列車運(yùn)行控制系統(tǒng)2015年6月

一、列控系統(tǒng)概述第一頁，共58頁。1、名詞解釋CTC（CentralizedTrafficControl）調(diào)度集中CTCS（ChineseTrainControlSystem）中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)ETCS（EuropeanTrainControlSystem）歐洲列車運(yùn)行控制系統(tǒng)第二頁，共58頁。CBI（Interlocking）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖

TCC（TrainControlCenter）列控中心

RBC（RadioBlockCenter）無線閉塞中心

ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)

TSRS（TemporarySpeedRestrictionServer）臨時(shí)限速服務(wù)器第三頁，共58頁。2、概述高速鐵路是對(duì)速度的挑戰(zhàn)；列控系統(tǒng)是對(duì)安全的保障。1903年德國，電力機(jī)車牽引，試驗(yàn)速度210km/h1955年法國，電力機(jī)車牽引客車試驗(yàn)速度331km/h1988年德國，ICE動(dòng)車組試驗(yàn)速度406.9km/h1990年法國，TGV動(dòng)車組試驗(yàn)速度515.3km/h2007年法國，TGV試驗(yàn)速度574km/h2010年9月28日中國，運(yùn)營試驗(yàn)速度416.6km/hWechallengespeed第四頁，共58頁。安全和速度沒有必然的聯(lián)系；鐵路安全的三個(gè)要素：設(shè)備質(zhì)量、運(yùn)營管理、人員素質(zhì)。第五頁，共58頁。

列控系統(tǒng)是確保行車安全的信號(hào)系統(tǒng)。利用地面提供的線路信息、前車(目標(biāo))距離和進(jìn)路狀態(tài)，列控車載設(shè)備自動(dòng)生成列車允許速度控制模式曲線，并實(shí)時(shí)與列車運(yùn)行速度進(jìn)行比較，超速后及時(shí)進(jìn)行控制。第六頁，共58頁。

日、法、德列控系統(tǒng)各有特點(diǎn)，均采用了大量專用技術(shù)，相互間不兼容，技術(shù)平臺(tái)不開放，不利于市場競爭和技術(shù)發(fā)展。歐洲有十幾種列控系統(tǒng)，列車無法實(shí)現(xiàn)跨國運(yùn)行，因此歐盟確定發(fā)展統(tǒng)一的歐洲列控系統(tǒng)（ETCS），該系統(tǒng)采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范，可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。項(xiàng)目日本DS-ATC法國TVM430德國LZBETCS-2級(jí)列車占用檢查有絕緣軌道電路無絕緣軌道電路無絕緣軌道電路軌道電路/計(jì)軸車地傳輸媒介軌道電路軌道電路軌道電纜GSM-R/應(yīng)答器信息量地車56bit地車27bit地車83bit車地41bitGSM-R500字節(jié)應(yīng)答器1023bit技術(shù)公開性專有專有專有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范國外高速鐵路列控系統(tǒng)比較第七頁，共58頁。1借鑒ETCS發(fā)展思路和國外高速鐵路列控系統(tǒng)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)，遵循全路統(tǒng)一規(guī)劃的原則，鐵道部確定構(gòu)建中國的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)技術(shù)體系（CTCS）。CTCS應(yīng)用分為5級(jí)。

CTCS的目標(biāo)是提高安全性能和運(yùn)輸效率，滿足互通運(yùn)營，規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)，適應(yīng)發(fā)展需求。3、中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）

CTCS技術(shù)體系第八頁，共58頁。

借鑒歐洲列控系統(tǒng)（ETCS）建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)和既有信號(hào)設(shè)備制式，考慮未來發(fā)展，制定了我國列控系統(tǒng)CTCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分為CTCS-0、1、2、3、4級(jí)。CTCS技術(shù)體系的形成過程既有線提速和250km/h客運(yùn)專線CTCS-2級(jí)300km/h及以上客運(yùn)專線CTCS-3級(jí)面向未來的列控系統(tǒng)CTCS-4級(jí)既有線現(xiàn)狀CTCS-0級(jí)第九頁，共58頁。CTCS分5級(jí)CTCS0級(jí)

