CTCS-3級列控系統概述課件(PPT 59頁)

1、CTCS-3級列控系統概述1.第1頁，共59頁。CTCS-3級列控系統概述 目錄2.第2頁，共59頁。一、系統背景客運專線系統構成客運專線系統構成工務工程牽引供電通信信號動車組運營調度客運服務維修體系票務系統旅客服務系統市場營銷策劃客運組織管理路基工程軌道工程橋梁工程站場工程隧道工程運行管理車輛管理供電管理綜合維修客運調度運輸計劃牽引系統制動系統列車網絡系統總 成車 體轉 向 架供電系統變電系統接觸網系統遠程監(jiān)控系統電力系統列控系統聯鎖系統集中監(jiān)測系統調度集中系統通信系統 工務工程、動車組和列控系統是客運專線系統的三大核心技術。 列控系統是保證高速列車運行安全、有序、高效的關鍵。3.第3頁，共

2、59頁。 列控系統是確保行車安全的信號系統，包括地面設備和車載設備。 地面設備提供線路信息、目標距離和進路狀態(tài)。 車載設備生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線。一、系統背景列控系統4.第4頁，共59頁。一、系統背景國外列控系統 法國TVM300/TVM430 日本數字ATC 德國LZB/FZB 歐洲ETCS5.第5頁，共59頁。一、系統背景國內列控發(fā)展 機車信號、自動停車和無線列調 UM71與TVM300 LSK系統與LCF系統 LKJ + 機車信號 ZPW-2000A與主體機車信號 歐洲大容量點式應答器6.第6頁，共59頁。一、系統背景中國列車運行控制系統 參照開放、統一的歐洲列車運行控制系統（

3、ETCS）規(guī)范和國外高速鐵路列控系統運用經驗，結合我國鐵路運輸特點，遵循全路統一規(guī)劃的原則，鐵道部確定構建符合中國國情路情的中國列車運行控制系統（CTCS）技術體系。7.第7頁，共59頁。一、系統背景CTCS等級基于無線信息傳輸，機車乘務員憑車載信號行車 。用于300-350km/h線路。CTCS-3CTCS-2CTCS-0CTCS-1基于應答器和軌道電路信息傳輸，機車乘務員憑車載信號行車。已應用于200-250km/h線路。由主體機車信號和安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成。由通用機車信號和運行監(jiān)控記錄裝置構成。既有線現狀 。CTCS-4基于無線通信傳輸平臺，取消軌道電路，實現虛擬閉塞或移動閉塞。未

4、來發(fā)展方向。8.第8頁，共59頁。一、系統背景中國列車運行控制系統9.第9頁，共59頁。一、系統概述C3系統列控技術平臺 基本原則和指導思想：按照全路一張網的原則規(guī)劃列控系統的技術平臺；技術平臺要實現300-350km/h客運專線、200-250km/h新建鐵路和既有提速線路的互聯互通；列控技術平臺的確定考慮技術的先進成熟、經濟實用、可靠。 列車控制系統是高速鐵路的關鍵技術之一，是鐵路運營的安全保障。 在我國300km/h及以上客運專線上選用CTCS3(CTCS3/CTCS2)列控系統作為全路統一技術平臺體系，其中CTCS3列控系統保證高速動車組的運行安全，CTCS2列控系統用來兼容既有動車組

5、上線運行，并作為CTCS3列控系統的后備系統； 通過集成創(chuàng)新和對引進技術的消化吸收實現系統集成再創(chuàng)新，建立符合中國國情路情的、具有自主知識產權的、世界一流水平的高速鐵路列車控制技術體系。 10.第10頁，共59頁。一、系統背景C3系統構建 依托武廣、鄭西、廣深港等客運專線工程建設，通過引進列控系統關鍵技術，聯合設計、聯合開發(fā)、聯合攻關，并結合成功應用的CTCS-2級技術，構建具有自主知識產權的CTCS-3級列控系統。11.第11頁，共59頁。一、系統背景用戶需求我國300-350km/h客運專線及高速鐵路已確定采用CTCS-3級列控系統作為統一技術平臺。12.第12頁，共59頁。一、系統背景當

