高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统课件.pptx

《高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统课件.pptx（121页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、高速铁路概论,1,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,高速铁路概论,课程内容安排,第一讲：高速铁路概述 第二讲：高速铁路基础设施与车站 第三讲：高速铁路牵引供电、车辆动力与车辆 第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统 第五讲：高速铁路运输组织与高速铁路客运服务 第六讲：高速铁路运用安全保障与环保 复习 考试,2,第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统,主要内容,第一章 高速列车信号与控制系统 第二章 高速铁路通信系统,3,第四讲：高速列车信号、控制系统、通信系统,第一章 高速列车信号与控制系统,1.1 概述 1.2 中国列控系统发展规划和CTCS3 1.3 调度集中及行车指挥自动化,4

2、,1.1 概述,5_,（一）：信号 （二）：轨道电路 （三）：联锁 （四）：闭塞,1.1 概述,一.信号 信号：是传递信息的符号 铁路信号设备是一个总名称，概而言之为信号、联锁、闭塞铁路信号：是向有关行车和调车作业人员发出的指示和命令； 联锁设备：用于保证站内行车和调车工作的安全和提高车站的通过能力； 闭塞设备：用于保证列车区间内运行的安全和提高区间的通过能力。,6_,1.1 概述,（一）铁路信号的分类 铁路信号按感官的感受方式可分为视觉信号和听觉信号两大类。 视觉信号：是以颜色、形状、位置、灯光和状态等表达的信号。如用信号机、信号旗、信号灯、信号牌、信号表示器、信号标志及火炬等显示的信号都是

3、视觉信号,7_,1.1 概述,8_,1.1 概述,9_,1.1 概述,听觉信号：是以不同器具发出音响的强度、频率、和音响的长短时间等表达的信号。如用号角、口笛、响墩发出的音响以及机车、轨道车鸣笛等发出的信号，都是听觉信号。,10_,1.1 概述,11_,1.1 概述,12_,视觉信号的基本颜色及其基本意义是： 1.红色-停车； 2.黄色-注意或减低速度； 3.绿色-按规定速度运行 4.月白色-表示准许调车信号或引导信号 5.兰色-表示禁止调车信号或容许信号,1.1 概述,13_,1.1 概述,14_,1.1 概述,铁路信号又按信号机具是否可以移动分为固定信号、移动信号和手信号。固定信号是铁路信

4、号设备的主要组成部分。,15_,1.1 概述,16_,1.1 概述,17_,1.1 概述,18_,1.1 概述,19_,（二）轨道电路 轨道电路的用途和构成 轨道电路的用途和构成 在铁路行车组织时，迫切需要确认和监督客、货列车的位置，以便于列车运行调度。 又因为铁路钢轨和机车车辆都是钢铁制造的，可以导电，这样就可以借助利用钢轨作为导体构成的的轨道电路来实现这一需求。 轨道电路-是利用铁路的两条钢轨作为导线、以钢轨绝缘作为分界、并利用导线连接信号源和接受设备构成的电气电路。用来反映钢轨线路和道岔区段是否有车或钢轨是否完整。,1.1 概述,20_,1.1 概述,21_,1.1 概述,22_,1.1

5、 概述,23_,请注意： 一般应用电气电路，都要极力避免导线短路和负载短路；然而，轨道电路的结构功能特殊，它正是利用电路导线（钢轨）的短路特性用来反映有车占用的。将列车轮轴短路两条钢轨的状态，作为轨道电路的一种正常工作状态。,1.1 概述,24_,轨道电路有4种状态： 调整状态（无车占用）、 分路状态（有车占用）、 断轨故障状态、 短路故障状态。,1.1 概述,25_,联锁部分 一.联锁概念 什么叫联锁呢？ 在车站，为保证行车安全，在有关的道岔和信号机之间，以及信号机和信号机之间，必须建立一种互相制约的关系，这种互相制约的关系叫做联锁。 通过技术方法使有关的信号、道岔和进路必须按照一定程序、一

