铁路客运专线四电技术方案

铁路客运专线四电技术方案中铁一局集团电务工程有限公司2005年2月20日铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组1目录第一篇客运专线通信系统技术方案11客运专线通信系统与普通铁路的不同111客运专线通信网与既有铁路的区别112调度系统213运营、维护管理22客运专线通信系统方案321常规铁路无线通信系统322客运专线无线通信系统方案比较33客运专线可能采用的通信技术531客运专线通信系统新设备、新材料532GSMR铁路综合移动通信系统633弱场区的解决1134列车定位技术134客运专线通信系统工程施工方案、方法1541我国客运专线通信工程技术标准1542施工规范、设计规范及验收标准1543客运专线通信工程施工应注意的事项16第二篇客运专线信号系统技术方案171我国客运专线信号系统与普通铁路的不同172客运专线信号系统方案1721常规铁路信号技术1722国外高速铁路列控系统及发展1823客运专线信号系统方案213客运专线可能采用的信号技术2231联锁控制系统2232轨道电路施工技术3233电源设备技术364客运专线信号系统工程施工方案、方法4041施工规范、设计规范及验收标准4042高速铁路信号工程施工应注意的事项4043UM2000电气绝缘轨旁设备安装方案、方法41铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组244ZPW2000系列无绝缘轨道电路室外设备施工方案、方法43第三篇客运专线电力系统技术方案441我国客运专线电力技术与普通铁路的不同442客运专线电力系统方案4421常规铁路电力技术4422国内、外客运专线电力系统的发展4523客运专线电力系统工程可能采用的技术453客运专线电力系统工程施工方案、方法4631我国客运专线通信工程技术标准4632施工规范、设计规范及验收标准4633客运专线电力施工应注意的事项46第四篇客运专线电气化系统技术方案471客运专线电气化工程与普通铁路的不同472客运专线电气化系统方案473客运专线可能采用的新设备、新技术494客运专线电气化系统工程施工施工方案、方法4941远动系统联调应强调的事项4942与站前施工单位配合的问题50COMMENTY1该了一下铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组1第一篇客运专线通信系统技术方案为了确保高速铁路运输的安全性、可靠性、灵活性，高速铁路的大量信息依赖于通信网传输、交换和处理。如调度集中系统、电力遥控系统、旅客预售票系统、视频检测系统、应急抢险系统等，上述保证高速列车行车安全及运输管理过程中的大量话音与非话音业务信息，形成了综合业务的高速铁路专用通信网。我国铁路通信系统基本与国际铁路接轨，特别是有线通信系统完全能够满足高速铁路的需求，只是在功能上的拓展；在无线通信方面，已开始引用新的欧洲铁路综合移动通信制式GSMR，并在青藏线和大秦线建立了试验段，为客运专线的应用奠定了基础。1客运专线通信系统与普通铁路的不同铁路通信网是保证铁路安全、有效运输的基础设施,不同等级及性质的铁路具有与之相适应的通信网，实现时钟、图像、广播、会议电视等通信自动化。与普通铁路相比，高速铁路及客运专线除具有列车运行速度高、站间距大等基本特征外，还在通信网、调度系统、运营管理、维护管理等方面存在着很大差异。11客运专线通信网与既有铁路的区别111多样化的业务既有铁路通信网主要为既有铁路运输提供基本的话音、低速数据服务，后期单独建设了会议电视系统；客运专线通信网除了为客运专线运输提供话音、数据、图像等多种媒体的通信手段，还将作为统一的通信平台为列车控制、综合调度系统、电力远动监控系统等信息化系统提供不同层次、不同要求的通信网络服务。112高安全可靠性由于客运专线专用通信网将为列车控制、综合调度中心、信息化等专业服务，已成为与客运专线行车安全密切相关的不可缺少的基础设施，其安全可靠性较既有线高。同时，客运专线的站距长，维修机构综合效率高，统一设置，要求客运专线专用通信网的可靠性较既有线更高。113数据及图像业务将成为主要业务传统的铁路通信系统主要业务仍为话音业务。而客运专线各种管理包括调度铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组2全部采用计算机管理，话音业务量只占一小部分，80左右的业务为数据业务和图像业务，显示了客运专线通信系统高信息化、高自动化、高可靠性的特点。114完善的旅客服务系统客运专线以为旅客提供安全的、满意的、多样化的服务为运营目标。因此通信网络应选用先进的多媒体手段，为旅客提供舒适的乘车环境、快捷的信息和方便的票务服务。12调度系统由于客运专线车速较普通铁路车速高，因此，普通铁路的组网技术在客运专线上不太适用。对车辆的调度要求更高，对调度系统的要求也相应更高。客运专线调度系统具备如下功能个别选呼、组呼、广播呼叫、系统全呼、电话互联呼叫、繁忙排队/自动回叫、紧急呼叫、限时通话、优先级呼叫、广域组呼、强插强拆、呼叫转移、呼叫监测、组呼监测、动态重组。13运营、维护管理客运专线通信网的运营维护管理工作主要分为网络管理、维护管理、维护作业三个部分。网络管理主要面向网络管理层。包括网络优化组织、网络调度配置、网络保护恢复、运行质量管理、网络管理策略和计划制定、网管工作流程的制定等。维护管理面向全网设备的技术管理、质量管理等宏观管理工作。