中國CTCS-3級列控系統(tǒng)概述

CTCS-3級列控系統(tǒng)概述

北京電務段職教科CTCS-3級列控系統(tǒng)概述目錄2一、系統(tǒng)背景——客運專線系統(tǒng)構成客運專線系統(tǒng)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(tǒng)旅客服務系統(tǒng)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(tǒng)制動系統(tǒng)列車網絡系統(tǒng)總成車體轉向架供電系統(tǒng)變電系統(tǒng)接觸網系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)電力系統(tǒng)列控系統(tǒng)聯鎖系統(tǒng)集中監(jiān)測系統(tǒng)調度集中系統(tǒng)通信系統(tǒng)

工務工程、動車組和列控系統(tǒng)是客運專線系統(tǒng)的三大核心技術。列控系統(tǒng)是保證高速列車運行安全、有序、高效的關鍵。3

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)4一、系統(tǒng)背景——國外列控系統(tǒng)法國TVM300/TVM430日本數字ATC德國LZB/FZB歐洲ETCS5一、系統(tǒng)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(tǒng)與LCF系統(tǒng)

LKJ+機車信號

ZPW-2000A與主體機車信號

歐洲大容量點式應答器6一、系統(tǒng)背景——中國列車運行控制系統(tǒng)參照開放、統(tǒng)一的歐洲列車運行控制系統(tǒng)（ETCS）規(guī)范和國外高速鐵路列控系統(tǒng)運用經驗，結合我國鐵路運輸特點，遵循全路統(tǒng)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(tǒng)（CTCS）技術體系。7一、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。8一、系統(tǒng)背景——中國列車運行控制系統(tǒng)9一、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。10一、系統(tǒng)背景——C3系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)。11一、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。12一、系統(tǒng)背景——當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13CTCS-3級列控系統(tǒng)概述目錄14二、C3系統(tǒng)技術方案——動畫演示CTCS-3級列控系統(tǒng)動畫演示15

車站聯鎖無線閉塞中心（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16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17二、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18二、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、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。20二、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。21二、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。22二、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。23二、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。24二、C3系統(tǒng)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。25二、C3系統(tǒng)技術方案——應答器應答器與LEU設備應答器布置報文定義26二、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。27二、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(tǒng)間的信息傳輸。28二、C3系統(tǒng)技術方案——信號安全數據網29二、C3系統(tǒng)技術方案——系統(tǒng)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(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TSRS30二、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。31二、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）動車段及聯絡線均安裝CTCS-2級列控系統(tǒng)地面設備。32二、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。33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34二、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。35二、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。36二、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。

37二、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