1

專題演講2011/4/29電子系

我國首次採用通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)之經驗分享

陳景池

gcchen@trts.dorts.gov.tw

2

學歷 :　 1.1983 台北工專電子工程科畢業 2.1988 技術學院電子工程系畢業 3.1990 取得台大電研所碩士

經歷 : 1.1987 高考電子類優等第一名 2.1988 進入台北捷運局服務 3.1990 取得電子技師 4.1996 取得第一屆消防設備師

現職 : 1.台北捷運局機電系統工程處副處

長 2.行政院工程會咨詢委員、專家

3

壹、關於捷運系統從系統控制觀點談捷運系統的基本分類通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的 關鍵

貳、如何讀好書、考好試、做好事情

參、 Q & A

從系統控制觀點談捷運系統的基本分類一、傳統固定式區間 (Fixed Block) 的捷運系統 台北捷運淡水線、新店線 、板南線 、新 莊及蘆洲線 、 信義松山線、原木柵線均 屬之

二、通訊式列車控制系統移動式區間 (

Moving Block) 的捷運系統 國內唯一完整的系統僅有文湖線

4

5

傳統固定式區間 (Fixed Block) 的理念：不論是以高速或低速駛近紅綠燈，各車相互間之最短距離都維持一個定值

通訊式列車控制系統移動式區間 ( MovingBlock) 的運作邏輯

以高速駛近紅綠燈，各車相互間之最短距離都維持一個較大的值

實際上停在紅綠燈前，各車相互間幾乎都是很小的距離

以低速駛近紅綠燈時，各車相互間之最短距離都維持一個較小的值

不同捷運系統的比較

55

6

傳統固定式區間 (Fixed Block)的簡介

車站3

車站4

行控中心

車站2

車站1

車站5

車站

N

.. ..

電聯車與道旁號誌傳送示意圖

號誌房

傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統

7註：摘自廠商資訊

車站 車站

傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統 ( 續 )傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統 ( 續 )

8註：摘自廠商資訊

傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統( 續 )傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統( 續 )

9註：摘自廠商資訊

10

通訊式列車控制 (CBTC)系統移動式區間 (Moving Block)捷運系統的原理

11

通訊式列車控制系統 (CBTC) 簡介

車站

車站

車站

車站

車站

車站

主控

站3

主控

站4

行控中心

主控

站2主控

站1 主控

站5 主控

站6

.. .. .. ..

12

在移動式區間的系統裡，並無固定的區間，所謂的區間是隨著列車所在的實際位置而移動，且區間的長度亦隨著實際所需的安全停車距離而隨時變動

在移動式區間的系統裡，列車所在的位置必須很精確且必須連續性的加以追蹤，以確保可以有安全且為最小的列車相互間距離

通訊式列車控制系統 (CBTC)簡介( 續 )

主控站行車監控單元

軌道上之基準點

列車－主控站間無線傳輸媒介為：軌道之洩波電纜或天線

●列車偵測基準點確認所在位置

●列車位置傳回主控站行車監控單元

●主控站傳送前方列車位置資訊給後方列車

軌道上之基準點 1313

通訊式列車控制系統 (CBTC)簡介( 續 )

行控中心

道旁設備 - 基準點 (Norming Point) 道旁設備 - 漏波電纜

道旁設備 - 列車識別標籤偵測器 (Tag

Reader)

道旁設備 - 光電轉換裝置 (EOCell)

14道旁 LOS 天線

15

基準點 (Norming Points)• 沿著軌道或導軌安裝的設施，其作用是 :

– 讓列車可重新校正它們行走後所累積的位置誤差– 讓列車可確認它們行走後的正確位置

後投影式狀態顯示板

閉路電視監視器

操作人員控制台

行控中心 16

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC) 成敗的關鍵

一、傳統固定式區間 (Fixed Block)的捷運系統，移

動的列車與固定的道旁之間係採用接觸式的軌 道電路傳輸資訊，且道旁與車站之間及車站與 行控中心之間都是採點對點式的通訊網路 ( 如 PCM、 SDH) ，穩定度高。

17註：摘自網路上資訊

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵 (續 )

二、因 CBTC系統須傳送大量資訊，故其通訊傳輸網

路系統選用網路式通訊，此網路式通訊是否穏

定且可靠成為系統成敗的關鍵。 鍵。

三、文湖線 CBTC系統所選用之網路式通訊系統，初

期係採用非同步傳輸模式 (ATM) ，其特點為：• 所有資料的傳輸改以小而且固定長度的封包來傳送 • 這種小而固定長度的封包就稱之為細胞• 每個細胞長度為 53個 Byte ，其中 5個 Byte 為標

頭， 48個 Byte 為資料

19

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵( 續 )

四、 ATM網路式通訊系統採封包交換，其傳輸過程如下

20

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵( 續 )

註：摘自網路上資訊

21

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵 (續 )五、文湖線網路式通訊系統初期所採用之非同步傳輸

模式 (ATM)，因各種通訊傳輸介面問題而極不穩定 ，且在發生問題後所需收斂時間極長或根本無法收

斂

22

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵( 續 )

六、為解決文湖線 ATM網路式通訊系統初期極不穩定之狀況，乃進行架構重組以減少所需收斂時間

23

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵( 續 )六、為徹底解決文湖線 ATM網路式通訊系統不穩定之狀況

，乃重新架設超高速乙太網路完全取代原有之 ATM網

路 ，不只加大網路頻寬，更大幅縮短所需收斂時間

原有之 ATM網路 新架設之超高速乙太網路

通訊式捷運列車控制系統 (CBTC)成敗的關鍵 (續 )

項次 比較之功能 原始 ATM 網絡系統

優化後之 ATM

網絡 新 GE網絡

1 網路架構 串 接 式（ Daisy-Chain

Architecture）

三 階 樹 狀（Core/Star）

三 階 樹 狀（Core/Star）

2 一般網路傳輸狀況下之故障收斂所需跳數

26 7 2~3

3 一般網路傳輸狀況下之故障收斂所需時間

140秒或更大 40秒或更大 0.04秒

4 採用的拓樸樹通訊協定 A公司的 FSTP A公司的 FSTP C 公 司 的

RPVST+

5 網路頻寬 155 Mbps 155 Mbps 1 Gbps

6 2 個網路交換器之間的網路頻寬

ESW1/ESW2

960 Mbps

ESW1/ESW2

960 Mbps

32 Gbps

7 一般網路傳輸狀況下之網路傳輸流量

9 Mbps 2-3 Mbps 2-3 Mbps

8 網路交換器是否具有當傳送、接收訊息不正常時自動 加 以 抑 制 之 功 能（UDLD）

無 無 有

25

貳、如何讀好書、考好試、做好事情1.凡事豫則立，不豫則廢2.立定目標，勇往直前3.任事要有熱忱，要言而有信，以同理 心與人相處，自然贏得敬重4.以北科大為榮，發揚北科大傳統精神

26

Q & A