高速铁路信号系统介绍ppt课件.ppt

高速铁路信号系统集成技术介绍中铁电气化局集团有限公司 1 第一部分 CTCS 3列控系统介绍 2 高速铁路信号名词术语 CTCS ChineseTrainControlSystem 中国列车运行控制系统规范 包括地面子系统和车载子系统 CTCS 2级 中国列车控制系统2级CTCS 3级 中国列车控制系统3级CTC CentralizedTrafficControl列车调度集中系统TDCS TrainOperationDispatchingCommandSystem列车调度指挥系统TSRS 临时限速服务器CSM CentralizedSignalingMonitoring 信号集中监测LEU LandElectronicUnit地面电子单元 SWBalise SwitchableBalise有源应答器 FXBalise FixedBalise无源应答器 RBC RadioBlockCenter 无线闭塞中心 EMC ElectroMagneticCompatibility 电磁兼容性 3 高速铁路信号系统构成 高速铁路信号系统是一个以调度集中为龙头 车站设备为基础 通信网络为骨架 集行车调度指挥 列车运行控制 设备监测 灾害防护和信息管理等功能于一体的综合控制系统 4 信号系统总体结构示意图 5 一 列控系统概述 二 CTCS 0级列控系统 四 CTCS 3D级列控系统 五 CTCS 3级列控系统 列控系统几个重要发展阶段内容提纲 三 CTCS 2级列控系统 6 一 列控系统概述 7 ZPW 2000无绝缘轨道电路 8 轨道电路码序 9 应答器 载频 车 地 27 095MHz 5KHz地 车 4 234MHz 200KHz信息量 报文码长 1023bit可用码长 830bit 10 应答器 应答器分两种 无源应答器 固定信息应答器 有源应答器 可变信息应答器 11 应答器可提供的信息 线路参数 临时限速 行车许可 级间转换 线路里程 等 12 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 13 列控系统构成 轨道电路 调度中心下达运行图至车站CTC分机 应答器 运行图 联锁进路命令 临时限速信息 轨道电路编码 进路信息 应答器报文 控制 计算机联锁按照CTC下达进路的命令 控制道岔 信号机 排列进路 CTC分机实时 向车站联锁联锁下发进路命令向列控中心下达临时限速信息 车站联锁采集轨道电路的列车占用信息 道岔位置并进行处理 计算机联锁将进路信息发送给列控中心列控中心根据进路信息和临时限速信息 生成轨道电路编码和临时限速报文 轨道电路编码发送给轨道电路 临时限速报文发送给应答器 车载设备接收到轨道电路码序和应答器报文信息后 计算生成控制模式曲线 监控列车安全运行 14 车载系统 15 列车模拟运行 16 二 CTCS 0级列控系统 17 CTCS 0级是既有线现状 地面为自动闭塞或半自动闭塞 车载设备由列车运行监控记录装置LKJ和通用式机车信号组成 LKJ设备通过车载存储线路数据 通过IC卡由司机输入临时限速和其他信息 通过机车信号信息提供行车许可 LKJ自动生成监控曲线 LKJ自推广运用十几年来 对保证列车运行安全发挥了重要作用 由于多方面原因 LKJ控制条件下 司机应按照地面信号显示运行 同时由于CTCS0级采用车载数据库方式 存在线路施工过渡等情况下与大量车载基础数据应及时修改的矛盾 18 三 CTCS 2级列控系统 19 CTCS 2级系统结构 CTCS 2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统 列控中心 车站联锁 调度中心CTC 轨道电路 应答器 道岔 信号机 车载设备 包括 轨道电路 应答器列控中心 车载设备等 20 CTCS 2级系统结构 实现列车占用检查 轨道电路功能 线路允许速度和闭塞分区长度等 提供临时限速和进路信息 应答器功能 提供行车许可及闭塞分区数量 综合轨道电路 应答器信息和动车组参数 自动生成连续速度控制模式曲线 实时监控列车安全运行 车载设备功能 轨道电路为CTCS 2提供连续的行车许可 21 C2生成行车许可核心工作原理 应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度 速度曲线 m 9250m 7 L5 轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量 车载设备综合计算出目标距离 生成速度曲线 22 C2的运行许可工作原理 1250 1300 1350 1300 1350 1300 1350 9200空闲区段 7 7950空闲区段 6 6650空闲区段 5 5300空闲区段 4 4000空闲区段 3 2650空闲区段 2 1350空闲区段 1 速度曲线 0空闲区段 0 目标距离 23 CTCS2级临时限速设置流程 调度中心 车站列控中心 ZPW2000轨道电路 可变应答器 可变应答器 限速范围 限制速度 CTC TDCS 车站分机 24 正向预告点 切换执行点 反向预告点 CTCS 2区段和CTCS 0区段的切换 25 速度限制曲线 时速 km h 目标停车点 CTCS 2区段追踪运行模拟 26 四 CTCS 3D级列控系统 27 根据京津城际工期紧 GSM R清频困难 采用GSM R进行车地连续信息传输存在较大风险的实际情况 采用以下技术原则构建了CTCS 3D系统方案 1 技术方案选择的原因背景 原则一 在CTCS 2级的基础上 原则二 以基于应答器的ETCS 1级点式系统为原型 原则三 创造性的补充了轨道电路连续信息 原则四 集成ETCS和CTCS应答器信息 CTCS 2 CTCS 3D 轨道电路连续信息 ETCS 1原型 应答器信息集成 28 五 CTCS 3级列控系统 29 CTCS 3级系统结构 CTCS 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 30 C3级列控与C2级列控的比较 地面设备增加无线闭塞中心RBC GSM R无线通信网络 车载设备增加GSM R无线通信单元及天线 车载设备根据RBC的行车许可 生成连续速度控制模式曲线 实时监控列车安全运行 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 车载设备 31 CTCS 3级各部分功能 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的双向通信 GSM R核心网包括移动交换子系统 GPRS子系统 智能网接口 GSM R网络 采用冗余交叉覆盖的方式进行布置 提高了车地通信的可靠性 根据地面设备提供的行车许可 线路参数 临时限速等信息和列车参数 按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线 监控列车的安全运行 车载安全计算机 轨道电路 实现列车占用检查 发送行车许可信息 满足后备系统的需要 32 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 C3系统控车原理 33 速度限制曲线 时速 km h 目标停车点 CTCS 3区段追踪运行模拟 34 1 基于GSM R实现大容量的连续信息传输 可以提供最远32km的目标距离 线路允许速度等信息 满足跨线运营 2 CTCS 3级列控系统满足跨线运行的运营要求 C3系统通过在应答器里集成C2报文 满足200 250km C2同时作为C3的后备系统 3 车地双向信息传输 地面可以实时掌握列车 速度 位置 速度状态等 并可在CTC系统上实时显示 4 临时限速的灵活设置 可以实现任意长度 任意速度 任意数量的临时限速设置 主要特点 35 主要工作模式 36 1 完全监控模式 FS C3系统的正常工作模式 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 列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线 监控列车安全运行 并通过人机界面显示列车运行速度 允许速度 目标速度和目标距离等信息 37 2 目视行车模式 OS 轨道电路故障时的非正常行车模式 列控车载设备显示禁止信号 列车停车后又需继续运行时 根据行车管理办法 含调度命令 经司机操作并确认后 列控车载设备按固定限制速度40km h监控列车运行 司机每确认一次 列车可运行一定距离 200m 或一定时间 60s 40 轨道电路故障 OS模式 OS模式 速度 km h 38 3 引导模式 CO 车站不能正常办理接发车时的非正常行车模式当锁闭进路中存在不能检查列车占用的轨道区段时 