包括网元维护指标、规程、工作流程的制定、维护作业协调、网元设备硬、软件管理、网元设备入网管理、设备质量评价、电信附属设施管理等。维护作业主要由本地完成，面向网元层管理，包括集中操作维护与现场作业维护两种形式。客运专线通信网的运行维护管理采用全线集中管理，分区域集中维护的原则，即由网络管理中心负责全线网络的集中管理，维护中心负责区域内的维护管理，各设备机房负责设备的本地维护。2客运专线通信系统方案铁路客运专线通信系统中无线通信系统将采用大量的新技术，有线通信主铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组3要是在功能方面的拓展。21常规铁路无线通信系统目前，我国铁路以无线列调、站场无线调度电话系统、站务人员无线移动通信系统、区间无线移动通信及公务移动通信系统为主，大都是单信道模拟制式，技术落后，设备陈旧，己经不适应现代铁路运输的需要。22客运专线无线通信系统方案比较随着列车运行速度的提高，铁路客运专线对无线通信系统在功能上提出了更高的要求，诸如列车自动控制ATC、列车告警、列车调度通信TR、铁路维护、旅客通信、调车通信、群呼通信、时刻表变动、列车车次号、售票系统等。要求在车地之间传送大量、准确的语音和数据信息。而现有铁路移动通信系统仅能够完成车地之间少量的话音通信，尚不具备传送大量数据的条件。现阶段，有几种方案可供选择。221系统方案方案一引进900MHZGSMR系统，提供高速铁路话音、数据、公务移动业务的综合移动通信；还为列车控制系统提供安全数据传输通道。我国已制定了GSMR系统的相关暂行规范，并在青藏铁路、大秦铁路正式采用该系统，做进一步的研究和相关试验。方案优点技术先进、系统成熟，是铁路移动通信发展的主流产品，正在欧洲铁路推广使用，具有良好的可持续发展潜力。方案缺点需要对我国既有铁路使用的小三角功能进行开发。方案二引进欧洲的800MHZ数字集群TETRA系统，提供高速铁路话音、数据、公务移动业务的综合移动通信。方案缺点除台湾高速铁路准备采用以外，未见世界上其他国家和地区铁路采用，适应高速铁路的功能尚需进行开发及现场试验，未见应用于列车控制系统的开发与试验。方案三引进日本新干线400MHZ多信道无线通信系统，提供高速铁路话音、数据、铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组4公务移动业务的综合移动通信。方案缺点技术标准不开放，应用范围小，价格较高，在既有线难以推广使用，台湾高速铁路已经放弃使用该系统。222无线弱场区解决方案方案一采用光纤直放站解决延伸基站的覆盖范围，并解决弱场区的场强覆盖。除基站覆盖范围内，隧道也采用直放站进行场强覆盖。优缺点实现容易，施工方便，理论可行，实践上还没有先例。方案二光纤直放站加漏缆或中继器。区间弱场区采用光纤直放站，隧道采用漏缆加中继器方式。优缺点实行难易程度适中，但漏缆施工困难。方案三漏缆加中继器。在所有弱场区采用漏缆和中继器解决场强覆盖。优缺点技术成熟，除隧道内，其它区域须立杆架设漏缆，施工困难。223列车定位方案列车定位是CTCS3级系统的辅助技术，也是为GSMR系统提供更精确的基于位置寻址的基础。现阶段采用的定位技术以环线和点式查询/应答器为主，但随着CTCS4级的实施，卫星定位系统将成为列车定位的主要手段，再辅以其它定位系统，实现列车的全线定位。方案一环线定位方式常规定位方式。方案二查询/应答器查询/应答器是一种定位精度高于卫星定位方式的定位系统，主要由安装在机车上的车载主机、查询器、地面应答器及无线传输系统组成。当列车经过一个应答器时，通过查询器发射的无线载波使地面应答器工作，将存贮于芯片内的位置及其他信息以高速数字通信方式发送到列车上；车载查询器将信息数据打包后传送至机车电台。机车电台以此为触发开启，向控制中心传送列车的绝对位置和其它信息。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组5缺点全线均需布设应答器，数量大，有盲点。方案三卫星定位卫星定位是近年应用较为广泛的定位系统，除GPS外，我国也建成了自己的“北斗导航系统”。其实现定位的基本原理是移动台跟踪23颗卫星，卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出自身的三维位置、三维方向以及运动速度。缺点在隧道、山区移动台可能无法同时跟踪几颗卫星，无法实现定位。方案四卫星定位加查询/应答器或航位推算方法查询/应答器前面已有描述。航位推算方法是基于相对位置修正，利用已知起点的坐标和车辆的运行速度和方向来推算其当前位置，典型的航位推测系统包括位移传感器和航向传感器，其完全依靠机载设备完成导航任务，与外界不发生任何光电联系，不受气候条件的限制。该系统的主要缺点是准确性差。如果将卫星定位和查询/应答器或航位推算法DR法结合在一起应用，就能很好地解决山区、隧道等地区的列车定位问题。综合分析上述几种方案，现阶段可能以前两种方案为主，但随着CTCS4级系统的实施，后两种方案将得到广泛应用。3客运专线可能采用的通信技术31客运专线通信系统新设备、新材料如前面客运专线通信新技术的描述，客运专线无线通信系统相对常规铁路无线通信系统采用的新设备主要包括GSMR、光纤直放站及其相关设备；另外，客运专线无线通信系统天线一般采用板状定向或全向天线，其中板状天线对于我们来说，施工经验少，属新设备。32GSMR铁路综合移动通信系统从上述方案的比较，我国铁路客运专线将以GSMR系统为主，发展适合我国国情的新一代铁路综合数字移动通信系统。