城市轨道交通列车自动控制系统PPT完整全套教学课件.pptx

1、城市轨道交通列车自动控制系统,2,0,2,1,目录,西门子CBTC系统二西门子ATP子系统三西门子ATO子系统,西门子ATS子系统西门子DCS子系统卡斯柯CBTC系统卡斯柯ATC子系统卡斯柯ATS子系统卡斯柯DCS子系统,四五六七八九,一西门子CBTC系统,西门子CBTC系统包括Trainguard MT ATP/ATO子系统、SICASECC计算机联锁子系统、VICOS OC或MOCS ATS子系统、Airlink pulz8 DCS子系统、维护监测子系统等。本项目介绍了西门子CBTC系统的总体构成、功能及原理，并结合列车控制级介绍了列车驾驶模式。,西门子CBTC系统,任务一 系统概述,任务

2、二 系统功能任务三 系统原理任务四 驾驶模式,任务一 西门子CBTC系统概述,（2）熟悉西门子CBTC系统各子系统的连接方式,（1）掌握西门子CBTC系统的总体构成,请在此处输入您的文本，或者复制您的文本粘贴到（此4处）掌握西门子CBTC系统各子系统间的信息流内容及方向,请在此处输入您的文本，或者复制您的文本粘贴到此处,请在此处输入您的文本，或者复制您的文本粘（贴到3）此处掌握西门子CBTC系统通信网络的组成,请在此处输入您的文本，或者复制您的文本粘贴到此处,工作任务,一、西门子CBTC系统的总体构成,单击此处添加文本单击此处添加文本,单击此处添加文本单击此处添加文本,单击此处添加文本单击此处

3、添加文本,西门子CBTC信号系统的总体构成，具体如下：正线配置完整的ATC系统，包括列车自动监控子系统、列车自动防护/驾驶（Trainguard MT，TGMT）子系统、计算机联锁（SICAS ECC）子系统，以及数据通信（DCS）子系,统。标此题外二，在控制中心、设备集中站和维护部配置了相应的维护监测子系统设备。其中，列车自动监控子系统可以采用西门子VICOS或中电十四所MOCS，本项目中，以MOCS为例加以讲解。,标试车题线三配置与正线一致的ATP轨旁设备及相应的试验设备,，提供试车功能。,培训中心配置具有地面和车载ATC功能的培训设施，提供培训功能。,车辆段/停车场配置相应的信号设备。,

4、正线信号系统的结单构击如此图处1添1所加示文。本单击此处添加文本,01,02,03,04,二、子系统介绍,ATS子系统描述控制中心配置热备冗余的应用服务器、数据库服务器、接口工作站、用户工作站（包括调度员工作站模拟/培训工作站、运行图/时刻表编辑工作站、系统维护工作站等）、大屏幕接口工作站、网络通信、存储和打印设备；本地排路计算机和时刻表处理器（全线仅一套）；派班室设置HMI；各车站配置一套LOW。,05,01,02,03,04,二、子系统介绍,ATP/ATO子系统描述ATP/ATO子系统为西门子Trainguard MT。在连续式通信条件下，由Trainguard MT的列车自动防护和列车驾

5、驶功能保证列车的安全监督和连续运行。系统配置如下：设备集中站配置WCU_ATP；WCU_TTS（配置于车站，全线仅一套）；在试车线也设置一套WCU_ATP，用于试车线的列车管理；车头车尾各配置一套安全的OBCU，构成头尾冗余结构；欧标应答器若干。,05,01,02,03,04,二、子系统介绍,SICAS ECC 子系统描西门子计算机联锁系统元件控制计算机述子系统配置若干套SICAS联锁，主要设备包括：联锁上位机（与ATS本地工作站合并为LOW）；联锁计算机（2乘2取2冗余结构的SIMIS PC安全计算机）；故障-安全元件控制计算机（ECC）；信号现场元件。,05,01,02,03,04,二、子