6、前國內現狀 秦沈客專 第六次提速 京津城際 合寧、合武、石太，廣珠、達成、溫褔、甬臺溫、福廈、海南東環(huán)、昌九、成灌等 武康、武九等 武廣、鄭西、廣深港、滬寧、滬杭、哈大等13.第13頁，共59頁。CTCS-3級列控系統概述 目錄14.第14頁，共59頁。二、C3系統技術方案動畫演示CTCS-3級列控系統動畫演示15.第15頁，共59頁。 車站聯鎖無線閉塞中心（RBC）臨時限速系統（TSRS）列車位置、速度信息限速信息進路信息軌道電路占用信息速度曲線列車位置、速度信息行車許可列車位置、速度信息二、C3系統技術方案控車原理16.第16頁，共59頁。速度曲線時速(km/h)目標停車點二、C3系統技術

7、方案控車原理17.第17頁，共59頁。二、C3系統技術方案系統構成 在CTCS-2級列控系統的基礎上，地面增加RBC設備，車載設備增加GSM-R無線電臺和信息接收模塊，實現基于GSM-R無線網絡的雙向信息傳輸，構成CTCS-3級列控系統，用于300-350km/h客運專線和高速鐵路。列控系統地面設備列控系統車載設備18.第18頁，共59頁。二、C3系統技術方案系統構成地面設備增加無線閉塞中心RBC、GSM-R無線通信網絡。車載設備增加GSM-R無線通信單元及天線。RBC向列車提供行車許可。車地實現連續(xù)、雙向、大容量、唯一信息傳輸。使用臨時限速服務器管理臨時限速臨，限速靈活設置，實現任意位置、長

8、度和數量的臨時限速設置。RBC為CTCS-3提供行車許可CTC車站聯鎖道岔信號機列控中心車載設備應答器軌道電路RBCGSM-R室內設備速度曲線GSM-R無線通信模塊及天線TSRS19.第19頁，共59頁。二、C3系統技術方案系統結構CTCS-3級列控系統總體結構包括：地面設備、車載設備、GSM-R無線通信網絡、信號數據傳輸網絡四部分。20.第20頁，共59頁。二、C3系統技術方案車載設備車載設備由車載安全計算機（VC）、GSM-R無線通信模塊（RTM）、軌道電路信息接收單元（TCR）、應答器信息接收模塊（BTM）、記錄器（JRU）、人機界面（DMI）、列車接口單元（TIU）等組成。 21.第2

9、1頁，共59頁。二、C3系統技術方案無線閉塞中心RBC設備采用硬件安全比較冗余結構，包括：無線閉塞單元（RBU）、協議適配器（VIA）、RBC維護終端、司法記錄器（JRU）、ISDN服務器、RBC本地終端和交換機等設備組成。 22.第22頁，共59頁。二、C3系統技術方案臨時限速系統臨時限速系統采用硬件安全比較冗余結構，包括：臨時限速服務器、臨時限速操作終端、臨時限速維護終端等設備組成。 23.第23頁，共59頁。二、C3系統技術方案列控中心列控中心采用硬件安全比較冗余結構，包括：冗余電源、主機單元、輸入輸出接口單元、通信接口單元和監(jiān)測維護終端等設備組成。 24.第24頁，共59頁。二、C3系

10、統技術方案ZPW-2000AZPW-2000A無絕緣軌道電路，增加通信接口板，實現與列控中心接口通信，通過CAN通信向列控中心提供軌道占用狀態(tài)，并從列控中心接收編碼信息。 25.第25頁，共59頁。二、C3系統技術方案應答器應答器與LEU設備應答器布置報文定義26.第26頁，共59頁。二、C3系統技術方案GSM-R網絡GSM-R采用單網交織的冗余覆蓋方案。由移動交換中心 （MSC）、基站控制器（BSC）、基站（BTS）、光傳輸設備（OTE）、移動終端（MT）、碼型轉換和速率適配單元（ TRAU）等組成。27.第27頁，共59頁。二、C3系統技術方案信號數據傳輸網信號數據傳輸網絡信號監(jiān)測數據通信

