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bli 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 RGSM 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GSM R最新进展一览表 331 6万平方公里 名词缩写 GSM GLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATIONS全球移动通信系统GSM R GSMforRailways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