6、系统介绍,DCSDCS子系统由有线网络和车地通信无线网络组成。其中，有线网络采用以太网交换机和光模块构成，为MO Trainguard MT、SICAS等子系统间提供数据传输。无线LTE通信系统为轨旁和车载子系统之间提供数据传,05,MSS,描述,01,02,03,04,二、子系统介绍,维护监测系统由信号集中监测系统和维护系统组成。设备由维修中心的维护监测服务器、维护监测工作站、,各设备集中站的监测设备和维护工作站组成。,05,三、系统组成及各子系统的连接方式,1.控制中心控制中心的结构如图 12所示。其中，中央控制室设备主要包括：（1）3台行车调度员工作站，1台调度长工作站。调度员/长工作站

7、在硬件和软件上具有相同的结构，控制功能互为备用，且控制功能可根据需要进行灵活配置，每个工作站均配置2台高分辨率不小于22英寸的液晶显示屏，显示行车细景信息及列车计划和实际运行图；标（题2）二1台运行图显示工作站，配置1台高分辨率不小于22英寸液晶显示屏，显示列车计划和实际运行图；（3）1台大屏幕接口设备，并保证提供的ATS系统能够可靠地与控制中心大屏幕接口，实现在大屏幕上的文字、图表、画像的显示功能。控制中心大屏幕上显示画面的布置应单符击合此线处路添的加实文际本位单置击及此方处向添，加与文调本度员工作站一致；标（题4）三1台A3彩色单激击光此打处印添机加，文用本于单运击行此图处打添印加、文数本

8、据报表及故障报警打印；（5）网络交换机、路由器等网络传输设备（双网冗余）。控制中心运行图编单辑击室此设处备添主加要文包本括单：击1此台处时添刻加表文/运本行图编辑工作站，配置1台高分辨率不小于22英寸液晶显示屏；1台绘图仪，用于运行图打印。控制中心模拟/演单示击室此的处设添备加主文要本包单括击：此1套处培添训加模文拟本服务器；1台培训/演示工作站；3台学员培训工作站；1台A3网络激光打印机。控制中心信号设备室的设备主要包括：1套数据库服务器（含磁盘阵列）；1套应用服务器；网络交换机、路由器等网络传输设备（双网冗余）；1套通信前置机FEP；1套通信服务器WCC（全线仅一套）；1台ATS维护工作站

9、；1台 A3激光网络打印机；电源设备（含智能电源屏、UPS及蓄电池）；防雷设备等。,2,加入标题二,点击此处添加文本此处添加文本点击此处添加文本此处添加文本点击此处添加文本此处添加文本点击此处添加文本此处添加文本,右键点击图片选择设置图片格式可直接替换图片。您的内容本后，在此框中选择粘贴。在此录入上述图表的综合描述说明在此录入上述图表的综合描述说明。,01,03,2.一级设备集中站,图13所示为一级设备集中站，包括以下信号设备：（1）1套联锁；（2）1套ECC；（3）1套冗余WCU_ATP；（4）1套WCU_TTS（全线仅一套）；,（5）1套本地ATS服务器TRC（全线仅一套）；,（6）1套本

10、地时刻表工作站TTP（全线仅一套）；（7）1套现地工作站LOW；（8）1套道岔缺口视频监测设备；（9）1套信号集中监测设备；（10）2套发车计时器；,计轴机柜；维护工作站（含正线车站维修工区、维护部）；防雷分线设备；,（14）电源设备。,01,03,3.二级设备集中站,二级设备集中站与联锁设备集中站相比较，主要少了联锁的逻辑运算计算机SIMIS PC和轨旁WCU_ATP，如图1-4所示。具体包括以下信号设备：（1）1套ECC；,（2）1套现地工作站LOW；（3）1套道岔缺口视频监测设备；（4）1套信号集中监测设备；（5）2套发车计时器；计轴机柜；维护工作站；防雷分线设备；电源设备。,01,03

11、,4.非设备集中站图15所示为非设备集中站，包含以下信号设备：1套现地工作站LOW；2套发车计时器；防雷分线设备；电源设备。,01,03,5.车辆段/停车场,图16所示为车辆段/停车场，包括以下信号设备：1套联锁上位机；1套冗余的联锁设备及继电器设备；1套道岔缺口视频监测设备；1套信号集中监测设备；（5）1台ATS工作站、MSS工作站；（6）1套派班室工作站；（7）维修中心服务器相关设备（车辆段）。,01,03,6.试车线,试车线配置相应的信号ATC设备，以实现试车 功能（列车静态测试和动态测试），如图1-7所示。试车线联锁和ATP共用一套，包括以下设备：（1）1套WCU_ATP/联锁组合机柜

