武广铁路客运专线列控系统的设计与实现

武广铁路客运专线列控系统的设计与实现武广铁路客运专线列控系统的设计与实现 摘 要 武广铁路客运专线是世界上第一条时速 350km h 的长 大客运专线 也是目前我国铁路现代化最新成果的集大成者 通 过技术转让 消化吸收及创新 形成了具有自主知识产权 ctcs 3 车载系统及 rbc 核心技术体系 建立了世界一流水平的高速铁路 列车控制技术体系 关键词 客运专线 高速铁路 列车控制 一 引言 按照中国 中长期铁路网规划 十一五 期间 中国通过 建设高速铁路客运专线 发展城际客运轨道交通和既有线提速改 造 初步形成以高速铁路客运专线为骨干 连接全国主要大中城 市的快速客运网络 武广铁路客运专线运营里程 1068 6 km 是 中长期铁路网规划 中京广客运专线的重要组成部分 通车后武汉至广州的运行时间 将由原来的 10h30min 缩短至 3 h 左右 并可实现客货分线运输 使既有线货运能力得到极大释放 从根本上解决京广铁路武广之 间运输能力紧张的问题 为经济社会又好又快发展提供更加有力 的运输保障 二 客运专线信号系统 信号系统是保障高速列车运行安全 提高运输效率的关键技术 装备 对全面实现铁路客运专线 安全 正点 快捷 舒适 的 服务宗旨起着至关重要的作用 武广客运专线信号系统主要由列车运行控制系统 车站联锁系 统 调度集中控制系统 ctc 信号集中监测系统等构成 是一 个集调度指挥 行车控制 设备监测等功能于一体的自动化系统 三 客运专线列控系统 列控系统是用来实现列车间隔控制和速度控制 保证行车安全 和提高运输能力的安全控制系统 其与工务工程 动车组构成了 客运专线的三大核心技术 我国已确定 300km h 及以上客运专线上选用 ctcs 3 级 ctcs 3 ctcs 2 列控系统作为全路统一技术平台体系 ctcs 3 列控系统通过 gsm r 无线通信平台实现车 地信息的双 向传输 无线闭塞中心 rbc 生成行车许可 并同时具备 ctcs 2 级功能的列车运行控制系统 系统由地面设备 车载设备 gsm r 无线通信网络 信号数据传输网络等组成 共同完成列车运行控 制的功能 ctcs 3 级列控系统行车指令由 rbc 通过 gsm r 网络发送给列车 车载 atp 设备按接收到的移动授权及动车组数据 生成控制速度 和目标距离控制曲线 控制列车安全运行 轨道占用由轨道电路 检测 里程确认通过应答器完成 ctcs 2 级列控系统由轨道电路向列车提供运行前方闭塞分区空 闲个数信息 由轨旁有源应答器或无源应答器向列车提供进路信 息 线路参数 临时限速等信息 车载 atp 设备根据地面提供的 动态信息 线路静态数据 临时限速等信息及动车组数据 生成 控制速度和目标距离模式曲线 控制列车安全运行 客运专线正线列控系统主要由地面设备 如无线闭塞中心 rbc 地面列控中心 tcc 轨道电路 应答器及电子编码器 leu 及车载设备等组成 一 地面设备 1 无线闭塞中心 rbc 无线闭塞中心 rbc 是 ctcs 3 级列控系统核心 是基于信号 故障安全计算机的控制系统 根据地面子系统或来自外部地面系 统的信息 如轨道占用信息 联锁进路状态等产生列车行车许可 命令 ma 并通过 gsm r 无线通信系统传输给车载 atp 设备 保证 其管辖之内列车的运行安全 rbc 应考虑以下接口 rbc 与联锁 rbc 与相邻 rbc rbc 与 rbc 操作终端 可能不在一个地点 rbc 与动车组车载设备 ctc 总机与 rbc 操作终端 可能不在一个地点 地面列控中心 tcc 2 地面列控中心 tcc 是 ctcs 2 级列控系统核心 客运专线 tcc 系统负责车站 区间 轨道电路的编码及轨道电路发送端与接收端切换控制 有源应答 器的报文控制 区间闭塞方向电路控制 并向车站联锁提供列车 占用轨道信息 为了确保站内正线轨道区段机车信号的可靠接收 车站列控中心还应具有 轨道电路占用锁码 技术 即列车占用 区段 该区段的机车信号信息不能升级变化 为了防止轨道电路 分路不良 tcc 应具有一定的逻辑检查等联锁功能 车站 tcc 应具 有向邻近的中继站 tcc 负责下达临时限速的功能 客运专线 tcc 之间需通过 tcc 安全传输网络传输轨道电路状态 临时限速信息 区间闭塞和方向条件等安全信息和相关状态信息 tcc 与车站联锁 ctc 临时限速 轨道电路等电子设备均按串 