11、以太網調度集中(CTC)數據通信以太網信號系統安全數據網信號數據傳輸網絡實現無線閉塞中心（RBC）、調度集中（CTC）、聯鎖、列控中心（TCC）、監(jiān)測系統間的信息傳輸。28.第28頁，共59頁。二、C3系統技術方案信號安全數據網29.第29頁，共59頁。二、C3系統技術方案系統結構生成C3行車許可RBC應答器發(fā)送線路參數、臨時限速接收列車位置、速度等信息定位和等級轉換等信息發(fā)送線路參數和臨時限速等信息實現車-地面之間連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸GSM-R網絡生成連續(xù)速度控制曲線，監(jiān)控列車安全運行車載設備軌道電路實現列車占用檢查發(fā)送行車許可信息，滿足后備系統的需要發(fā)送列車位置、速度等信息控制軌道電

12、路發(fā)碼TCC控制有源應答器報文發(fā)送區(qū)間閉塞與方向控制等臨時限速管理TSRS30.第30頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要技術原則（1）CTCS-3級列控系統滿足運營速度350km/h、最小追蹤間隔3分鐘的要求。（2）CTCS-3級列控系統滿足正向按自動閉塞追蹤運行，反向按自動站間閉塞運行的要求。（3）CTCS-3級列控系統滿足互聯互通的運營要求。（4）CTCS-3級列控系統車載設備采用目標距離連續(xù)速度控制模式、設備制動優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運行。31.第31頁，共59頁。二、 C3系統技術方案主要技術原則（5）CTCS-2級作為CTCS-3級的后備系統。無線閉塞中心或無線通信故障時，CTC

13、S-2級列控系統控制列車運行。（6）全線無線閉塞中心（RBC）設備集中設置。（7）GSM-R無線通信覆蓋包括大站在內的全線所有車站。（8）動車段及聯絡線均安裝CTCS-2級列控系統地面設備。32.第32頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要技術原則（9）300km/h及以上動車組不裝設列車運行監(jiān)控裝置（LKJ）。（10）在300km/h及以上線路，CTCS-3級列控系統車載設備速度容限規(guī)定為超速2km/h報警、超速5km/h觸發(fā)常用制動、超速15km/h觸發(fā)緊急制動。（11）無線閉塞中心（RBC）向裝備C3車載設備的列車、應答器向裝備C2車載設備的列車分別發(fā)送分相點信息，實現自動過分相。33.

14、第33頁，共59頁。車載設備9種主要工作模式休眠模式(SL)完全監(jiān)控模式 (FS)部分監(jiān)控模式(PS)目視行車模式(OS)引導模式(CO)調車模式(SH)待機模式(SB)隔離模式(IS)機車信號模式(CS)二、C3系統技術方案主要工作模式34.第34頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要工作模式（1）完全監(jiān)控模式（FS） 當車載設備具備列控所需的全部基本數據（包括列車數據、行車許可和線路數據等）時，列控車載設備生成目標距離連續(xù)速度模式曲線，監(jiān)控列車安全運行；并通過人機界面（DMI）顯示列車運行速度、允許速度、目標速度和目標距離等信息。（2）部分監(jiān)控模式（PS） CTCS-2級后備系統使用的模式

15、。當車載設備接收到軌道電路允許行車信息，而缺少應答器提供的線路數據時，列控車載設備產生一定范圍內的固定限制速度，監(jiān)控列車安全運行。35.第35頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要工作模式（3）目視行車模式（OS） 列控車載設備顯示禁止信號、列車停車后又需繼續(xù)運行時，根據行車管理辦法（含調度命令），經司機操作并確認后，列控車載設備按固定限制速度40km/h監(jiān)控列車運行，司機每確認一次列車可運行一定距離（300m）或一定時間（60s）。 （4）調車模式（SH） 調車作業(yè)時，牽引運行限制速度40km/h。 車載設備可采用自動轉換或人工轉換方式進入調車模式。 自動轉換方式：車站聯鎖辦理調車進路，無線

