[互联网]动车组信息系统.ppt

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1、动车组信息系统,-动车人生，舞动奇迹,小组成员介绍,组长： 李诗雨 副组长：许 昶 许 璐 组员： 卢德地 迟 盛 王耀安 孙 刚 张 默 李博文 温尚焘 谢广岭 吴方略 贾礼洋 张 杰 李竑慶 杨子尧 庞天洋,-动车人生，舞动奇迹,本节内容,列车通信系统 CTCS列控系统简介： A.列车控制系统简介及背景介绍 B. CTCS简介,列车通信系统,什么是通信系统？,通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。,一个通信系统至少包含发送和接收两大部分， 能可靠地传输或交换信息,实现各动力车的重联控制 实现全列车（动车和拖车）中所有由计算机控制的部件联网通信和资源共享 实现全列车的制动控制、自动

2、门控制、轴 温监测及空调控制等功能 完成全列车的自检及故障诊断决策,1.列车通信系统的任务,2.列车通信系统的功能,将分布于列车上不同位置具有不同功能的控制节点以一定的规则用通信介质连接起来，形成信息通道，在一定的计算机软、硬件的支持下，为连接于其上的节点提供稳定、可靠的通信服务。,3.发展过程及现状,国内外列车控制系统的现状与发展：,国内外列车控制系统的现状与发展：,4.列车通信网络的构成：,动车组列车通信网络主要由列车总线WTB( Wired Train Bus)、车辆总线( 包括MVB总线 Multifunction Vehicle Bus和CAN总线 Controller Area N

3、etwork) 、微处理单元、网关、远程输入/输出模块、主监视器、诊断监视器等组成。,其中, MPU LT 负责管理制动控制单元、牵引控制单元、辅助控制单元等设备 MPU LC 负责管理空调系统、外部门、充电机、卫生间等设备, 充电机和卫生间通过CAN 总线与MPU LC 通信。 中继器用于接收线路中的信号, 将其整形放大、重新复制, 并将新生成的复制信号转发至下一网段, 其主要作用为延长电缆的传输距离。 本地显示器主要向列车乘务人员和维修人员提供信息。 （MPU: Main Processing Unit 主处理单元）,CA250 动车组列车通信网络的拓扑结构图,MPU LT,MPU LC,

4、列车通信网络是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。,5.列车通信网络的特点,基于以上环境特点，对列车通信网的要求为： （1）实时性； （2）协议简单性； （3）短帧信息传送； （4）信息交换的频繁性、网络负载的稳定性； （5）较高的安全性、容错能力； （6）低成本需要。,总结：,1.列车通信系统的任务,2.列车通信系统的功能,3.发展过程及现状,4.列车通信网络的构成,控制,可靠传输 神经系统,引进 吸收 创新,5.列车通信网络的特点,关键词,适应环境,模块化,CTCS列控系统简介,什么是列控系统？,一种可以根据列车在铁路线路上运行的客

5、观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。列控系统分为列控地面子系统和列控车载子系统。在不同的应用场合，列控系统的设备构成有所不同。,什么是CTCS？,CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。,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。,1.列车运行控制系统功能,2.列车运行控制系统中采用的关键技术就是闭塞技术,2007年4月13日新闻联播：我国自

6、主研发的自动闭塞系统可防动车组追尾，广铁集团高级工程师陈建译称“就是控制同一条铁路上多列动车组安全间隔时间，信息通过钢轨传送到动车组的车载系统，防止列车追尾事故的发生。,闭塞方式可分为：固定闭塞；准移动闭塞；移动闭塞,自动闭塞系统的原理大致是这样的：铁轨上安装有一个个类似传感器一样的接收装置，只要前方列车的车轮压上钢轨，“前方有列车占用轨道”的信息，就会通过铁轨，传送给后方列车和调度中心。后方列车接到前方列车的位置信息后，调整速度，以保证两车之间有个安全的距离，这个安全距离也叫闭塞区。,运行列车间的空间间隔是若干个闭塞分区； 后行列车的追踪目标点位前行列车所占用闭塞分区的始端 后行列车从最高速

7、开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端，空间间隔长度固定，称固定闭塞 速度控制采用阶梯形控制,固定闭塞,不设定每个闭塞分区的速度等级，采取一次制动方式 追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，不因前行列车的移动而改变 后行列车从最高速开始制动的计算点根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定 空间间隔的长度不固定 采用抛物线制动,准移动闭塞,移动闭塞： 线路没有划分为固定的闭塞分区 后续列车以前行列车尾部为追踪的目标点 前后列车的最小间隔等于后行列车的制动距离+安全距离 列车间的间隔是动态的、并随前一列车的移动而移动,3.列车运行控制系统组成,车载,地面,系统包括地面设备和车载设

8、备和地车信息传输设备三部分。,地面设备产生出列车控制所需要的全部基础数据，例如列车的运行速度、运行许可等；,车载设备将地面传来的信号进行信息处理，形成列车速度控制数据及列车制动模式，用来监督或控制列车安全运行。,车、地信息传输方式 点式 轨道电路 无线传输,4.CTCS产生背景(总述),中国人口密集，资源紧张，城市化发展非常迅速。一直处于发展中的中国铁路，始终存在着运量与运能之间的突出矛盾。铁路运输至今仍相当程度地制约着国民经济的快速发展，铁路仍是我国国民经济发展中的一个薄弱环节。为了缓解铁路运输的压力，铁路部门先后实行了六次大提速。 与此同时，高速铁路的蓬勃发展，对铁路的中枢神经信号系统也提