6、定条件才能动作或建立起来的相互制约的联系关系，叫做联锁。,1.1 概述,26_,列车或车列在站内行驶时所经过的经路叫做进路。列车或车列在进路上运行时，影响它的安全因素是很多的，但基本上可分为进路内的因素和进路外的因素两大类。,a/进路内的因素包括进路上的道岔位置和状态是否符合安全要求，车辆在进路上运行时，道岔是不是能扳动，以及进路上是否已有车辆占用等； b/进路外的因素是指进路与进路之间是否互相冲突。因为车站上有许多进路，有些进路如果同时开通，就将导致撞车的危险。要保证行车安全，就必须使防护进路的信号机与进路、道岔之间发生联锁。,1.1 概述,27_,1.1 概述,28_,1.1 概述,29_

7、,（四）闭塞 区间的界限： 在单线区段以进站信号机为车站与区间的界限；在复线或多线区段，分别以各线的进站信号机或站界标为车站与区间的界限。 由车站向区间发车时，必须确认区间无车。在单线线路上还必须防止两个车站同时向一个区间发车。为此，要求按照一定的方法组织列车在区间内运行，一般叫做行车闭塞法，或叫做闭塞 闭塞是指在一个区间内，在同一时间里，只能允许一个列车占用的行车方法,1.1 概述,30_,自动闭塞： 如果将区间划分若干个闭塞分区，每个闭塞分区都装以轨道电路，在分界点处设通过信号机，并使之与轨道电路相联系，依据列车占用和出清闭塞分区而自动地变换信号显示，这样就可以在一个区间内，同时允许几列列

8、车运行，从而使线路的通过能力得到进一步提高；并且，闭塞分区内是否留有车辆也由设备直接检查出来。这种方法，不再需要人的操纵，我们称之为自动闭塞,1.1 概述,31_,1.1 概述,高速铁路信号与控制系统，通常被称为基于通信的列车控制系统（ Communication Based Train Control System，CBTC），或先进列车控制系统（Advanced Train Control System，ATCS ）。 高速铁路信号与控制系统是集计算机技术、通信技术和控制技术于一体的综合控制与管理自动化系统。,32_,1.1 概述,名词解释： ATC-列车运行控制系统 ATP-列车自动防护

9、系统 ATO-列车自动驾驶系统 ATS-列车自动监控系统 CTC-调度集中系统 CBTC-基于通信的列车控制系统,33_,1.1 概述,铁路信号和通信系统的发展方向,发展方向 1）软硬件不断升级换。安全性、可靠性、可用性和可维护性逐步提高； 2）向综合自动化、人机对话、全面提高运输 质量和路网运输能力方向发展。,34_,1.1 概述,高速铁路信号与控制系统的组成,列车运行控制子系统 车站联锁子系统 调度集中子系统 附属子系统（诊断与服务子系统、微机监测子系统、灾害信息处理子系统、通信网络子系统等）,35_,一、概述 2、组成,列车运行控制系统由列控地面设备和车载设备组成。作为保证列车行车安全（

10、用于控制列车间隔）和提高运输效率的信号设备。列控系统从列车方面保证安全。根据车站进路、前行列车位置、安全追踪间隔等向后续列车提供行车许可、速度目标值等信息，由车载列控设备对列车速度实施监督和控制。,概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系统,内 容 概 要,36,一、概述 2、组成,采用计算机技术来排列列车进路，实现进路锁闭、进路解锁、信号机控制、道岔控制等逻辑功能称为计算机联锁。 计算机联锁系统用于控制进路，不管行车指挥，只从线路（区间和车站）上保证安全。根据计划实时建立各列车安全进路，为列车提供进、出站及站内行车的安全进路。,概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系

