高速鐵路技術(shù)講座1

高速鐵路技術(shù)講座1第一頁，共63頁。各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁，早上好！

首先！我來一個自我介紹：我叫王云克，2008年，參加鄭西客專的建設(shè)，與大家結(jié)下了不解之緣，三年來，在鄭西客專的工程建設(shè)過程中，在我國西部這片黃土大地上，我們攜手共進，

共同托起了希望，創(chuàng)造了輝煌，實現(xiàn)了我們的夢想。今天，我們共聚一堂，回憶崢嶸歲月，回憶艱辛歷程；總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)、展望美好未來，撰寫壯麗詩篇。第二頁，共63頁。一、工程概況--京石武全線第三頁，共63頁?！八目v”客運專線（1）北京—上海：全長約1318公里，縱貫京津滬和冀魯皖蘇四省，連接環(huán)渤海和長江三角洲兩大經(jīng)濟區(qū)。（2）北京—武漢—廣州—深圳：全長2260公里，連接華北、華中和華南地區(qū)。（3）北京—沈陽—哈爾濱（大連）：全長約1700公里，連接?xùn)|北和關(guān)內(nèi)地區(qū)。（4）杭州—寧波—福州—深圳：全長約1600公里，連接長江、珠江三角洲和東南沿海地區(qū)。第四頁，共63頁。“四橫”客運專線（1）徐州—鄭州—蘭州：全長約1400公里，連接西北和華東地區(qū)。（2）杭州—南昌—長沙：全長約880公里，連接華中和華東地區(qū)。（3）青島—石家莊—太原：全長約770公里，連接華北和華東地區(qū)。（4）南京—武漢—重慶—成都（寧漢蓉）：全長約1600公里，連接西南和華東地區(qū)。第五頁，共63頁。區(qū)域城際軌道交通（1）長三角：以上海、南京、杭州為中心，形成“Z”字型主骨架，連接滬寧杭周邊重要城鎮(zhèn)的城際鐵路客運網(wǎng)絡(luò)。（2）珠三角：以廣深、廣珠；兩條客運專線為主軸，形成“A”字型線網(wǎng)，輻射廣州、深圳、珠海等9個大中城市，構(gòu)建包括港澳在內(nèi)的城市1h經(jīng)濟圈。廣深客運專線長度約105km；廣珠城際軌道交通含江門支線約143km。（3）環(huán)渤海：以北京、天津為中心，北京—天津為主軸進行建設(shè)，形成對外輻射通路。京津城際軌道交通約115km。第六頁，共63頁。幾個重要路段客運專線向莆鐵路自南昌樞紐引出，經(jīng)江西撫州、福建沙縣至莆田（福州），全長約560公里。這條鐵路將構(gòu)成我國中西部地區(qū)至東南沿海新的、路程更短的通道。還有九江南昌、海南東環(huán)、南京杭州、南京安慶、成棉峨、長春吉林等客運專線鐵路。第七頁，共63頁。第八頁，共63頁。五縱是：一縱：齊齊哈爾－哈爾濱－長春－沈陽－大連－青島－連云港－南通－上海－寧波－溫州－福州－廈門－深圳－珠海－湛江－?？凇齺喍v：北京－天津－濟南－徐州－蚌埠－合肥－安慶－九江－南昌－贛州－惠州－深圳－香港。三縱：北京－石家莊－邯鄲－鄭州－信陽－武漢－長沙－廣州－珠海－澳門。四縱：沈陽－唐山－北京－張家口—大同—呼和浩特－包頭－延安－西安－安康—廣安－重慶－瀘州—宜賓－昆明……景洪……瑯勃拉邦.萬象.曼谷.新加坡。五縱：香港－深圳－廣州－桂林－貴陽—遵義－重慶－南充—廣元－天水。第九頁，共63頁。五橫是：一橫：青島－濟南－石家莊－太原－銀川－蘭州－西寧……格爾木……拉薩。二橫：連云港－徐州－鄭州－西安－天水－蘭州……酒泉……烏魯木齊……伊寧。三橫：上海－南京－合肥－武漢－宜昌－恩施—重慶－遂寧—成都……格爾木……庫爾勒……喀什。四橫：上海－杭州－鷹潭－南昌－長沙－懷化－貴陽－昆明……大理……密支那.印度。五橫：臺北－福州－贛州－桂林－南寧……至河內(nèi).瑯勃拉邦.清邁.仰光。第十頁，共63頁。十聯(lián)是：一聯(lián)：唐山—天津－保定。