16、閉塞中心（RBC）向車載設備提供行車許可，車載設備按調車限制速度控車；人工轉換方式：司機選擇調車模式，車載設備按調車限制速度控車。 36.第36頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要工作模式（5）引導模式（CO） 當鎖閉進路中存在不能檢查列車占用的軌道區(qū)段時，車載設備根據地面設備提供的行車許可生成目標距離連續(xù)速度模式曲線，并通過人機界面（DMI）顯示列車運行速度、允許速度、目標速度和目標距離等，監(jiān)控列車運行，司機負責在列車運行時檢查軌道占用情況。 （6）待機模式（SB） 當列控車載設備上電/喚醒時，執(zhí)行自檢和外部設備測試正確后自動處于待機模式，設備監(jiān)控列車不允許移動。 當司機開啟駕駛臺時，處于

17、待機模式的列控車載設備可通過人機界面（DMI）、GSM-R無線通信、軌道電路、應答器傳送列控信息。 37.第37頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要工作模式（7）隔離模式（IS） 在停車情況下，經操作使列控車載設備制動功能停用，在該模式下，車載設備不承擔任何行車安全責任。列控車載設備正常工作時應能夠監(jiān)測隔離開關狀態(tài)。 （8）機車信號模式（CS） 當列車運行到地面未安裝CTCS-3級/CTCS-2級列控系統設備的區(qū)段時，根據行車管理辦法（含調度命令），經司機操作后，列控車載設備生成固定限制速度80km/h，并顯示機車信號。 38.第38頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要工作模式（9）休眠模

18、式（SL） 非本務車載設備的工作模式。在模式下，車載設備不負責列車安全防護功能，但執(zhí)行列車定位、級間轉換、測速測距等功能。 39.第39頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景注冊與啟動進出動車段級間轉換行車許可自動過分相調車停車與注銷降級情況臨時限速重聯與摘解人工解鎖 進路特殊進路RBC切換災害防護40.第40頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（1）注冊與啟動包括以下過程： 設備上電：車載設備上電并自檢后進入待機模式。 列車喚醒：司機打開駕駛臺，人機界面（DMI）提示司機輸入司機號。 列車注冊：在CTCS-3級區(qū)段，車載設備建立與無線閉塞中心（RBC）的通信會話，并將相關信

19、息注冊到RBC。 列車數據輸入：司機輸入列車數據，車載設備將列車數據傳送給RBC，并要求RBC回執(zhí)。 準備發(fā)車：司機按壓車載設備開始工作按鈕，車載設備投入正常工作。 列車啟動：司機按“啟動”鍵，車載設備向RBC申請行車許可。 列車注銷：司機關閉控制臺，車載設備終止與RBC的通信，RBC注銷列車的注冊信息。 關閉電源：關閉電源后，車載設備只保存CTCS-3級/CTCS-2級的工作等級信息和連接RBC所需的信息。 41.第41頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（2）進出動車段 出動車段：在動車段內按CTCS-2級的部分監(jiān)控模式運行，通過出站口的應答器組并得到相應的信息后，在聯絡線按CT

20、CS-2級的完全監(jiān)控模式運行，模式轉換自動進行; 入動車段：在聯絡線按CTCS-2級的完全監(jiān)控模式運行； 動車段內：在動車段內按CTCS-2級調車模式運行。42.第42頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（3）級間轉換正常的級間轉換在轉換區(qū)域自動進行；特殊情況下，停車后由司機進行級間轉換。 級間轉換區(qū)域內的轉換命令由RBC/應答器提供。在轉換點設置應答器組、在轉換點前方適當距離設置預告應答器組。43.第43頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景C3進入C2動畫演示44.第44頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景C2進入C3動畫演示45.第45頁，共59頁。二、C3系

21、統技術方案主要運營場景（4）行車許可 描述運營條件正常的情況下列車獲得行車許可，監(jiān)控列車運行的過程。發(fā)車進路、接車進路和通過進路：調度集中（CTC）辦理列車進路，聯鎖根據進路信息和軌道電路狀態(tài)向RBC發(fā)送信號授權（SA），RBC根據信號授權和列車位置生成行車許可（MA），并將行車許可發(fā)送給車載設備。 站間運行：聯鎖根據軌道電路狀態(tài)向RBC發(fā)送信號授權（SA）， RBC根據信號授權和列車位置生成行車許可（MA），并將行車許可發(fā)送給車載設備。46.第46頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（5）RBC切換在RBC邊界前方及邊界點設置預告應答器和切換應答器。 RBC1從RBC2獲得進路信息

