高速铁路信号系统集成设计

1、序号工作项目责任分工业主方（含设计单位）施工总承包方（含设备供货方）1集成方案设计确认负责2原理图设计确认负责3标准图设计确认负责4制造及安装工艺设计确认负责5设备配置方案设计确认负责6设备接口方案设计确认负责7设备技术规格书设计确认负责信号系统集成 ：就是在系统研究初步设计文件的基础上，通过详细的现场调查，设备间接口研究、关键设备的特定应用分析后，组织编写集成实施方案，然后根据集成实施方案组织主要设备技术规格书设计、子系统软硬件设计、施工组织设计、施工工艺标准设计、施工安装、系统试验、联调联试、安全评估、运行试验等过程，实现总体设计目标的系统过程。高速铁路信号系统集成技术重点体现在以下三个阶

2、段： 技术条件准备现行标准的识别、现场调查、编制集成方案、编制工艺标准、组织设计联络及技术交底；人力资源准备施工人员计划、施工人员培训；环境条件准备各种进场条件的规划设备物资准备物资采购计划编制、物资招标、采购、储存工器具、仪器仪表的准备通过集成方案的编制，可以进一步明确工程内容、集成范围、技术标准。对初步设计文件进行系统地梳理，可以进一步优化初步设计、节省投资。通过对初步设计文件、招标文件、集成方案的对比分析，提出索赔补差的依据。通过特定运用分析，明确子系统间接口适配、接口协议、接口信息格式、接口信息内容，为设备生产提供依据。集成方案是技术规格书编制的依据，是施工图设计的依据、是设备生产制造

3、的依据，是施工技术管理的依据、是集成试验的依据、是联调联试的依据。1、组织现场调查：重点调查枢纽既有设备的选型及配置情况；2、组织研究初步设计文件、招标文件、投标文件、以及初步设计批复；3、拟定系统集成实施方案大纲；4、组织系统集成实施方案大纲评审；5、编写系统集成实施方案初稿6、组织潜在设备供应商进行子系统技术交流；7、经内部审核，形成系统集成实施方案报审稿8、经铁道部组织专家组审核，形成系统集成实施方案终稿接口管理积极、主动地参加接口检查、接口协商、重点关注站场电缆通道、机房的安装条件、道岔转辙设备安装条件、轨道打眼条件、通信通道、电力供电、分相区、列控数据进度管理严格按实时性施工组织设计

4、组织施工、特别关注站房、站场、铺轨、通信、电力的进度，严格卡控设备安装、调试、静态验收、联调联试的节点工期。质量管理严格按工艺标准和质量控制措施进行质量控制安全管理严格按照安全操作规程和安全控制措施进行安全控制机房安装条件具备电缆敷设槽道连通机房电源通信息传输通道通钢轨锁定道岔精调到位工程数据稳定分相区位置准确v工程建设的重要组织部分；工程建设的重要组织部分；v系统集成的核心内容系统集成的核心内容v动态验收的基本方式；动态验收的基本方式；v运营准备的关键阶段；运营准备的关键阶段；v安全评估的主要依据；安全评估的主要依据；v开通运营的前提条件；开通运营的前提条件；必备条件： 1、各子系统工程安装

5、到位、安装试验完成 2、各子系统部分试验结束、系统试验完成 3、车站联锁关系正确；CTC系统静态远程调试结束；列控系统静态调试完毕； 4、所有道岔工电联整基本到位； 5、设备接地良好； 6、所有道岔工电联整基本到位； 7、静态验收结束； 8、安全评估结束。 需要重点把握的信号工程工期节点： 1 1、四电用房装修完成至设备安装调试四电用房装修完成至设备安装调试2 2个月；个月； 2 2、电缆槽贯通至电缆敷设、电缆槽贯通至电缆敷设2020天；天； 3 3、铺轨完成与轨旁设备安装完成、铺轨完成与轨旁设备安装完成2-32-3个月；个月； 4 4、钢轨锁定与轨旁设备安装、钢轨锁定与轨旁设备安装20-20

6、-3030天；天； 5 5、机房电力供电至设备调试、机房电力供电至设备调试40-540-50 0天天； 6 6、通信光缆调通至信号列控、联锁调试完成通信光缆调通至信号列控、联锁调试完成3 30 0天。天。 7 7、通信、通信2M2M通道调通至通道调通至CTCCTC、CSMCSM调试完成调试完成2020天天 系统接口可以分为系统内部接口和系统接口可以分为系统内部接口和系统外部接口两大类系统外部接口两大类 A A 外部接口外部接口 B B 内部接口内部接口RBC与TSRS、CTC、CBI、GSM-R的接口TCC与TSRS、CTC、CBI、CSM的接口TCC与LEU、应答器、ZPW-2000A的接口

7、CTC与RBC、TSRS、TCC、CBI、CSM的接口CSM与TCC、CTC、CBI、ZPW-2000A的接口车载ATP与GSM-R、应答器、ZPW-2000A的接口联锁、列控室内设备与室外设备的接口安全数据网与RBC、TCC、CBI、TSRS的接口信号与路基、桥梁、隧道的接口、信号与站场、轨道、道岔的接口、信号与房建等系统的接口、信号与电力供电系统的接口、信号与牵引供电系统的接口信号与通信系统的接口、信号与防灾报警系统的接口、信号与综合接地系统的接口、信号与综合雷电防护系统的接口。运基信号2010533号文是指RBC与CTC、RBC与CBI、RBC与TSRS、RBC与RBC的接口规范运基信号

