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1、高铁列控系统技术及发展,韩永红 2015 /6,一、列控系统概述,1、名词解释 CTC（Centralized Traffic Control） 调度集中 CTCS（Chinese Train Control System）中国列车运行控制系统,ETCS（European Train Control System）欧洲列车运行控制系统,CBI（Interlocking） 计算机联锁 TCC（Train Control Center）列控中心 RBC （Radio Block Center）无线闭塞中心 ISDN（Integrated Services Digital Network）综合业务数
2、字网 TSRS （Temporary Speed Restriction Server）临时限速服务器,2、概述 高速铁路是对速度的挑战； 列控系统是对安全的保障。 1903年德国，电力机车牵引，试验速度210km/h 1955年法国，电力机车牵引客车试验速度 331km/h 1988年德国，ICE动车组试验速度406.9km/h 1990年法国，TGV动车组试验速度515.3km/h 2007年法国，TGV 试验速度574km/h 2010年9月28日中国，运营试验速度416.6km/h,We challenge speed,安全和速度没有必然的联系； 铁路安全的三个要素： 设备质量、运营管
3、理、人员素质。,列控系统是确保行车安全的信号系统。利用地面提供的线路信息、前车(目标)距离和进路状态，列控车载设备自动生成列车允许速度控制模式曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。,日、 法、德列控系统各有特点，均采用了大量专用技术，相互间不兼容，技术平台不开放，不利于市场竞争和技术发展。欧洲有十几种列控系统，列车无法实现跨国运行，因此欧盟确定发展统一的欧洲列控系统（ETCS），该系统采用统一标准/规范，可实现互联互通。,国外高速铁路列控系统,比较,1,借鉴ETCS发展思路和国外高速铁路列控系统运用经验，结合我国铁路运输特点，遵循全路统一规划的原则，铁道部确定构建中国的列车运
4、行控制系统技术体系（CTCS）。CTCS应用分为5级。 CTCS的目标是提高安全性能和运输效率，满足互通运营，规范系统设计，适应发展需求。,3、中国列车运行控制系统（CTCS）,CTCS技术体系,借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-0、1、2、3、4级。,CTCS技术体系的形成过程,CTCS 分5级,CTCS 0级,既有线的控车模式 区间轨道电路+站内电码化+通用机车信号+列车运行监控装置,CTCS 分5级,CTCS 1级,基于既有设备改造的系统。适用于既有线160km/h以下区段。由主体
5、化机车信号、安全型列车运行监控装置和点式应答器组成的系统。 在主体化机车信号的基础上，通过补点，实现具有中国特色的点连式ATP。即主体化机车信号（区间、站内轨道电路进行强化改造故障安全型机车信号）点式设备安全型监控装置。,CTCS 分5级,CTCS-2列控系统是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统。 地面设备由区间、站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息，由应答器、车站列控中心传输点式列控信息。 车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，控制列车运行。,CTCS 2级,CTCS 分级,CTCS 3级
6、基于无线通信（GSM-R）系统传输信息的列车运行控制系统。 轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面具有不可替代的优势；GSM-R在满足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超防信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。再辅以定位校核的点式设备。,CTCS 分5级,CTCS 4级,完全基于无线通信（GSM-R）的列车运行控制系统。 该系统具有移动自动闭塞的特征。区间占用靠GPS和GSM-R实时数据传输解决（站内仍需轨道电路）。列车完整性检查、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设备减少到最低程度。,练 习 题,CTCS系统如何分级?简述各级的区别,三 、CTCS-2级列控系统,CTC
7、S系统体系结构,CTCS2系统结构,CTCS-2级系统结构,CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。,列控中心,车站联锁,调度中心CTC,轨道 电路,应答器,道岔,信号机,车载设备,包括:轨道电路、应答器 列控中心、车载设备等,C2生成行车许可核心工作原理,应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。,速度曲线,-m,-,-,9250m,7,L5,轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。,车载设备综合计算出目标距离，生成速度曲线。,CTCS2级列控系统主要设备,车载设备 车站列控中心 应答器,车载设备组成,CTCS-2车载设备
8、功能,12:04:27,轨道电路信息接收 应答器信息接收 速度、距离计算 列车位置校正 模式曲线的生成 制动指令输出,防止列车溜逸 控制显示 异常检测 动作、状态记录 与LKJ的接口功能 与EMU的接口功能,车站列控中心结构,合武线中继7站通过信号机异常,列控中心主要功能,列控中心根据临时限速命令、车站进路状态，调用相应报文，通过LEU传至有源应答器。列控中心应满足对多个LEU进行控制的要求； 列控中心根据列车占用轨道区段及车站进路状态，控制轨道电路的载频、低频信息编码，并控制站内及区间轨道电路发送方向； 列控中心根据列车在区间的走行逻辑，对轨道电路占用、出清、非正常逻辑进行判断和报警，并采取
