新思齊地鐵與網絡第1頁，課件共27頁，創作于2023年2月融入我們生活的地鐵時代今天，在中國許多城市，都已經建成了地鐵交通線路，特別是北京、上海、廣州、深圳等大都市，地鐵交通線路已經成為人們生活不可缺少的一部分。1843年英國人皮爾遜為倫敦市設計了世界上最早的城市地鐵系統，1863年1月10日，世界公認的第一條地鐵，“大都會地區鐵路”正式開始營業。第2頁，課件共27頁，創作于2023年2月武漢地鐵2號線已于去年12月底開通試運行，在今后的五到十年間，會建成覆蓋全市的地鐵線路，極大的方便人們的生活，提升城市形象。武漢-地鐵元年第3頁，課件共27頁，創作于2023年2月地鐵運營的背后為了保證地鐵車輛、車站、票務、信號、電力等系統的正常運營，形成了一整套地鐵控制體系第4頁，課件共27頁，創作于2023年2月地鐵系統子系統車輛信號系統通信（有8-13個子系統組成）:(1)傳輸系統⑵專用無線通信系統⑶公務電話系統⑷專用電話系統⑸廣播系統⑹電視監視系統⑺時鐘系統⑻旅客向導系統⑽電源系統⑾公用傳輸系統⑿公用移動通信引入系統⒀公安、消防無線引入系統自動售檢票(AFC)電力綜合監控（SCADA)防災報警(FAS)設備監控(EMCS或BAS)電扶梯通風空調屏蔽門（安全門）通用機械（車輛段）綜合信息管理(MIS)給排水大屏幕系統TCC（路網管理中心），ACC（運營控制中心）地鐵大樓OA系統地鐵公安監控地鐵公安OA第5頁，課件共27頁，創作于2023年2月地鐵網絡拓撲圖系統分為車載網絡、軌道接入網絡、核心網絡和業務應用層4個部分第6頁，課件共27頁，創作于2023年2月地鐵網絡拓撲圖第7頁，課件共27頁，創作于2023年2月ATC系統（AutomaticTrainControl）列車自動控制系統，簡稱為ATC。在城市軌道交通中，主要通過它來保障行車安全。除了能確保列車運行的安全，防止追尾和沖突，還能提高運行效率，實現列車運行的信息化和自動化。

從功能上來說，ATC系統主要包括三個子系統：

列車自動監控系統，簡稱ATS。這是ATC的核心功能。它主要的作用，是對線路上運行的所有列車進行監督和管理，控制列車根據列車運行圖完成運營作業。

列車自動防護子系統，簡稱ATP，它主要的作用是防止列車追尾、沖突事故的發生，并控制列車的運行速度不超過允許的最高速度。

列車自動運行系統，簡稱ATO，主要的作用是實現列車自動駕駛，并使列車在設定的車站自動停車。第8頁，課件共27頁，創作于2023年2月ATC子系統之間的關系第9頁，課件共27頁，創作于2023年2月ATP系統示意圖ATP系統由車載設備、地上設備和控制中心組成。三方面進行實時信號反饋，最終向地鐵發出各種行車指令。ATP系統保證兩車之間有足夠的安全距離來避免追尾等事故的發生。第10頁，課件共27頁，創作于2023年2月基于通信的列車控制系統CBTC

（CommunicationbasedTrainControl）

運行中的列車需要實時向控制中心，匯報自己的位置和速度等運行參數，控制中心必須實時的為列車解算運行參數，并發送給列車。這種機制的實現，需要連續式雙向車地通信系統支持。一般將這種列車控制方式，稱為基于通信的列車控制（CBTC）。