行数据通信的方式进行信息传输 3 轨道电路 客运专线 ctcs 2 级区段区间可采用计算机编码控制的 zpw 2000 um 型无绝缘移频轨道电路 站内采用计算机编码控制的 zpw 2000 um 型有绝缘移频轨道电路 用以完成列车对轨道区 段的占用检查 同时作为 ctcs 2 级列控系统地对车间连续信息传 输媒介 4 应答器 在客运专线每个闭塞分区入口 进站信号机 含反向 出站信 号机处及相关特殊地点设置应答器组 为 ctcs 2 车载设备提供定 位 线路参数 临时限速等信息 其中定位信息也同时提供给 ctcs 3 级系统使用 应答器应满足铁道部相关应答器技术条件 线路参数 临时限速等信息要交叉覆盖 实现信息冗余 同一地点不同用途的应答器组可共用 当应答器数据容量不足 时 可根据实际使用情况增加无源应答器数量 5 电子编码器 leu 电子编码器 leu 负责接收从列控中心传送的应答器报文信息 并传送给有源应答器 leu 应具备应答器电缆短路 断路监测功能 电子编码器 leu 与有源应答器间采用 leu 专用应答器传输电 缆进行连接 最远电缆长度为 2500m 若电缆长度超过 2500m 采 用将电子编码器 leu 放置在室外有源应答器附近 地面列控中 心采用远距离安全控制 二 列控车载设备 atp 车载设备根据地面设备提供的信号动态信息 线路静态参数 临时限速信息及有关动车组数据 生成控制速度和目标距离的一 次模式曲线 控制列车运行 为司机提供机车信号与行车监督服 务 同时 记录单元对 atp 有关数据及操作状态信息实时动态记 录 高速动车组 atp 车载设备由车载安全计算机 轨道信息接收单 元 stm 应答器信息接受单元 btm gsm r 无线通信单元 rtu 制动接口单元 记录单元 人机界面 dmi 速度传感 器 轨道信息接收天线 应答器信息接收天线等组成 列控车载设备应具有 机控为主 和 人控为主 两种工作模 式 根据用户要求进行选择 当列车运行速度超过运行速度时 一般启用常用制动 紧急情况下启用紧急制动 常用制动应具备 弱 中 强常用制动输出和接口 列控车载设备具有完全监控模式 fs 部分监控模式 ps 目视行车模式 os 调车模式 sh 引导模式 co 待机模式 sb 隔离模式 is 等主要工作模式 三 rbc 联锁安全数据通信网 rbc 需要通过安全信息网络与沿线的联锁设备连接 rbc 联锁安 全数据通信网由两个不同物理路径的 2m 专用数字通道构成双环自 愈结构的信号安全信息传输冗余工业以太网 实现无线闭塞中心 rbc 与车站联锁设备 无线闭塞中心 rbc 与无线闭塞中心 rbc 间的信息交换 四 tcc 安全通信网 ctcs 2 级列控系统的 tcc 之间 tcc 与车站联锁之间通过由 2 4 芯独立光纤 不同物理路径 构成安全双环网连接 四 列车的混合运行 300km h 客运专线采用本线列车和跨线列车混合运行的运输组织 模式 本线旅客列车采用及以上高速动车组 跨线旅客列车采用 200km h 及以上动车组 列车最高运行速度 350km h 正向运营追 踪间隔时分不大于 3min 1 多列 300km h 动车组运行 在 ctcs 3 级列控系统中 ctcs 3 级基于 gsm r 无线通信传输 ctcs 2 级基于轨道电路信息码 应答器传输 调度集中 ctc 联锁系统 无源应答器和 zpw2000 轨道电路为 ctcs3 和 ctcs2 的共用部分 无线闭塞中心 rbc 供 ctcs3 使用 有 源应答器和列控中心供 ctcs2 使用 2 200km h 动车组和 300km h 动车组的混跑 ctcs 3 级系统和 ctcs 2 级系统都通过 zpw2000 轨道电路检测列 车的占用 采用同一联锁系统 300km h 及以上动车组根据 etcs2 级系统的无线命令行车 ctcs 2 级作为备用系统 200 250km h 动车组根据 ctcs 2 级系统的轨道电路信息码 结 合应答器信息 行车 五 结束语 武广铁路客运专线是世界上第一条时速 350km h 长大客运专线 是目前我国铁路现代化最新成果的集大成者 集成创新的武广客专线 ctcs 3 级列控系统属于基于通信的列控 系统 cbtc 符合国际铁路技术发展趋势 通过技术转让 消化吸 收及创新 形成了具有自主知识产权 ctcs 3 车载系统及 rbc 核心 技术体系 实现了 ctcs 3 级系统装备