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铁路客运专线四电集成系统一、系统及四电集成高速铁路系统工务工程动车组旅客服务系统信息系统人才培训综合检测综合维修动车段、所运用维修通信信号车载子系统牵引供电站场建筑隧道工程桥涵工程安全监控系统联锁子系统调度集中CTC通信系统地面子系统客票售订系统客运管理系统线路设计路基工程电力系统接触网系统远程监控系统轨道工程供变电系统牵引系统制动系统列车网络系统总成车体转向架调度指挥系统环保工程系统集成（SystemIntegration）概念★从广义上讲包括人员的集成、组织机构的集成、设备的集成、系统软件的集成、应用软件的集成和管理方法的集成等多方面的工作。狭义上讲，系统集成就是系统平台的集成，是为客户提供的整体解决方案和全方位服务，它是一种指导系统规则、实施的方法和策略，也是一种思想、观念和理念。系统集成的目的就是做到最优化的综合统筹。★四电系统集成是指系统集成商为四电系统的建设提供的完整、系统的解决方案和全方位的服务，这种系统集成包括人员的集成、组织机构的集成、设备的集成、安装的集成、系统软件的集成、应用软件集成和管理方法集成等多方面的工作，也就是为四电系统提供的完整的系统集成平台。从而将各个分离的资源、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。四电集成系统组成范围•四电系统集成包括通信系统、信号系统、牵引供电系统、电力供电系统四大系统。如图试验维护设计供货安装试验维护设计供货安装试验维护设计供货安装试验维护设计供货安装运营调度站内设备桥梁、隧道外部电源既有设施房屋建筑给排水线路、轨道救援服务动车维修工程地质牵引供电通信信号电力供电系统集成图1.1.1 工作范围图接触网综合维修工区综合维修段变电所网上开关分区所回流线综合地线ATP车站站间光纤4芯站间光纤4芯LEUTCICTC集中检测中继站信号电源至相邻车站或中继站TCCCIS信号电源LEUTCITCC集中检测客运专线调度所ATP变电所分区所兼开闭所通信光纤电力贯通线电力贯通线通信传输和接入系统通信传输和接入系统配电所SCADA电力调度CTC计划调度行车调度维修段监测设备配电所其他供电点既有线TDCS基站分区所基站基站铁道部调度中心四电集成系统示意图四电系统集成的内容◇系统集成指整个客运专线的系统集成和各子系统的系统集成◇系统集成的工作内容包括：系统总体设计，接口技术，项目管理技术，安全性、可靠性、可用性评估技术，电磁兼容评估技术，综合试验技术，维护培训技术，环境条件技术，用户／建设经验等九个方面的工作。整个系统集成技术和方法将运用于客运专线建设从设计、供货、安装、试验、培训、技术服务到运营维护的全过程。接口技术综合试验技术系统总体设计维护培训技术EMC评估技术RAMS评估技术项目管理技术用户／建设经验环境条件技术四电集成系统实现的目标﹡通过合理利用各种资源，实现优化配置，使建设高速铁路这一庞大复杂的系统在技术上达到一流工程质量、一流装备水平、一流运营管理的目标。﹡中国高速铁路是对世界铁路最前沿、最尖端的技术平台进行系统集成。施工总承包模式系统集成★施工总承包系统集成主要包括设备供应、施工安装、调试试验、配合业主进行整个系统的联调联试（集成试验）和试运行等工作。由设计院统一考虑四电子系统与包括基础设施、动车组、运营调度系统和客运服务系统的兼容性和匹配性，并完成施工图设计。施工总承包模优点是减少设计接口，减少业主协调工作量。四电施工总承包的主要职责☆负责四电子系统主要设备供应，承担四电子系统中、外方设备的集成责任；☆负责向系统集成设计单位提供设计输入；☆负责四电子系统的施工、安装和子系统调试；☆负责和/或确保国外设备供应商向业主及总体设计单位提供设计联络、培训、运营及维护技术支持和服务；☆配合部、业主及设计单位完成系统集成的联调联试工作；☆保证国外设备供应商向其提供安装督导及相关技术支持和服务。