1、课程内容,概论 交通控制系统基础 ITS的概念和关键技术 体系结构、研究领域 系统举例、标准化 综合智能交通系统（铁路、水运、航空）,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,1,第七章 综合智能交通系统,铁路智能交通系统 ERTMS (or ETCS) CARAT ITCS ATCS, PTC, PTS CTCS-3 多式联运（Intermodality）,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,2,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,3,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,4,CBTC (Communicatio
2、ns Based Train Control),ERTMS CARAT ITCS,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,5,ERTMS,参见WEBSITE http:/ Whats ERTMS Specifications General Architecture ERTMS Levels Level 1 (video) Level 2 (video) Level 3 (video) Projects,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,6,Whats ERTMS,ERTMS = ETCS + GSMR ETCS is the new control-
3、command system GSM-R is the new radio system for voice and data communication Together, they form ERTMS, the new signaling and management system for Europe, enabling interoperability throughout the European Rail Network. For more information on GSM-R, please visit: http:/gsm-r.uic.asso.fr/ http:/www
4、.gsm- 上官伟,7,ArchitectureTrackside equipment,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,8,ArchitectureTrainborne equipment,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,9,ArchitectureGSM-R Radio Communications,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,10,ERTMS Levels,The ERTMS system aims at two major functional aspects: Train Command/Control:
5、 Ensures safe operation of the trains in the network Traffic Management: Deals with the traffic and infrastructure management issues to enable the optimization of the capacity of the lines and the utilization of the fleet,3 reference system functional levels,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,11,ERTMS Lev
6、el1,Eurobalise without infill Overlay to Existing Signaling System. Movement Authorities through Eurobalise. Train Integrity & Position by Track Circuit.,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,12,ERTMS Level1,Eurobalise+infill with Eruoloop Overlay to Existing Signaling System. Movement Authorities through Eu
7、robalise. Train Integrity & Position by Track Circuit.,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,13,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,14,ERTMS Level2,Eurobalise+Euroradio(GSM-R) No more Trackside Signals Required.Movement Authorities through GSM-R. Train Position via Eurobalise. Train Integrity via Trackside RBC,2019
8、/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,15,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,16,ERTMS Level3,Eurobalise+Euroradio(GSM-R)+no train detection Movement Authorities through GSM-R. Train Position via Eurobalise. Train Integrity Onboard. Moving Block.,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,17,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,18,Features a
9、nd Benefits of ERTMS,Features: Interoperability Highest speeds up to 500 km/hr Automatic Train Protection (ATP) Smaller Headways Moving Block Operation (Level 3),Benefits: Major equipment reduction Better Assets Utilization Highest Level of Safety Possibility of More Trains per line Less Trackside e
10、quipment Higher Operational Throughput & Lower Cost,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,19,Kilometres of lines equipped and being equipped with ERTMS/ETCS level 1,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,20,Number of trains equipped and being equipped with ERTMS/ETCS level 1,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,21,Kilometres
11、of lines equipped and being equipped with ERTMS/ETCS level 2,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,22,Number of trains equipped and being equipped with ERTMS/ETCS level 1,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,23,CARAT (Computer And Radio Aided Train Control System),The differences of this system from the conventional
12、 signaling are as follows (Fig.2): The train position is detected on-board, and transmitted to the ground control system. The on-board system decides the permissible speed and the control timing of wayside equipment corresponding to the train location and speed. The form of radio communication betwe
13、en the ground control system and the on-board system is 1:n.,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,24,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,25,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,26,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,27,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,28,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,29,ITCS(增强型列车控制系统),ITCS (Incremental Train Control
