CTCS-3級列控系統(tǒng)概述_20091211

1、CTCS-3CTCS-3級列控系統(tǒng)概述級列控系統(tǒng)概述北京全路通信信號研究設計院北京全路通信信號研究設計院2009.122009.12 一、系統(tǒng)背景列控系統(tǒng)一、系統(tǒng)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。未來發(fā)展方向。一、系統(tǒng)概述C3系統(tǒng)列

2、控技術平臺一、系統(tǒng)背景用戶需求 車站聯鎖車站聯鎖無線閉塞中心無線閉塞中心（RBC）臨時限速系統(tǒng)臨時限速系統(tǒng)（TSRS）列車位置、速度信息列車位置、速度信息限速信息限速信息進路信息進路信息軌道電軌道電路路占用信占用信息息速度曲線速度曲線列車位置、速度信息列車位置、速度信息行車許可行車許可列車位置、速度信息列車位置、速度信息二、C3系統(tǒng)技術方案控車原理速度曲線速度曲線時速(km/h)目標停車點目標停車點二、C3系統(tǒng)技術方案控車原理二、C3系統(tǒng)技術方案系統(tǒng)構成 應答器應答器調度集中調度集中CTCGSM-R無線網絡無線網絡無線閉塞中心無線閉塞中心（RBC）列控中心列控中心LEU車站聯鎖車站聯鎖ZPW-

3、2000軌道電路軌道電路軌道電路天線軌道電路天線應答器天線應答器天線速度傳感器速度傳感器雷達傳感器雷達傳感器TSR服務器服務器列控系統(tǒng)列控系統(tǒng)地面設備地面設備列控系統(tǒng)列控系統(tǒng)車載設備車載設備二、C3系統(tǒng)技術方案系統(tǒng)構成 地面設備增加無線閉塞中心地面設備增加無線閉塞中心RBC、GSM-R無線通信網絡。無線通信網絡。 車載設備增加車載設備增加GSM-R無線通信單元及無線通信單元及天線。天線。 RBC向列車提供行車許可。向列車提供行車許可。 車地實現連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸。車地實現連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸。 使用臨時限速服務器管理臨時限速臨，使用臨時限速服務器管理臨時限速臨，限速靈活設置，實現

4、任意位置、長度和限速靈活設置，實現任意位置、長度和數量的臨時限速設置。數量的臨時限速設置。RBC為為CTCS-3提供行車許可提供行車許可CTC車站聯鎖車站聯鎖道岔道岔信號機信號機列控中心列控中心車載設備車載設備應答器應答器軌道電路軌道電路RBCGSM-R室內設備室內設備速度曲線速度曲線GSM-R無線無線通信模塊及天線通信模塊及天線TSRS二、C3系統(tǒng)技術方案系統(tǒng)結構二、C3系統(tǒng)技術方案車載設備二、C3系統(tǒng)技術方案無線閉塞中心二、C3系統(tǒng)技術方案臨時限速系統(tǒng)二、C3系統(tǒng)技術方案列控中心二、C3系統(tǒng)技術方案GSM-R網絡二、C3系統(tǒng)技術方案信號數據傳輸網信號數據傳輸網絡信號數據傳輸網絡信號監(jiān)測信號

5、監(jiān)測數據通信以太網數據通信以太網調度集中調度集中(CTC)數據通信以太網數據通信以太網信號系統(tǒng)安全數據信號系統(tǒng)安全數據網網列控中心列控中心(TCC)安全數據通信局域網安全數據通信局域網二、C3系統(tǒng)技術方案信號安全數據網信號安全數據網二、C3系統(tǒng)技術方案系統(tǒng)結構生成行車許可生成行車許可RBC應答器應答器發(fā)送線路參數、臨時限速發(fā)送線路參數、臨時限速接收列車位置、速度等信息接收列車位置、速度等信息定位和等級轉換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發(fā)送線路參數和臨時限速等信息等信息實現車實現車-地面之間連續(xù)、地面之間連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸雙向、大容量信息傳輸GSM-R網絡網絡生成連續(xù)速

6、度控制曲線，監(jiān)控列車安全運行生成連續(xù)速度控制曲線，監(jiān)控列車安全運行車載設備車載設備軌道電路軌道電路實現列車占用檢查實現列車占用檢查發(fā)送行車許可信息，滿足后發(fā)送行車許可信息，滿足后備系統(tǒng)的需要備系統(tǒng)的需要發(fā)送列車位置、速度等信息發(fā)送列車位置、速度等信息控制軌道電路發(fā)碼控制軌道電路發(fā)碼TCC控制有源應答器報文發(fā)送控制有源應答器報文發(fā)送區(qū)間閉塞與方向控制等區(qū)間閉塞與方向控制等臨時限速管理臨時限速管理TSRS二、C3系統(tǒng)技術方案主要技術原則。二、 C3系統(tǒng)技術方案主要技術原則二、C3系統(tǒng)技術方案主要技術原則車載設備車載設備9種主要種主要工作模式工作模式休眠模式休眠模式(SL)完全監(jiān)控模式完全監(jiān)控模式