321国内外应用现状GSMR技术在欧洲已经得到广泛应用。目前，GSMR系统已经能够保障在350公里时速的列车上进行实际商用，稳定性非常高，在欧洲已经有5年的运营历史，已有瑞典、德国、荷兰、瑞士等多个国家修建或正在修建铁路GSMR综铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组6合移动通信系统，他们在GSMR标准的基础上对系统进行了进一步的完善，将列车的维护运营通信、列车无线、调车无线、车载无线都综合到GSMR的业务中，并引入了许多新的应用领域，如高速情况下取代道边的信号灯和电缆；将信号信息直接由无线中心传给司机车载台；通过功能号车次号寻址列车；调度员通过组呼与管辖区段内的列车司机通话等等。另外，其商业模式已不仅为满足铁路自身运营调度指挥需要，还能向普通乘客及周边提供开放服务，作为公众移动网的有效补充。在德国和法国、荷兰、瑞士等国家的铁路GSMR系统在满足铁路通信业务的同时，在用户群体、业务种类、服务等环节成熟之后，开始向公众网络提供相应的电信业务，已开始在铁路沿线进行了GSMR的放号。在亚洲，印度也将在261公里长、拥有24个车站的铁路线路部署GSMR通信网络。在我国，早在1997年便开始对GSMR系统进行追踪、考察、学习。由铁通公司、北方交通大学、铁三院、铁科院、通号设计院、通号总公司、北京局，以及北电网络、西门子、萨基姆、华为、中兴公司等多家科研、运营、设计单位和供货商共同组建了科研小组。于2002年成立了“京秦线GSMR技术试验工作组”，并在北方交大建设了“GSMR研究与应用模拟系统实验室”。研究制定了一系列适合我国国情的暂行规范和标准。为了进一步验证GSMR技术的合理性、可行性、可靠性，我国在青藏铁路建设了186公里（格尔木不冻泉）的试验段，并于2004年10月份进行了全面的调试和功能试验，它将成为亚洲第一条完全基于GSMR铁路无线通信系统而无需传统的模拟系统作为后备支持的试验铁路，采用双重覆盖的解决方案来增强系统的可靠性，能为铁路提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音专用通信功能。现阶段，我国以华为公司为首，正在加快研制、开发、制造自己的GSMR产品。2003年底，铁道部与华为公司就大秦铁路GSMR工程合作框架签订合同，华为将采用自行研究开发的产品承建大同至秦皇岛铁路的GSMR系统工程，现正在实施阶段。虽然我国铁路GSMR系统尚处于试验阶段，但是随着高速铁路建设的迅速发展，对铁路信息化水平要求不断提升，大规模部署GSMR将是迟早的事情。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组7按照铁道部铁路建设跨越式发展的需要，在2010年以前，中国铁路将力争建成覆盖全路70余条铁路线的GSMR通信网络。322GSMR的主要特点GSMR是基于GSMPHASE2标准，是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准协会（ETSI）专为欧洲铁路无线移动通信开发的一个铁路指挥数字调度通信系统。GSMR以GSM技术为基础，具有全部GSM业务和功能，与公众移动通信网共同发展；GSMRGSM集群铁路特色功能，铁路员工在车上和沿铁路线语音和数据通信；可提供新的业务和操作员特殊功能；GSMR移动通信轨道电路，具有列车自动控制及信号和安全系统；GSMR具有完善的网络互联接口，可以连接GSM、PSTN、PDN、IP、TETRA等其它系统；灵活的数据传输方式GPRS，可按需分配带宽；可以向第三代移动通信3G平稳过渡；提供综合、数字、移动、多媒体功能；将无线通信与CTC结合在一起，是GSMR突出的优点；能为时速高达500KMH的列车提供高可靠性、高接通率和高传输容量的通信服务；直接模式可选功能，在发生事故或特殊情况时，直接模式可以为铁路工作人员提供短距离通信。GSMR以一个单一平台可替代目前所有与铁路有关的无线通信与控制系统，首先GSMR是一个列车无线调度系统；其次，所有其他独立的和并行的无线系统都可集成于GSMR之中，形成一个功能完备的单一系统；另外，通过GSMR传输而实现自动化铁路控制应用；系统还带有旅客信息服务、旅客通信、货物跟踪等许多新的特性和服务。323铁路GSMR系统的构成及其应用我国GSMR工作小组，结合青藏、京秦铁路及高速铁路建设的需要，制定了适合我国的GSMR系统规范草案，对系统的组成、网络构成、功能等方面均铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组8BSCVLROMSPLMNAC数据网络HLRISDNEIRPSTN基站子系统交换子系统SSS外部网络车载终端运行维护子系统BTSMSC/VLR/GCRGRGCRPBX作了详细的说明。3231GSMR系统的基本组成GSMR系统主要由无线子系统RSS、交换（网络）子系统（SSS）、运营和管理子系统（OMC）、移动台（MS），以及计费中心、确认中心（AUC）等组成。为了支持移动分组业务，可设置GPRS子系统，为支持铁路特定的文本消息应用，可设置短消息服务中心和小区广播短消息中心。通过运行和管理子系统（OMC），可以管理所有网络成员。与列车有关的应用将基于组呼寄存器（GCR）。其基本组成如下图所示。3232铁路GSMR的网络构成典型的GSMR网络是由沿线或车站内的一些小区组成，每个小区有一个或几个基站收发信机，数目的多少由通信密度决定。一个基站控制器负责管理一定数目的小区。