11、统,内 容 概 要,37,调度集中系统,一、概述 2、组成,调度指挥系统从两个底层系统（列控系统和联锁系统）中获取信息，以进行决策并指挥行车根据列车基本运行图所制定的日、班计划和列车运行正、晚点情况，编制各阶段计划，并下达给各个车站连锁系统。,概述 列车运行控制系统 调度集中CTC 计算机联锁系统,内 容 概 要,38,1）调度集中系统CTC为核心，构建调度指挥中心平台。 2）以车站列控中心、联锁系统和区间信号设备为核心，构建区域控制中心平台。,各组成部分间关系,39,3）以列车速度防护与控制为核心，构建车载列车防护与控制平台。 4）以车-地通信系统为传输平台。,40,高速铁路产生的原因,内

12、容 概 要,一、概述 3、各组成部分间关系,调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通过地面轨旁设备或无线通信网络获得车站联锁和列控中心的行车信息和命令，车载设备控制列车运行。,41,1.1 概述,高速铁路信号与控制系统的主要特点,（1）采用列车运行自动控制系统（ATC）。 （2）高速铁路都建有调度中心。 （3）在各车站及区间信号室附近设置车次号核查等列车-地面信息传递设备（TIPB）。 （4）车站采用计算机联锁（CI）和大号码道岔，道岔转换采用多台转辙机多点牵引。 （5）重视安全防护。 （6）通信信号一体化在高速铁路得到充分体现。 （7）高速列车运行中不允许线路上进行施工及维修作业。

13、,42_,1.2 中国列控系统发展规划,代表世界先进水平的高速铁路列控系统,德国LZB系统：采用轨道环线电缆传送列控信息； 日本DS-ATC系统：采用有绝缘的数字轨道电路传送列控信息； 法国UM2000+TVM430系统：采用无绝缘数字轨道电路传送列控信息（分级控制）。 欧洲ETCS系统：为实现欧洲铁路互联互通，欧盟组织确定了适用于高速铁路列控的标准体系，技术平台开放；基于GSM-R无线传输方式的ETCS2系统，技术先进，并已投入商业运营。 欧洲正在建设和规划的高速铁路均采用ETCS列控系统，是未来高速列车控制系统的发展方向。,43_,1.2 中国列控系统发展规划,欧洲铁路控制系统,ERTMS

14、：即欧洲铁路运输管理系统(EUROPEAN RAIL TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM / EUROPEAN TRAIN CONTROL SYSTEM).,44,ERTMS/ETCS（欧洲铁路控制系统),GSM-R （铁路专用全球移动通信系统 ）,ERTMS,ERTMS/ETMS（欧洲铁路交通管理系统）,1.2 中国列控系统发展规划,ETCS系统结构,45,1.2 中国列控系统发展规划,ETCS技术规范的核心,采用目标距离（Distance to go )控制方式 以应答器（EUROBALISE）作为列车定位修正基准； 以GSM-R为车地连续信息传输 规范车地信息间的信息传输

15、电气接口及编码，以实现互联互通。,46,应答器的组成,应答器由地面、车载两部分设备构成，其中各个设备通过不同的接口连接。 地面设备 固定信息应答器 可变信息应答器 轨旁电子单元LEU 车载设备 查询主机 车载天线 天线电缆,47,车载应答器,48,ETCS技术核心设备（1）：,采用符合欧洲标准的应答器 Eurabalise,ETCS技术核心设备（2）,车载设备采用符合欧洲安全标准的安全计算机EVC,标准化的人机界面,欧洲车载设备,STM,JRU,Train interface,GSMR,mobile,GSM antennas,Train Bus,Radars,EVC,Generators,ta

16、chometer,DMI,RSC pick-ups,BACC DMI,51,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,ETCS技术核心设备（3）：无线闭塞中心,RBC:Radio Block Centre,52,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,1.2 中国列控系统发展规划,ETCS的应用等级,ETCS等级1: 基于欧标应答器和轨道占用检查的列控系统 ETCS等级2: 基于GSM-R和轨道占用检查的列控系统 ETCS等级3: 完全基于GSM-R的列控系统,53,1.2 中国列控系统发展规划,ETCS等级1,ETCS 1级：地面信号查询应答器轨道电路(计轴设备)。 采用固定追踪间隔形式；司机