14、 System) Main Characteristics of ITCS ITCS的主要特点 Train Speed Determination 判断列车速度 Train Location Determination 判断列车位置 Enforce Speed Limits (criteria) 执行速度限制 Overspeed Enforcement 超速防护 Predictive Braking Enforcement 实施预告性制动 Monitor & Enforce Signal Aspects (Speed limits) 监听及执行信号表示（限速） Basic Elements o
15、f ITCS ITCS的主要组成部分 Vital Wayside Controllers (VHLC) 安全型轨旁控制器VHLC Vital Virtual Block Controllers (RBC) 安全型虚拟区间控制器RBC Vital Onboard Train Controller (OBC) 安全型车载列车控制器OBC Wide Area Network 广域网络 Radio Network 无线网络 Centralized Traffic Control (CTC) Dispatching System (interface only) CTC调度中心（只与之接口）,2019/
16、3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,30,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,31,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,32,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,33,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,34,Vital Harmon Logic Controller 安全型逻辑控制器,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,35,OBC Block Diagram,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,36,Onboard Computer 车载计算机(O
17、BC),Break Pressure Switches 压力开关,Compact Locomotive Display 紧凑型机车显示器 (CLD),Speed Sensors (2) 速度传感器2,GPS Receiver (2) GPS接收器2,Onboard Computer 车载计算机 (OBC),2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,37,Onboard Computer 车载计算机OBC,The OBC contains 9 electronic modules. OBC 包含9个电子模块。 Each module must be installed in it
18、s correct position in the enclosure for the system to operate correctly.每个模块必须被安装在正确的位置，使之正常工作。,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,38,Onboard Communication Management Unit 车载通信管理单元,Serial interface to OBC OBC接口,Serial interface to GSM-R MRM GSMR 模块接口,Serial interface to HOTD HOTD接口,Power 74VDC 74伏直流电源,Ser
19、ial interface to LJK2000 LKJ2000接口,Indicators 指示灯 TEMP (Temperature) 温度 WATCH DOG 监视 HEALTH 健康,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,39,Compact Locomotive Display,LEDs Speed & Limit Target Speed Time To Penalty Distance To Target Target Type LCD,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,40,Basic Elements of an ITCS Syste
20、m,Vital Wayside Controllers (VHLC),Vital Virtual Block Controllers (RBC),Wide Area Network 广域网,CTC Dispatching System (interface only),Radio Network 无线网络,Vital Onboard Train Controller (OBC),2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,41,Train Position 列车定位,DGPS works by placing a GPS receiver at a known FIXED loc
21、ation (Station) . 将GPS接收器设置在一个已知的固定位置（车站），由此作为GPS差分站。 Since the receiver at the reference station knows its exact location, it can determine the errors in the satellite signals. 由于在参考车站的接收器知道自己的确切位置，它可以判断卫星信息的误差。,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,42,Train Position 列车定位（继续）,Using the signals received and
22、comparing these measured ranges to the actual ranges calculated from its known position, the difference between the measured and calculated range is the total error (differential correction). 采用收到的信号并将测量距离与实际距离（根据已知位置算得）相比较。比较所得到的差即为总误差（差分校准）。 A differential correction message is then transmitted to
23、 the Train, and the Train location is updated. 将差分校准消息发送至列车。列车位置被更新。,差分GPS数据,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,43,Train Position & Train Speed (continued) 列车定位&列车速度（续）,ITCS Positioning & Speed System Block Diagram （Locomotive) ITCS定位&速度系统框图（机车）,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,44,Vital Wayside Controller 安全型
24、轨旁控制器,Purpose: 目的【Vital Harmon Logic Controller (VHLC) 】 Control Power Operated Switch Machines 控制电力操纵的转辙机 Monitor Power Operated Switch Machines (Normal/Reverse) 监视电力操纵的转辙机（定位/反位） Monitor additional wayside devices as required 根据需求监控其他轨旁设备 Provide Signal Indications to RBC 向RBC提供信号显示 Receive Dispat
25、cher Requests and Send Dispatcher Indications 接收调度员请求和向调度员发送信号和转辙机显示 Provide Local & Remote access to Maintenance Management Terminal (MMT) 为MMT提供本地&远程访问 Recorded information 记录的信息 VHLC Statuses (modules, error logs etc) VHLC状态（模块，错误日志）,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,45,Vital Virtual Block Controller
26、安全型虚拟闭塞控制器,Purpose 目的【Radio Block Controller (RBC) 】 Monitors Train Movement (Track Occupancy) 监视列车运动（轨道占用） Fulfilling train controls in its control area (Signal Indications/speed, Track Blocks and Temporary Speed Orders and LOI Blocks) 在其控制区域内实施列车控制（信号机显示/速度，轨道封锁和临时限速指令及失去完整性封锁） Zone Controller Man