基站与移动交换机访问位置登记器MSCVLR相连，MSC与所有的链路相连，并提供与其他网络的接口。驻地位置登记器HLRS与网络相连接，它能用NO7信令系统进行国内及国际寻址。现存的RABXISDN电话网络将直接与MSC相连，对于未来应用智能网IN的接入也很容易。我国GSMR工作组结合铁路现有操作方式，提出了两种组网方式。使用的频率为移动台发送频率885890MHZ；基站发送频率930935MHZ。组网方式1车站采用无线电台，如右图所示铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组9无线列调组网方式1逻辑框图组网方式2车站采用有线台的方式，如下图所示无线列调组网方式2逻辑框图3233GSMR为铁路提供的服务铁路GSMR提供的服务主要包括以下内容1无线列调通信。根据运输指挥的需要，地面调度员与司机之间的通话联系，既能保证随叫随通，又能保证适应动态改变组呼成员的要求。2编组站调车作业通信。编组站调车作业通信通常是临时组成，而且成员经常变化。话音组呼业务VGCS能够动态地改变组呼成员，而且不需要改变组呼成员所用的通信设备和频率。3区段养护维修作业组通信。使用通用GSMR手机，可以代替目前的铁路区间通话住。用无线方式传输，区段养护维修作业组人员的通信将变得非常方便。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组104隧道通信。由于使用了900MHZ频段，在隧道中电磁波传输会产生波导效应，使无线电场强覆盖更好；在发生紧急情况时，抢险人员的通信和其他铁路通信是同一系统，可以提高通信能力和使用效率。5列车自动控制。GSMR可以为地面控制中心和车载计算机之间的传输数据提供安全通道。调度中心对移动列车的信息采集、调度指挥以及运营管理，均通过GSMR所提供的通道传输。6列车检测。列车上的机车工况数据等检测资料，可以通过GSMR系统传输到地面维修中心。7寻址功能。为了保证列车跨管段运行时通信系统的畅通，采用统一的列车编号方案，可实现以下功能功能地址每一列车在自己的管段注册1个车次号，这个车次号将和一个储存在HLRAC内部寄存器中的功能号码结合起来。列车出发前，列车司机给他的移动台号码注册一个功能号码，则无论该列车运行到哪一个局管段或分局管段，只要呼叫这个功能号码，就能找到该列车的司机。基于地址的列车定位列车在旅途中，可能会经过多个列车控制区域，列车司机与各个控制区域控制中心之间的通信链路，必须能够很方便地建立。通过拨叫事先定义好的简短号码，列车长能够自动联络到该列车控制区域的控制中心。MSC将该简短号码与列车所在的小区位置号码小区ID号码结合在一起，就能在寄存器中选择出正确的长号码。如果列车正在经过2个控制区域的交界处，则列车长将同时与2个控制中心建立通信链路。8旅客服务。通过数据服务功能，乘务员可以在任何需要的地方，使用带有GSMR系统接口的在线终端，实现自动联网售票及电子付款等现代化的服务。铁路无线通信的具体应用与GSMR网络功能的映射关系如表1所示。表1铁路无线通信的具体应用与GSMR网络功能的映射表铁路无线通信的应用CSMR网络功能行车组织调度员呼叫司机功能寻址，增强的多层次抢占和预清除功能铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组11U123噗21铁路无线通信的应用CSMR网络功能调度员通知一组列车或特定区域内的一组人员功能寻址，增强的多层次抢占和预清除功能，话音广播业务司机呼叫行车组织调度员本地独立寻址，增强的多层次抢占和预清除功能列车司机间的通信多组呼叫，增强的多层次呼叫和预清除功能平面调车的准备话音组呼业务，增强的多层次呼叫和预清除功能低优先级指挥平面调车话音组呼业务，增强的多层次呼叫和预清除功能低优先级链路确认信号紧急呼叫通用，平面调车快速建立呼叫，增强的多层次呼叫和预清除功能，话音组呼业务高优先级呼叫、基站系统无剩余资源增强的多层次抢占和资源的预清除功能自动列车控制电路交换方式的数据呼叫，通用分组无线业务33弱场区的解决前面已提到主要可能采用三种方案，其中漏缆加中继器是常规技术，主要是漏缆的开槽方式和结构有所变化，将主要针对光纤直放系统进行介绍。331光纤直放系统基本原理光纤直放系统由中心站设备、终端站设备及网管系统三部分组成，可工作在多基站多无线系统的环境中。下行信号基站射频信号耦合至中心站设备，中心站设备将其转换为光信号，通过光缆传送至终端站，终端站将光信号还原为射频信号进行敷设。上行信号是下行信号的反过程。通过网关对设备性能进行管理、监控。332铁路光纤无线射频传输系统的构成及特点铁路光纤无线射频传输系统基本构成如下图所示。中心站（CCU）设置在基站处，网管单元配置在车站或调度所。各终端站根据场强的覆盖情况，及沿线的条件设置。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组12铁路光纤无线射频传输系统基本构成基站系统与所属移动用户是通过光纤无线射频传输平台联系起来的。是一种完全透明的传输，一个信源的射频信号可以传输到多个端站进行小区制覆盖，多个端站的信号可汇集到一个基站处理，实现大区制基站小区制覆盖。基站和终端站的各频段信号采用各自的天馈线系统。宽带传输平台的链状分布和沿区间的长距离延伸，使得基站形成75KM的无线场强覆盖区（如图所示），当超过75KM时可进行光线路放大，可采用光中继器接力放大或光线路放大器进行放大。铁路光纤无线射频传输系统的特点是全线只采用1对光纤，可与有线通信的光纤同缆，便于维护检修。