17、依靠地面信号行车，地面信号机前设备产生速度监控；依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性；利用查询应答器覆盖各国现有信号系统，并用于列车定位和传送控制命令。 该系统是典型的点式ATP(Automatic Train Protection，列车自动保护装置)。,54,LEU,联锁,ETCS level 1 等级1,轨道占用检测,55,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,1.2 中国列控系统发展规划,ETCS等级2,ETCS 2级：轨道电路查询应答器GSM-R 与一级相比，司机完全依靠车载信号设备行车（可取消地面信号机）；通过GSM-R连续传送列车运行控制命令，车地间可双向通信；在点式设备的

18、配合下，车载设备对列车运行速度进行连续监控；依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性；建有无线移动闭塞中心。 该系统是基于移动通信的连续式ATP。,56,无线闭塞,应答器,联锁,Eurocab,ETCS level 2,GSM-R,轨道占用检测,57,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,1.2 中国列控系统发展规划,ETCS等级3,ETCS 3级：查询应答器GSM-R 与二级相比是靠车载设备来检查列车完整性，不需要轨道电路； 点式设备、GSM-R是系统的主要设备。取消地面信号机和轨道电路后，室外线路上的信号设备减少到最低程度；列车追踪间隔依靠点式设备和无线移动闭塞中心实现，具有明显的移动

19、自动闭塞特征。,58,无线闭塞,应答器,ETCS level 3 等级3,GSM-R,完整性 检测,59,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,ATP车载设备组成,60,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,ATP车载设备系统结构,61,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,1.2 中国列控系统发展规划,几点启示,(1)列车速度的不断提高，使得铁路信号技术发生了巨大变化。当列车速度大于160km/h后，列车的开环控制已不能满足要求。ATP已成为行车安全不可缺少的重要技术装备。 (2)ATP是由地面信号设备和车载设备共同组成的闭环高安全系统，是地面联锁向车载设备的延伸，在此基础上实现了以车

20、载设备为主的行车方式。各国铁路在实施ATP过程中，都是以故障安全作为最重要的技术条件，将地面和车载设备按一个系统统一设计，同步进行技术更新或强化改造的。,62_,1.2 中国列控系统发展规划,几点启示,(3)通信信号一体化是现代铁路信号的重要发展趋势。实现对移动体的控制，移动通信是最便捷的手段。因此基于通信特别是基于无线移动通信的ATP是今后的重要发展方向。 (4) 技术标准统一，系统化设计，模块化产品，通用兼容是ETCS主要的成功经验，值得我们认真学习和借鉴。,63,1.2 中国列控系统发展规划,我国发展ATP的难点,难点之一 我国铁路地域广大、列车种类繁多、提速以后线路允许速度不统一，同为

21、绿灯却有多种速度含义。 另外，我国铁路行车主要特点是客货混跑、高低速列车共线运行，这样必然要求客货列车均需装备ATP，从而使得我国发展ATP的难度明显大于国外。,64,1.2 中国列控系统发展规划,我国发展ATP的难点,难点之二 我国铁路实行以地面信号为主、以机车信号为辅的行车方式，对列车运行实行开环控制，依靠司机严守信号保证行车安全。因此，习惯于现有机车信号监控装置的控车模式。,65,1.2 中国列控系统发展规划,我国发展ATP的难点,难点之三 目前，机车普遍安装的通用机车信号未达到主体化的水平。机车信号基于轨道电路和站内电码化，但轨道电路制式繁多，有的根本不能满足“主体化”的要求，将面临淘