车载设备根据地面设备提供的行车许可生成目标距离连续速度控制模式曲线 并通过人机界面显示列车运行速度 允许速度 目标速度和目标距离等 列控车载设备按最高允许速度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 39 注册与启动 进出动车段 级间转换 行车许可 自动过分相 人工解锁进路 调车作业 降级情况 临时限速 重联与摘解 注销 RBC切换 灾害防护 特殊进路 主要场景 40 场景 级间转换 正常的级间转换在转换区域自动进行 级间转换区域内的转换命令由RBC 应答器提供 在转换点设置应答器组 在转换点前方适当距离设置预告应答器组 典型场景介绍 41 预告应答器 切换应答器 等级转换预告信息 立即执行等级转换 C3进入C2演示 CTCS 3级区段 CTCS 2级区段 42 预告应答器 切换应答器 等级转换预告信息 立即执行等级转换 C2进入C3演示 CTCS 2级区段 CTCS 3级区段 43 1 列车受到RBC1控制 根据RBC1提供的行车许可运行 2 RBC1从RBC2获得进路信息 生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可 同时RBC1命令另一个GSM R车载电台呼叫RBC2 与RBC2建立通信 3 列车尾部通过切换应答器后 列车受到RBC2的控制 终止与RBC1的通信 完成RBC切换 4 列车根据RBC2提供的行车许可运行 RBC切换演示 44 车载设备总体结构图 45 我国高速铁路列控系统为什么要实现互联互通 在我国高速铁路建设初期 确定以郑西 武广 广深港三条高速铁路建设为契机 走引进 吸收 消化 再创新的道路 以欧洲的ETCS 2技术为基础 结合我国CTCS 2级列控技术进行国产化研究 为我国CTCS 3级列控系统的发展奠定了基础 郑西平台CTCS 3级列控平台的集成商 中铁建电气化局 主要设备 RBC和车载ATP 安萨尔多 和利时 CTCS 2级列控中心 和利时 CBI 交大微联 CTC 卡斯柯 武广平台CTCS 3级列控平台的集成商 通号公司 主要设备 RBC和车载ATP 庞巴迪 通号公司 CTCS 2级列控中心 通号公司 车站联锁 通号公司 CTC 卡斯柯 广深港平台CTCS 3级列控平台的集成商 通号公司 主要设备 RBC和车载ATP 日立 和利时 CTCS 2级列控中心 和利时 车站联锁 交大微联 CTC 卡斯柯 CTCS 3级列控系统互联互通 46 我国高速铁路列控系统互联互通的主要项目有哪些 1 车载ATP与地面RBC的互联互通随着武广 郑西的开通 两个平台之间车载ATP与地面RBC之间的互联互通已经势在必行了 在铁道部的统一组织下 经过近一年的科研攻关 于2010年6月顺利实现了互联互通 目前 以郑西客专为代表的安装了300S车载设备的动车组早在2010年6月就在武广客专上运营拉 而以武广客专为代表的安装了300t车载设备的动车组也在郑西客专上运营 2 不同平台地面设备之间的互联互通随着后续大量高速铁路相继开通 特别是京石武高速铁路的建设 不同平台的地面设备之间的互联互通研究已经无法回避 在武汉枢纽 我们成功地实现了武广TSRS TCC与郑西两个不同平台的TSRS TCC的互联互通 在郑州枢纽 我们成功实现了武广RBC与郑西RBC之间的互联互通 CTCS 3级列控系统互联互通 47 我国高速铁路列控系统地面设备间互联互通举例案例1 在武汉枢纽 我们成功地实现了武广TSRS TCC与郑西两个不同平台的TSRS TCC的互联互通 案例2 在郑州枢纽 我们成功实现了武广RBC与郑西RBC之间的互联互通 方案1 方案2案列3 在石家庄枢纽 我们成功实现了京石武客客专与石太客专的互联互通 CTCS 3级列控系统互联互通 48 第二部分 关于高铁信号系统集成管理的十个重点环节 49 一 提前介入进行接口检查 针对高速铁路站前与站后接口关系复杂 站前与站后设计结合不充分等因素引起的接口设计不完善的问题比较突出 站前施工单位对站后接口需求不够重视等因素 导致站前对站后接口预留不到位的问题依然突出 因此 站后施工单位必去提前介入接口检查 及时与业主 设计沟通解决接口问题 为站后施工预留好各种接口条件 50 二 编写信号系统集成实施方案 1 通过深入研究初步设计文件与初步设计批复意见 认真梳理招投标文件 