CTCS-3列车运行控制系统——兄弟会

1、CTCS-3列车运行控制系统2013.6.132013.6.13制作：兄弟会20107371 文xx 20107373 段xx 20107391 冯xx 20107409 杨xxPage 2解说解说冯洋冯洋CTCS-3级级列控系统车载设备CTCS-3级列控系统总体介绍CTCS-3列车运行控制原理演示CTCS-3车载工作模式Page 3CTCS列控系统分级列控系统分级CTCS-3CTCS-2CTCS-0CTCS-1CTCS-4基于无线信息传输，机车乘务员凭车载基于无线信息传输，机车乘务员凭车载信号行车信号行车 。用于用于300-350km/h线路。线路。基于应答器和轨道电路信息传输，机车乘基于应

2、答器和轨道电路信息传输，机车乘务员凭车载信号行车。务员凭车载信号行车。已应用于已应用于200-250km/h线路。线路。由主体机车信号和安全型运行监控记录由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。装置组成。由通用机车信号和运行监控记录装置构由通用机车信号和运行监控记录装置构成。既有线现状成。既有线现状 。基于无线通信传输平台，取消轨道电路，基于无线通信传输平台，取消轨道电路，实现虚拟闭塞或移动闭塞。未来发展方向。实现虚拟闭塞或移动闭塞。未来发展方向。Page 4CTCS-2CTCS-2级级CTCS-3CTCS-3级级传输媒介传输媒介轨道电路轨道电路 应答器应答器 GSM-R GSM-R 应答

3、器应答器车地信息传输车地信息传输 地对车单向信息传输地对车单向信息传输地车双向信息传输地车双向信息传输300km/h300km/h以上的适应性以上的适应性已经在已经在250km/h250km/h线路上线路上成功运用，客专可用于成功运用，客专可用于300km/h300km/h运行。运行。CTCS-3CTCS-3级在级在ETCS-2ETCS-2级基础上级基础上进行系统集成和自主创新，进行系统集成和自主创新，ETCS-2ETCS-2级列控系统已经在欧洲高级列控系统已经在欧洲高速铁路上成熟应用速铁路上成熟应用技术发展趋势技术发展趋势 CTCS-3CTCS-3级列控系统属于基于通信的列控系统（级列控系统

4、属于基于通信的列控系统（CBTCCBTC）范畴，符合国际铁路技术发展趋势。范畴，符合国际铁路技术发展趋势。C2和和C3的比较的比较Page 5CTCS-3级列控系统介绍级列控系统介绍CTCS-3级列车运行控制系统包括地面设备和车载设备。 地面设备：地面设备：由无线闭塞中心(RBC)、列控中心(TCC) .ZPW-2000(UM)系列轨道电路、应答器（含LEV）、GSM-R通信接口设备等组成； 车载设备：车载设备：由车载安全计算机(VC) .GSM-R无线通信单元(RTU)、轨道电路信息接收单元(TCR)、应答器信息接收模块(BTM)、记录单元(JRU/DRU)、人机界面(DMI、列车接口单元(

5、TIU)等组成。CTCS-3级列控系统具有以下特点：级列控系统具有以下特点：1、基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输；2、由无线闭塞中心RBC生成生成许可；3、轨道电路实现列车占用检测；4、应答器是先列车定位；5、向下兼容CTCS-2级功能。Page 6CTCS-3总体结构示意图总体结构示意图Page 7CTCS-3总体描述总体描述 RBC根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可，并通过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；同时通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息。 TCC接收轨道电路的信息，并通过联锁系统传送给RB

6、C;同时，TCC具有轨道电路编码、应答器报文存储和调用、站间安全信息传输、临时限速功能，满足后备系统需要。 应答器向车载设备传输定位和等级转换等信息；同时，向车载设备传送线路参数等信息，满足后备系统的需要。应答器传输的信息与无线传输的信息的相关内容含义保持一致。 车载安全计算机根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。Page 8CTCS-3主要技术原则主要技术原则（1 1）CTCS-3CTCS-3级列控系统满足运营速度级列控系统满足运营速度350km/h350km/h、最小追踪间隔、最小追踪间隔3 3分钟

7、的要求。分钟的要求。（2 2）CTCS-3CTCS-3级列控系统满足正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运级列控系统满足正向按自动闭塞追踪运行，反向按自动站间闭塞运行的要求。行的要求。（3 3）CTCS-3CTCS-3级列控系统满足互联互通的运营要求。级列控系统满足互联互通的运营要求。 （4 4）CTCS-3CTCS-3级列控系统车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优级列控系统车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行。先的方式监控列车安全运行。（5 5）CTCS-2CTCS-2级作为级作为CTCS-3CTCS-3级的后备系统。无线闭塞中心或无线通