既有線的控車模式區(qū)間軌道電路+站內(nèi)電碼化+通用機(jī)車信號(hào)+列車運(yùn)行監(jiān)控裝置第十頁，共58頁。CTCS分5級(jí)CTCS1級(jí)

基于既有設(shè)備改造的系統(tǒng)。適用于既有線160km/h以下區(qū)段。由主體化機(jī)車信號(hào)、安全型列車運(yùn)行監(jiān)控裝置和點(diǎn)式應(yīng)答器組成的系統(tǒng)。在主體化機(jī)車信號(hào)的基礎(chǔ)上，通過補(bǔ)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)具有中國特色的點(diǎn)連式ATP。即主體化機(jī)車信號(hào)（區(qū)間、站內(nèi)軌道電路進(jìn)行強(qiáng)化改造＋故障安全型機(jī)車信號(hào)）＋點(diǎn)式設(shè)備＋安全型監(jiān)控裝置。第十一頁，共58頁。CTCS分5級(jí)CTCS-2列控系統(tǒng)是基于點(diǎn)式應(yīng)答器、軌道電路傳輸列車運(yùn)行控制信息的點(diǎn)連式列控系統(tǒng)。地面設(shè)備由區(qū)間、站內(nèi)一體化軌道電路設(shè)備傳輸連續(xù)列控信息，由應(yīng)答器、車站列控中心傳輸點(diǎn)式列控信息。車載設(shè)備根據(jù)地面提供的信號(hào)動(dòng)態(tài)信息、線路靜態(tài)參數(shù)、臨時(shí)限速信息及有關(guān)動(dòng)車組數(shù)據(jù)，生成控制速度和目標(biāo)—距離模式曲線，控制列車運(yùn)行。CTCS2級(jí)

第十二頁，共58頁。CTCS分級(jí)CTCS3級(jí)基于無線通信（GSM-R）系統(tǒng)傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。軌道電路在實(shí)現(xiàn)區(qū)段占用與列車完整性檢查方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)；GSM-R在滿足我國鐵路移動(dòng)信息網(wǎng)需求的同時(shí)，又能解決超防信息高速率可靠傳輸，兩者結(jié)合是強(qiáng)強(qiáng)互補(bǔ)。再輔以定位校核的點(diǎn)式設(shè)備。第十三頁，共58頁。CTCS分5級(jí)CTCS4級(jí)完全基于無線通信（GSM-R）的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有移動(dòng)自動(dòng)閉塞的特征。區(qū)間占用靠GPS和GSM-R實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸解決（站內(nèi)仍需軌道電路）。列車完整性檢查、定位校核分別靠車載設(shè)備和點(diǎn)式設(shè)備實(shí)現(xiàn)，使得室外設(shè)備減少到最低程度。第十四頁，共58頁。練習(xí)題第十五頁，共58頁。CTCS系統(tǒng)如何分級(jí)?簡述各級(jí)的區(qū)別第十六頁，共58頁。三、CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)第十七頁，共58頁。鐵路運(yùn)輸管理層網(wǎng)絡(luò)傳輸層地面設(shè)備層車載設(shè)備層CTCS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)第十八頁，共58頁。CTCS2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)人機(jī)接口地面應(yīng)答器STM天線BTM天線記錄器制動(dòng)接口BTMSTM車載計(jì)算機(jī)CTC或TDCS站機(jī)車站列控中心車站聯(lián)鎖軌道電路LEU車務(wù)終端信號(hào)樓動(dòng)車組第十九頁，共58頁。CTCS-2級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS-2級(jí)是基于軌道電路和應(yīng)答器傳輸列車行車許可信息并采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式監(jiān)控列車安全運(yùn)行的列控系統(tǒng)。列控中心車站聯(lián)鎖調(diào)度中心CTC軌道電路應(yīng)答器道岔信號(hào)機(jī)車載設(shè)備包括:軌道電路、應(yīng)答器列控中心、車載設(shè)備等第二十頁，共58頁。碼序L5L4L3L2LLUUHU空閑分區(qū)數(shù)量76543210C2生成行車許可核心工作原理=1250+1300+1350+1300+1350+1300+1350=9250m應(yīng)答器提供閉塞分區(qū)長度和線路允許速度。速度曲線

