地铁CBTC信号系统DCS子系统的设计与研究.doc

　　地铁CBTC信号系统DCS子系统的设计与研究 摘 要 随着我国城市社会经济的发展和城市化进程的加快，不少一二线城市交通拥堵状况日益严重，交通出行的供需矛盾也日益突出。城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，在缓解城市交通压力中起着举足轻重的作用。 CBTC (munications 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。不再依靠传统的轨道电路向车载设备传达信息，而是利用现代通信技术来实现车地双向通信实时传达列车定位控制信息，可大大缩短行车间隔，提高行车速度和运输效率。 数据通信系统（Data munications System, DCS）提供了CBTC系统内各子系统间，以及控制中心、车辆段、停车场、沿线车站和车地设备间的双向、可靠、安全的数据交换，是CBTC系统中的传输神经。 论文首先介绍选题的背景和意义，结合国内外研究现状，阐述DCS系统对于CBTC系统的重要性，提出我国正迫切的对CBTC各系统包括DCS系统进行关键技术研究和国产化改造的现实意义。设计研究DCS系统骨干环网和接入网的解决方案。车地无线双向通信是DCS系统的关键技术，分析主流无线通信技术和无线传输媒介应用的优缺点，提出适合地铁实际情况的 IN SUB 1绪论 1.1选题背景和意义 我国正处在快速经济发展和城市化进程加快期，城市的交通“堵，堵，堵”问题日益突出，严重影响广大人民群众的日常出行工作。城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点。世界各国普遍认识到：解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。 地铁信号系统是地铁运输系统中的核心安全系统，是地铁行车指挥调度依据列车时刻表和运力需求组织行车，并按一定闭塞方式来指挥行车安全和正点运营的重要设备系统，它是集行车安全，提高运输能力，和减小列车追踪间隔的自动控制和通信技术的总称。信号系统的发展也是衡量着一个国家轨道交通技术装备现代化发展水平的重要组成部分。 CBTC (munications Based Train Control)系统[1]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，不再依靠传统的轨道电路向车载设备传达信息，而是利用通信技术来实现车地双向通信实时传达列车定位控制信息。CBTC系统可以分为CBI计算机联锁系统、ATO列车自动驾驶系统、ATP列车自动防护系统、ATS列车自动监控系统以及DCS数据通信系统[26]。 CBTC系统中现阶段关键技术[8]有以下2种：1、列车定位技术。在传统信号系统中靠轨道电路或计轴设备（新型设备）固定分区来判断位置，该方法由于分区的固定大大影响了运行效率。CBTC系统能按照一定的牵引制动计算与前车的安全距离，来调整虚拟分区的长度，大大减少追踪间隔。 2、车地双向通信技术。系统初期多采用基于感应环线电缆的感应环线通信系统，其传输速率低，带宽低的特征已经不适应轨道交通CBTC信号系统的发展。随着无线通信技术的发展，CBTC系统也进入了全新发展阶段。特别是基于IEEE802.11标准的无线局域网技术的不断发展成熟，车地间的通信更加可靠，更加透明了。它不同于一般通信，对信息传输的实时性、准确性和安全性也有很高的要求。 DCS系统是CBTC系统中的传输神经，无线双向车地通信又是DCS系统的支柱，一旦发生无线故障，控制中心调度与控制信息中断，直接影响着CBTC系统的控制，导致列车运营晚点，降低运输效率。因此，数据通信技术的应用和持续改进必将大大提高CBTC系统的可用性，对地铁信号技术的发展起到积极促进的作用。 1.2国内外研究现状 CBTC系统起源于欧洲，已经在全世界推广使用，并成为列车控制系统发展的趋势。近年来，由于城市轨道交通的飞速发展，CBTC技术更是大量地应用于城市轨道交通上，我国现在已是城市轨道交通发展最快的国家[2]。 DCS系统是影响着CBTC系统的控制精度、效率和安全性的主要因素。一旦发生故障，势必会影响CBTC系统的控制，导致列车运营晚点，降低运输效率。欧美不少国家的地铁CBTC系统多数采用专用无线通信的数字集通信系统，是专为轨道交通开发的数字式的无线通信系统[20]。 国内信号系统CBTC技术起步虽然较晚，但是也正处于飞速发展时期[11]。到目前为止，开通的有北京4号线、机场线、广州APM线，但核心技术全部有外方掌握，设备均以进口设备为主，当然也包括DCS系统设备，无线传输无一例外都采用波导管技术，价格昂贵，后期保养维护成本高。 国内一些原有的运营线路也面临着CBTC大改造，因此市场需求量巨大，我国正迫切的对CBTC各系统进行关键技术研究和国产化的改造，来降低