二、牵引供电系统牵引供电系统集成内容牵引供电系统牵引变电系统接触网系统SCADA系统图 牵引供电系统构成牵引供电系统集成高速铁路牵引供电的特点•满足高速运行的弓网关系；•满足可靠稳定的供电要求；•满足免维护、少检修、抵御自然环境侵害的要求；•动车组自动过分相；•供电能力适应高速度、高密度；•具有综合一体化远程监控能力。牵引供电系统示意图1、变电系统•牵引变压器优先采用单相接线形式。•高压侧开关采用SF6断路器或GIS。•2X25kV侧采用户内GIS、AIS或户外分散布置断路器。•变电所实行无人值班。牵引变电所AT供电方式主接线图牵引供电系统中几个关键词•牵引变电所:把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电能。•馈电线:连接牵引变电所和接触网的导线。它将牵引变电所变换后的电能送到接触网。•接触网:是一种悬挂在轨道上方，沿轨道敷设的、和铁路轨顶保持一定距离的输电网。通过电动车组的受电弓和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机使列车运行。•轨道:在非电牵引情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时，轨道除仍具有导轨功能外，还需要完成导通回流的任务。因此，电力牵引的轨道，需要具有良好的导电性能。•回流线:是连接轨道和牵引变电所的导线。通过回流线把轨道中的回路电流导入牵引变电所的主变压器。2、接触网系统•客专正线采用AT供电方式，其他线路可采用直接供电方式或直供加回流的供电方式。•接触网对地电压25KV，接触网与正馈线的电压差为50KV。•接触网采用六跨关节式电分相。•接触网正线采用全补偿弹性链形悬挂，导高5300mm,结构高度1600mm。•接触导线：150mm2铜合金，张力30kN。•承力索：120mm2铜合金，张力不小于20kN。•最高运行速度：低于70％的接触悬挂波动传播速度。接触线承力索钢轨25kV-25kV50kV保护线正馈线三、电力系统电力系统集成内容电力线路室外照明及动力配线防雷接地车站、桥梁、隧道供电图 电力供电系统构成电力供电系统集成电源设备变配电所电力系统的内容及特点•电力系统从地方电网接引电源，通过变配电系统向沿线的路内动力照明设施供电，电力系统应确保与行车有关重要负荷的供电可靠性。电力系统集成范围：负责铁路沿线高低压电力线路、变配电设施、电气设备防雷接地的设计、施工、试验和调试、验收、技术服务、维护维修等工作。其中应着重处理好设计、施工、调试过程中的内外接口工作。•电力供电网络：由沿线设置的变配电所及全线铺设的两回10kV电力贯通线（单芯电缆）构成。•变配电所：按照免维护、无人值班设计，依靠SCADA系统远动操作、监视。•电力贯通线：单芯电缆沿电缆槽敷设或直埋敷设。电力系统示意图地方电源变配电所地方电源变配电所地方电源变配电所车站箱变区间负荷箱变区间负荷箱变区间负荷箱变区间负荷车站车站……贯通线贯通线牵引供电、电力系统远程监控远程监控系统集通信、信号、牵引供电、电力远程监控一体化设计。系统结构：采用分层分布式系统结构。控制中心采用独立的监控网络及设备，通过网络安全隔离措施与其他系统进行接口。系统监控范围：220V～220kV的通信、信号、牵引供电、电力供电设备在线实时监控。开闭所AT所牵引变电所AAAAAT所AT所AT所牵引变电所分区所分区所地方电源变配电所地方电源变配电所地方电源变配电所车站箱变区间负荷箱变区间负荷箱变区间负荷箱变区间负荷车站车站……贯通线贯通线牵引供电、电力、SCADA系统结构示意图铁路通讯网络调度中心局域网调度中心通讯设备通讯设备牵引供电电力供电ＳＣＡＤＡ四、信号系统CTC系统联锁系统列控系统信号集中监控系统图 信号系统构成信号系统集成信号系统组成内容信号系统是为确保列车运行的安全而设立•联锁装置来确保列车的线路安全；•ATP系统则可以通过对列车速度的控制来避免列车的碰撞事件；•CTC系统可以根据运行图来对每个列车的正确进路进行设定，依据运行图来进行运行的管理；•CTC系统中利用CTC网络使之与调度中心指令和各站的车站控制装置相连接。全车站共享图表数据。