22、汰。信号基础装备薄弱，影响了是我国ATP的发展。 难点之四 GSM-R移动通信系统用于铁路信号、用于ATP系统和铁路综合移动信息平台，技术上有明显优势，产品得到多家厂商的支持，这在欧盟已得到证明。我国GSM-R网络建设还在起步阶段，影响了基于GSM-R的CTCS的实施。,66_,列车运行控制系统ATC,高速铁路采用列控系统的必要性,（1）闭塞分区的加长，通过能力的下降,（2）辨认信号的频繁,（3）司机对信号处理要求的提高,“红灯停，绿灯行” 速度信号,需要以机车信号为行车凭证,需要车载信号设备直接进行制动控制,速度信号代替色灯信号,车载信号作为行车凭证,车载信号设备直接控制列车减速或停车,67

23、,列车运行控制系统ATC,为保证列车运行控制系统不间断地工作和加强设备的维修与管理，在列车运行控制系统的地面和车上都安装有监视设备。,列控系统是确保列车行车安全、提高运输效率的信号系统。 基本功能 间隔控制 确保追踪列车与前行列车之间必须保持一定的安全距离 速度防护 确保列车的运行速度在许可范围内 安全防护 防止列车无行车许可运行、防止列车溜逸、防止列车冒进 。 行车许可（MA）：是列车安全运行的行车凭证，包括线路信息、目标距离等。,68,列车运行控制系统ATC,列车运行控制系统（简称列控系统）就是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。 其特征为：列车通过获取的地面信息和命令，控制列

24、车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。,列车运行控制系统ATC,列车超速防护系统ATP （Automatic Train Protection） 列车自动驾驶系统ATO （Automatic Train Operation） 列车自动监控系统ATS （Automatic Train Supervision）,包括三个子系统,69,列车运行控制系统ATC,ATC组成：地面设备和车载设备,允许速度曲线,实际速度曲线,列控系统包括：地面设备、车载设备。 地面设备：提供线路信息、目标距离和进路状态。 车载设备：生成目标距离连续速度控制模式曲线。,列车运行控制系统ATC,71,高速铁路概论第四讲高

25、铁信号控制通信系统,列车运行控制系统ATC,地面控制中心通过电缆与铁路线上的轨道电路、信号机、应答器等设备相连，主要完成列车位置检测、形成速度信号及目的距离等信号，并将此信号传递给列车，车载设备将按照速度信号控制列车制动。,ATP地面控制中心与CTC或TDCS联网，实现运输指挥中心对列车的直接控制，达到了车地一体化的列车控制能力。,地面设备包括列控中心、点式设备、轨道电路,72,列车运行控制系统ATC,车载设备主要由天线、信号接收单元、制动控制单元、司机显示器、速度传感器等组成。,1.2 中国列控系统发展规划,总体规划原则,(1)借鉴世界各国经验，结合我国国情路情，制定我国统一的ATP系列技术

26、标准和规范； (2)实行跨专业合作，集中全路专家智慧，共同确定总体技术方案和总体规划； (3)坚持技术先进、系统成熟、经济合理，等级配置的原则； (4)坚持通信信号一体化的方向，新线建设优先发展基于无线的ATP； (5)坚持新线建设与既有线改造并重，在总体规划的指导下，分步实施，有序发展； (6)坚持机车信号主体化与发展ATP相结合。,74,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS系统描述,CTCS（Chinese Train Control System）中国列车运行控制系统 定义：CTCS是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。 列车运行控制系统是我国铁路

27、提速线路和客运专线保证列车行车安全、提高列车运行效率的重要技术装备. 能有效通过技术手段对列车运行速度、运行间隔进行实时监控和超速防护；同时能够减轻司机劳动强度、改善工作条件，提高乘客舒适度。,75,1.2 中国列控系统发展规划,发展CTCS的原因,1）既有线提速、客运专线和高速铁路建设，对信号技术的发展既提出了新的挑战，也提供了难得的发展机遇。 2）条件已成熟。 3）需要对中国列车控制技术发展进行规划。,76_,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS系统描述,基本功能： (1) 安全防护 在任何情况下防止列车无行车许可运行。 防止列车超速运行。 防止列车超过进路允许速度。 防止列车超过线路结

