武廣高鐵CTCS3列控系統(tǒng)-兄弟會

Time:April.2013武廣高鐵CTCS-3級列控系統(tǒng)2010級電力機(jī)車2013、04、03制作：兄弟會目錄一、CTCS-3級列控制系統(tǒng)概述二、武廣高鐵四、GSM-R在武廣高鐵中的簡介及應(yīng)用三、GSM-R簡介五、GSM-R網(wǎng)絡(luò)在武廣高鐵中的特殊功能六、武廣客運(yùn)專線CTCS-3調(diào)度通信集成創(chuàng)新方案CTCS-3級列控系統(tǒng)概述解說—馮洋

CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)包括地面設(shè)備和車載設(shè)備。地面設(shè)備：無線閉塞中心（RBC）,列控中心（TCC），ZPW-2000（UM）系列軌道電路，應(yīng)答器（含LEU），GSM-R通信接口等。CTCS-3級列控系統(tǒng)概述車載設(shè)備：車載安全計(jì)算機(jī)（VC），GSM-R無線通信單元（RTU），軌道電路接受單元（TCR），應(yīng)應(yīng)答器信息接收模塊（BTM），記錄單元（JRU/DRU），人機(jī)界面（DMI），列車接口單元（TIU），測速模塊，司法記錄器等。CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如下。武廣高鐵解說—文懷民武廣高鐵信號系統(tǒng)簡介武廣高速鐵路（簡稱武廣高鐵）信號系統(tǒng)由CTCS3級列控系統(tǒng)(C3)、CTCS2級列控系統(tǒng)(C2)（備用）、DS6K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度集中控制系統(tǒng)(CTC)、信號集中監(jiān)測系統(tǒng)、信號電源系統(tǒng)等組成。C3基于GSM-R無線通信實(shí)現(xiàn)車一地信息雙向傳輸、無線閉塞中心(RBC)生成行車許可，軌道電路實(shí)現(xiàn)列車占用檢查，應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車定位，滿足300--350km／h運(yùn)行速度、最小運(yùn)行間隔3min的列車運(yùn)營要求，并具備C2功能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。GSM-R（GSMforRailways）系統(tǒng)是專門為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)。它在GSMPhase2+的規(guī)范協(xié)議的高級語音呼叫功能，如組呼、廣播呼叫、多優(yōu)先級搶占和強(qiáng)拆業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，加入了基于位置尋址和功能尋址等功能，適用于鐵路通信特別是鐵路專用調(diào)度通信的需要。主要提供無線列調(diào)、編組調(diào)車通信、區(qū)段養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)通信、應(yīng)急通信、隧道通信等語音通信功能，可為列車自動控制與檢測信息提供數(shù)據(jù)傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務(wù)。GSM-R系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)（OSS/BSS）和終端設(shè)備等四個部分。具體的實(shí)際應(yīng)用：廈深高鐵、廣深港高鐵、青藏線、大秦線、膠濟(jì)線、武廣線、鄭西線、新豐鎮(zhèn)編組站、石太線、合寧線、合武線、京津城際線,京滬高鐵等。GSM-R簡介主要功能1）、調(diào)度通信功能：包括列車調(diào)度通信、貨運(yùn)調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他調(diào)度及專用通信、站場通信、應(yīng)急通信、施工養(yǎng)護(hù)通信和道口通信等。2）、車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息的傳送功能：它可通過基于GSM-R電路交換技術(shù)的數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用GPRS方式來實(shí)現(xiàn)。3）、調(diào)度命令傳送功能：鐵路調(diào)度命令是調(diào)度所里的調(diào)度員向司機(jī)下達(dá)的書面命令。采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道傳輸調(diào)度命令無疑將加速調(diào)度命令的傳遞過程，提高工作效率。4）、列車尾部裝置信息傳送功能：將尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)反饋傳輸通道納入GSM-R通信系統(tǒng)，可以方便地解決尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)傳輸問題。5）、調(diào)車機(jī)車信號和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能：提供調(diào)車機(jī)車信號和監(jiān)控信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和多臺車載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，并能夠存儲進(jìn)入和退出調(diào)車模式的有關(guān)信息。6）、列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能：采用GSM-R通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車地間雙向無線數(shù)據(jù)傳輸，提供車地之間雙向安全數(shù)據(jù)傳輸通道。7）、區(qū)間移動公務(wù)通信：在區(qū)間作業(yè)的水電、工務(wù)、信號、通信、供電、橋梁守護(hù)等部門內(nèi)部的通信，均可以使用GSM-R作業(yè)手持臺，作業(yè)人員在需要時(shí)可與車站值班員、各部門調(diào)度員或自動電話用戶聯(lián)系。緊急情況下，作業(yè)人員還可以呼叫司機(jī)，與司機(jī)建立通話聯(lián)絡(luò)。8）、應(yīng)急指揮通信話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用GSM-R無線傳輸信息的優(yōu)點(diǎn)1）、在各種列車混跑的區(qū)間，由于軌道電路信息量的局限，無法向列車傳遞軌道電路長度信息；而GSM-R的信息量大，足以傳輸前方列車的距離信息，可以構(gòu)成列車速度、線路參數(shù)改變的優(yōu)化列車間隔。2）、對于無線控制系統(tǒng)來說，列車速度提高或制動性能的改善，對應(yīng)的僅是程序參數(shù)的改變，系統(tǒng)發(fā)展、完善十分簡單；3）、無線列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)由于無固定的閉塞分區(qū)長度，所以對于任何類型的列車都可以提高運(yùn)行速度；4）、GSM-R的應(yīng)用可以取消地面固定信號機(jī)及軌道電路，可以節(jié)省大量的安裝、維護(hù)費(fèi)用。GSM-R在武廣高鐵中的簡介及應(yīng)用

