提速线路通信信号新技术设备及运用之GSM-R.ppt

提速线路通信信号新技术设备及运用之三 GSM-R 李绍斌 北京交通大学电子信息工程学院,内容提要,列控模式的发展 列控信息传输技术的发展 三条试验线GSM-R GSM-R规划与发展 CTCS3与GSM-R,一、列控模式的发展,三显示模式 四显示模式 阶梯速度模式 连续速度模式 列控发展趋势,（一）三显示模式,三显示自动闭塞就是通过信号机具有三种显示，能预告列车前方两个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有三种显示；能预告列车前方两个闭塞分区状态；分二个速度等级，一个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。,（二）四显示模式,四显示自动闭塞就是通过信号机具有四种显示，能预告列车前方三个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有四种显示；能预告列车前方三个闭塞分区状态；分三个速度等级，二个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。,（三）阶梯速度模式,阶梯速度模式示意图,（四）连续速度模式,连续速度控制模式示意图,（五）列控发展趋势,控制精度不断提高； 时间响应越来越快； 信息传输量不断增大； 双向闭环控制； 无线传输通道；,二、列控信息传输技术的发展,模拟/数字轨道电路 轨道环线 有源/无源应答器 应答器+点式轨道环线 泄漏电缆 无线通信(GSM-R,WiMax,等),二、列控信息传输技术的发展,三、三条试验线GSM-R,GSM-R在中国的发展 青藏线 大秦线,1、GSM-R在中国的发展,三个阶段： 可行性论证(技术政策，频率资源)； 技术试验(青藏线、大秦线、胶济线)； 工程建设实施。,2、青藏线,三大难点：,高原缺氧； 生态脆弱(环保)； 冻土(青藏铁路穿过冻土区有550公里，真正的冻土地段400公里；属于较不稳定、不稳定多年冻土地区190公里，极不稳定高温冻土地段100公里)。,技术难点：,替代轨道电路，传送列车控制系统数据； 冻土地区的基站建设； 高原缺氧，减少维护、免维护； 三性：可靠性、有效性、可维护性。,(1) 调度通信,行车调度员、车站值班员、机车司机之间的通信。 车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信。 站内组呼：210/211 仅限于车站本小区 紧急组呼：299 发起者所在小区及前后各一个小区 邻站组呼：220/221 发起者所在车站及前后各一个车站,(2) 基于GSM-R的行车指挥系统,行车业务信息 车次号校核信息 调度命令信息(含行车凭证) 调车作业信息 列车启动和停稳信息 车次号与调度命令数据传输采用GPRS分组数据方式 IP地址信息 IP地址查询信息 IP地址更新信息,GPRS与铁路信息网,3、大 秦 线,内容大纲,重要地位 机车同步操控系统 调度通信 无线车次号传输 尾部风压传输,1) 重要地位,大秦线是我国西煤东运的大通道，是中国能源经济的生命线。它承担着全国六大电网、五大发电公司、380多家主要发电厂、十大钢铁公司等的生产用煤和民用煤、出口煤的运输任务，煤炭运量占全国铁路煤运总量的1/7。然而，煤炭运输依然处于十分紧张的状态，我国东、南部及沿海地区对煤炭的需求持续增长，让这条年轻的钢铁动脉难以招架。电煤运输吃紧，直接波及电力市场供应，2004年前10个月，我国24个省级电力网先后出现不同程度的拉闸限电。严峻的形势下，大秦铁路的扩能工程势在必行。作为我国国民经济的大动脉，铁路的运输能力直接影响着我国国民经济的发展。,2) 机车同步操控系统,大秦线(大同秦皇岛)作为一条重载运煤专线，采用多机车牵引模式，实现机车间的同步操控，达到年运量2亿吨。