二聯(lián)：天津—濰坊—日照。

三聯(lián)：蚌埠－南京－杭州－寧波。

四聯(lián)：武漢－九江。

五聯(lián)：福州－鷹潭。

六聯(lián)：貴陽—南寧－湛江。

七聯(lián)：廣元－成都－樂山—宜賓—瀘州—遵義。

八聯(lián)：遂寧－南充—廣安。

九聯(lián)：酒泉……格爾木。

十聯(lián)：烏魯木齊……庫爾勒。第十一頁，共63頁。已經(jīng)開通或正在建設(shè)的客運專線目前已建成的客運專線有：秦沈、京津、石太、鄭西、武廣、甬臺溫、溫福、福廈、膠濟、福廈、成灌、滬寧、合武、合寧、正在建設(shè)的客運專線有：京滬、京石、石武、廣深港、廣珠、京秦、寧杭、杭甬、長吉、九昌、哈大、海南東環(huán)、大西、鄭徐、西寶。

第十二頁，共63頁。中國高速鐵路大記事二零零八年開通運營的客運專線2008年4月18日合寧客運專線開通運營2008年7月20日膠濟鐵路客運專線東段開通運營2008年8月1京津城際開通運營二零零九年開通運營的客運專線2009年4月1日石太客運專線開通運營2009年4月1日合肥至武漢客運專線開通運營2009年10月1日甬臺溫、溫福鐵路開通運營2009年12月26日武廣客運專線開通運營二零一零年開通運營的客運專線2010年2月6日鄭西高鐵開通運營2010年4月26日福廈客專開通運營2010年5月12日成灌客專開通運營2010年7月1日滬寧高鐵開通運營第十三頁，共63頁。高速鐵路信號名詞術(shù)語CTCS（ChineseTrainControlSystem），中國列車運行控制系統(tǒng)規(guī)范，包括地面子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)。CTCS-2級：中國列車控制系統(tǒng)2級CTC：CentralizedTrafficControl列車調(diào)度集中系統(tǒng)TDCS：TrainOperationDispatchingCommandSystem列車調(diào)度指揮系統(tǒng)

TSRS：臨時限速服務(wù)器CSM（CentralizedSignallingMonitoring）：信號集中監(jiān)測LEU：LandElectronicUnit地面電子單元。SWBalise：

SwitchableBalise有源應(yīng)答器。FXBalise：FixedBalise無源應(yīng)答器。RBC（RadioBlockCenter），無線閉塞中心。EMC（ElectroMagneticCompatibility），電磁兼容性。第十四頁，共63頁。高速鐵路信號系統(tǒng)構(gòu)成信號系統(tǒng)包括調(diào)度集中子系統(tǒng)、列車運行控制子系統(tǒng)、車站聯(lián)鎖子系統(tǒng)、信號集中監(jiān)測子系統(tǒng)、信號數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、信號電源子系統(tǒng)、道岔融雪子系統(tǒng)、防災(zāi)安全監(jiān)控子系統(tǒng)，是一個以調(diào)度集中為龍頭、車站設(shè)備為基礎(chǔ)、通信網(wǎng)絡(luò)為骨架，集行車調(diào)度指揮、列車運行控制、設(shè)備監(jiān)測、災(zāi)害防護和信息管理等功能于一體的綜合控制系統(tǒng)。第十五頁，共63頁。信號系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

第十六頁，共63頁。行車調(diào)度指揮系統(tǒng)---CTC1、定義：CTC（調(diào)度集中）調(diào)度集中系統(tǒng)是指以列車運行調(diào)整計劃直接控制接發(fā)車進路，同時列車調(diào)度員在調(diào)度所內(nèi)利用遠程控制設(shè)施控制和監(jiān)視管轄范圍內(nèi)車站信號設(shè)備，指揮列車運行的系統(tǒng)。2、特點：分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)是綜合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)，兼顧列車與調(diào)車作業(yè)的高度自動化的調(diào)度指揮系統(tǒng)。第十七頁，共63頁。行車調(diào)度指揮系統(tǒng)-CTC3、工作模式：調(diào)度集中系統(tǒng)有分散自律模式和非常站控模式。分散自律模式是系統(tǒng)的正常工作模式；非常站控模式是指當調(diào)度集中系統(tǒng)設(shè)備故障或車站發(fā)現(xiàn)有危及行車安全的情況時，車站值班員可以使用非常站控按鈕，強行將該站的控制方式直接轉(zhuǎn)為站控的方式。4、系統(tǒng)主要構(gòu)成：調(diào)度集中從系統(tǒng)構(gòu)成來看主要由調(diào)度中心系統(tǒng)、車站系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)三部分構(gòu)成。5、主要功能：調(diào)度集中控制范圍內(nèi)所有車站的列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)、運行圖中規(guī)定的本務(wù)機摘掛、換掛，補機摘掛等調(diào)車作業(yè)均均納入列車運行調(diào)整計劃管理。調(diào)度集中系統(tǒng)按運行調(diào)整計劃自動對車站進行實行控制。