解說—段家珩GSM-R簡介：

GSM-R系統(tǒng)是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會和國際鐵路聯(lián)盟為歐洲新一代鐵路移動通信所開發(fā)的一套新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式無線通信系統(tǒng)。典型的GSM—R網(wǎng)絡(luò)是在沿路軌方向安裝定向天線，以形成沿軌的橢圓形小區(qū)；在話務(wù)量較大但對速度的要求較低的編組站內(nèi)采用扇行小區(qū)覆蓋；人口密度不高的低速路段和軌道交織處一般是無CTCS系統(tǒng)的農(nóng)村地區(qū)，采用全向小區(qū)覆蓋。

GSM-R工作頻率范圍為870-960MHz，同時(shí)，其上行頻率（移動臺發(fā)，基站收）為885-889MHz，下行頻率（基站發(fā)，移動臺收）為930-934MHz。武廣高鐵GSM-R系統(tǒng)概述武廣高鐵GSM-R系統(tǒng)概述2、無線網(wǎng)設(shè)計(jì)

（1）采用單網(wǎng)交織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（2）3套基站控制器BSC，武漢、長沙和廣州各1套

（3）滿足驗(yàn)收電平為95％的時(shí)間地點(diǎn)覆蓋概率下，8w的機(jī)車車載臺在增益為0dBi的機(jī)車車頂天線處（距軌面4m）所需的最小接收電平不低于-92dBm。該電平要求同樣適用于單點(diǎn)故障（單個BTS宕機(jī)、單個直放站宕機(jī)）的情況

（4）基站頻率配置：大站O4/O3，區(qū)間O2

（5）廣州樞紐設(shè)計(jì)考慮武廣、廣深港、廣珠各條線需求，是單網(wǎng)交織和普通單網(wǎng)的交接地，頻率配置難度較大。GSM-R的應(yīng)用(1).與以往鐵路通信系統(tǒng)不同的是，武廣高速鐵路GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的是單層交織冗余覆蓋技術(shù)。針對無線連接可能失效的問題，武廣高鐵采取采用單層交織冗余覆蓋。鐵路軌道沿線由一層無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋，同時(shí)，為可靠保證GSM-R網(wǎng)絡(luò)在非連續(xù)基站故障的情況下仍能正常工作，武廣高鐵在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，加密基站，使得兩相鄰基站的場強(qiáng)相互覆蓋到對方站址。(2).同樣，武廣高鐵采用了承載CTCS-3業(yè)務(wù)的GSM-R系統(tǒng)，以確保列車高速行車安全。如今，武廣高鐵采用GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)，從而創(chuàng)造了CRH3型動車運(yùn)行時(shí)速394公里的世界記錄，使其成為“中國速度”的象征。武廣高鐵GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖GSM-R網(wǎng)絡(luò)在武廣高鐵中的特殊功能