也就是說，CBTC是用來實現ATC的。列車不間斷地向控制中心傳輸其位置、方向和速度等信息，控制中心根據列車的速度和位置動態，計算列車的最大制動距離。列車的長度加上這一最大制動距離，并在列車后方加上一定的防護距離，便組成了一個與列車同步移動的虛擬分區，保證列車的安全間隔。第11頁，課件共27頁，創作于2023年2月CBTC系統的分類固定閉塞制式：系統無法知道列車在分區內的具體位置,列車制動的起點和終點總在某一分區的邊界，為充分保證安全,必須在兩列車間增加一個防護區段,這使得列車間的安全間隔較大。準移動閉塞制式CBTC系統：通過采用報文式軌道電路輔之環線或應答器來判斷分區占用并傳輸信息，告知后續列車繼續前行的距離,后續列車可根據這一距離合理地采取減速或制動,從而改善列車速度控制,縮小列車安全間隔,提高線路利用效率。但準移動閉塞中后續列車的最大目標制動點仍必須在先行列車占用分區的外方,故并沒有完全突破軌道電路的限制。基于無線通信移動閉塞制式CBTC系統：通過車載設備和軌旁設備不間斷的雙向通信,控制中心可以根據列車實時的速度和位置動態計算列車的最大制動距離。列車的長度加上這一最大制動距離并在列車后方加上一定的防護距離,便組成了一個與列車同步移動的虛擬分區。由于保證了列車前后的安全距離,兩個相鄰的移動閉塞分區就能以很小的間隔同時前進,列車能以較高的速度和較小的間隔運行,從而提高運營效率。由于無線頻譜分配的問題，目前沒有很好的頻率點提供使用，業界都是使用WLAN技術進行承載CBTC信號系統第12頁，課件共27頁，創作于2023年2月CBTC的優點CBTC的突出優點是可以實現車—地之間的雙向通信，并且傳輸信息量大，傳輸速度快，很容易實現移動自動閉塞系統，大量減少區間敷設電纜，減少一次性投資及減少日常維護工作，可以大幅度提高區間通過能力，靈活組織雙向運行和單向連續發車，容易適應不同車速、不同運量、不同類型牽引的列車運行控制等等。在CBTC中不僅可以實現列車運行控制，而且可以綜合成為運行管理，因為雙向無線通信系統，既可以有安全類信息雙向傳輸，也可以雙向傳輸非安全類信息，例如車次號、乘務員班組號、車輛號、運轉時分、機車狀態、油耗參數等等大量機車、工務、電務等有關信息。在CBTC應用中的關鍵技術是雙向無線通信系統、列車定位技術、列車完整性檢測等。在雙向無線通信系統中，在歐洲是應用GSM-R系統，但在美洲則用擴頻通信等其他種類無線通信技術。列車定位技術則有多種方式，例如車載設備的測速-測距系統、全球衛星定位、感應回線等。第13頁，課件共27頁，創作于2023年2月CBTC系統參數要求ParameterTypicalrange單個軌旁控制控制器能處理的最大的列車數量10到40列車測量的列車位置的分辨率±0.25to±6.25m在正常運行（非降級）情況時的列車位置測量精度±5to±10m在沒有站臺安全門的情況下，自動程序車站停車（ATO）的列車位置測量精度±0.25m(±10in)列車移動授權限制的分辨率±0.25to±6.25m用于ATP的列車速度測量分辨率±0.5to±2km/h用于ATP的列車速度測量精度±3km/h(±2mi/h)車到地的信息通信延時0.5s(nominal)（額定）地到車信息通信延時0.5s(nominal)（額定）軌旁CBTC設備反應時間0.07to1s(nominal)（額定）車載CBTC設備反應時間0.07to0.75s(nominal)（額定）溜車檢測標準0.5to2m零速檢測標準<1to<3km/hfor2s第14頁，課件共27頁，創作于2023年2月乘客信息系統-PIS系統（passengerinformationsystem）是依托多媒體網絡技術，以計算機系統為核心，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務的系統，使乘客通過正確的服務信息引導，安全、便捷地乘坐軌道交通。

PIS在正常情況下，提供乘車須知、列車到發時間、列時刻表、管理者公告、政府公告、出行參考等實時動態的多媒體信息；在火災、阻塞及恐怖襲擊等。非正常情況下，提供動態緊急疏散提示。在列車運行中車載設備要實時接收來自地面運營中心的節目，在列車車廂顯示屏上播出音視頻。同時通過車廂內監控攝像頭，監控旅客乘車情況，將監控視頻信息實時上傳至運營中心，作為管理部門安全決策的支持信息。第15頁，課件共27頁，創作于2023年2月乘客信息系統-PIS系統（passengerinformationsystem）PIS系統作為地鐵公司與乘客之間最直觀的信息交互平臺，所有實時播放的媒體流不能出現圖像馬賽克、聲音停頓的情況，這需要有線網絡、車地無線通信網均有足夠的帶寬和良好的QoS保障機制，同時網絡的可靠性要求也非常高，不能因為網絡的中斷導致PIS系統故障。

