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(wù)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(yùn)專線系統(tǒng)構(gòu)成客運(yùn)專線系統(tǒng)構(gòu)成工務(wù)工程牽引供電通信信號動(dòng)車組運(yùn)營調(diào)度客運(yùn)服務(wù)維修體系票務(wù)系統(tǒng)旅客服務(wù)系統(tǒng)市場營銷策劃客運(yùn)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(yùn)行管理車輛管理供電管理綜合維修客運(yùn)調(diào)度運(yùn)輸計(jì)劃牽引系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總成車體轉(zhuǎn)向架供電系統(tǒng)變電系統(tǒng)接觸網(wǎng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)電力系統(tǒng)列控系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)集中監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)度集中系統(tǒng)通信系統(tǒng)

工務(wù)工程、動(dòng)車組和列控系統(tǒng)是客運(yùn)專線系統(tǒng)的三大核心技術(shù)。列控系統(tǒng)是保證高速列車運(yùn)行安全、有序、高效的關(guān)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(shè)備和車載設(shè)備。地面設(shè)備提供線路信息、目標(biāo)距離和進(jìn)路狀態(tài)。車載設(shè)備生成目標(biāo)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(shù)字ATC德國LZB/FZB歐洲ETCS5一、系統(tǒng)背景——國內(nèi)列控發(fā)展機(jī)車信號、自動(dòng)停車和無線列調(diào)

UM71與TVM300

LSK系統(tǒng)與LCF系統(tǒng)

LKJ+機(jī)車信號

ZPW-2000A與主體機(jī)車信號

歐洲大容量點(diǎn)式應(yīng)答器6一、系統(tǒng)背景——中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)參照開放、統(tǒng)一的歐洲列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（ETCS）規(guī)范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)建符合中國國情路情的中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）技術(shù)體系。7一、系統(tǒng)背景——CTCS等級基于無線信息傳輸，機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號行車。用于300-350km/h線路。CTCS-3CTCS-2CTCS-0CTCS-1基于應(yīng)答器和軌道電路信息傳輸，機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號行車。已應(yīng)用于200-250km/h線路。由主體機(jī)車信號和安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成。由通用機(jī)車信號和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。既有線現(xiàn)狀。CTCS-4基于無線通信傳輸平臺(tái)，取消軌道電路，實(shí)現(xiàn)虛擬閉塞或移動(dòng)閉塞。未來發(fā)展方向。8一、系統(tǒng)背景——中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)9一、系統(tǒng)概述——C3系統(tǒng)列控技術(shù)平臺(tái)

基本原則和指導(dǎo)思想：按照全路一張網(wǎng)的原則規(guī)劃列控系統(tǒng)的技術(shù)平臺(tái)；技術(shù)平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)300-350km/h客運(yùn)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(shù)平臺(tái)的確定考慮技術(shù)的先進(jìn)成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠。列車控制系統(tǒng)是高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一，是鐵路運(yùn)營的安全保障。在我國300km/h及以上客運(yùn)專線上選用CTCS3(CTCS3/CTCS2)列控系統(tǒng)作為全路統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)體系，其中CTCS3列控系統(tǒng)保證高速動(dòng)車組的運(yùn)行安全，CTCS2列控系統(tǒng)用來兼容既有動(dòng)車組上線運(yùn)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(jìn)技術(shù)的消化吸收實(shí)現(xiàn)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(chǎn)權(quán)的、世界一流水平的高速鐵路列車控制技術(shù)體系。10一、系統(tǒng)背景——C3系統(tǒng)構(gòu)建

依托武廣、鄭西、廣深港等客運(yùn)專線工程建設(shè)，通過引進(jìn)列控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)、聯(lián)合開發(fā)、聯(lián)合攻關(guān)，并結(jié)合成功應(yīng)用的CTCS-2級技術(shù)，構(gòu)建具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(yùn)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(shù)平臺(tái)。12一、系統(tǒng)背景——當(dāng)前國內(nèi)現(xiàn)狀秦沈客專

第六次提速京津城際合寧、合武、石太，廣珠、達(dá)成、溫褔、甬臺(tái)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(shù)方案——?jiǎng)赢嬔菔綜TCS-3級列控系統(tǒng)動(dòng)畫演示15