首先，GSM-R與普通GSM的主要區(qū)別在于GSM-R的工作頻率是在上行頻率與下行頻率的基礎(chǔ)上，分別向下延伸了4MHZ（上行頻率為885－889MHz（移動臺發(fā)，基站收），下行頻率為930－934MHz（基站發(fā)，移動臺收）。）同時(shí)也相應(yīng)引入了語音組呼叫、話音廣播、增強(qiáng)優(yōu)先級與強(qiáng)占等功能，以滿足鐵路運(yùn)行的特殊需要。另外也增加了功能尋址；調(diào)度模式；優(yōu)先級呼叫確認(rèn)等，從而更加有效的解決高速鐵路在運(yùn)行中的問題，保證列車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

其次，為滿足列車在平均時(shí)速為350km/h的情況下正常通信，提高了切換的成功率,適應(yīng)高速列車的運(yùn)行狀況，GSM-R系統(tǒng)也采用快速場強(qiáng)衰落切換,同步/予同步切換和基于速度有關(guān)的越區(qū)切換算法。武廣客運(yùn)專線CTCS-3調(diào)度通信集成創(chuàng)新方案

解說—楊少杰武廣客運(yùn)專線調(diào)度通信系統(tǒng)組網(wǎng)圖武廣客運(yùn)專線CTCS-3調(diào)度通信集成創(chuàng)新方案

武廣調(diào)度通信系統(tǒng)組網(wǎng)方案創(chuàng)新

武廣客運(yùn)專線調(diào)度通信由有線數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)和GSM—R移動通信系統(tǒng)組成，通過有線數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)的調(diào)度所交換機(jī)設(shè)備(FAS)與GSM-R核心網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備(MSC)互連，為客運(yùn)專線固定用戶與移動用戶之間提供可靠的調(diào)度通信業(yè)務(wù)，它對行車安全、提高運(yùn)輸效率和管理水平、改善服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)付突發(fā)事件提供了重要保證。武廣客運(yùn)專線有線調(diào)度系統(tǒng)是全路第一次在鐵路局調(diào)度所采用2套調(diào)度所調(diào)度交換機(jī)、同城異地設(shè)置、互為主備冗余配置，路局的主、備調(diào)度所交換設(shè)備分別與路局管轄內(nèi)車站調(diào)度交換設(shè)備組網(wǎng)，同時(shí)與路局的GSM—R核心網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備互連，實(shí)現(xiàn)有線與無線調(diào)度一體化互聯(lián)互通。武廣正線車站調(diào)度通信系統(tǒng)按4個2M環(huán)組網(wǎng)，其中武漢局主、備調(diào)度所調(diào)度交換機(jī)與沿線車站調(diào)度交換機(jī)組1個2M環(huán)：武漢調(diào)度所一武漢站一咸寧一赤壁北—武漢調(diào)度所；廣鐵集團(tuán)主、備調(diào)度所調(diào)度交換機(jī)與沿線車站調(diào)度交換機(jī)組3個2M環(huán)：廣州調(diào)度所一赤壁北一淚羅一長沙一衡陽東一廣州調(diào)度所、廣州調(diào)度所一衡陽東一郴州一樂昌一廣州北一廣州調(diào)度所、廣州調(diào)度所一廣州北一廣州南一廣州調(diào)度所。武廣客運(yùn)專線CTCS-3調(diào)度通信集成創(chuàng)新方案

在調(diào)度所設(shè)置調(diào)度臺，采用2M接口分別與主、備調(diào)度所調(diào)度交換機(jī)設(shè)備連接；在車站設(shè)置值班臺，采用2M接口與車站調(diào)度交換機(jī)設(shè)備連接；調(diào)度電話分機(jī)采用電纜實(shí)回線與車站調(diào)度交換設(shè)備連接。

武廣客運(yùn)專線運(yùn)輸調(diào)度指揮首次采用跨局、跨網(wǎng)方式進(jìn)行，是鐵路調(diào)度通信網(wǎng)支撐客運(yùn)專線區(qū)域化集中調(diào)度指揮和屬地化維護(hù)管理的第一次創(chuàng)新運(yùn)用。武廣客運(yùn)專線在武漢局調(diào)度所設(shè)置3個調(diào)度臺，通過傳輸系統(tǒng)提供的2M通道分別與主、備調(diào)度所調(diào)度交換機(jī)設(shè)備連接，按3個調(diào)度區(qū)段負(fù)責(zé)武漢至廣州南站(不含)間的運(yùn)輸調(diào)度指揮(其中，赤壁站(不含)至廣州南站屬于廣鐵集團(tuán)管轄范圍，是跨局、跨網(wǎng)區(qū)段