22、，生成延伸到RBC2管轄范圍的行車許可； 另一個GSM-R車載移動電臺與RBC2建立通信； 列車通過預告應答器和切換應答器，RBC切換自動完成：列車受到RBC2的控制，車載設備終止與RBC1的通信； 車載設備從RBC2接收到新的行車許可。 47.第47頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（6）自動過分相 當列車運行到距分相點前一定距離時，無線閉塞中心（RBC）/應答器向列車發(fā)送前方被激活的分相點信息，包括：至分相點距離、分相區(qū)長度等。 車載設備接收到過分相點信息后，傳送給自動過分相裝置。48.第48頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（7）重聯與摘解 列車重聯：行車人員辦理

23、調車進路，車載設備使用調車/目視行車模式監(jiān)控列車。列車B停在位置1，按調車/目視行車模式運行至位置2，然后運行至位置3，與列車A聯掛，組成一列列車。 列車摘解：把重聯列車分成兩列列車。摘解后的兩列列車可以同向行駛、也可以背向行駛、或者轉線。49.第49頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（8）臨時限速 在調度中心設置臨時限速 調度員通過臨時限速操作終端設置臨時限速命令； 臨時限速命令分別下達給相關的無線閉塞中心（RBC）和列控中心（TCC）； 分別通過GSM-R無線通信和有源應答器為列車提供臨時限速信息，實現對CTCS-3級系統及后備系統的臨時限速的控制。50.第50頁，共59頁。二

24、、C3系統技術方案主要運營場景（9）降級情況 行車人員的非正常操作：取消已經辦好的進路，防護信號關閉，如果列車未進入接近區(qū)段，則立即取消進路，如果列車已進入接近區(qū)段，則延時規(guī)定時間后自動解鎖進路。 軌旁設備故障：軌道電路非正常占用、道岔失去表示等。列車應在故障區(qū)段前停車2分鐘，司機確認轉目視行車模式。列車運行至正常的區(qū)段，自動轉換成完全監(jiān)控模式。 子系統故障：如RBC故障、無線通信中斷等。列車將繼續(xù)以先前收到的行車許可運行，直至T_NVCONTACT后，如果故障仍未恢復，列車將實施最大常用制動。當速度低于CTCS-2級的允許速度時自動轉換到CTCS-2級控車；當故障消除并具備CTCS-3級控車

25、條件時，自動轉換到CTCS-3級控車。 51.第51頁，共59頁。二、C3系統技術方案主要運營場景（10）災害防護列控系統預留了下列災害防護的接口：風、雨、雪的災害防護：采用臨時限速的方法，確保列車運行安全。 塌方、落物的災害防護：通過災害監(jiān)測系統（非信號設備）及時監(jiān)測出事件的發(fā)生，通過災害報警開關接點條件直接將信息傳送給管轄事發(fā)地點范圍的車站聯鎖和列控中心，然后由RBC控制列車及時停車。 車站站臺緊急情況防護：車站站臺設置緊急防護開關，當車站出現緊急情況（如：落物）時，相關人員觸發(fā)防護開關，防護裝置將報警信息傳送給相應的車站聯鎖和列控中心，控制列車及時停車。 52.第52頁，共59頁。二、C

26、3系統技術方案工程設計原則（1）區(qū)間軌道電路 區(qū)間采用計算機編碼控制的ZPW-2000系列無絕緣軌道電路。 軌道電路的正常碼序為：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU。（2）站內軌道電路 復雜大站：正線及股道采用與區(qū)間同制式的、計算機編碼控制的ZPW-2000系列有絕緣軌道電路，其它區(qū)段采用25Hz軌道電路。 一般車站：全站采用與區(qū)間同制式的、計算機編碼控制的 ZPW-2000系列有絕緣軌道電路。53.第53頁，共59頁。二、C3系統技術方案工程設計原則（3）閉塞分區(qū)的劃分 閉塞分區(qū)長度原則上按照不少于2000m進行設計，滿足350km/h速度、3分鐘列車追蹤運行的要求。（4）安全防護距離 根據客運專線股道有效長度