差。随着列车的移动，该误差将由于车轮的空转/打滑效应而增加。最大和最小位置将被发送给轨旁ATC用于自动防护（AP）的计算。2.位移测量如图 6 17所示，编码里程计连接到车轴，用于检测列车的移动。由于受到多个传感器组合的防护，产生的数据是安全的。编码里程计发送计齿器计数信息和传感器信息组合，计齿设备用于测量位移。若传感器组合的信息不正确，传感器将被检测为故障，
16、此时车载控制器将立即切换到备用ATP/ATO以安全平稳的控制列车运行。由于编码里程计安装在车轴上，位移测量直接与车轮直径相关。编码里程计通过MTIB（移动列车初始化信标）来校核轮径，这一过程由两个固定间隔距离的信标组成。每天当列车从车辆段进入正线时，CC都将校准它的编码里程计。二、车地通信原理无线系统的每个无线网络可以在轨道沿线构成一套重叠的无线电单元。每个无线电单元由每个接入点及其每个基站的轨旁波导管组成，如图 6 18所示。对于CBTC业务，红色（蓝色）车载无线调制解调器总是与对应的红色（蓝色）接入点相关联。每个红色或蓝色无线调制解调器都有一个授权序列的无线网络相连接。该授权序列由两个部分组成：初级无线网络和次级无线网络。红色车载无线调制解调器的无线网络序列如下：（1）初级无线网络=红色无线网络；（2）次级无线网络=蓝色无线网络。蓝色车载无线调制解调器的无线网络序列与上述情况类似，但是，初级无线网络是蓝色无线网络，次级无线网络则是红色无线网络。当红色（或蓝色）接入点出现故障时，红色（或蓝色）车载无线调制解调器可与其次级无线网络的蓝色（或红色）接入点部分建立连接。当车载无线调制解调器