7、(FS)部分監(jiān)控模式部分監(jiān)控模式(PS)目視行車模式目視行車模式(OS)引導模式引導模式(CO)調車模式調車模式(SH)待機模式待機模式(SB)隔離模式隔離模式(IS)機車信號模式機車信號模式(CS)二、C3系統(tǒng)技術方案主要工作模式二、C3系統(tǒng)技術方案主要工作模式（1）完全監(jiān)控模式（）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、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)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（速度模式曲線，監(jiān)控列車安全運行；

8、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。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（部分監(jiān)控模式（PS） CTCS-2級后備系統(tǒng)使用的模式。當車載設備接收到軌道級后備系統(tǒng)使用的模式。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。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。二、C3系統(tǒng)技術方案主要工作模式（3）目視行車模式（）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

9、需繼續(xù)運行時，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，司機每確監(jiān)控列車運行，司機每確認一次列車可運行一定距離認一次列車可運行一定距離（300m）或一定時間或一定時間（60s）。 （4）調車模式（調車模式（SH） 調車作業(yè)時，牽引運行限制速度調車作業(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。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

10、鎖辦理調車進路，無線閉塞中心自動轉換方式：車站聯鎖辦理調車進路，無線閉塞中心（RBC）向車載設備提供行車許可，車載設備按調車限制速度）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。制速度控車。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要工作模式（5）引導模式（）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

11、過人機界面（曲線，并通過人機界面（DMI）顯示列車運行速度、允許速度、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。時檢查軌道占用情況。 （6）待機模式（待機模式（SB） 當列控車載設備上電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。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，處于待機模式的列控車載設備可通過當司機開啟駕駛臺時，處于待機模式的列控車載設備可通過人機界面（人機界面

12、（DMI）、GSM-R無線通信、軌道電路、應答器傳送無線通信、軌道電路、應答器傳送列控信息。列控信息。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要工作模式（7）隔離模式（）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)。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（）機車信號模式（CS） 當列車運行到地面未安裝當列車運行到地面未安裝CTCS-3級級/CTCS-2級列控系統(tǒng)級列控系統(tǒng)設備的區(qū)段時

13、，根據行車管理辦法（含調度命令），經司機操設備的區(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作后，列控車載設備生成固定限制速度80km/h，并顯示機車，并顯示機車信號。信號。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要工作模式（9）休眠模式（）休眠模式（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。功能。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（1）注冊與啟動）注冊與啟動包括以下過程：包括以下過程： 設備上

14、電：設備上電：車載設備上電并自檢后進入待機模式。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（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。）提示司機輸入司機號。 列車注冊：在列車注冊：在CTCS-3級區(qū)段，車載設備建立與無線閉塞中心（級區(qū)段，車載設備建立與無線閉塞中心（RBC）的通信會話，并將相關信息注冊到的通信會話，并將相關信息注冊到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，并要求并要求RBC回執(zhí)。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

15、常工作。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：司機按列車啟動：司機按“啟動啟動”鍵，車載設備向鍵，車載設備向RBC申請行車許可。申請行車許可。 列車注銷：司機關閉控制臺，車載設備終止與列車注銷：司機關閉控制臺，車載設備終止與RBC的通信，的通信，RBC注銷注銷列車的注冊信息。列車的注冊信息。 關閉電源：關閉電源后，車載設備只保存關閉電源：關閉電源后，車載設備只保存CTCS-3級級/CTCS-2級的工作級的工作等級信息和連接等級信息和連接RBC所需的信息。所需的信息。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（2）進出動車段）進出動車段 出動車段出動車段：在動車段內按

16、：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，在聯絡線按答器組并得到相應的信息后，在聯絡線按CTCS-2級的完全監(jiān)控模式運行，模級的完全監(jiān)控模式運行，模式轉換自動進行式轉換自動進行; 入動車段入動車段：在聯絡線按：在聯絡線按CTCS-2級的完全監(jiān)控模式運行；級的完全監(jiān)控模式運行； 動車段內動車段內：在動車段內按：在動車段內按CTCS-2級調車模式運行。級調車模式運行。二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（3）級間轉換）級間轉換正常的級間轉換在轉換區(qū)域自動進行；特殊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

17、進行級間轉換。情況下，停車后由司機進行級間轉換。 級間轉換區(qū)域內的轉換命令由級間轉換區(qū)域內的轉換命令由RBC/應答器應答器提供。在轉換點設置應答器組、在轉換點前方提供。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。適當距離設置預告應答器組。二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景C3進入進入C2動畫演示動畫演示二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景C2進入進入C3動畫演示動畫演示二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（4）行車許可）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。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發(fā)車進路

18、、接車進路和通過進路：調度集中（：調度集中（CTC）辦理列車進路，聯鎖根）辦理列車進路，聯鎖根據進路信息和軌道電路狀態(tài)向據進路信息和軌道電路狀態(tài)向RBC發(fā)送信號授權（發(fā)送信號授權（SA），），RBC根據信號授權根據信號授權和列車位置生成行車許可（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。），并將行車許可發(fā)送給車載設備。 站間運行站間運行：聯鎖根據軌道電路狀態(tài)向：聯鎖根據軌道電路狀態(tài)向RBC發(fā)送信號授權（發(fā)送信號授權（SA），）， RBC根根據信號授權和列車位置生成行車許可（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。），并將行車許可發(fā)送給車載設備。二