空閑數(shù)量：目標(biāo)距離：當(dāng)前碼序：----m--------9250m7L5軌道電路以碼序形式提供空閑閉塞分區(qū)數(shù)量。車載設(shè)備綜合計(jì)算出目標(biāo)距離，生成速度曲線。第二十一頁，共58頁。CTCS2級(jí)列控系統(tǒng)主要設(shè)備車載設(shè)備車站列控中心應(yīng)答器第二十二頁，共58頁。車載設(shè)備組成EB,SBDMI155Niveau2STMSTBYSRAnnonceNiveau1Niveau1AnnonceNiveau2ConnexionRBCOK050100150200300250350400安全計(jì)算機(jī)BTM速度傳感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列車接口單元?dú)W洲應(yīng)答器天線軌道電路傳感器繼電器接口STM第二十三頁，共58頁。CTCS-2車載設(shè)備功能*軌道電路信息接收應(yīng)答器信息接收速度、距離計(jì)算列車位置校正模式曲線的生成制動(dòng)指令輸出防止列車溜逸控制顯示異常檢測(cè)動(dòng)作、狀態(tài)記錄與LKJ的接口功能與EMU的接口功能第二十四頁，共58頁。車站列控中心結(jié)構(gòu)第二十五頁，共58頁。第二十六頁，共58頁。合武線中繼7站通過信號(hào)機(jī)異常第二十七頁，共58頁。列控中心主要功能列控中心根據(jù)臨時(shí)限速命令、車站進(jìn)路狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)報(bào)文，通過LEU傳至有源應(yīng)答器。列控中心應(yīng)滿足對(duì)多個(gè)LEU進(jìn)行控制的要求；

列控中心根據(jù)列車占用軌道區(qū)段及車站進(jìn)路狀態(tài)，控制軌道電路的載頻、低頻信息編碼，并控制站內(nèi)及區(qū)間軌道電路發(fā)送方向；列控中心根據(jù)列車在區(qū)間的走行邏輯，對(duì)軌道電路占用、出清、非正常邏輯進(jìn)行判斷和報(bào)警，并采取必要的防護(hù)措施；第二十八頁，共58頁。列控中心完成區(qū)間信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制；

列控中心完成無岔站信號(hào)及進(jìn)路控制；列控中心完成區(qū)間運(yùn)行方向與閉塞控制；列控中心間實(shí)時(shí)傳輸區(qū)間軌道電路狀態(tài)、臨時(shí)限速信息、區(qū)間閉塞和方向條件等安全信息以及相關(guān)狀態(tài)信息。

第二十九頁，共58頁。*有源應(yīng)答器TitleAddyourtext無源應(yīng)答器第三十頁，共58頁。應(yīng)答器向車載ATP提供地面固定的線路參數(shù)和可變的臨時(shí)限速信息。應(yīng)答器可分為：有源（可變信息）應(yīng)答器和無源（固定信息）應(yīng)答器兩類應(yīng)答器區(qū)別：無源應(yīng)答器發(fā)送自身預(yù)存信息有源應(yīng)答器需通過電纜與LEU連接有源應(yīng)答器發(fā)送自LEU來的信息，當(dāng)電纜斷線或短路時(shí)發(fā)送自身預(yù)存信息（默認(rèn)報(bào)文）第三十一頁，共58頁。應(yīng)答器工作過程（1）接收電磁能量接收車載天線發(fā)送的27.095MHz無線電信號(hào)建立工作電源通過電磁耦合轉(zhuǎn)換成電能，應(yīng)答器開始工作循環(huán)發(fā)送報(bào)文，直至能量消失不間斷串行發(fā)送1023位傳輸報(bào)文第三十二頁，共58頁。應(yīng)答器工作工程（2）TR上行27MHz4.2MHz下行第三十三頁，共58頁。應(yīng)答器設(shè)備功能向車載設(shè)備發(fā)送點(diǎn)式信息無源應(yīng)答器發(fā)送固定信息線路速度、坡度、軌道電路參數(shù)、信號(hào)點(diǎn)類型等有源應(yīng)答器發(fā)送實(shí)時(shí)變化固定的信息臨時(shí)限速、進(jìn)路、坡度、軌道電路參數(shù)、信號(hào)點(diǎn)類型等有源應(yīng)答器與LEU連接中斷后，向車載發(fā)送固定信息第三十四頁，共58頁。*應(yīng)答器的數(shù)據(jù)覆蓋第三十五頁，共58頁。