車站聯(lián)鎖無線閉塞中心（RBC）臨時(shí)限速系統(tǒng)（TSRS）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(shù)方案——控車原理16速度曲線時(shí)速(km/h)目標(biāo)停車點(diǎn)二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——控車原理17二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——系統(tǒng)構(gòu)成

在CTCS-2級列控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，地面增加RBC設(shè)備，車載設(shè)備增加GSM-R無線電臺(tái)和信息接收模塊，實(shí)現(xiàn)基于GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)的雙向信息傳輸，構(gòu)成CTCS-3級列控系統(tǒng)，用于300-350km/h客運(yùn)專線和高速鐵路。列控系統(tǒng)地面設(shè)備列控系統(tǒng)車載設(shè)備18二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——系統(tǒng)構(gòu)成地面設(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。RBC向列車提供行車許可。車地實(shí)現(xiàn)連續(xù)、雙向、大容量、唯一信息傳輸。使用臨時(shí)限速服務(wù)器管理臨時(shí)限速臨，限速靈活設(shè)置，實(shí)現(xiàn)任意位置、長度和數(shù)量的臨時(shí)限速設(shè)置。RBC為CTCS-3提供行車許可CTC車站聯(lián)鎖道岔信號機(jī)列控中心車載設(shè)備應(yīng)答器軌道電路RBCGSM-R室內(nèi)設(shè)備速度曲線GSM-R無線通信模塊及天線TSRS19二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS-3級列控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括：地面設(shè)備、車載設(shè)備、GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)、信號數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)四部分。20二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——車載設(shè)備車載設(shè)備由車載安全計(jì)算機(jī)（VC）、GSM-R無線通信模塊（RTM）、軌道電路信息接收單元（TCR）、應(yīng)答器信息接收模塊（BTM）、記錄器（JRU）、人機(jī)界面（DMI）、列車接口單元（TIU）等組成。21二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——無線閉塞中心RBC設(shè)備采用硬件安全比較冗余結(jié)構(gòu)，包括：無線閉塞單元（RBU）、協(xié)議適配器（VIA）、RBC維護(hù)終端、司法記錄器（JRU）、ISDN服務(wù)器、RBC本地終端和交換機(jī)等設(shè)備組成。22二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——臨時(shí)限速系統(tǒng)臨時(shí)限速系統(tǒng)采用硬件安全比較冗余結(jié)構(gòu)，包括：臨時(shí)限速服務(wù)器、臨時(shí)限速操作終端、臨時(shí)限速維護(hù)終端等設(shè)備組成。23二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——列控中心列控中心采用硬件安全比較冗余結(jié)構(gòu)，包括：冗余電源、主機(jī)單元、輸入輸出接口單元、通信接口單元和監(jiān)測維護(hù)終端等設(shè)備組成。24二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——ZPW-2000AZPW-2000A無絕緣軌道電路，增加通信接口板，實(shí)現(xiàn)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(shù)方案——應(yīng)答器應(yīng)答器與LEU設(shè)備應(yīng)答器布置報(bào)文定義26二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——GSM-R網(wǎng)絡(luò)GSM-R采用單網(wǎng)交織的冗余覆蓋方案。由移動(dòng)交換中心（MSC）、基站控制器（BSC）、基站（BTS）、光傳輸設(shè)備（OTE）、移動(dòng)終端（MT）、碼型轉(zhuǎn)換和速率適配單元（TRAU）等組成。27二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——信號數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)信號數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)信號監(jiān)測數(shù)據(jù)通信以太網(wǎng)調(diào)度集中(CTC)數(shù)據(jù)通信以太網(wǎng)信號系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)信號數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線閉塞中心（RBC）、調(diào)度集中（CTC）、聯(lián)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(shù)方案——信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)29二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)生成C3行車許可RBC應(yīng)答器發(fā)送線路參數(shù)、臨時(shí)限速接收列車位置、速度等信息定位和等級轉(zhuǎn)換等信息發(fā)送線路參數(shù)和臨時(shí)限速等信息實(shí)現(xiàn)車-地面之間連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸GSM-R網(wǎng)絡(luò)生成連續(xù)速度控制曲線，監(jiān)控列車安全運(yùn)行車載設(shè)備軌道電路實(shí)現(xiàn)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(yīng)答器報(bào)文發(fā)送區(qū)間閉塞與方向控制等臨時(shí)限速管理TSRS30二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要技術(shù)原則（1）CTCS-3級列控系統(tǒng)滿足運(yùn)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(dòng)閉塞追蹤運(yùn)行，反向按自動(dòng)站間閉塞運(yùn)行的要求。（3）CTCS-3級列控系統(tǒng)滿足互聯(lián)互通的運(yùn)營要求。（4）CTCS-3級列控系統(tǒng)車載設(shè)備采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式、設(shè)備制動(dòng)優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運(yùn)行。31二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要技術(shù)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(shí)，CTCS-2級列控系統(tǒng)控制列車運(yùn)行。（6）全線無線閉塞中心（RBC）設(shè)備集中設(shè)置。（7）GSM-R無線通信覆蓋包括大站在內(nèi)的全線所有車站。（8）動(dòng)車段及聯(lián)絡(luò)線均安裝CTCS-2級列控系統(tǒng)地面設(shè)備。32二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要技術(shù)原則（9）300km/h及以上動(dòng)車組不裝設(shè)列車運(yùn)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(shè)備速度容限規(guī)定為超速2km/h報(bào)警、超速5km/h觸發(fā)常用制動(dòng)、超速15km/h觸發(fā)緊急制動(dòng)。（11）無線閉塞中心（RBC）向裝備C3車載設(shè)備的列車、應(yīng)答器向裝備C2車載設(shè)備的列車分別發(fā)送分相點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過分相。33車載設(shè)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(dǎo)模式(CO)調(diào)車模式(SH)待機(jī)模式(SB)隔離模式(IS)機(jī)車信號模式(CS)二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要工作模式34二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要工作模式（1）完全監(jiān)控模式（FS）