采用波分复用方式可与其他信息同纤传输。选址方便，可实现全区覆盖；信号传输不受限制，较好地解决地形复杂的山区和隧道的移动通信问题。由于铁路客运专线站间距大，无线系统容易在两站间产生弱场区或盲区，而光纤无线射频传输系统能够提供一个宽带多频段的、适合模拟与数字化的传输平台，可延伸基站的覆盖范围，很好的解决客运专线在站间、山区、隧道等弱场区的场强覆盖问题。34列车定位技术341GPS定位技术全球卫星定位系统是美国于1995年4月27日建成运行，它由分部在6个轨道平面上的24颗卫星及地面支撑系统（1个主控站、3个注入站、5个监测站）组成。可在全球范围内进行全方位实时三维导航与定位。GPS卫星昼夜不停地发送导航定位信息，信号中包括载波信号、P码、铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组13C/A码和数据信号（D码）等多种信号分量，其中P码和C/A码称为测距码，用户接收机可根据收到的测距码测算出接收机至卫星的距离，如果接收到4颗卫星的测距码即可确定接收机的三维位置、速度等（如下图所示）。最初，GPS主要应用军事活动中，在美国于2000年5月1日宣布取消了SA政策后，GPS定位由于具有功能多，精度高，实时定位速度快，抗干扰性好，覆盖面广等特点，在全球得到了广泛应用，如测量、勘探、车辆导航、交通管制等民用行业。根据有关资料表明，目前GPS的民用占了75，世界范围已有400多万个民用接收机，并还在不断增加。GPS定位原理342北斗导航系统北斗导航系统是我国自行研制开发的卫星定位导航系统，于2000年建成，系统由北斗导航定位卫星（两颗）、地面控制中心站为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组14系统由2颗地球静止卫星（GEO）对用户双向测距，由1个配有电子高程图库的地面中心站进行位置解算。定位由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行位置解算后将定位信息发送给该用户。它的定位基于三球交会原理，即以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。中心站电子高程地图库提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面交点，并已知目标在赤道平面北侧，即可获得用户的二维位置。北斗导航定位系统服务区域为中国及周边国家和地区，它可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度，并提供双向短报文通信和精密授时服务。北斗系统可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多行业，以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。北斗系统功能快速定位北斗系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务，定位精度与GPS相当；短报文通信北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，用户可以一次传送多达120个汉字的短报文信息；精密授时北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20NS时间同步精度。北斗应用五大优势同时具备定位与通讯功能，无需其他通讯系统支持。覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通讯盲区。特别适合集团用户大范围监控与管理和数据采集用户数据传输应用。融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，提供更丰富的增值服务。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组15自主系统、高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用。缺点北斗导航系统需要中心站提供数字高程图数据和用户机发上行信号，从而使系统用户容量、导航定位维数、隐蔽性等方面受到限制，在体制上不能与国际上的GPS、GLONASS及将来的伽利略兼容。因此，中国正在此基础上发展第二代导航卫星系统，以满足今后国家对卫星导航应用和长远经济发展的需求。343北斗系统与GPS的比较北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力，可以独立完成移动目标的定位与调度功能；GPS系统本身不具备通信能力，需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。北斗导航系统是区域性导航系统，GPS系统是全球性导航系统。北斗导航系统由我国自主控制，而GPS系统则是由美国军方控制。4客运专线通信系统工程施工方案、方法单从施工角度考虑，通信系统工程施工与既有铁路通信系统的施工方案、工程施工工序、流程、工艺基本相同。41我国客运专线通信工程技术标准既有通信工程技术标准。