12、；试车终端；轨旁DCS设备等。,01,03,7.培训中心,图18所示为培训中心，包括以下设备：ATC培训仿真工作站（包括完整ATC模拟系统软件，该软件应能实现与正线任一站场一致情况下的培训模拟，能对ATC系统进行功能演示）；满足培训功能所需的1套ATS设备；（3）1套ATP/ATO计算机设备（与正线设备的冗余配置一致）；,（4）1套联锁室内设备（与正线联锁设备的冗余配置一致，包括现地控制工作站、联锁培训仿真模拟,软件，道岔、信号机控制设备、机柜、防雷等）；,（5）可用于普通PC机上的联锁模拟培训软件，便于车站值班员及信号维护人员培训操作使用；,（6）1套车地通信室内外设备（包括连续式车地双向通

13、信设备和点式车地通信设备，有线骨干网、接入网及车地无线通信网络配置设备均应与正线相同，且冗余配置）；（7）1套完整的车载ATP/ATO设备（包含各类车载天线）；（8）1套完整的车载人机接口设备，驾驶台及与车载ATP/ATO设备的接口；（9）1套正线列车位置检测设备（3个计轴点组成的1个区段）；（10）1套发车计时器；（11）2台与正线一致的道岔转辙机；,（12）紧急关闭按钮、无人自动折返按钮各1套；,（13）1架三显示信号机；,（14）1组无源应答器、1组有源应答器；（15）电源设备（含智能电源屏、UPS及蓄电池）。,01,03,01,03,8.车载设备,车载设备采取热备冗余配置。列车头、尾两

14、端分别 配置2取2的车载计算机单元（OBCU），即两端的车载控制单元接收来自两个驾驶室的按钮、开关和接点的所有输入，两端的HMI也都连接到两个OBCU。如图 19所示，主要有以下车载设备：（1）车载控制单元(OBCU)：在列车上与无线通信、,测速和定位系统（雷达和测速电机）、应答器天线,连接；,人机界面HMI：安装在司机驾驶室内，显示列车实际运行速度、目标速度及其他行车信息。OBCU的相关信息可在HMI上显示；应答器天线：安装在车体下方，接收轨旁应答器发送的数据信息；测速电机：车头、车尾分别在不同车轴安装速度传感器；,（5）雷达单元：车头、车尾分别安装一个雷达传感,器；,车载无线单元：车头、车

15、尾各安装一套车载无线单元，并且双端互为备份；车载自由波天线：车头、车尾各设置两个车载自由波天线，在自由波覆盖区域接收/发送自由波无线信号。,03,9.外部接口,信号系统与以下外部子系统有接口：车辆、通信系统、综合监控系统、大屏幕显示系统、站台门系统、低压配电及牵引供电系统、应急指挥中心及线网指挥中心系统、其它线路的信号系统。01,四、通信网络构成,通信网络用来实现各子系统间的数据传输，主要包括：FEP网：中央ATS与本地ATS之间通过该冗余以太网连接；WCN网：联锁、轨旁ATP、本地ATS和MSS之间通过该冗余以太网连接；联锁网：联锁之间通过该冗余以太网互相连接，实现联锁区之间的信息交换；EC

16、C网：SIMIS PC和ECC之间通过该冗余以太网相连，实现联锁主机与ECC之间的信息交换；SIC网：ATS与TDT及IBP盘接口设备之间通过该冗余以太网连接；MSS网：正线信号集中监测设备与MSS之间通过该以太网连接；无线总线：轨旁与车载之间通过冗余的无线总线进行通信。,五、信息交换,标题三单击此处添加文本单击此处添加文本单击此处添加文本单击此处添加文本,中央设备、车站级设备、轨旁设备、车载设备间控制及表示信息的内容及流向，如图110所示。,子系统和设备间的接口协议和接口内容如图 111所示，信息流用a、b等表示。各标志所代表的数据交换如下：,二西门子CBTC系统的功能,西门子CBTC系统提