信号系统工作内容我国高速铁路列控系统列控系统技术平台的确立必须做到：有利于路网的统一性、有利于调度集中统一管理。我国300～350km/h铁路确定CTCS3列控系统作为全路统一技术平台，并兼容CTCS2列控系统实现动车组上下线运行。CTCS3系统采用GSM-R无线通信传输列控信息，主要由车载ATP、无线闭塞中心RBC、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路构成，通过系统集成创新，我们将建立符合中国国情路情的、世界一流水平的高速铁路CTCS3列控技术体系。我国高速铁路列控系统CTCS2列控系统主要用于200～250km/h客货共线铁路（含既有线提速200km/h线路），主要设备包括：车载ATP、列控中心、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路，并已基本实现国产化,已在胶济等提速线路上应用。CTCS2列控系统采用轨道电路加点式应答器作为信息传输手段，实现列车运行的安全控制，GSM-R用于无线通信。通过在时速300公里和200公里跨线列车上装备CTCS2和CTCS3车载系统，实现高速列车的跨线运行。CTCS2信号闭塞应答器LEU车站联锁车站列控中心电子单元CTCS2系统原理CTCS2系统设备结构地面应答器CTC或TDCS站机车站列控中心车站联锁轨道电路LEU车务终端调度中心地面应答器CTC或TDCS站机车站列控中心车站联锁轨道电路LEU车务终端地面应答器CTC或TDCS站机车站列控中心车站联锁ZPW2000轨道电路LEU车务终端调度中心CTC速度传感器应答器天线轨道电路天线CTCS2系统设备结构图标说明：CTC车站联锁有源应答器无源应答器HUULULL2L3L4L5ZPW2000轨道电路码发送CTCS2的行车许可列控中心道岔、信号机应答器、轨道电路列控中心车站联锁道岔、信号机应答器、轨道电路列控中心轨道电路CTCS2列控系统通过ZPW2000轨道电路发送行车许可，列控车载设备根据轨道电路信息码，并结合应答器信息控制列车安全行车。CTCS3系统原理CTCS3信号闭塞应答器GSM-R无线闭塞中心(RBC)区间联锁CTCS3在CTCS2基础上，地面增加了无线闭塞中心RBC，车载ATP集成了CTCS2模块，增加了无线接收模块。地面应答器车站列控中心车站联锁轨道电路LEU地面应答器车站列控中心车站联锁轨道电路LEU地面应答器列控中心TCC区域联锁ZPW2000轨道电路LEU无线闭塞中心RBC中央联锁调度中心CTCGSM-R固定网络无线闭塞中心RBC无线接收模块CTCS3系统设备机构CTCS3高速动车组运行示意图ETCS2的无线命令图标说明：中央联锁设备CTC无线闭塞中心中央联锁设备区域联锁有源应答器无源应答器HUULULL2L3L4L5300km/h动车组按CTCS3的无线命令运行ETCS2的无线命令列控中心道岔、信号机应答器、轨道电路列控中心区域联锁道岔、信号机应答器、轨道电路列车速度防护曲线列控中心轨道电路300km/h动车组按CTCS3的无线命令运行CTCS3列控系统基于GSM-R无线通信传输列控信息，其中的CTCS2功能是通过轨道电路信息码传输列控信息实现，点式应答器信息共用。CTCS3列控系统中的RBC通过联锁和轨道电路获得前方列车位置信息，并通过无线方式传送给后续列车，后续列车的车载设备控制列车安全运行。CTCS3的无线命令CTCS3的无线命令高速动车组下到200～250km/铁路的列控方式L4L5新建200-250km/h客运专线CTCS2区域300km/h及以上客运专线CTCS3区域L3L5预告点（正向）执行点预告点（反向）ZPW2000轨道电路信息码应答器装备CTCS3车载ATP设备的高速动车组在300～350km/h铁路上按照CTCS3方式运行，当进入200～250km/h铁路，通过执行点应答器时列控车载设备自动切换到CTCS2控制方式，按照CTCS2方式运行装备CTCS2车载的动车组上到300～350km/h铁路L4L5200-250km/h铁路CT