19、、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（5）RBC切換切換在在RBC邊界前方及邊界點設置預告應答器和切換應答器。邊界前方及邊界點設置預告應答器和切換應答器。 RBC1從從RBC2獲得進路信息，生成延伸到獲得進路信息，生成延伸到RBC2管轄范圍的行車許可；管轄范圍的行車許可； 另一個另一個GSM-R車載移動電臺與車載移動電臺與RBC2建立通信；建立通信； 列車通過預告應答器和切換應答器，列車通過預告應答器和切換應答器，RBC切換自動完成：列車受到切換自動完成：列車受到RBC2的控制，車載設備終止與的控制，車載設備終止與RBC1的通信；的通信； 車載設備從車載設備從RBC2接收到新的行車許可。接收到新的行

20、車許可。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（6）自動過分相）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（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。車載設備接收到過分相點信息后，傳送給自動過分相裝置。二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（7）重聯與摘解）重聯與摘解 列車重聯列車重聯：行車人員辦理調車進路，車載設備使用調車：行車人員辦理調車進路，車載設備使用調車/目視行車

21、模式監(jiān)控目視行車模式監(jiān)控列車。列車列車。列車B停在位置停在位置1，按調車，按調車/目視行車模式運行至位置目視行車模式運行至位置2，然后運行至位，然后運行至位置置3，與列車，與列車A聯掛，組成一列列車。聯掛，組成一列列車。 列車摘解列車摘解：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、：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。也可以背向行駛、或者轉線。二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（8）臨時限速）臨時限速 在調度中心設置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；調度員通過臨時限速操作終端設置臨時限速命令； 臨時

22、限速命令分別下達給相關的無線閉塞中心（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）和列控中心（TCC）；）； 分別通過分別通過GSM-R無線通信和有源應答器為列車提供臨時限速信息，無線通信和有源應答器為列車提供臨時限速信息，實現對實現對CTCS-3級系統(tǒng)及后備系統(tǒng)的臨時限速的控制。級系統(tǒng)及后備系統(tǒng)的臨時限速的控制。二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（9）降級情況）降級情況 行車人員的非正常操作行車人員的非正常操作：取消已經辦好的進路：取消已經辦好的進路，防護信號關閉，如果，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，則延列車未進入接近區(qū)段，則立

23、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。時規(guī)定時間后自動解鎖進路。 軌旁設備故障軌旁設備故障：軌道電路非正常占用、道岔失去表示等。：軌道電路非正常占用、道岔失去表示等。列車應在故列車應在故障區(qū)段前停車障區(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，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。自動轉換成完全監(jiān)控模式。 子系統(tǒng)故障子系統(tǒng)故障：如：如RBC故障、無線通信中斷等。故障、無線通信中斷等。列車將繼續(xù)以先前收到列車將繼續(xù)以先前收到的行車許可運行，直至的行車許可運行，直至T_NVCONTACT后后，如果如果故障仍未恢復

24、，列車將故障仍未恢復，列車將實施最大常用制動。當速度低于實施最大常用制動。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；當故障消除并具備級控車；當故障消除并具備CTCS-3級控車條件時，自動轉換到級控車條件時，自動轉換到CTCS-3級控車。級控車。 二、C3系統(tǒng)技術方案主要運營場景（10）災害防護）災害防護列控系統(tǒng)預留了下列災害防護的接口：列控系統(tǒng)預留了下列災害防護的接口：風、雨、雪的災害防護風、雨、雪的災害防護：采用臨時限速的方法，確保列車：采用臨時限速的方法，確保列車運行安全。運行安全。 塌方、落物的災害防護塌方、落物的災害防護：通過災害監(jiān)測系統(tǒng)

25、（非信號設備）：通過災害監(jiān)測系統(tǒng)（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，然后由由RBC控制列車及時停車?？刂屏熊嚰皶r停車。 車站站臺緊急情況防護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，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，控防護裝置將報警信息傳送給相應的車站聯鎖

26、和列控中心，控制列車及時停車。制列車及時停車。 二、C3系統(tǒng)技術方案工程設計原則（1）區(qū)間軌道電路）區(qū)間軌道電路 區(qū)間采用計算機編碼控制的區(qū)間采用計算機編碼控制的ZPW-2000系列無絕緣軌道電路。系列無絕緣軌道電路。 軌道電路的正常碼序為：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）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、計算機編碼控制的制的ZPW-2000系列有絕緣軌道電路，其它區(qū)段采用系列有絕緣軌道電路，其它區(qū)段采用25Hz軌道軌道電路。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。系列有絕緣軌道電路。二、C3系統(tǒng)技術方案工程設計原則（3）閉塞分區(qū)的劃分）閉塞分區(qū)的劃分 閉塞分區(qū)長度原則上按照不少于閉塞分區(qū)長度原則上按照不少于2000m進行設計，滿足進行設計，滿足350km/h速度、速度、