速度限制曲線時(shí)速(km/h)目標(biāo)停車點(diǎn)CTCS-2區(qū)段追蹤運(yùn)行模擬第三十六頁，共58頁。正向預(yù)告點(diǎn)切換執(zhí)行點(diǎn)反向預(yù)告點(diǎn)CTCS-2區(qū)域CTCS車載控車CTCS-0區(qū)域LKJ控車應(yīng)答器應(yīng)答器ZPW-2000軌道電路ZPW-2000軌道電路CTCS-2區(qū)段和CTCS-0區(qū)段的切換第三十七頁，共58頁。練習(xí)題

第三十八頁，共58頁。1、CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)是如何定義的?2、車載安全計(jì)算機(jī)的功能是什么?第三十九頁，共58頁。四、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)第四十頁，共58頁。

CTCS-3級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS-3級(jí)系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信實(shí)現(xiàn)車-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，并具備CTCS-2級(jí)功能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。包括：無線閉塞中心RBC、GSM-R網(wǎng)絡(luò)、軌道電路、應(yīng)答器、列控中心、車載設(shè)備等。調(diào)度中心CTC車站聯(lián)鎖道岔信號(hào)機(jī)軌道電路列控中心應(yīng)答器車載設(shè)備無線閉塞中心RBCGSM-R室內(nèi)設(shè)備第四十一頁，共58頁。無線閉塞中心RBCGSM-R室內(nèi)設(shè)備C3級(jí)列控與C2級(jí)列控的比較地面設(shè)備增加無線閉塞中心RBC、GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)；車載設(shè)備增加GSM-R無線通信單元及天線；車載設(shè)備根據(jù)RBC的行車許可，生成連續(xù)速度控制模式曲線，實(shí)時(shí)監(jiān)控列車安全運(yùn)行。調(diào)度中心CTC車站聯(lián)鎖軌道電路列控中心應(yīng)答器道岔信號(hào)機(jī)RBC為CTCS-3提供行車許可速度曲線GSM-R無線通信模塊及天線車載設(shè)備第四十二頁，共58頁。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43主要系統(tǒng)構(gòu)成

四核心系統(tǒng)：車載ATP系統(tǒng)無線閉塞中心臨時(shí)限速服務(wù)器GSM-R系統(tǒng)兩網(wǎng)：無線GSM-R網(wǎng)絡(luò)地面信號(hào)安全網(wǎng)CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)概述第四十三頁，共58頁。

調(diào)度集中顯示投影車站聯(lián)鎖無線閉塞中心（RBC）行調(diào)指揮中心（CTC）列車位置、速度信息限速信息進(jìn)路信息軌道電路占用信息行車許可速度曲線列車位置、速度信息C3系統(tǒng)控車原理第四十四頁，共58頁。速度限制曲線時(shí)速(km/h)目標(biāo)停車點(diǎn)CTCS-3區(qū)段追蹤運(yùn)行模擬第四十五頁，共58頁。