17、供功能,主要功能划分情况见下表,1,列车自动防护（ATP）,2,列车自动运行（ATO）,3,计算机联锁（CI）,4,列车自动监控（ATS）,5,维护监测（MSS）,西门子CBTC系统的主要功能,西门子CBTC系统的主要功能,西门子CBTC系统的主要功能,一、列车自动监控系统,1.概述MOCS系统自动根据时刻表以及系统内置的调整策略对列车进行合理的运营控制；对信号设备进行监控，实时反应各设备和列车的运行状况，操作人员可根据需要通过人机界面（HMI/LOW）对系统运行进行控制；在中央ATS出现故障时由本地ATS自动接管控制任务，保证整个轨道交通系统的不间断的安全运行。,一、列车自动监控系统,2.功

18、能MOCS提供自动及人工控制运行手段，向行车调度员及外部系统提供信息。其主要功能如下：列车自动识别、追踪、车次号显示；自动/人工进路设置；自动/人工运行调整；自动/人工车次号运营管理；列车运行及信号设备的监视和报警；时刻表编制和管理；系统连接状态显示；运行信息的记录、统计和回放；报表功能；培训功能。,二、Trainguard MT系统,Trainguard MT ATP/ATO由负责安全功能的列车自动防护ATP和非安全功能的列车自动驾驶ATO构成。系统设备位于轨旁（ATP）和每列车上（ATP和ATO）。1、列车控制级及级别转换1）列车控制级,01,02,03,04,75%,68%,88%,92

19、%,加,入文字描述,加入文字描述,加入文字描述,右键点击图片选择您表 13 Trainguard MT列车设备的内容本后，在此框中选择粘贴。在此录入上述图表的综合描述说明在此录入上述图表的综合描述说明。,二、Trainguard MT系统,75%,68%,88%,92%,加入文字描述,右键点击图片选择您表 14 列车控制等级,的内容本后，在此框中选择粘贴。在此录入上述图表的综合描述说明在此录入上述图表的综合描述说明。,二、Trainguard MT系统,加入文字描述,(1)连续列车控制级。CTC级是信号系统的最高列车控制级，提供完整的CBTC功能。ATP以制动距离实现列车间隔而不考虑物理轨道空

20、闲检测系统的状态。ATP车载设备向轨旁ATP发送列车位置信息，轨旁ATP进而计算移动授权。由此，系统提供真正的移动闭塞运行。75%68%88%92%,二、Trainguard MT系统,加入文字描述,(2)点式列车控制级。点式列车控制级基于固定闭塞列车间隔原理。列车间隔由联锁系统基于传统的进路监督实现。信号机状态在固定地点（如信号机处）通过可变数据应答器传送至列车。该控制级用于连续列车控制级的降级运行，并提供基本ATO功能。75%68%88%92%,二、Trainguard MT系统,(3)联锁控制级。对未安装轨旁ATP设备的区域或者未装备列车，列车只能在联锁控制级下运行，司机根据轨旁信号显示

21、负责列车运行。68%88%92%,二、Trainguard MT系统,75%,68%88%92%,加入文字描述,表 15 列车控制区域对车载及轨旁设备的依赖关系,二、Trainguard MT系统,最高可以达到的列车控制级别取决于以Trainguard MT区域定义的轨旁设备和车载设备，见表 15所列。,75%,68%,88%,9,2%,加入文字描述,图 114 TGMT 级别转换原理,二、Trainguard MT系统,2)级别转换图 114和表 16描述了所有列车控制级别的转换（IXLT边界指正线与场段边界）。,表 16 Trainguard MT级别转换,75%,68%88%9,加入文字

22、描述,二、Trainguard MT系统,2)级别转换和表 16列举的转换过程，见表 17所列,三西门子CBTC系统的工作原理,一、列车定位原理,应答器 Balises有源/无源测速电机 OPG,雷达 Radar,一、列车定位原理,最佳方案：两者结合使用,传感器有何缺陷当车辆打滑或空转时，OPG会发生定位错误,当车速太低时，雷达测速不准,一、列车定位原理,二、车地通信原理,DCS系统为Trainguard MT系统的连续列车控制提供了一个通信通道，其采用A/B双网设计。A网和B网是两个完全相同、相互独立的网络，并行工作，互不影响。,三、列车控制举例,四、闭塞原理,移动闭塞,固定闭塞,四西门子C