9、必要的防护措施；,列控中心完成区间信号机点灯控制； 列控中心完成无岔站信号及进路控制； 列控中心完成区间运行方向与闭塞控制； 列控中心间实时传输区间轨道电路状态、临时限速信息、区间闭塞和方向条件等安全信息以及相关状态信息。,12:04:27,Title Add your text,应答器,向车载ATP提供地面固定的线路参数和可变的临时限速信息。 应答器可分为：有源（可变信息）应答器和无源（固定信息）应答器 两类应答器区别： 无源应答器发送自身预存信息 有源应答器需通过电缆与LEU连接 有源应答器发送自LEU来的信息，当电缆断线或短路时发送自身预存信息（默认报文）,应答器工作过程（1）,接收电磁
10、能量 接收车载天线发送的27.095MHz无线电信号 建立工作电源 通过电磁耦合转换成电能，应答器开始工作 循环发送报文，直至能量消失 不间断串行发送1023位传输报文,应答器工作工程（2）,应答器设备功能,向车载设备发送点式信息 无源应答器发送固定信息 线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型等 有源应答器发送实时变化固定的信息 临时限速、进路、坡度、轨道电路参数、信号点类型等 有源应答器与LEU连接中断后，向车载发送固定信息,12:04:28,应答器的数据覆盖,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,CTCS-2区段追踪运行模拟,正向预告点,切换执行点,反向预告点,CTCS-2区段和C
11、TCS-0区段的切换,练习题,1、CTCS-2级列控系统是如何定义的? 2、车载安全计算机的功能是什么?,四 、CTCS-3级列控系统,CTCS-3级系统结构,CTCS-3级系统是基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备CTCS-2级功能的列车运行控制 系统。,包括：无线闭塞中心RBC、GSM-R网络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等 。,调度中心CTC,车站联锁,道岔,信号机,C3级列控与C2级列控的比较,地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络； 车载设备增加GSM-R无线通信
12、单元及天线； 车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。,调度中心CTC,车站联锁,轨道电路,列控中心,应答器,道岔,信号机,RBC为CTCS-3 提供行车许可,车载设备,CTCS-3级列控系统结构,43,主要系统构成 四核心系统： 车载ATP系统 无线闭塞中心 临时限速服务器 GSM-R系统 两网： 无线GSM-R网络 地面信号安全网,CTCS-3级列控系统概述,调度集中显示投影,车站联锁,无线闭塞中心（RBC）,行调指挥中心（CTC）,C3系统控车原理,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,CTCS-3区段追踪运行模拟,应用于200-250km/h
13、铁路，采用轨道电路和应答器实现地对车单向信息传输,CTCS-2级,应用于250km/h以上高速铁路，采用GSM-R和无线闭塞中心实现车地信息双向传输,CTCS-3级,结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，制定了我国列控系统CTCS技术标准。CTCS-2和CTCS-3级适用于高速铁路。,CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，满足350km/h及以上运营速度，并具备CTCS-2级后备功能的列车运行控制系统。,1.进路指令,4.进路信息,5.行车许可,3.轨道、道岔及 信号状态,无线闭塞中心,轨道电路,信号机，道岔
14、,调度集中CTC,2.道岔动作指令,6.控车曲线,车站 列控 设备,C3列控系统原理与结构,46,列车运行控制系统是高速铁路的核心安全系统，是确保高速列车安全、提高行车效率的关键装备之一，是高速铁路的“控制中枢”和“神经系统”。,（1）基于GSM-R实现大容量的连续信息传输，可以提供最远32km的目 标距离、线路允许速度等信息，满足跨线运营； （2）CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求 ，C3系统通过在应答 器里集成C2报文，满足200250km，C2同时作为C3的后备系统。 （3）车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车、速度、位置、速度 状态等，并可在CTC系统上实时显示。 （4）临
15、时限速的灵活设置，可以实现任意长度，任意速度，任意数量的 临时限速设置。,主要特点,注册与启动,进出动车段,级间转换,行车许可,自动过分相,人工 解锁进路,调车作业,降级情况,临时限速,重联与摘解,注销,RBC切换,灾害防护,特殊进路,主要场景,(1) 列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行； (2) RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可， 同时RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信； (3) 列车尾部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制，终止与RBC1的通信，完成RBC切换； (4) 列车根据RBC2提供的行车许
16、可运行。,RBC切换演示,场景8：临时限速设置,临时限速命令由临时限速服务器集中管理。 临时限速服务器设置于调度中心或靠近调度中心的车站，分别向列控中心（TCC）及无线闭塞中心（RBC）传递临时限速信息。 临时限速命令流程： 拟定限速命令、下达限速命令、 执行限速命令、取消限速命令。 各个环节均设置双重口令，双人操作和检查。,（1）概述,CTCS-3级列控系统临时限速设置,临时限速系统结构图,RBC1-n,TCCn,TCC1,TSRT,CTC,TSRS,拟定限速命令,RBC1-n,TCCn,TCC1,TSRS,TSRT,CTC,执行限速命令（择机执行）,设备实行属地化管理； 以设备状态修为基本维修模式，以固定天窗修为方式，以加强设备检测监控为手段，以完善的厂家售后服务为支持； 建立适应修程修制的生产组织模式，实施信号设备的专