為了保障列車播放圖像的高清晰，目前PIS系統所需最低帶寬為8M（按MPEG2格式），考慮到車輛內部監控還需4M帶寬（每列車有多個攝像頭，同時只上傳兩路圖像），考慮突發流量的存在，因有25%的冗余，平均無線網帶寬應在15M以上，帶寬是保障圖像高質量的最基本要求。

為了滿足多輛列車同時接收賽事、股票等實時信息的轉播需求，列車PIS系統均要求支持組播技術，但由于列車在快速行駛過程中車載AP與軌旁AP存在漫游切換，而車載網絡卻無法及時感知這個過程，會依然試圖從原有軌旁AP接收數據，最終導致組播數據流的中斷，如何保障車輛移動過程中的組播報文不丟失，也是PIS系統成功應用的一個關鍵技術。

新建地鐵除了車站可采用IP監控，更可利用PIS系統車、地無線通信網的富裕帶寬，構建基于IP的車輛監控系統，地鐵控制中心和地鐵公安系統能及時發現車輛內的安全事故隱患并提前處理，確保列車行駛安全。以IP技術為核心，車輛監控和車站監控還可融合為一體化解決方案，實現調度系統、存儲系統、外置顯示系統等多種系統的共享和一體化管理，降低成本，提高監控效率。第16頁，課件共27頁，創作于2023年2月地鐵監控系統第17頁，課件共27頁，創作于2023年2月CBTC系統對網絡的要求指標名稱指標數據說明網絡帶寬1.3Mbps左右(包大小為64byte)根據項目需求情況網絡時延50ms以內根據項目需求情況流丟包率<1%根據項目需求情況鏈路切換時間（內部指標）<=50ms80KM/h速率移動第18頁，課件共27頁，創作于2023年2月PIS系統對網絡的要求指標名稱指標數據說明網絡帶寬15Mbps左右此業務帶寬主要作為系統能力，不作為業務規劃帶寬網絡時延50ms以內根據項目需求情況流丟包率<=1%根據項目需求情況鏈路切換時間（內部指標）<=50ms正常移動速率下第19頁，課件共27頁，創作于2023年2月WLAN與列車控制業務目標在車輛高速移動時，車載AP將動態地和軌旁軌旁AP建立無線鏈路動態鏈路切換算法是實現低丟包率和保證吞吐的關鍵。基本原理重用802.11s草案規定的鏈路建立、安全認證等過程；預先建立多條冗余鏈路，用主鏈路進行數據轉發，其余鏈路作為備用；采用多個控制參數控制鏈路建立、主備鏈路切換過程；車載AP將不斷地評估各鏈路的信號質量。原則上，信號質量最優的鏈路作為主鏈路；主鏈路切換時，車載AP將代車載上的終端發送地址更新報文，以觸發軌旁AP更新轉發表項。第20頁，課件共27頁，創作于2023年2月WLAN設備軌旁機箱軌旁天線無線控制器WX6103軌旁APWA2210X-GEWA2220X-AGE第21頁，課件共27頁，創作于2023年2月軌旁機箱達到IP65防護標準，可直接在室外使用，也可耐隧道內的沖洗；充分考慮軌旁應用的規范性要求，AP、光纖終端盒等設備都可安裝內部，外部只有電纜/光纜；采用不銹鋼螺釘固定箱蓋，防止鎖固定形式的銹蝕問題；提供了兩種不同線徑防水接口，可兼容不同規格的線纜走線；可以固定在隧道壁或管線架上；機箱蓋采用上下結構，可利用自身重力關緊門，防止忘上鎖帶來的事故隱患第22頁，課件共27頁，創作于2023年2月軌旁天線型號SL14011E頻率范圍2400~2500MHz輸入駐波<1.5輸入阻抗50Ω增益15dBi前后比≥15dB極化形式垂直或水平垂直面波瓣寬度28±3°水平面波瓣寬度30±3°最大功率100W輸入接口N型陰頭雷電保護直流接地長度545mm重量753g支撐桿Φ35~Φ50mm工作溫度-40℃~+60℃注：目前只有2.4GHz頻段的八木天線。

隧道壁安裝架

地面抱桿（工程方提供）安裝第23頁，課件共27頁，創作于20