23、BTC系统的驾驶模式,一、驾驶模式,1,2,3,自动驾驶模式 AM,ATP保护下的人工驾驶模式 SM,限制人工驾驶模式 RM,4,非限制人工驾驶模式 NRM,标题点击添加内容点击添加内容点击添加内容,标题点击添加内容点击添加内容点击添加内容,一、驾驶模式,详写内容点击输入本栏的具体文字，简明扼要的说明分项内容，此为概念图解，请根据您的具体内容酌情修改详写内容点击输入本栏的具体文字，简明扼要的说明分项内容，此为概念图解，请根据您的具体内容酌情修改,详写内容点击输入本栏的具体文字，简明扼要的说明分项内容，此为概念图解，请根据您的具体内容酌情修改详写内容点击输入本栏的具体文字，简明扼要的说明分项内容

24、，此为概念图解，请根据您的具体内容酌情修改,标题,标题,标题,标题,6、预选控制级和驾驶模式,的内容,添处添加你需,加文本点击此,添加你需,要,内容,点击可以,此处添加你需要的内是一定篇幅的文本.,容，容，,点击可以,此处添加你需要的内是一定篇幅的文本.,点击此处添加你需,的内容，点击,可以是一定篇幅的点击此处添加你需,本.要的内容，,可以是一定篇幅的,本.,注：“”表示对应的模式级别组合可以在执行了该预选时实现；“一”表示对应的组合在执行了该预选时无效。,其他作业,站台作业,折返作业,正线作业文字内容,谢谢您的观看!,2,0,1,9,项目二 西门子ATP子系统,2,0,2,1,ATP子系统构

25、成,ATP子系统功能,二,ATP子系统工作原理,三,四ATP子系统检修,目录,一西门子ATP子系统的构成,ATP子系统构成,室内设备,WCU-ATP WCU-TTS,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,线路设备,LEU应答器,轨旁设备,车载设备,ATP子系统构成,WCU-ATP,01,02,03,04,轨旁设备室内设备,WCU机柜,计算移动授权,ATP子系统构成,WCU-TTS,车载,02,03,04,轨旁设备室内设备,为ATS提供通讯服务,ATS相关控制（列车运行时间、停站时间）,ATP子系统构成,WCU-ATP W

26、CU-TTS,01,02,03,04,轨旁设备室内设备,二乘二取二,ATP子系统构成,WCU-ATP WCU-TTS,01,02,03,04,线路设备,LEU应答器,轨旁设备室内设备,欧式应答器,ATP子系统构成,01,02,03,04,应答器,轨旁设备线路设备,欧式应答器,固定数据应答器可变数据应答器,列车定位,移动授权报文,ATP子系统构成,01,02,03,04,应答器,轨旁设备线路设备,欧式应答器,定位应答器 重定位应答器主信号应答器填充应答器,ATP子系统构成,WCU-ATP WCU-TTS,01,02,0304,线路设备,LEU,轨旁设备室内设备,轨旁电子单元（LEU）,信号机灯位

27、-转化成电压及电流值-LEU-电缆传到可变数据应答器,ATP子系统构成,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,车载设备,WCU-ATP,OBCU-ATP,列车定位,移动授权,ATP子系统构成,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,车载设备,车载计算机单元OBCU,列车上的一整套OBCU部件,ATP子系统构成,01,02,03,04,车载ATP计算机OBCU-ATP,车载设备,OBCU-ATP功能：1、设备故障（包括地-车通信中断）时实施紧急制动及报

28、警；2、接近防护速度时预报警，超过最高允许速度时实施常用制动或紧急制动，以及常用制动率不足时自动转换为紧急制动；3、列车运行方向的检测和监督；4、列车非正常移动的检测并实施紧急制动；5、监控车门、站台屏蔽（安全）门的开启及监督其关闭状态；6、向车载ATO传送有关信息；7、系统自检、自诊断、故障报警、记录列车运行数据、传送报警信息至车站/控制中心ATS；8、系统实时记录并存储操作、运行数据、ATP信息，并且通过外接PC输出。,ATP子系统构成,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,车载设备,人机界面 HMI,ATP子系统构