28、构规定的速度。 防止列车超过机车车辆构造速度。 防止列车超过临时限速及紧急限速。 防止列车超过铁路有关运行设备的限速。 防止列车溜逸。,77,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS系统描述,(2)人机界面 以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离。 实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警。 具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和安全控制要求对输入数据进行有效性检查。,78,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS系统描述,(3) 检测功能 开机自检功能和运行中动态检查功能。 能够记录设备的关键数据以及关键动作，并提供监测接口。 (4) 可靠性

29、和安全性 按照信号故障安全原则进行系统设计。 核心硬件设备须采用冗余结构。 满足电磁兼容性相关标准。,79,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS体系结构,CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置。,80,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS体系结构,铁路运输管理层 铁路运输管理系统是行车指挥中心，以CTCS为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。 网络传输层 CTCS网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输。,81,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS体系结构,地面设备层 地面设备层主要包括列控中心、轨道电路和点式

30、设备、接口单元、无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制。 车载设备层 车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。,82,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS系统构成,参照国际标准，结合国情，从需求出发，按系统条件和功能划分等级。 CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础，车载与地面设备统一设计。,83,铁路运输管理层

31、,地面设备层,网络传输层,车载设备层,中国CTCS,84,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,注：CTCS-3基于应答器和轨道电路传输，用于300-350km/h线路， 动车组的追踪间隔缩短至3分钟。（京津）,中国CTCS,85,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS 分级,CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为04级。 CTCS-0级(简称C0级)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统，适用于列车最高运行速度为120km/h以下的区段。 CTCS-1级(简称C1级)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续

32、信息的补充，可实现点连式超速防护功能。适用于列车最高运行速度为160km/h以下的区段。,86,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS-1级(简称C1级),(1) 地面子系统组成 轨道电路 完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。 点式信息设备 宜设置在车站附近，主要用于向车载设备传输定位信息。 (2)车载子系统组成 主体机车信号 点式信息接收模块 安全型运行监控记录装置,87_,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS-2级(简称C2级),CTCS-2级(简称C2级)：基于轨道电路和点式应答器传输控车信息，并采用车地一体化设计的列车运行控制系统。面向提速干线和客运专线，适用于

33、各种线路速度区段，地面可不设通过信号机。 (1) 地面子系统组成 列控中心：根据列车占用情况及进路状态计算行车许可及静态列车速度曲线并传送给列车。 轨道电路：完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。车站与区间采用同制式的轨道电路。 点式应答器,88,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS-2级(简称C2级),(2) 车载子系统组成 连续信息接收模块 点式信息接收模块 测速模块 设备维护记录单元 车载安全计算机 人机界面 运行管理记录单元 预留无线通信接口。,89_,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS-3级(简称C3级),CTCS-3级(简称C3级)：基于无线传输信息，并采

34、用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统，点式设备主要传送定位信息。C3级列控系统可以叠加在C2级列控系统上。 (1) 地面子系统组成 无线闭塞中心（RBC） 使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音通信。,90,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS-3级(简称C3级),无线通信（GSM-R）地面设备 作为系统信息传输平台完成地车间大容量的信息交换。 点式设备 主要提供列车定位信息。 轨道电路 主要用于列车占用检测及列车完整性检查。 (2) 车载子系统组成 无线通信（GSM-R）车载设备

35、 作为系统信息传输平台完成车地间大容量的信息交换。 点式信息接收模块 完成点式信息的接收与处理,91,1.2 中国列控系统发展规划,CTCS-3级(简称C3级),测速模块 实时检测列车运行速度并计算列车走行距离。 设备维护记录单元 对接收信息、系统状态和控制动作进行记录。 车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。 人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。 运行管理记录单元 规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。,92,中国CTCS-3,CTCS-3 地面子系统,CTC调度集中系统设于调度指挥中心，实现了行车指挥自动化，实现了对调度中心