當(dāng)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(shí)，列控車載設(shè)備生成目標(biāo)距離連續(xù)速度模式曲線，監(jiān)控列車安全運(yùn)行；并通過人機(jī)界面（DMI）顯示列車運(yùn)行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)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(dāng)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(shí)，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)控列車安全運(yùn)行。35二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要工作模式（3）目視行車模式（OS）列控車載設(shè)備顯示禁止信號、列車停車后又需繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)行車管理辦法（含調(diào)度命令），經(jīng)司機(jī)操作并確認(rèn)后，列控車載設(shè)備按固定限制速度40km/h監(jiān)控列車運(yùn)行，司機(jī)每確認(rèn)一次列車可運(yùn)行一定距離（300m）或一定時(shí)間（60s）。

（4）調(diào)車模式（SH）調(diào)車作業(yè)時(shí)，牽引運(yùn)行限制速度40km/h。車載設(shè)備可采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換或人工轉(zhuǎn)換方式進(jìn)入調(diào)車模式。自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式：車站聯(lián)鎖辦理調(diào)車進(jìn)路，無線閉塞中心（RBC）向車載設(shè)備提供行車許可，車載設(shè)備按調(diào)車限制速度控車；人工轉(zhuǎn)換方式：司機(jī)選擇調(diào)車模式，車載設(shè)備按調(diào)車限制速度控車。36二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要工作模式（5）引導(dǎo)模式（CO）當(dāng)鎖閉進(jìn)路中存在不能檢查列車占用的軌道區(qū)段時(shí)，車載設(shè)備根據(jù)地面設(shè)備提供的行車許可生成目標(biāo)距離連續(xù)速度模式曲線，并通過人機(jī)界面（DMI）顯示列車運(yùn)行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離等，監(jiān)控列車運(yùn)行，司機(jī)負(fù)責(zé)在列車運(yùn)行時(shí)檢查軌道占用情況。

（6）待機(jī)模式（SB）當(dāng)列控車載設(shè)備上電/喚醒時(shí)，執(zhí)行自檢和外部設(shè)備測試正確后自動(dòng)處于待機(jī)模式，設(shè)備監(jiān)控列車不允許移動(dòng)。當(dāng)司機(jī)開啟駕駛臺(tái)時(shí)，處于待機(jī)模式的列控車載設(shè)備可通過人機(jī)界面（DMI）、GSM-R無線通信、軌道電路、應(yīng)答器傳送列控信息。

37二、C3系統(tǒng)技術(shù)方案——主要工作模式（7）隔離模式（IS）在停車情況下，經(jīng)操作使列控車載設(shè)備制動(dòng)功能停用，在