42施工规范、设计规范及验收标准铁路通信施工规范TB1020599铁路光缆通信同步数字系列（SDH）工程施工规范TB1021999铁路光电缆传输工程设计规范TB100262000铁路通信设计规范TB1000699铁路运输通信工程施工质量验收标准TB10418200343客运专线通信工程施工应注意的事项工程内容、工期要求、工程特点（技术新、标准高、工期紧）、技术特点、组网情况（长途通信、站场通信、无线通信的工程数量，传输系统、专用通信系统、自动电话系统、无线通信系统等组网技术），新技术、新材料、新工艺、新方法的应用介绍。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组16施工地点、施工条件、交通、地质、水文、人文等，特别是直放站位置的确定。施工组织机构、施工人员、工机具的安排。施工进度的安排，施工区段的划分，工机具的配置等。施工技术要求挖沟、敷设光电缆、回填夯实，标石等施工技术措施。主要强调对相关已完工程的恢复和保护（重点应说明对路基、边坡的分层夯实）。设备安装技术要求，施工技术措施。光缆敷设由于客运专线在很多地段采用高架桥的方式通过，而且有许多特大模高架桥，为避免桥上接头，因此在针对特大高架桥上敷设光缆时应注意以下事项超长距离光缆的敷设；特大高架桥上光缆的敷设。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组17第二篇客运专线信号系统技术方案铁路发展追求的“高速、高效”的目标必将决定信号技术未来发展的走向。一方面高速铁路在信号控制方面与普通铁路的不同，使得在区间列车运行控制方面和车站联锁控制方面有较大的发展。另一方面为与高速铁路的调度指挥系统和列控技术的接轨将对既有设备进行较大的改进。1我国客运专线信号系统与普通铁路的不同1取消了传统区间地面通过信号机，车载速度显示成为行车凭证。2取消了传统三显示或四显示自动闭塞的概念，采用列车运行控制系统。列控系统采用自律分布式、模块化的系统结构形式，系统设备分地面设备和车载设备两大部分，均采用先进的数字信号处理技术。3车站联锁系统与列车运行控制系统合二为一，实现列控联锁一体化，节省了大量硬件及接口设备，提高了系统的可用性，符合信号发展的趋势。4取消了传统的电务段，建立综合维修基地。5采用车站信号设备局域网，将车站所有信号设备进行网络化管理，实现综合配套与系统集成。6采用信号集中综合监测系统，通过综合维修基地局域网和集中监测系统广域网实现信号设备的在线监测功能、远程诊断功能以及实现信号设备的状态修。7采用列控安全数据局域网，基于信号专用光纤进行安全数据的传输。8大量采用大号码道岔。9列控联锁系统取消了大量继电器，信号领域广泛采用数字信息网络、现代通信技术等先进技术。2客运专线信号系统方案21常规铁路信号技术211联锁系统随着铁路运输朝着高密、重载及高速的方向发展，既有的车站铁路信号联锁装置已无法适应铁路信号对可靠性与故障安全性的更高要求。就技术方面铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组18而言，铁路信号系统已经历了机械联锁、电气联锁（继电联锁）等二个阶段，目前在我国干线铁路或企业自备铁路上所使用的联锁系统绝大多数仍为继电联锁系统。212轨道电路轨道电路为了检查列车占用钢轨线路状态。目前常规铁路采用的轨道电路有直流轨道电路和直流脉冲轨道电路；交直流轨道电路；阀式轨道电路；25HZ长轨道电路；相敏轨道电路；交流计数电码轨道电路；移频轨道电路；计轴设备轨道电路等。213电源设备电源设备是为了保证信号系统不间断供电而采用的设备。目前常规铁路采用的主要是利用变压器稳压、变压及隔离以及通过继电器输出的传统供电设备。22国外高速铁路列控系统及发展世界各国高速铁路采用的列控系统。主要有日本新干线的ATC，法国TGV铁路使用的TVM300和TVM430系统，德国和西班牙高速铁路使用的LZB系统，意大利高速铁路的9码列车自动控制系统及瑞典铁路的EBICA900系统。在亚洲，韩国高速铁路采用了法国的TVM430系统，台湾高速铁路则采用了日本新干线的数字ATC系统。221日本新干线在修建之初就研制了列车运行控制ATC系统，三十多年来，随着技术的发展，ATC系统得到不断完善，设备进行了更新，但是系统的基本功能、构成没有变。正在建设的东北新干线延长段和九州新干线也安排了数字ATC。数字ATC采用了有绝缘数字编码轨道电路及目标距离一次制动控制方式。其中东海道新干线考虑新旧系统更换过程长，要求相互兼容，解决方法是地面轨道电路中新旧两种ATC信号叠加的方法。2002年12月开通的盛岗八户新干线采用了最新研制的数字ATC技术，列车控制系统采用速度目标距离控制模式。系统具备的功能为利用轨道电路进行列车占用检测；铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组19轨道电路传送距前方列车的距离信息间隔闭塞分区数；车载设备接收地面传输的距前方列车的距离信息；根据测速测距确定列车在闭塞分区中的位置；车载计算机根据列车目标速度、目标距离、线路数据及机车车辆参数等实时计算速度控制曲线；速度控制曲线与列车速度比较，列车超速自动实行制动。数字ATC的轨道电路为有绝缘轨道电路，调制方式采用MSK制式，载频上行A有515、525、535、615、625、635六种载频；下行B有565、575、585、665、675、685六种载频。数字ATC系统，采用车上存贮和地面传输相结合的方式。线路数据存贮在车上的ROM或从地面指定地点进行大容量传送。线路数据包括曲线半径、坡度、道岔号、限制速度，及各种数据的起点、终点。