第十八頁，共63頁。行車調(diào)度指揮系統(tǒng)主要功能1）監(jiān)視信號設(shè)備和列車運行，實現(xiàn)站間透明；

2）追蹤列車運行位置和到發(fā)時刻，描繪實跡運行圖；3）輔助編制和調(diào)整列車運行計劃；4）通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向車站下達計劃和調(diào)度命令；5）通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和無線通信向機車下達調(diào)度命令、調(diào)車作業(yè)單、行車憑證和進路預(yù)報等信息；第十九頁，共63頁。行車調(diào)度指揮系統(tǒng)主要功能

6）自動編制車站行車日志；7）追蹤列車編組狀態(tài)；

8）遙控車站聯(lián)鎖設(shè)備；9）自律機自主控制列車進路；10）自律機根據(jù)機車請求和列車運行狀況，自主控制調(diào)車進路；11）實現(xiàn)維修作業(yè)的綜合管理和遠程登錄、銷記；12）實現(xiàn)TMIS和DMIS的結(jié)合和信息交換。第二十頁，共63頁。調(diào)度中心（CTC）子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

第二十一頁，共63頁。第二十二頁，共63頁。1、定義:CTCS-2級是基于點式應(yīng)答器、連續(xù)軌道電路傳輸列車運行控制信息的點-連式列車超速防護系統(tǒng)。2、特點：列控中心是CTCS-2極列控系統(tǒng)的核心設(shè)備，列控中心依據(jù)CTC系統(tǒng)下達的臨時限速命令和IXL系統(tǒng)當前的進路狀態(tài)實時計算，選擇相應(yīng)的應(yīng)答器報文數(shù)據(jù)，控制有源應(yīng)答器向列車動態(tài)傳送，從而實現(xiàn)對列車運行的動態(tài)控制。第二十三頁，共63頁。3、系統(tǒng)構(gòu)成：CTCS-2列控系統(tǒng)主要由車站列控中心（TCC）、ZPW-2000A軌道電路、應(yīng)答器及LEU、安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備組成。4、系統(tǒng)的不足之處：鐵路沿線地面設(shè)備過多，地面向列車傳送信息的信息量不足、實時性不夠，車地之間不能實現(xiàn)雙向通信。第二十四頁，共63頁。1）應(yīng)答器報文控制2）軌道電路編碼控制3）軌道電路傳送方向控制4）區(qū)間信號機控制5）區(qū)間運行方向與閉塞控制6）站間安全信息傳輸7）軌道繼電器、燈絲繼電器采集8）紅燈轉(zhuǎn)移

9）載頻切換第二十五頁，共63頁。1、連續(xù)信息

連續(xù)信息由軌道電路提供,包括以下信息：

（1）行車許可。

（2）空閑閉塞分區(qū)數(shù)量。

（3）道岔限速等。第二十六頁，共63頁。軌道空閑6543210信號顯示LLLLLUUHU信息名稱LL3碼L2碼L碼LU碼U碼HU碼低頻信息10.310.312.511.413.616.926.8信號顯示LLLLLUU2UU信息名稱LL3碼L2碼L碼LU碼U2碼UU碼低頻信息10.310.312.511.413.614.718信號顯示LLLLLUU2SUSU信息名稱LL3碼L2碼L碼LU碼U2S碼USU碼低頻信息10.310.312.511.413.620.219.1第二十七頁，共63頁。3、點式信息

點式信息由有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器提供，包括以下的信息：

（1）線路長度(以閉塞分區(qū)為單位提供)。

（2）線路坡度。

（3）線路固定限速。

（4）臨時限速。

（5）級間切換。

（6）列車定位等信息。第二十八頁，共63頁。4、出站應(yīng)答器電文內(nèi)容

（1）無源應(yīng)答器的電文

應(yīng)答器連接信息；線路坡度信息；靜態(tài)限速信息；等級轉(zhuǎn)換信息；特殊區(qū)間信息；軌道電路信息；調(diào)車危險信息。

（2）有源應(yīng)答器的電文

反相運行時從有源應(yīng)答器接收反相運行的進路信息；正向發(fā)車時，應(yīng)答器連接信息，臨時限速信息；反向接車時，應(yīng)答器連接信息，線路坡度信息，靜態(tài)限速信息，軌道電路信息，臨時限速信息。

