列车运行控制系统 - 6.1

第六章CTCS-3级列控系统主要内容C3列车控制系统系统概述运营场景车载工作模式（1）行车指挥调度系统（CTC系统）（2）车站联锁系统（3）列车运行控制系统（CTCS）高速铁路信号系统体系构成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）临时限速信息列车位置信号授权轨道电路占用信息行车许可速度曲线轨道电路GSM-R行车指挥调度系统（CTC系统）运输管理系统完成列车运行控制相关的调度指挥功能根据列车运行图所制定的日班计划及实际情况，编制各阶段计划，下达到计算机联锁系统。车站联锁系统根据计划实时建立进路，为列车提供进出站及站内行车的安全进路列车运行控制系统根据车站进路、前行列车位置、安全追踪间隔，向后续列车提供行车许可、速度目标值等信息，由车载设备对列车速度进行实施监督和控制。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，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。应答器调度集中CTCGSM-R无线网络无线闭塞中心（RBC）车站列控中心LEU车站联锁ZPW-2000轨道电路轨道电路天线应答器天线速度传感器雷达传感器列控系统地面设备列控系统车载设备CTCS-3级列控系统—系统定义CTCS-2级CTCS-3级传输媒介轨道电路+应答器GSM-R+应答器车地信息传输地对车单向信息传输地－车双向信息传输300km/h以上的适应性已经在250km/h线路上成功运用，正在进行300km/h适应性研究CTCS-3级在ETCS-2级基础上进行系统集成和自主创新，ETCS-2级列控系统已经在欧洲高速铁路上成熟应用技术发展趋势CTCS-3级列控系统属于基于通信的列控系统（CBTC）范畴，符合国际铁路技术发展趋势。CTCS-2与CTCS-3比较系统构成应答器调度集中CTCGSM-R无线网络无线闭塞中心（RBC）列控中心LEU车站联锁ZPW-2000轨道电路轨道电路天线应答器天线速度传感器雷达传感器TSR服务器列控系统地面设备列控系统车载设备系统总体结构示意图CTC车站自律分机CAUPUC车载设备调度集中数据通信以太网TRAUGSM-RBSC移动交换中心BTSOTERBC/联锁安全数据通信以太网列控中心安全数据通信局域网BTSOTEBTSOTE缩写对照表BSC：基站控制器BTS：基站DMI：人机界面OTE：光传输设备RBC：无线闭塞中心TRAU：码型转换和速率适配单元图例停车标志牌无源应答器有源应答器地面设备CTC车站自律分机车站联锁轨旁电子单元ZPW-2000轨道电路车站列控中心微机监测微机监测集中监测数据通信以太网车站联锁轨旁电子单元ZPW-2000轨道电路车站列控中心微机监测BTSOTEBTSOTE轨旁电子单元ZPW-2000轨道电路中继站列控中心OTE电务段临时限速操作终端郑州铁路局既有调度所车载设备轨道电路接收天线C3控制单元C2控制单元PUCCAU应答器接收天线应答器信息接收模块DMIDMI紧急制动列车管理模块PG速度速度传感器PGC3控制单元C2控制单元PUCCAU应答器接收天线应答器信息接收模块MVBProfibusPGPG紧急制动接口列车管理模块JRU无线接口模块RSS无线接口模块RSSRBC中心郑州铁路局既有TDCS设备RBC远程操作终端西安铁路局既有TDCS设备临时限速服务器RBC本地操作终端RBC监测接口服务器CTC行调台TSR接口服务器助调台维修调度台CTC分界口通信服务器RBC接口服务器通信接口服务器临时限速维护终端112020/1/18CTCS-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轨道电路列控中心应答器车载设备无线闭塞中心RBCGSM-R室内设备CTCS-3级列控系统—系统结构122020/1/18无线闭塞中心RBCGSM-R室内设备(1)地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络。(2)车载设备增加GSM-R无线通信单元及天线。(3)RBC向列车提供行车许可。(4)车地实现连续、双向、大容量信息传输。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提供行车许可速度曲线GSM-R无线通信模块及天线车载设备CTCS-3级列控系统—C3与C2的比较地面设备示意图E1联锁车站联锁车站区间中继站　15Km　　15Km　2Km列控中心调度集中（车站）车站联锁微机监测列控中心微机监测车站监测局域网车站调度集中局域网电务段CTC中心设备RBC中心密钥管理中心轨道电路列控中心安全数据通信局域网集中监测数据通信以太网RBC/联锁安全数据通信以太网调度集中数据通信以太网列控中心调度集中（车站）车站联锁微机监测临时限速操作终端既有TDCS设备RBC远程操作终端GSM-R无线通信临时限速服务器根据轨道电路、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之间连续、双向、大容量信息传输GSM-R网络集中管理临时限速命令，分别向RBC、TCC发送临时限速信息。临时限速服务器轨道电路实现列车占用检查发送闭塞分区空闲信息，满足后备系统的需要。CTCS-3级列控系统—地面设备实现轨道电路编码；向RBC传送列车占用信息；通过应答器向CTCS-2传送限速信息和进路信息。