8、信故障时，级的后备系统。无线闭塞中心或无线通信故障时，CTCS-2CTCS-2级列控系统控制列车运行。级列控系统控制列车运行。（6 6）全线无线闭塞中心（）全线无线闭塞中心（RBCRBC）设备集中设置。）设备集中设置。（7 7）GSM-RGSM-R无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。Page 9（8 8）动车段及联络线采用）动车段及联络线采用CTCS-2CTCS-2级列控系统。级列控系统。（9 9）CTCS-3CTCS-3级列控系统车载设备速度容限规定为超速级列控系统车载设备速度容限规定为超速2km/h2km/h报警、超速报警、超速5km/h5km/

9、h触触发常用制动、速度在发常用制动、速度在250km/h250km/h以上时超速以上时超速15km/h15km/h触发紧急制动、速度在触发紧急制动、速度在250km/h250km/h及及以下时超速以下时超速10km/h10km/h触发紧急制动。触发紧急制动。（1010） 采用应答器实现自动过分相。采用应答器实现自动过分相。（1111）CTCS-3CTCS-3级列控系统统一接口标准，涉及安全的信息采用满足级列控系统统一接口标准，涉及安全的信息采用满足IEC62280IEC62280标准标准要求的安全通信协议。要求的安全通信协议。（1212）CTCS-3CTCS-3级列控系统安全性、可靠性、可用性

10、、可维护性满足相关标准的要级列控系统安全性、可靠性、可用性、可维护性满足相关标准的要求，关键设备冗余配置。求，关键设备冗余配置。Page 10解说解说文怀民文怀民CTCS-3级级列控系统车载设备CTCS-3级列控系统总体介绍CTCS-3列车运行控制原理演示CTCS-3车载工作模式Page 11CTCS-3车载设备车载设备 CTCS-3级列控系统车载设备由安全计算机(VC)、轨道电路信息接收单元(TCR)、应答器传输模块(BTM)及应答器天线、无线传输模块(RTM)、人机界面(DMI)、列车接口单元(TIU)、铡速测距单元、司法记录器(JRU)等。Page 12CTCS-3车载系统总体描述车载系

11、统总体描述(1)安全计算机：根据与地面设备交换的信息监控列车安全运行。(2)轨道电路信息接收单元：接收轨道电路的信息。(3)应答器传输模块及应答器天线：应答器传输模块通过与应答器天线连接，接收地面应答器的信息。(4)无线传输模块：通过与GSMR车载电台连接，实现车一地双向信息传输。 (5)人机界面：人机界面实现司机与车载设备之间的信息交互。 (6)列车接口单元：列车接口单元提供安全计算机与列车相关设备之间的接口。(7)测速测距单元：测速测距单元接收测速传感器等设备的信号，测量列车运行速度和运行距离。(8)司法记录器：司法记录器用于记录与列车运行安全有关的数据，并在需要时下载进行数据分析。Pag

12、e 13CTCS-3列控车载设备介绍（列控车载设备介绍（CRH2） Page 14CTCS-3列控车载设备介绍（列控车载设备介绍（CRH3）Page 15CTCS-3车载设备组成车载设备组成模块名称模块名称用途用途功能概述功能概述CTCS3主机模块主机模块CTCS3专用专用CTCS3主机控制，核心控制单元。主机控制，核心控制单元。CTCS2主机模块主机模块CTCS2专用专用CTCS2主机控制，核心控制单元。主机控制，核心控制单元。速度距离处理速度距离处理SDP共用共用根据根据SDU的速度信息，对速度进行的速度信息，对速度进行处理。处理。网关网关TSG共用共用 列车网关列车网关速度距离单元速度距

13、离单元SDU共用共用速度读取单元速度读取单元GSM-R通信单元通信单元（MT）CTCS3专用专用GSM-R通信接收和发送通信接收和发送车载无线传输单元车载无线传输单元COMCCTCS3专用专用通信传输控制单元通信传输控制单元通用加密装置通用加密装置GCDCTCS3专用专用实现无线信息的加密和解密实现无线信息的加密和解密TCR轨道电路读取轨道电路读取CTCS2专用专用ZPW2000轨道电路信息读取轨道电路信息读取Page 16CTCS-3车载设备组成车载设备组成功能模块名称功能模块名称用途用途功能概述功能概述安全输出单元安全输出单元VDX共用共用安全输出，控制列车紧急制动及紧急安全输出，控制列车

