CTCS-3級列控系統(tǒng)概述-20091211

CTCS-3級列控系統(tǒng)概述

北京全路通信信號研究設計院2009.12

列控系統(tǒng)是確保行車安全的信號系統(tǒng)，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(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(tǒng)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(lián)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(tǒng)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(tǒng)作為全路統(tǒng)一技術平臺體系，其中CTCS3列控系統(tǒng)保證高速動車組的運行安全，CTCS2列控系統(tǒng)用來兼容既有動車組上線運行，并作為CTCS3列控系統(tǒng)的后備系統(tǒng)；通過集成創(chuàng)新和對引進技術的消化吸收實現系統(tǒng)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。一、系統(tǒng)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(tǒng)作為統(tǒng)一技術平臺。

車站聯(lián)鎖無線閉塞中心（RBC）臨時限速系統(tǒng)（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(tǒng)技術方案——控車原理速度曲線時速(km/h)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

在CTCS-2級列控系統(tǒng)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(tǒng)，用于300-350km/h客運專線和高速鐵路。列控系統(tǒng)地面設備列控系統(tǒng)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(lián)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TSRS二、C3系統(tǒng)技術方案——系統(tǒng)結構CTCS-3級列控系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)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(xié)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。二、C3系統(tǒng)技術方案——臨時限速系統(tǒng)臨時限速系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)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。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監(jiān)測數據通信以太網調度集中(CTC)數據通信以太網信號系統(tǒng)安全數據網列控中心(TCC)安全數據通信局域網信號數據傳輸網絡實現無線閉塞中心（RBC）、調度集中（CTC）、聯(lián)鎖、列控中心（TCC）、監(jiān)測系統(tǒng)間的信息傳輸。二、C3系統(tǒng)技術方案——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(tǒng)的需要發(fā)送列車位置、速度等信息控制軌道電路發(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TSRS二、C3系統(tǒng)技術方案——主要技術原則（1）CTCS-3級列控系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)滿足互聯(lián)互通的運營要求。（4）CTCS-3級列控系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)技術方案——主要技術原則（5）CTCS-2級作為CTCS-3級的后備系統(tǒng)。無線閉塞中心或無線通信故障時，CTCS-2級列控系統(tǒng)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(lián)絡線均安裝CTCS-2級列控系統(tǒng)地面設備。二、C3系統(tǒng)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(tǒng)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。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(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（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(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（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(lián)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。二、C3系統(tǒng)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。

二、C3系統(tǒng)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(tǒng)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。

二、C3系統(tǒng)技術方案——主要工作模式（9）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。

二、C3系統(tǒng)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。

二、C3系統(tǒng)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(lián)絡線按CTCS-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(lián)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。二、C3系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)技術方案——主要運營場景C3進入C2動畫演示二、C3系統(tǒng)技術方案——主要運營場景C2進入C3動畫演示二、C3系統(tǒng)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(lián)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(lián)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。二、C3系統(tǒng)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。①RBC1從RBC2獲得進路信息，生成延伸到RBC2管轄范圍的行車許可；②另一個GSM-R車載移動電臺與RBC2建立通信；③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；④車載設備從RBC2接收到新的行車許可。二、C3系統(tǒng)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。二、C3系統(tǒng)技術方案——主要運營場景（7）重聯(lián)與摘解

列車重聯(lián)：行車人員辦理調車進路，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(lián)掛，組成一列列車。

列車摘解：把重聯(lián)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。二、C3系統(tǒng)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①調度員通過臨時限速操作終端設置臨時限速命令；②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）；③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(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

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(tǒng)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級控車條件時，自動轉換到CTCS-3級控車。

二、C3系統(tǒng)技術方案——主要運營場景（10）災害防護列控系統(tǒng)預留了下列災害防護的接口：風、雨、雪的災害防護：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(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信息傳送給管轄事發(fā)地點范圍的車站聯(lián)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(lián)鎖和列控中心，控制列車及時停車。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