从地面向列车传送的ATC信息有1轨道电路编号16比特2距前方列车的闭塞分区数5比特3到达/出发股道路号3比特4临时限制速度9比特5其它7比特日本的数字ATC系统，采用了连续速度控制，一次制动模式曲线。最近，台湾高速铁路也采用了日本数字ATC系统。222法国高速铁路TGV采用的信号系统法国现已建成了东南线、大西洋线、北方线、地中海线等TGV高速铁路网，正在建设的还有东部线TGV高速铁路，并通过英法海底隧道把北方线和英国联系起来。在高速线上，法国采用了无地面信号的自动闭塞和带连续式机车信号的TVM300和TVM430系统。20世纪90年代中旬以后，法国CSEE公司继续对模拟轨道电路进行深化研究，在原基础上开发成功采用数字信息处理、提高抗大牵引电流干扰能力的UM2000无绝缘轨道电路，在法国地中海线开通使用。UM2000轨道电路是UM71轨道电路新一代产品，使用DSP技术，外接口与UM71通用。采用DSP技术后铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组20轨道电路抗干扰性能提高了，轨道电路性能也有改善，此外还提供了在线维修检测手段。1999年，我国秦沈线引进了该系统。此外，英国伦敦海峡隧道的英国出口正在修建的英国第一条长107公里的高速铁路，也订购了TVM430/UM2000列车控制系统。2001年开通的地中海TGV，采用了TVM430车载设备和UM2000数字化轨道电路，轨道电路所提供信息量的增加，使行车控制方式从粗分的分级速度控制模式转向细分控制模式，逐步逼近连续式控制曲线。223德国联邦铁路1991年建成了汉诺威维尔茨堡、曼海姆斯图加特的高速铁路，在这条线路上使用的列车自动控制系统，是以轨道电缆作为地面控制中心与机车之间的信息传输通道的LZB系统。区间设置中，取消了道旁信号机，以标志信号牌替代。LZB系统由地面列控中心、轨道电缆环线、无绝缘音频轨道电路和列控车载设备所组成。轨道电缆利用感应的方式与车载设备进行大量的车地之间双向信息交换。电缆对车载设备传输信息的载频为36KHZ，车载设备对地面发射的载频为56KHZ，车载设备执行地面传输的行车指令。由于车地间大量传输的信息，LZB系统成为20世纪高速铁路唯一的连续式列车速度自动控制系统。德国高速铁路线上列车占用检查的功能仍然由轨道电路执行，采用的音频轨道电路为FTGS/FTGL两种，分别由西门子与阿尔卡特公司生产，其频率范围为FTGS917型95165KHZ，用于车站；FTGS46型475625KHZ，用于车站；FTGL48型475825KHZ，分四个频率用于区间。目前，德国境内有2000公里线路安装了LZB系统，所有ICE高速列车、ICT摆式动车组和国内约800台机车安装了LZB列控车载设备。1992年西班牙开通的马德里塞维利亚高速铁路，采用了德国的LZB系统。224欧洲高速铁路的ERTMS系统经过5年的研究，专家组提出了统一欧洲信号技术的铁路运营管理系统（简铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组21称ERTMS）/列车控制系统（简称ETCS）标准。1996年创建欧洲ERTMS/ETCS用户组织，由法国、德国和意大利三国发起。用户组织的工作直接推动和影响着技术标准及产品向实际应用的发展。为了实现泛欧高速铁路网的信号系统标准的统一，1990年以来，对ERTMS系统进行研发和试验等的投资已超过55亿欧元。ETCS项目推动了欧洲铁路通信信号技术标准的统一。目前，该技术标准完全开放，参与开发研究的有西欧各国铁路运营商和欧洲六大跨国信号集团公司。2001年，欧盟已经正式通过法律，要求今后新建的高速铁路线，采用ERTMS/ETCS技术标准的产品作为列车控制系统。在这一基础上，欧洲正在建设的路网，均按照该项法令对采用新系统作出规划。23客运专线信号系统方案231方案一欧洲列车控制系统ETCS2采用GSMR无线通信网络，实现车地间列车控制信息的双向安全传输；地面采用轨道电路完成列车占用及列车完整性检查，列车定位通过欧洲点式应答器、轨道电路和车载测距系统完成，区间设置无线列控中心管理线路上运行的车辆；车上安装安全型智能车载设备，实现目标距离连续速度控制模式；列车追踪间隔时分3MIN。同时以点式应答器或轨道电路构成分级速度控制模式作为备用系统。高速列车跨线运行时，车载设备兼容既有线信号制式，实现列车超速防护（ATP）的功能。方案优点欧洲列车控制系统ETCS2产品可由国际上六家知名信号厂商供货，有利于竞争招标，欧洲新建高速铁路项目已经定位于该系统，具备后续发展的技术支撑，系统的技术标准公开，易于国产化。方案缺点方案尚需在高速线上大量投入商业运营，兼容国内既有线信号制式需联合开发。232方案二法国U/TETCS双标准系统系统采用UM2000数字编码轨道电路提供地对车控制信息的单向安全传输，车上安装TVM430/ETCS2双标准的智能型车载设备，既可兼容U/T系列轨道电路，实现分级连续速度控制，又可适应基于GSMR无线传输的ETCS2级系统，实现目标距离连续速度控制模式。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组22TVM430是一个完整的列车自动控制系统，在法国北线及海峡隧道（英吉利海峡）的TGV高速铁路上得到应用，它以UM71传输为基础，利用安全数字计算系统机进行工作，易于适应铁路的特定需求。方案优点该系统中，其U/T部分在法国高速铁路已有成熟的运用经验。方案缺点该方案仅法国一家供货商，技术标准不公开，且符合ETCS标准的车载设备尚在开发阶段。