组织现场调查 编写信号系统集成实施方案题纲 2 通过细化研究个子系统设备配置 各子系统组网结构 RBC交权点 C3 C2级间转换点 分相区应答器设置的关键问题以及枢纽新旧线路各子系统间的接口关系 形成信号系统集成实施方案 51 三 组织编写设备技术建议书 通过组织设备供应商对设备技术规格书 设计技术建议书的研讨 对各子系统间接口进一步细化 为施工图设计提供科学合理的技术输入 52 四 组织设计联络会议 通过组织设计联络会议 研究解决施工图设计阶段存在的各种问题 为设计单位准确高效的编制施工技术资料提供保证 53 五 组织现场测量 根据行车布点资料 组织专业人员对线路数据进行复测 为设计人员编制准确的列控数据表提供依据 54 六 编制本项目信号施工工艺标准 以集团公司的 高铁信号施工工艺标准 高铁信号设备安装工艺图例 为基础 结合当地维护管理单位的要求 编制 本项目信号施工工艺标准 并及时组织技术交底 加强监督管理 确保信号系统室内外设备安装质量一次性验收合格 55 七 编写 施工组织设计 组织编写并上报 本项目施工组织设计 严格按照业主批准的 本项目施工组织设计 组织施工 强化项目安全 质量 工期 成本控制 确保各项目标顺利实现 56 八 系统调试 系统调试分为静态调试与动态调试两部分静态调试包括各子系统安装调试 部分测试试验室仿真测试 系统集成测试 接管单位的验收测试 动态测试包括系统ITC测试 系统VV测试 联调联试 组织编制 系统调试方案 严格按照系统调试流程 认真组织系统调试 确保系统各项性能指标达到设计标准 57 九 问题整改 严密组织 积极配合联调联试及运行试验工作 在联调联试阶段 根据试验结果 认真分析联调联试发现的问题 及时组织整改并销号 安排专家型人才参与问题库的分析 整改 销号工作 缩短解决问题的周期 58 十 联调联试及缺陷期的保障工作 合理配备联调联试及质保期两个阶段的备品备件 确保故障能够及时修复 合理安排值班人员 确保发生设备故障时有人处理 加强质保期内的各项保障工作 确保高速铁路的安全运营 59 第四部分 关于高铁信号系统建设管理过程中需要业主 监理工程师 关注的几个管理细节 60 一 关于行车布点设计 设计院行车专业进行行车布点计算时应充分考虑各种型号动车制动参数以及各种型号车载设备制动输出的时间参数 留足设计余量 避免因闭塞分区长度不足引起的L5条件下NBP曲线下降 61 二 关于分相区与级间转换应答器设置 设计院信号专业在平面图设计和列控数据设计时应该提前与牵引供电专业协商分相区与相关应答器布置 建议C2 C3转换执行应答器设置在分相区后600m之外 确保动车组以C2模式发车后 以C2模式执行完过 分相 后再转 C3模式 避免列车以C2模式出站后经分相区时发生能 自动断 不能 自动合 的现象 62 三 关于枢纽信号设计建议 1 枢纽大站信号设计应注意的问题涉及到大型车站TCC设计 必须充分考虑TCC ZPW 2000的接口容量 一套TCC最多控制100个区段 因此在枢纽大型车站的设计中 建议将区间轨道电路尽可能归于相邻车站 线路所 中继站管辖 2 车站联锁设计应尽量减少或避免区域计算机联锁 3 枢纽设计时应充分考虑既有线的过渡施工及动态验证试验 63 四 关于列控数据管理 对于客专信号专业建设管理来讲 列控数据的管理是一项非常重要的工作 1 列控数据是设计蓝图的重要组成部分 2 列控数据的编制 审核 审批是一个漫长的过程 列控数据的编制有几个前提 1 线路数据稳定 2 列控顶棚速度明确 3 调度管界确定 4 RBC TSRS TCC等列控设备管界明确 3 列控数据是TCC TSRS RBC等列控子系统软件编制的前提条件 在联调联试过程中 一旦发现列控数据有错误 就必须修改RBC TCC TSRS等列控设备软件 二每一次软件修改都是一次漫长的过程 64 五 关于钢轨钻孔作业应注意的问题 1 钢轨钻孔工具的选择 杜绝使用自加工的钢轨钻孔设备 务必采用专业的钢轨钻孔设备和专门的倒角器具 2 轨道电路打眼作业管理 钢轨钻孔是钢轨精调并锁定的下一道工序 因此 钢轨钻孔前 需要业主 或监理单位 组织铺轨单位向电务施工单位进行钢轨精调并锁定的技术交底 3 道岔跳线安装孔钻孔作业管理根据铁道部有关文件规定 客专道岔钻孔作业必须在道岔出厂之前完成 不允许在现场对道岔进行钻孔作业 因此 在道岔出厂之前 应由业主组织电务施工单位到道岔生产工厂进行接口