如果牵引机车操作不同步，就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象，影响运输安全，降低运输效率。为了保证操作的可靠性，利用GSM-R网络提供可靠的数据传输通道，采用无线通信的方式来实现机车间的同步操控。,三大难点：,无线通信(100余公里的两个长大坡道) 牵引(拉勾力、过分相) 制动纵向冲力,技术优势：,不受隧道、山区、丘陵等特殊地段影响； 不受列车的编组方式的影响； 同组内机车之间的间隔距离不受限制； 同组内的机车数目不受限制。,系统结构,列车编组,列车启动前首先要进行编组，列车编组包括两个过程： 机车注册登记与通信连接 制动管路测试与会话链接,列车注册登记和通信连接过程,列车运行中的同步控制,操作指令传递,列车解编组,列车到达目的地后，要进行列车解编组。列车解编组的过程与列车编组正好相反： 制动管路测试与解除会话链接 为了保证安全，主控机车通过检查制动管路的连通性，确保指定的从控机车已经被摘挂。会话链接解除要依从控机车3、2、1的顺序执行。 通信连接拆除 机车的通信注销由Locotrol发出，主控机车与从控机车的通信注销没有严格的顺序要求，由各个机车单独完成，应用节点接收到注销数据后，即将该机车分离出对应的数据会议组，并给相应机车返回注销确认消息。 地面应用节点在检测到全部机车完成通信注销以后，删除Locotrol数据会议组，表示该车次号列车解体。,短隧道情形：,中隧道的情形：,长隧道情形：,4、中国GSM-R的试验成果,通过三年多的研究开发和三条试验线的实施，除了高速铁路和ETCS2/3应用方面，中国铁路已经基本上掌握了GSM-R全部技术；除了手持终端和无线模块，GSM-R系统全部设备基本达到了国产化，一大批国内厂商、研究单位、设计和施工单位投入到GSM-R建设和发展当中。铁通公司积极参与GSM-R运营维护。这些工作为中国铁路全面建设GSM-R网络奠定了基础。,根据中长期铁路网规划的安排，扩大建设规模，完善路网结构，快速扩充运输能力和提高铁路装备水平，至2020年，全国铁路营业里程要求达到10万公里，其中：客运专线1.2万公里，复线铁路5万公里，电气化铁路5万公里。铁路建设和发展的核心是“铁路网络”，铁路装备应使铁路网安全、可靠、高效地发挥作用，首先应具备“网络要素”。GSM-R技术顺应时代的发展，其固有的“网络”特性，是铁路信息化和自动化发展的基础。,四、GSM-R规划与发展,规划内容,一、网络规划 1、核心网络规划(组织、结构、路由) 2、无线网络规划(频率资源、蜂窝空间) 3、智能网规划 4、GPRS网规划 二、号码资源规划 三、应用业务规划 1、语音业务 2、非列控数据业务 3、列控数据业务 4、铁路增值业务,GSM-R“八横八纵”示意图,五、GSM-R与CTCS3,1999年2个国家 2002年7个国家 2005年15个国家 德国、瑞典、意大利、英国、荷兰、西班牙、比利时、芬兰、法国、挪威、斯洛伐克、瑞士、捷克、印度、中国 2008年将达到34个国家,国外GSMR最新进展一览表,331.6万平方公里,名词缩写,GSM: GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS 全球移动通信系统 GSM-R: GSM for Railways 全球铁路移动通信系统,GSM与GSM-R的关系-业务模型,CTCS3级系统基本结构,CTCS3与GSM-R的接口,CTCS3与GSM-R之间的纵向关系,列控系统的安全协议栈,无线闭塞中心之间的移交,六、效益,1、新的运输模式与管理模式 2、运输管理优化准确、迅速、便捷 3. 提高服务质量,1. 新的运输模式与管理模式,2. 运输管理优化准确、迅速、便捷,3. 提高服务质量,发展基于无线的列车控制系统(CTCS3)，可以克服许多技术障碍，从而在以下方面提高运输效率，改善服务质量： 减少列车追踪间隔； 实时追踪列车位置，提高运输调度效率； 列车晚点以后,自动调整运行计划； 以运行列车为中心的周边告警