233方案三日本数字ATC系统列控系统基于IATC数字编码轨道电路提供地对车安全信息，应用车载设备储存信息和地面点式应答器，实现目标距离连续速度控制。方案优点系统为日本高速列控的先进技术，并且已经正式投入运营。方案缺点系统基于兼容日本既有信号制式，采用有绝缘轨道电路，技术标准不公开，与我国既有线信号制式不兼容。3客运专线可能采用的信号技术31联锁控制系统计算机联锁是铁路车站用以保证行车安全的控制设备，在保障行车安全、提高运输效率、改善劳动条件等方面都起着非常重要的作用。微机联锁设备能够实现动作记录和故障诊断。目前铁路计算机联锁系统比较多，但客运专线需采用具有局域控制性能的计算机系统。311TJYLII联锁系统TJYLII联锁系统为北京市华铁信息技术开发总公司研制，是目前国内较成熟联锁系统之一。计算机联锁系统的软硬件均采用模块化结构，可根据车站的大小、作业的需求增减系统模块，扩缩系统容量。采用分离式控制台和屏幕显示，只需要一个信号员操作，操作简便舒适，显示清晰。大屏幕监视器具有6502的所有的表示显示，还增加了各种汉字提示、时间提示和音响。采用双套互为备用的微机系统，各级微机均可切换，重组系统。备用系统可脱机，供调试、维护软硬件用。具有检错、诊断、储存、记录等功能。设备维修简便，故障可诊断到板级，微机设备采用模块接插件结构，便于替换。能再现进路办理、车列行走过程，储存时间可达30天。还可进行故障记录、报警和打印。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组233111系统组成计算机联锁系统为分布式多级处理系统，主要由四部分组成联锁控制机、执行表示机和控制监视机、电务维修机。配套设备还有中西文打印机、高分辨率彩色显示器、控制台和配电柜。系统中所有主要设备均为主、备双套，联锁机和执表机具有热备和自动切换功能，控制监视机由人工切换。各备用微机同样构成系统与主机同步工作，备用系统还可作为调试维修用。3112主要功能联锁机的主要功能A实现与控制监视机和执表机的通讯调度。B实现信号设备的联锁逻辑功能，完成进路确选、锁闭、发出开放信号和动作道岔的控制命令。C采集现场信号设备状态，如轨道状态、道岔表示状态和信号机状态等。D驱动动态继电器，控制动作现场设备。执表机的主要功能A接收联锁机发出的执行命令和向联锁机发送采集信息。B采集现场信号设备状态。C驱动动态继电器。控制监视机的主要功能A与联锁机通讯B根据控制台发送的按钮命令初选进路。C屏幕图象显示。电务维修机的主要功能A屏幕显示B记录功能C与其它系统通信D记录、储存、打印及图象再现。3113主要性能系统不考虑储存正常的列、调车进路，保证无进路储存的可能。铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组24系统能与调度集中设备、各种自动闭塞设备、半自动闭塞设备、正线和到发线电码化设备相结合。有自诊断、记忆储存等功能，并能实现进路办理和车列走行过程再现。系统不设事故按钮盘。微机联锁设备采用A、B双套系统，互为主、备。备机有脱机、联机和联机同步三种状态，只有在联机同步时系统才处于热备状态，如主机出现故障，系统自动倒向备机，不影响现场设备状态。系统还可人工切换倒机，此时，联锁机的切换必须在值班人员和电务维修人员共同确认全场没有办理任何进路的情况下进行，并应记录切换原因，联锁机切换后全场锁闭，通过总人解按钮逐段解锁后，才能实现正常控制。执表机的切换手柄，可以将联锁机和执表切换联锁A机、执表B机（联锁B机、执表A机）同时作为工作机的工作方式。312DS6K5B型计算机联锁3121DS6K5B型计算机联锁概述DS6K5B型计算机联锁，是通号设计院与日本京三公司联合开发的新型计算机联锁系统。系统的联锁机和输入输出电路采用京三公司的K5B型产品（K5B型系统是日本京三制作所在K5型系统上采用32位处理器的升级系统），该产品所有涉及到安全信息处理和传输的部件均按照“故障安全”原则采取了2重系结构设计。3122系统构成DS6K5B计算机联锁系统由控制台、电务维护台、联锁机、电子终端（ET）、微机检测和电源六个部分组成。控制台由控显双机和车站值班员办理行车作业的操作和显示设备组成。操作设备可以选择按钮操纵盘，鼠标或数字化仪。显示设备可选单元式表示盘或图形显示器。每一台控显机内安装了两个采用光缆连接串行通信接口板，用于同联锁机的2重系通信。控显双机的工作方式可选冷备或温备。控显机转换箱用于控制台操作显示设备与控显双机之间的转换。电务维护台设备包括监测机、键盘、显示器、打印机。监测机内安装两个采用光缆连接串行通信接口板，用于与联锁机2重系通信，从联锁双机取得联锁系铁路客运专线四电技术方案专题资料电务工程有限公司客运专线四电技术小组25统维护信息。监测机通过串行通信接口从微机检测前置机取得模拟量检测信息。电务维护人员可以通过键盘，显示器，打印机查询或大哟输出各类监测信息。联锁机由2重系组成，以主从方式并行运行。两系之间通过并行接口建立的高速通道交换信息，实现2重系的同步和切换。联锁机每一系各用一对光缆经过光分路器与控显双机相连，使联锁的每一系都能够分别与两台控显通信。联锁机每一系用一对光缆分别与监测机的两个光通信接口相连，联锁机每一系的维护信息分别送到监测机。联锁机每一系有5个连接电子终端的通信接口，每个通信接口可连接一个电子终端机架。DS6K5B系统开关量输入输出接口采用京三公司生产的电子终端机（简称ET）。电子终端电路具有2重系，2重系的输入电路从继电器的同一组接点取得输入信号，分别发给联锁2重系。联锁2重系的输出分别送给电子终端的2重系。电子