9、出了新的技术要求。但由于历史及技术原因，中国铁路存在多种信号系统，严重影响了运输效率。铁路信号系统迫切需要建立统一的技术标准，确立数字化、网络化、智能化、一体化发展方向，国产高速铁路列车运行控制系统标准的制定迫在眉睫。为实现高铁战略，铁道部组织相关专家开始制定适合我国国情的中国列车控制系统CTCS（Chinese Train Control System）,当列车运行速度超过160km/h时,按照地面信号机显示驾驶列车运行的控车方式已不能满足要求。 20世纪80年代末,我国相继在京广线郑武段、京哈线京秦段引进了法国的UM71轨道电路和TVM300列控系统，在京哈线秦沈段引进了法国的UM2000

10、轨道电路和TVM430列控系统。 “机车信号+列车运行监控记录装置”的结合使用，在我国运行速度160km/h以下客货列车上得到了推广和普及，在指导司机驾驶、列车运行基本安全防护等方面发挥了重要作用。 欧盟的GSM-R/ETCS已进入实际运作阶段，给我们提供了良好的技术借鉴。,CTCS产生背景(细节),2004年初，铁道部组织国内、外专家，通过对ETCS技术规范、世界各国列控标准及实际运营情况的分析，结合我国铁路实际运行需求、设备状况和技术政策，经过长时间的论证和研究，提出了CTCS技术规范准则，确定CTCS五个等级的总体技术框架；并制定了CTCS-2级列控系统暂行技术条件，确定采用由点式应答器

11、+连续式轨道电路向列车传输运行许可信息，采用目标距离模式曲线监控列车安全运行的方式。 2004年底，铁道部组织研究并决策，在我国铁路既有线第六次提速200-250km/h时采用CTCS-2级列控系统，在动车组列车上装备CTCS-2级列控车载设备，在提速至200-250km/h线路区段上进行CTCS-2级列控地面设备改造。,2005年底及2006年初，在环形道上利用SS9型机车，进行了CTCS-2型列控系统第一次全面实验。 2006年5月，在环形道上完成了CTCS-2型列控系统基本列控功能试验。 2006年9月18日完成胶济全线列控设备安装任务，9月20日进行胶济全线动车组列控拉通试验。 200

12、7年3月，铁道部在北京铁路局管内组织实施了动车组5min追踪运行试验。 2007年4月初在胶济线蔡家庄至娄山五站四区间76km区段进行了CTCS-2补充试验。至此，CTCS-2型列控系统的基本功能全部得到验证。 在建的武广及京沪高速采用基于GSM-R无线信息传输的CTCS-3系统。,总结,1.列车运行控制系统功能,2.关键技术,3.列车运行控制系统组成,4.CTCS产生背景(总述),关键词,保障安全,闭塞技术,两大系统,应运而生,CTCS简介,CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统 CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和

13、地面子系统 CTCS根据功能要求和设备配置划分为04级,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-0,CTCS-1,CTCS-2,CTCS-4,CTCS-3,列控系统对照表,CTCS级间关系,符合CTCS规范的列车超速防护系统应能满足一套车载设备全程控制的运用要求。 系统车载设备向下兼容。 系统级间转换应自动完成。 系统地面、车载配置如具备条件，在系统故障条件下应允许降级使用。 系统级间转换应不影响列车正常运行。 系统各级状态应有清晰的表示。,CTCS 0级 C

14、TCS 0级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。,在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数据全部贮存在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。 适用于列车最高运行速度为60kmh及以下，一般自动闭塞设计仍按固定闭塞方式进行,CTCS 1级,由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成。面向160km/h 以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。,(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

15、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 完成轨道电路信息的接收与处理。 点式信息接收模块 完成点式信息的接收与处理。 安全型运行监控记录装置 实时检测列车运行速度，对列车运行控制信息进行综合处理，控制列车按命令运行。,CTCS 2级,(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。 点式设备 主要提供列车定位信息,轨道区段信息,限速信息等。,CTCS 2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统；CTC

16、S 2级面向提速干线和高速新线，采用车-地一体化设计;CTCS 2级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。,(2) 车载子系统组成 连续信息接收模块 完成轨道电路信息的接收与处理。 点式信息接收模块 完成点式信息的接收与处理。 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，生成控制速度与目标距离模式曲线，控制列车按命令运行。 人机界面 车载设备与机车乘务员交互的设备。 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。 预留无线通信接口。

17、,列控系统结构 CTCS-2,临时限速 服务器,CTCS 2级采取目标距离控制模式(又称连续式一次速度控制)。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。 CTCS 2级采用准移动闭塞方式,CTCS 3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；CTCS 3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞. 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

18、通道不能用于话音通信。 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 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 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

19、单元 规范机车乘务员驾驶，记录与运行管理相关的数据。,该系统是我国独创的列车运行控制技术体系，采用速度-目标距离列车控制模式，实现对列车运行的智能化控制，已成功用于既有线时速200350公里提速线路。,CTCS 4级,CTCS 4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统；CTCS 4级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞；CTCS 4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查；CTCS 4级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。 (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

20、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。 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。,(2) 车载子系统组成 无线通信（GSM-R）车载设备 作为系统信息传输平台完成车地间大容量的信息交换 测速模块 需要时，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。 全球卫星定位或其他设备提供列车定位及列车速度信息 列车完整性检查设备 运行管理记录单元,总结,CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统,一个思想，两个基本构成,以车为本，一切为了安全,地面子系统和车载子系统,谢谢观看,