列控中心TCC车载设备CAU应答器天线DMI-1轨道电路信息接收单元通用加密单元PG通信接口单元安全数字接口测速单元1测速单元2轨道电路信息接收单元PUCPUCPUCPUCDMI-2MVB总线RS-485总线MVB总线动车组雷达PG应答器天线应答器信息接收模块CAU输入接口输出接口列车转换网关司法记录器车载设备轨道电路接收天线速度传感器紧急制动车载安全计算机动态监测装置C3控制单元GSM-R电台ProfiBus总线＋无线通信模块测速智能单元应答器信息接收模块车载安全计算机C2控制单元C2控制单元C3控制单元测速智能单元根据与地面设备交换的信息监控列车运行安全计算机用于实现车载设备与地面设备之间连续、双向、大容量信息传输GSM-R网络用于记录与列车运行安全有关的数据，并在需要时下载分析司法记录器CTCS-3级列控系统—车载设备接收轨道电路信息轨道电路信息接收单元实现司机与车载设备间的信息交互人机接口提供安全计算机与列车想干设备之间的接口列车接口接收地面应当信息应答器传输及应答器天线接收传感器等设备的信息，测量列车运行速度和运行距离测速测距单元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）限速信息列车位置信号授权轨道电路占用信息行车许可速度曲线轨道电路GSM-RCTCS-3级列控系统—工作原理速度限制曲线时速(km/h)目标停车点CTCS-3级列控系统—列车追踪运行（1）向司机提供安全驾驶列车的必要信息；（2）监控列车及调车作业。（3）受RBC控制的列车，只有得到RBC的授权才能在RBC控制区域运行。（4）满足运营速度350km/h及以上，最小追踪间隔3min的要求。（5）满足跨线运行的要求。（6）具有轨道占用检查功能。（7）采用固定闭塞，以目标距离连续速度控制模式监控列车运行。（8）具有设备制动优先和司机制动优先两种方式，一般采用设备制动优先。（9）具有常用制动和紧急制动监控速度的功能（10）地面设备具有设备临时限速、并向车载设备发送临时限速信息的功能（11）具有CTCS-2级功能CTCS-3级列控系统—基本功能（1）基于GSM-R实现车-地大容量的双向连续信息传输，可以提供最远32km的目标距离、线路允许速度等信息；（2）由RBC生成行车许可。（3）轨道电路实现列车占用检查。（4）应答器实现列车定位。（5）向下兼容CTCS-2级功能。CTCS-3级列控系统—系统主要特点GSM-R设计GSM-R设计应考虑网络结构、覆盖范围、小区容量、RBC切换、枢纽和大站的无线容量要求。采用单网交织的网络结构，铁路两侧各建一条光缆，用于构建两个物理径路不同的传输系统，基站控制器和基站之间采用环形组网，间隔基站的传输环路位于不同的传输系统中。GSM-R网络应覆盖CTCS-3级列控系统应用区域，该应用区域包括CTCS-2与CTCS-3等级转换区域。GSM-R轨旁设备GSM-R室内设备RBC列控车载设备GSM-R移动终端车地双向传输（1）GSM-R采用单网交织的冗余覆盖方案；（2）只要不是相邻的基站同时故障，就不会影响GSM-R网络场强覆盖。基站基站基站基站基站基站GSM-R无线电场强覆盖满足CTCS-3级列控系统要求的场强值工程设计原则列控车载设备9种主要工作模式完全监控模式(FS)目视行车模式(OS)引导模式(CO)调车模式(SH)隔离模式(IS)休眠模式(SL)待机模式(SB)机车信号模式(CS)部分监控模式(PS)部分监控模式（PS）、机车信号模式（CS）仅适用CTCS-2级。CTCS-3级列控系统—主要工作模式概述1.待机模式（SB）当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于SB模式。在SB模式下，车载设备禁止列车移动。当司机开启驾驶台后，列控车载设备中的DMI投入正常工作。CTCS-3级列控系统—主要工作模式（续）2.完全监控模式（FS）当车载设备具备列控所需的全部基本数据（包括列车数据、行车许可和线路数据等）时，车载设备自动进入FS模式。在FS模式下，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监控列车安全运行。目标距离连续速度控制模式曲线速度（km/h）350HUULULL2L3L4L5CTCS-3级列控系统—主要工作模式（续）在FS模式下，DMI显示的速度曲线等信息。CTCS-3级列控系统—主要工作模式（续）3.引导模式（CO）当开放引导信号时，列控车载设备进入CO模式。在CO模式下，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。CO模式引导信号40速度（km/h）CTCS-3级列控系统—主要工作模式（续）4.目视行车模式（OS）当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备进入OS模式。在OS模式下，列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，列车每运行一定距离（300米）或一定时间（60秒）司机需确认一次。40轨道电路故障OS模式OS模式速度（km/h）CTCS-3级列控系统—主要工作模式（续）当进行调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备进入SH模式。当工作在CTCS-3级时，需经RBC同意，列控车载设备转入调车模式（SH）后与RBC断开连接，退出调车模式（SH）后再重新与RBC连接。在SH模式下，列控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚）监控车列前进或折返运行。CTCS-3级列控系统—主要工作模式（续）5.调车模式（SH）6.休眠模式（SL）当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后首先自动处于SB模式。当本务端的驾驶台开后，非本务端列控车载设备进入SL模式。在SL模式下，列控车载设备仍执行列车定位、测速测距、记录等级转换及RBC切换信息等功能。列车立折，非本务端升为本务端后，车载设备可自动进入正常工作状态。C