應(yīng)用于200-250km/h鐵路，采用軌道電路和應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)地對(duì)車單向信息傳輸CTCS-2級(jí)應(yīng)用于250km/h以上高速鐵路，采用GSM-R和無線閉塞中心實(shí)現(xiàn)車地信息雙向傳輸CTCS-3級(jí)結(jié)合我國鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)和既有信號(hào)設(shè)備制式，考慮未來發(fā)展，借鑒歐洲列控系統(tǒng)（ETCS）建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，制定了我國列控系統(tǒng)CTCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。CTCS-2和CTCS-3級(jí)適用于高速鐵路。

CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信實(shí)現(xiàn)車-地信息雙向傳輸，滿足350km/h及以上運(yùn)營速度，并具備CTCS-2級(jí)后備功能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。1.進(jìn)路指令4.進(jìn)路信息5.行車許可3.軌道、道岔及信號(hào)狀態(tài)無線閉塞中心軌道電路信號(hào)機(jī)，道岔調(diào)度集中CTC2.道岔動(dòng)作指令6.控車曲線車站列控設(shè)備C3列控系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)46列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是高速鐵路的核心安全系統(tǒng)，是確保高速列車安全、提高行車效率的關(guān)鍵裝備之一，是高速鐵路的“控制中樞”和“神經(jīng)系統(tǒng)”。第四十六頁，共58頁。（1）基于GSM-R實(shí)現(xiàn)大容量的連續(xù)信息傳輸，可以提供最遠(yuǎn)32km的目標(biāo)距離、線路允許速度等信息，滿足跨線運(yùn)營；（2）CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)滿足跨線運(yùn)行的運(yùn)營要求，C3系統(tǒng)通過在應(yīng)答器里集成C2報(bào)文，滿足200~250km，C2同時(shí)作為C3的后備系統(tǒng)。（3）車地雙向信息傳輸，地面可以實(shí)時(shí)掌握列車、速度、位置、速度狀態(tài)等，并可在CTC系統(tǒng)上實(shí)時(shí)顯示。（4）臨時(shí)限速的靈活設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)任意長度，任意速度，任意數(shù)量的臨時(shí)限速設(shè)置。

主要特點(diǎn)第四十七頁，共58頁。注冊(cè)與啟動(dòng)進(jìn)出動(dòng)車段級(jí)間轉(zhuǎn)換行車許可自動(dòng)過分相人工解鎖進(jìn)路調(diào)車作業(yè)降級(jí)情況臨時(shí)限速重聯(lián)與摘解注銷RBC切換災(zāi)害防護(hù)特殊進(jìn)路主要場景第四十八頁，共58頁。(1)列車受到RBC1控制，根據(jù)RBC1提供的行車許可運(yùn)行；(2)RBC1從RBC2獲得進(jìn)路信息，生成延伸到RBC2管轄范圍的行車許可，同時(shí)RBC1命令另一個(gè)GSM-R車載電臺(tái)呼叫RBC2，與RBC2建立通信；(3)列車尾部通過切換應(yīng)答器后，列車受到RBC2的控制，終止與RBC1的通信，完成RBC切換；(4)列車根據(jù)RBC2提供的行車許可運(yùn)行。RBC切換演示第四十九頁，共58頁。場景8：臨時(shí)限速設(shè)置臨時(shí)限速命令由臨時(shí)限速服務(wù)器集中管理。臨時(shí)限速服務(wù)器設(shè)置于調(diào)度中心或靠近調(diào)度中心的車站，分別向列控中心（TCC）及無線閉塞中心（RBC）傳遞臨時(shí)限速信息。臨時(shí)限速命令流程：

擬定限速命令、下達(dá)限速命令、執(zhí)行限速命令、取消限速命令。各個(gè)環(huán)節(jié)均設(shè)置雙重口令，雙人操作和檢查。（1）概述第五十頁，共58頁。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)臨時(shí)限速設(shè)置臨時(shí)限速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第五十一頁，共58頁。RBC1-nTCCnTCC1………..擬定限速命令TSRTCTC