14、紧急制动及紧急制动状态回采。制动状态回采。输出单元输出单元DX共用共用列车接口，列车接口，10个数字输入和个数字输入和6个数字个数字输出。输出。输入单元输入单元DI共用共用列车接口，列车接口，16个数字输入。个数字输入。速度传感器（雷达和车轮速度传感器（雷达和车轮速度传感器）速度传感器）共用共用用于检测列车速度。用于检测列车速度。应答器读取天线应答器读取天线CAU共用共用应答器读取天线。应答器读取天线。应答器传输模块应答器传输模块BTM共用共用接收应答器报文，解码后发送给主机。接收应答器报文，解码后发送给主机。司机显示单元司机显示单元DMI共用共用司机显示和操作界面司机显示和操作界面司法记录器

15、司法记录器JRU共用共用记录单元，记录系统记录单元，记录系统Page 17GMS-R在在CTCS-3中的应用中的应用车载设备车载设备机车乘务员机车乘务员无 线 闭 塞 中 心RBC联锁设备固定应答器人机界面人机界面jiemian 口口输出模块输出模块列车列车输入模块输入模块点式信息接点式信息接收模块收模块测速模块入测速模块入模块模块地面设备地面设备无线通信接无线通信接口模块口模块调度集中系统地面GSM-R系统观观运行运行记录单元记录单元车载安全计算机车载安全计算机车载车载GSM-R系统系统列控中心相邻RBC轨道电路相邻RBCPage 18 移动端移动端 EVC O & M 安全层安全层

16、 通信层通信层 应用接口应用接口 固定端固定端 RBC O & M 安全层安全层 通信层通信层 安全协议安全协议 通信协议通信协议 GSM-R 空中接口空中接口电路连接电路连接 移动移动 GSM 接口接口 固定网络接固定网络接口 应用接口应用接口 安全相关设备应用进程之间安全相关信息的通信，通过安全相关传输保护进程和安全相关访问保护进程，分别进行传输错误和非法访问处理防护，同时安全相关传输保护进程和安全相关访问保护进程遵照开放式传输系统标准。 由于列控系统是安全相关系统因此由于列控系统是安全相关系统因此GS M-RGS M-R系统也具有安全通信管理功能，系统也具有安全通信管理功能，其安

17、全通信管理层与列控系统立用之间的关系如下图所示。其安全通信管理层与列控系统立用之间的关系如下图所示。 安全相关设备与非安全相关设备的应用进程则不经过任何安全相关进程，直接通过开放式传输系统进行非安全相关信息的通信。Page 19列控系统的安全协议栈列控系统的安全协议栈列控系统通用安全层无线特定的安全层无线适配/通信层列控系统沿线应用层列控系统通用安全层无线特定的安全层无线适配/通信层通信系统列控系统沿线应用层列控系统应用协议列控系统通用安全协议无线适配/通信协议特定安全层协议Page 20CTCS3冗余设置冗余设置 由于列控数据传输对安全性和可靠性的特殊要求，必须考虑冗余。冗余不仅包括核心网络

18、与无线网络的冗余，还包括车载通信单元与列控GSM-R接入服务器之间的冗余和关键接口的冗余。无线网络的冗余即双层覆盖，可以极大地提高列控数据传输的可靠性，保证任何一个基站故障都不会影响列控数据传输，目前，双层覆盖的方式主要有两种：同站址覆盖和交织站址覆盖。Page 21解说解说杨少杰杨少杰CTCS-3级级列控系统车载设备CTCS-3级列控系统总体介绍CTCS-3列车运行控制原理演示CTCS-3车载工作模式Page 22调度集中显示投影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）列车位置、速度信息限速信息进路信息轨道电路占用信息行车许可速度曲线列车位置、速度信息CTCS-3

19、列车运行控制原理演示列车运行控制原理演示Page 23CTCS-3列控系统介绍列控系统介绍u在在CTCS3列控系统中，列控系统中，CTCS3基于基于GSM-R无线通信传输，无线通信传输，CTCS2基于轨道电路信基于轨道电路信息码息码+应答器传输。应答器传输。u调度集中调度集中CTC、联锁系统、无源应答器和、联锁系统、无源应答器和ZPW2000轨道电路为轨道电路为CTCS3和和CTCS2的共的共用部分，无线闭塞中心用部分，无线闭塞中心RBC供供CTCS3使用，有源应答器和列控中心供使用，有源应答器和列控中心供CTCS2使用。使用。Page 24200km/h动车组和300km/h动车组的混跑ET