第二十九頁，共63頁。5、進站應(yīng)答器電文內(nèi)容

（1）無源應(yīng)答器的電文

應(yīng)答器連接信息；線路坡度信息；靜態(tài)限速信息；等級轉(zhuǎn)換信息；特殊區(qū)間信息；軌道電路信息；

（2）有源應(yīng)答器的電文；線路坡度信息；靜態(tài)限速信息；調(diào)車危險信息；軌道電路信息；臨時限速信息。

第三十頁，共63頁。車站列控中心采用2×2取2安全冗余結(jié)構(gòu)，采用統(tǒng)一的連接方式，包括通道、接插件、端子分配及編號等。車站列控中心的主機采用工業(yè)級專用機，在滿足功能需求的同時能適應(yīng)應(yīng)答器報文實時組幀的需要；存儲器容量與有源應(yīng)答器報文數(shù)量和使用要求相匹配，并有不少于20%的余量。系統(tǒng)與LEU的接口基本配置為4個，根據(jù)需要可擴展。系統(tǒng)可配套自身的供電電源，可根據(jù)需要配置雙套熱備的在線式UPS，持續(xù)供電時間為10分鐘。系統(tǒng)外部通信接口及通道冗余配置，采用標準統(tǒng)一的接口方式、協(xié)議。第三十一頁，共63頁。軟件功能實現(xiàn)模塊化。采用防御性軟件設(shè)計、錯誤斷言編程、結(jié)構(gòu)化編程等措施保證軟件的安全完整性。故障檢測和診斷以及故障處理功能完備。采用適當?shù)木幊陶Z言，提高了軟件的安全完整性。安全通信符合歐洲安全協(xié)議?？刂栖浖绦蚺c站場進路參數(shù)分離。

第三十二頁，共63頁。1、定義:CTCS-3列控系統(tǒng)是RBC通過GSM-R無線傳輸網(wǎng)絡(luò)與車載ATP實現(xiàn)實時信息交互，生成行車許可，并通過軌道電路等實現(xiàn)列車定位的列車控制系統(tǒng)。2、CTCS-3級列控系統(tǒng)構(gòu)成：RBC通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)與聯(lián)鎖、TSRS等設(shè)備結(jié)合、實現(xiàn)信息共享，通過GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)與車載ATP實現(xiàn)信息交互、與作為備用模式的CTCS-2級列控設(shè)備、電源共同構(gòu)成了CTCS-3列控系統(tǒng)。第三十三頁，共63頁。3、特點：CTCS-3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備與RBC通過無線網(wǎng)絡(luò)通信,并讀取應(yīng)答器的相關(guān)信息，生成行車許可，實現(xiàn)目標距離安全控制模式，軌道電路編碼將被車載系統(tǒng)忽略。如果RBC與GSM-R、車載ATP之間的接口故障，或GSM-R故障，系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)為CTCS-2級列控系統(tǒng)繼續(xù)運行。第三十四頁，共63頁。第三十五頁，共63頁。第三十六頁，共63頁。第三十七頁，共63頁。當車載設(shè)備具備列控所需的全部基本數(shù)據(jù)（包括列車數(shù)據(jù)、行車許可和線路數(shù)據(jù)等）時，列控車載設(shè)備生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線，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信息，監(jiān)控列車安全運行。第三十八頁，共63頁。當?shù)孛嬖O(shè)備故障、列控車載設(shè)備顯示禁止信號且列車停車后需繼續(xù)運行時，根據(jù)行車管理辦法，經(jīng)司機操作，列控車載設(shè)備按固定限制速度40km/h監(jiān)控列車運行，列車每運行一定距離（300米）或一定時間（60秒）司機需確認一次。第三十九頁，共63頁。當開放引導(dǎo)信號或出站信號機開放且列車前端距離出站信號機較遠（大于250米）發(fā)車時，列控車載設(shè)備生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線，并通過DMI顯示列車運行速度、允許速度、目標速度和目標距離等，車載設(shè)備按固定限制速度40km/h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。第四十頁，共63頁。當進行調(diào)車作業(yè)時，司機按壓調(diào)車按鈕，列控車載設(shè)備按固定限制速度40km/h（頂棚）監(jiān)控車列前進或折返運行。當工作在CTCS-3級時，經(jīng)RBC同意，列控車載設(shè)備轉(zhuǎn)入調(diào)車模式（SH）后與RBC斷開連接，退出調(diào)車模式（SH）后再重新與RBC連接。第四十一頁，共63頁。當列控車載設(shè)備停用時，需在停車情況下，經(jīng)操作隔離列控車載設(shè)備的制動功能。在該模式下，車載設(shè)備不具備安全監(jiān)控功能。列控車載設(shè)備應(yīng)能夠監(jiān)測隔離開關(guān)狀態(tài)。第四十二頁，共63頁。當列控車載設(shè)備上電時，執(zhí)行自檢和外部設(shè)備測試正確后自動處于待機模式，車載設(shè)備禁止列車移動。當司機開啟駕駛臺后，列控車載設(shè)備中的DMI投入正常工作。第四十三頁，共63頁。該模式用于非本務(wù)端列控車載設(shè)備。在該模式下，列控車載設(shè)備仍執(zhí)行列車定位、測速測距、記錄等級轉(zhuǎn)換及RBC切換信息等功能。列車立折，非本務(wù)端升為本務(wù)端后，車載設(shè)備可自動進入正常工作狀態(tài)。第四十四頁，共63頁。該模式僅用于CTCS-2級控車。在CTCS-2級，當車載設(shè)備接收到軌道電路允許行車信息，而缺少應(yīng)答器提供的線路數(shù)據(jù)時，列控車載設(shè)備產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的固定限制速度，監(jiān)控列車運行。第四十五頁，共63頁。該模式僅用于CTCS-2級控車。當列車運行到地面設(shè)備配置未裝備CTCS-3/CTCS-2級列控系統(tǒng)的區(qū)段時，根據(jù)行車管理辦法（含調(diào)度命令），經(jīng)司機操作后，列控車載設(shè)備按固定限制速度80km/h監(jiān)控列車運行，并顯示機車信號。第四十六頁，共63頁。降級運行人解進路特殊進路災(zāi)害防護臨時限速自動過分相進出動車段調(diào)車作業(yè)重連與摘解行車許可RBC交權(quán)級間轉(zhuǎn)換注銷注冊與啟動CTCS-3CTCS-3第四十七頁，共63頁。車載系統(tǒng)包括如下設(shè)備：列車自動防護（ATP）；人機界面（DMI）；應(yīng)答器接收單元（BTM）；軌道電路接收單元（TCR）；司法記錄儀（JRU）；無線通信單元（RSS）；測速測距模塊；第四十八頁，共63頁。第四十九頁，共63頁。第五十頁，共63頁。1、定義：GSM-R（GlobalSystemMobileforRaiway）是鐵路專用全球移動通信系統(tǒng)。2、系統(tǒng)構(gòu)成：GSM-R通信系統(tǒng)包括交換機、基站、機車綜合通信設(shè)備、手機等設(shè)備。3、特點：