27、ages above tasks within a pre-specified area of track 区域控制器管理指定轨道区段俄上述任务 Communicates with adjacent RBCs Block information, Traffic direction, Track blocks in effect 与相邻RBC通信闭塞信息，交通方向，封锁的区段 Communicates with local VHLC at stations 与站内本地VHLC通信 Provides Remote Diagnostics 提供远程诊断 Provides DGPS informat
28、ion to trains 向列车提供差分GPS信息 Receives and maintains Track database 接收和维护轨道数据库,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,46,Wide Area Network 广域网络(WAN),The ITCS communication network utilizes Commercial-Off-The-Shelf (COTS) Internet Protocol (IP) routers connected to the customer supplied GSM-R Mobile Switching Cen
29、ter (MSC) equipment ITCS通信网络利用现货IP路由器连接至用户提供的GSM-R移动交换中心设备 The GSM-R network provides radio connectivity to all ITCS equipped trains. GSM-R网络向所有安装了ITCS的列车提供无线接入,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,47,Wide Area Network 广域网络,Connectivity to the ITCS equipment at each station is accomplished using the custome
30、r supplied fiber optic Synchronous Digital Hierarchy (SDH) communication system. 每个站的ITCS设备的连接利用用户提供的光纤SDH通信系统实现 COTS IP routers are connected via one or more 2.048 Mbps G.703 (E1) type interface(s) to customer supplied Add/Drop Multiplexers (ADM) 现货IP路由器通过1个或多个2.048Mbps 的G.703型接口连接至用户提供的分差复用器,2019/
31、3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,48,Radio Network 无线网络,Within the ITCS system, the data exchange between a train and a station RBC is fulfilled via a GSM-R radio data link. ITCS系统中，列车和车站RBC间的数据交换是通过GSM-R无线数据链路实现的,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,49,其它CBTC系统,AATC (Advanced Automatic Train Control) PTS (Precision
32、Train Separation) PTC (Positive Train Control) ,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,50,AATC (Advanced Automatic Train Control),FEATURES More precise train position data (pinpoints train location with an accuracy of 15 feet) Continuous speed control allows trains to operate at headways as low as 80 seconds
33、Lower system implementation costs Shorter installation times,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,51,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,52,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,53,ATACS System,ATACS (Advanced Train Administration and Communications System) Up to now, train location is detected by using track circuits. In
34、the IT-based train control system ATACS, train detects its locating by itself. Digital radio is used for bi-directional data transmission between the ground equipment and the train. The ground controller calculates limited movement authority based on the train locations which are sent from each trai
35、ns. The ground controller sent the limited movement authority to the train, and train creates the brake intervention curve based on it. The train reduces its speed according to it.,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,54,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,55,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,56,Comparison with current
36、 system,Controls train speed based on signal equipment along the line,Reduces speed automatically according to brake intervention curve,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,57,Comparison with current equipment,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,58,Onboard detecting the train location,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,
37、59,CTCS-3级列控系统,（1）CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。 （2）CTCS-3级列控系统将依托武广、郑西、广深港等客运专线和京沪高速铁路工程建设，通过引进ETCS-2级无线列控关键技术、结合成功应用的CTCS-2级技术，建立符合中国国情路情、具有自主知识产权的CTCS-3级列控技术体系。,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,60,CTCS-3级与ETCS-2级列控系统的区别,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,61,ETCS
38、-2级商业运营情况,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,62,C3工作原理,63,调度集中显示投影,车站联锁,无线闭塞中心（RBC）,行调指挥中心（CTC）,轨道电路,GSM-R,分界点,预告应答器,切换应答器,等级转换预告信息,立即执行等级转换,C3进入C2动画演示,C3与C2边界的 无线电场强覆盖,二、总体技术方案 运营规则,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,64,二、总体技术方案 运营规则,C2进入C3动画演示,分界点,预告应答器,切换应答器,等级转换预告信息,立即执行等级转换,C3与C2边界的 无线电场强覆盖,2019/3/23,北京交通大
39、学电子信息工程学院 上官伟,65,二、多式联运（Intermodality）,多式联运（Intermodality or Intermodalism, Intermoal Transportation ） 与运输系统效率化的关系 作为一种把铁路、水运、公路和航空等传统的单一的运输方式有机地结合起来，组成一个连贯的运输系统 以便更好地实现“门到门”运输，为旅客或货主提供经济、合理、迅速、安全、简捷的运输服务方式。,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,66,课程内容复习,交通概论 交通控制系统基础 ITS的概念 ITS关键技术 ITS体系结构（S/A） ITS研究领域 ITS系统举例、标准化 综合智能交通系统（铁路、水运、航空）,2019/3/23,北京交通大学电子信息工程学院 上官伟,67,