36、管辖区段内的车站信号、道岔等设备和进路集中控制。 临时限速服务器调度中心设列控系统专用临时限速服务器及临时限速操作终端。用于临时限速的下达与取消。临时限速服务器与RBC和TCC的通信连接，传输临时限速相关信息。 车站联锁设备保证车站列车运行的安全，以及提高车站通过能力。 车站列车控制中心（TCC）是基于安全计算机的控制系统，根据轨道区段占用信息、联锁进路信息、线路限速信息等，产生列车行车许可命令，并通过轨道电路和有源应答器，传输给车载子系统，保证其管辖内的所有列车的运行安全。,CTCS-3地面子系统,94,CTCS-3地面子系统,轨道电路铁路线路是否空闲是保证行车安全的重要条件，区间轨道电路具

37、有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能。 区间轨道电路的组成原理是：信息发送设备利用线路的两条钢轨作传输线，将信息传输至接收设备，用以完成列车占用检查、钢轨断轨检查以及传递各种行车有关信息等。 应答器向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。应答器传输的信息与无线传输的信息的相关内容含义保持一致。 地面应答器具有向车载设备发送点式信息的作用，根据其作用可以分为无源应答器和有源应答器。无源应答器用于发送包括线路速度、坡度、信号点类型等固定信息；有源应答器用于发送实时变化的信息，包括进站口和出站口的临时限速、进路长度、信号点类型等。,95,CTCS-

38、3地面子系统,车站无线闭塞中心（RBC）根据列车数据、轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可（MA），并通过GSM-R无线通信系统将行车许可（MA）、线路参数、临时限速等信息传输给CTCS-3级车载设备；同时通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息。 无线通信网络（GSM-R）用于车载子系统和车站无线闭塞中心进行双向信息传输的车地通信传输平台。,96,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，由无线闭塞中心（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，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。,中国CTCS-3,97,

39、高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,地面设备、车载设备、GSM-R无线通信网络、信号数据传输网络四部分。,中国CTCS-3总体结构,98,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,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,CTCS-3级列控系统系统结构,99,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,CTCS-3级列控

40、系统各部分功能,根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,无线闭塞中心RBC,应答器,通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备,通过GSM-R无线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息,向车载设备传输定位和等级转换信息,向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统的需要,用于实现车载设备与地面设备的双向通信,GSM-R核心网包括移动交换子系统、GPRS子系统、智能网接口,GSM-R网络,采用冗余交叉覆盖的方式进行布置，提高了车地通信的可靠性,根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数，按照目标距离连续速度控制模式生

41、成动态速度曲线，监控列车的安全运行,车载安全计算机,轨道电路,实现列车占用检查,发送行车许可信息，满足后备系统的需要,100,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,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,101,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,CTCS-3级列控系统车载设备,车载设备由车载安全计算机（V

42、C）、GSM-R无线通信模块（RTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录器（JRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等组成。,102,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,CTCS-3级列控系统无线闭塞中心（RBC）,RBC设备采用硬件安全比较冗余结构，包括：无线闭塞单元（RBU）、协议适配器（VIA）、RBC维护终端、司法记录器（JRU）、ISDN服务器、操作控制终端和交换机等设备组成。,103,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,信号数据传输网络实现无线闭塞中心（RBC）、调度集中（CTC）、联锁、列控中心（TCC）、监测系统间的信息传输

43、。,CTCS-3级列控系统信号数据传输网络,104,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,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）,轨道电路,GSM-R,CTCS-3级列控系统工作原理,105,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,CTCS-3级列控系统列车追踪运行,106,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,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； 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200