業(yè)務(wù)平臺已成規(guī)模信息化應(yīng)用前景廣闊業(yè)務(wù)擴展?jié)摿薮缶邆溥M入公網(wǎng)移動通信的良好機遇第五十一頁，共63頁。1、調(diào)度通信功能2、車次號傳輸與列車停穩(wěn)信息的傳送功能3、調(diào)度命令傳送功能

4、列車尾部裝置信息傳送功能5、調(diào)車機車信號和監(jiān)控信息系統(tǒng)傳輸功能6、列車控制數(shù)據(jù)傳輸功能7、區(qū)間移動公務(wù)通信8、應(yīng)急指揮通信話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)第五十二頁，共63頁。采用交織冗余覆蓋方案，排序為奇數(shù)（1、3、5…）或偶數(shù)（2、4、6…）的基站達到的覆蓋都分別能夠滿足系統(tǒng)規(guī)定的QoS指標，如下圖所示。這種覆蓋結(jié)構(gòu)允許在單點（單個基站或單個直放站遠端機）故障的情況下仍然能夠滿足系統(tǒng)規(guī)定的QoS指標。第五十三頁，共63頁。第五十四頁，共63頁。1、傳輸通道的容量不同：無線列調(diào)為單信道

GSM-R為4M帶寬2、傳輸通道承載的業(yè)務(wù)量不同：無線列調(diào)承載無線列調(diào)信息

GSM-R承載除無線列調(diào)信息以外，還承載C3列控信息。3、GSM-R與無線列調(diào)系統(tǒng)的通信質(zhì)量不同：

無線列調(diào)傳輸?shù)氖悄M信號，通信質(zhì)量差。GSM-R傳輸?shù)氖菙?shù)字信號,

通信質(zhì)量有大幅度提高。4、安全性、可靠性不同：GSM-R具有更高的安全性和可靠性。第五十五頁，共63頁。第五十六頁，共63頁。當列車正向運行時，有三組區(qū)間無源應(yīng)答器組發(fā)送分相區(qū)信息，第一組宜為分相區(qū)外方第7個閉塞分區(qū)入