20、CS2信息流向信息流向uC3系统和系统和C2系统都通过系统都通过ZPW2000轨道电路检测列车的占用；采用同一联锁系统。轨道电路检测列车的占用；采用同一联锁系统。u300km/h及以上动车组根据及以上动车组根据E2系统的无线命令行车，系统的无线命令行车，C2作为备用系统；作为备用系统；u200-250km/h动车组根据动车组根据C2系统的轨道电路信息码（结合应答器信息）行车。系统的轨道电路信息码（结合应答器信息）行车。CTCS2信息流向信息流向CTCS-3动车组混跑动车组混跑Page 25根据轨道电路、联根据轨道电路、联锁进路等信息生成锁进路等信息生成行车许可行车许可无线闭塞中心无线闭塞中心R

21、BC应答器应答器通过通过GSM-R无线通无线通信系统将行车许可、信系统将行车许可、线路参数、临时限线路参数、临时限速传输给速传输给CTCS-3级车载设备级车载设备通过通过GSM-R无线通无线通信系统接受车载设信系统接受车载设备发送的位置和列备发送的位置和列车数据等信息车数据等信息向车载设备传输定向车载设备传输定位和等级转换信息位和等级转换信息向车载设备传送线向车载设备传送线路参数和临时限速路参数和临时限速等信息，满足后备等信息，满足后备系统的需要系统的需要用于实现车载设备用于实现车载设备与地面设备的双向与地面设备的双向通信通信GSM-R核心网包括核心网包括移动交换子系统、移动交换子系统、GPR

22、S子系统、智子系统、智能网接口能网接口GSM-R网络网络采用冗余交叉覆盖采用冗余交叉覆盖的方式进行布置，的方式进行布置，提高了车地通信的提高了车地通信的可靠性可靠性根据地面设备提供根据地面设备提供的行车许可、线路的行车许可、线路参数、临时限速等参数、临时限速等信息和列车参数，信息和列车参数，按照目标距离连续按照目标距离连续速度控制模式生成速度控制模式生成动态速度曲线，监动态速度曲线，监控列车的安全运行控列车的安全运行车载安全计算机车载安全计算机轨道电路轨道电路实现列车占用检查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发送行车许可信息，满足后备系统的需要CTCS-3系统功能系统功能Pa

23、ge 26解说解说段家珩段家珩CTCS-3级级列控系统车载设备CTCS-3级列控系统总体介绍CTCS-3列车运行控制原理演示CTCS-3车载工作模式Page 27 CTCS-3级列控车载设备（含CTCS-2级功能）有9种主要工作模式，其中通用的模式有完全监控模式（FS）、目视行车模式（OS）、引导模式（CO）、调车模式（SH）、隔离模式（IS）、待机模式（SB）和休眠模式（SL）等7种模式；仅适用CTCS-2级的模式有部分监控模式（PS）和机车信号模式（CS）。1、待机模式（、待机模式（SB） 当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于待机模式，车载设备禁止列车移动。当司机开启

24、驾驶台后，列控车载设备中的DMI投入正常工作。2、完全监控模式（、完全监控模式（FS） 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，并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监控列车安全运行。3、引导模式（、引导模式（CO） 当开放引导信号或出站信号机开放且列车前端距离出站信号机较远（大于250米）发车时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机负责在列车运行时

25、检查轨道占用情况。CTCS-3车载工作模式车载工作模式Page 28CTCS-3车载工作模式车载工作模式4、目视行车模式（、目视行车模式（OS） 当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，列车每运行一定距离（300米）或一定时间（60秒）司机需确认一次。5、调车模式（、调车模式（SH） 当进行调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚）监控车列前进或折返运行。当工作在CTCS-3级时，经RBC同意，列控车载设备转入调车模式（SH）后与RBC断开连接，退出调车

26、模式（SH）后再重新与RBC连接。6、休眠模式（、休眠模式（SL） 该模式用于非本务端列控车载设备。在该模式下，列控车载设备仍执行列车定位测速测距、记录等级转换及RBC切换信息等功能。列车立折，非本务端升为本务端后，车载设备可自动进入正常工作状态。7、 隔离模式（隔离模式（IS） 当列控车载设备停用时，需在停车情况下，经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下，车载设备不具备安全监控功能。列控车载设备应能够监测隔离开关状态。Page 29CTCS-3车载工作模式车载工作模式8、部分监控模式（、部分监控模式（PS） 该模式仅用于CTCS-2级控车。在CTCS-2级，当车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车运行。 9、机车信号模式（、机车信号模式（CS） 该模式仅用于CTCS-2级控车。当列车运行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2级列控系统的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作后，列控车载设备按固定限制速度80km/h监控列车运行，