29、成,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,车载设备,应答器天线,ATP子系统构成,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,车载设备,测速电机（OPG）安装在车轴上（司机室2轴右侧），快速的检测车轮转速（数/分）的变化和旋转的方向，从而计算列车定位信息、速度和行驶方向。,ATP子系统构成,01,02,03,04,车载ATP计算机车载ITF计算机车载ATO计算机车载HMI计算机应答器天线测速电机雷达,车载设备,雷达单元，采用频率为24.125GHz的微波

30、辐射到轨道，然后经过反射后被雷达传感器检测到。根据多普勒效应，将会发生随列车速度变化的频率漂移，由此检测实际列车速度和行驶距离，并且不受车轮空转/打滑的影响。结合测速电机，提高了 OBCU的定位精度。雷达采用列车首尾冗余配置。,二ATP子系统的功能,ATP子系统的功能,运行方向和后溜监督,速度和距离测量,车门监控与允许,防护点和超速监督,紧急制动激活与缓解,区域防护,列车完整性监督,站台门的监控,与联锁接口功能,紧急停车按钮,列车任务管理,ATP子系统的功能,点击添加标题,点击添加标题,标题,标题,测速电机,雷达,速度和距离测量,测速电机+雷达,应答器,应答器,ATP子系统的功能,点击添加标题

31、,点击添加标题,防护点POP,安全速度曲线VSP,前行列车的安全尾端加上后退误差（若前行列车已定位且运行在连续式通信级）；计轴器区段边界；与信号机位置相关的防护点；联锁安全距离的末端（若配置且监督安全距离）；其他的安全防护点，如车挡。,防护点和超速监督,安全速度曲线(VSP)是对列车所在轨道区段范围内绝对不能超过的速度极限。VSP是存储在线路数据库中的静态速度限制和由线路操作员设定的临时速度限制的最小值。,ATP子系统的功能,防护点和超速监督,ATP子系统的功能,点击添加标题,点击添加标题,标题,标题,区域防护,标题,点击添加标题,运行授权区域防护,临时限速防护,ITC级的区域防护,站台门运行

32、授权区域（PSD-RAUZ）,紧急停车授权区域（EMP-RAUZ）,WCU_ATP通过ATS中的相关指令设置和取消限速,在装备有ITC和CTC设备的ITC/CTC区域，对运行在,的列车，仅提供间接区域防护。间接区域防护由,WCU_ATP发给联锁的强制命令实现。,该强制命令禁止联锁将相应的主信号机设置为“通过”,显示，由此实现对相应区域的防护。,ATP子系统的功能,坡道上,车载子系统,运行方向和后溜监督再次紧急制动,ATP子系统的功能,车门监控与允许,一,车门监督,二,牵引解锁,三,车门允许操作,AM和SM模式下车载子系统授权,RM模式下车按门压开车启门授车权载断牵引,车门关闭车载激活牵引,故障

33、司机车门监督,ATP子系统的功能,紧急制动激活与缓解,激活条件,缓解配置,ATP子系统的功能,站台门的监控,安全停车,OBCU-WCU-ATP命令,WCU-ATP给PSD安全输出（开门）,车辆离站,OBCU给车发关门命令,WCU-ATP给PSD安全输出（关门）,ATP子系统的功能,列车完整性监督,列车自检,车载HMI,ATP子系统的功能,紧急停车按钮,所有站台配备紧急停车按钮来应对紧急情况。这些设备仅在线路预先定义的区域使用。紧急停车按钮的使用区域一般为站台周围，该区域在线路数据库中定义。紧急停车按钮为ATP轨旁计算机单元提供安全输入，用于计算列车的移动授权。如果激活紧急停车按钮，在预先定义的特定区域会有如下的反应：所有在该预先定义区域的列车得到一个速度为零的临时限速（也就是区域封锁），在相关区域的所有列车立即产生紧急制动。ATP轨旁计算机单元在该区域封锁的边界产生防护点。也就是说，再也没