44、250km/h，同时作为C3的后备系统。 车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车位置、速度、工作模式和列车状态等信息，并可在CTC系统上实时显示。 临时限速的灵活设置，可以实现任意长度、任意速度、多数量的临时限速设置。 临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长度和数量的临时限速设置。 RBC可集中设置，也可以分散设置。 RBC向装备CTCS-3级车载设备的列车、应答器向装备CTCS-2级车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动过分相。,CTCS-3级列控系统主要特点,107,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,部分监控模式（PS）、机车信号模式（CS）仅适用CTCS-2级。,CTCS-3

45、级列控系统主要工作模式,108,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,1.3 调度集中及行车指挥自动化,调度集中,调度集中(Centralized Traffic Control，简称CTC)是调度中心对某一区段内的信号设备进行集中控制，对列车运行直接指挥、管理的技术装备。 青藏铁路西哈段是中国铁路历史上第一条分散自律调度集中系统。 调度集中系统主要经历了继电式调度集中、全电子式调度集中、计算机调度集中这几个阶段。 中国铁路自1958年开始调度集中的研究和探索。,109,1.3 调度集中及行车指挥自动化,行车指挥自动化,铁路行车指挥自动化(Automation System for Rail

46、way Traffic Control） 利用在线计算机和有关技术设备，自动收集信号设备状态和列车运行的信息，按规定的算法和程序进行处理，实时地发送出指挥列车运行的有关命令，安排列车进路和调整列车运行，同时，将处理的结果予以记录和显示，这种集中控制和监视系统称为铁路行车指挥自动化。,110,1.3 调度集中及行车指挥自动化,高速铁路调度集中的功能,（1）行车调度 （2）客运调度 （3）机车车辆调度 （4）维修调度 （5）电力调度 （6）信号设备监控,111,1.3 调度集中及行车指挥自动化,CTC设备与系统结构,调度 中心 子系统,112,调度集中系统,调度中心子系统 车站子系统 调度中心与车

47、站之间的网络子系统,中心机房设备（数据库服务器、应用服务器等） 各应用工作站（调度员工作站、控制工作站等）,车站子系统：车站自律机、车务终端、综合维修终端、电务维修终端等。 网络子系统：网络通信设备和传输通道构成。,1.3 调度集中及行车指挥自动化,113,1.3 调度集中及行车指挥自动化,高速铁路综合调度系统,特点： 对列车运营指挥实行集中控制，同时负责与行车有关的管理工作。 业务： 编制运营计划（行车、车辆运用、乘务值班） 编制临时运行图，调整运营计划； 监视沿线列车运行状况、控制车站进路； 统计旅客集散情况，向旅客提供信息服务。,114,1.3 调度集中及行车指挥自动化,高速铁路综合调度

48、系统,115,调,度 系 统,组成 运行管理计算机,调度中心,信号室,车辆段、维修基地等表示终端,表示盘 控制终端设备 通信终端设备,通信终端设备 列车车次核查装置 安全监控设备终端,1.3 调度集中及行车指挥自动化,高速铁路综合调度系统分类,第一类（高速客运专线） 全线设一个行车指挥中心，集多种业务组织和管理功能于一体； 例：日本的新干线和法国的TGV。 第二类（客货混合运输高速线） 按区域设置行车调度中心。 例：德国ICE。,116,1. 3调度集中及行车指挥自动化,综合调度中心发展趋势,由传统的集中控制模式发展为网络化、智能化的集中管理、分散控制的新一代模式。 例：日本、欧洲等国 采用工作站客户机、服务器以及计算机网络技术。 组成：运输管理系统，运行调度系统，牵引供电调度系统，动车组调度管理系统，基础设施管理系统，客运调度系统，安全监督系统等。,117,运行计划管理子系统 牵引供电调 度子系统,防灾安全监控子系统,动车组调度管理子系统 综合维护及基础设 施管理子系统,旅客服务调度子系统,高速铁路运 行调度子系统,118,高速铁路概论第四讲高铁信号控制通信系统,119,高速