8、2010534号文是指TSRS与CTC、TSRS与TCC、TSRS与TSRS的接口规范运基信号2009719号文是指信号系统与异物侵限监控系统的接口规范运基信号2006185号文是指GSM-R系统与CTC系统的接口规范运基信号2005316号文说明了TCC与CBI、CSM、CTC/TDCS、CBI、CSM、LEU的接口关系CTCS（Chinese Train Control System），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：Centralized Traffic Control 列车调度集中系统

9、TDCS：Train Operation Dispatching Command System 列车调度指挥系统 TSRS：临时限速服务器CSM（Centralized Signaling Monitoring）：信号集中监测LEU：Land Electronic Unit地面电子单元。SW Balise： Switchable Balise 有源应答器。FX Balise：Fixed Balise 无源应答器。RBC（Radio Block Center），无线闭塞中心。EMC（ElectroMagnetic Compatibility），电磁兼容性。信号系统包括调度集中子系统、列车运行控制

10、子系统、车站联锁子系统、信号集中监测子系统、信号数据网络子系统、信号电源子系统、道岔融雪子系统、防灾安全监控子系统，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。一、列控系统概述一、列控系统概述相当总长7.5km相当总长7.5km调谐单元调谐单元空芯线圈接 收匹 配 变 压器电缆模拟网络ZCO3 电 缆发 送室内室外调谐区 主轨道电路 调谐区 100m补偿电容 GJ匹 配 变 压器电缆模拟网络ZCO3 电 缆调谐单元调谐单元空芯线圈4LL2码3LL码2LULU码1UU码0HUHU码5LL3码6LL3

11、码轨道空闲信号显示信息名称LL2码LL码LULU码U2U2码UUUU码LL3码LL3码信号显示信息名称LL2码LL码LULU码U2SU2S码UUSUUS码LL3码LL3码信号显示信息名称应答器应答器载频：车地：27.095MHz5KHz地车：4.234MHz200KHz信息量：报文码长：1023 bit可用码长：830 bit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）。线路参数；临时限速；行车许可；级间转换；线路里程；等 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

12、列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。CTC/TDCS车站分机车站分机调度中心调度中心CTC车站联锁车站联锁列控中心列控中心轨道电路轨道电路调度中心下达运行图至车站调度中心下达运行图至车站CTC分机分机应答器应答器信号机信号机道岔道岔运行图运行图联锁进路命令联锁进路命令临时限速信息临时限速信息轨道电路编码轨道电路编码进路信息进路信息应答器报文应答器报文控控 制制计算机联锁按照计算机联锁按照CTC下达进路的命下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路。令，控制道岔、信号机，排列进路。CTC分机实时分机实时:向车站联锁联锁下发进路命令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向列控中

13、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。位置并进行处理。计算机联锁将进路信息发送给列控中心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。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，计算生和应答器报文信息后，计算生成控制模式曲线，监控列车安成控制模式曲线，监控列车安全运行。全

14、运行。速度曲线速度曲线 二二 、CTCS-0级列控系统级列控系统三三 、CTCS-2级列控系统级列控系统CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列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车行车许可信息并采用目标距离连续目标距离连续速度控速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。制模式监控列车安全运行的列控系统。列控中心列控中心车站联锁车站联锁调度中心调度中心CTC轨道轨道电路电路应答器应答器道岔道岔信号机信号机车载设备车载设备包括包括:轨道电路、应答器轨道电路、应答器 列控中心、车载设备等列控中心、车载设备等 实现列车占用检查实现列车占用检查轨道电路功能：轨道电路功能：线路允许速度和闭

15、塞分区长度等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提供临时限速和进路信息应答器功能：应答器功能：提供行车许可及闭塞分区数量提供行车许可及闭塞分区数量 综合轨道电路、应答器信综合轨道电路、应答器信息和动车组参数，自动生息和动车组参数，自动生成连续速度控制模式曲线成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行，实时监控列车安全运行车载设备功能：车载设备功能：轨道电路为轨道电路为CTCS-2提供连续提供连续的行车许可的行车许可速度曲线速度曲线码序码序L5L5L4L4L3L3L2L2L LLULUU UHUHU空闲分区数量空闲分区数量7 76 65 54 43 32 21 10 0=1250

16、 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 = 9250m应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。速度曲线速度曲线 ：-m-9250m7L5轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。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。车载设备综合计算出目标距离，生成速度曲线。1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 9200 空闲区段：空闲区段：7 7950 空闲区段：空闲区段：6 6650 空闲区段：空闲区段：5 5300 空闲区段：空闲区段：4 4000

17、 空闲区段：空闲区段：3 2650 空闲区段：空闲区段：2 1350 空闲区段：空闲区段：1速度曲线速度曲线 0 空闲区段：空闲区段：0目标距离目标距离:调度中调度中心心车站列控中心车站列控中心ZPW2000轨道电路可变应答器可变应答器可变应答器可变应答器调度中心向车站下达临时限速调度命令车站值班员签认调度命令向车站列控中心传送临时限速列控中心生成限速报文向应答器传送并向调度中心回执CTC(TDCS)车站分车站分机机ATPCTCS-2区域区域CTCS车载控车车载控车CTCS-0区域区域LKJ控车控车 速度限制曲线时速(km/h)目标停车点四四 、CTCS-3D级列控系级列控系统统 根据京津城际

18、工期紧、根据京津城际工期紧、GSM-RGSM-R清频困难、采用清频困难、采用GSM-RGSM-R进行车地连续信息传输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存在较大风险的实际情况，采用以下技术原则构建了CTCS-3DCTCS-3D系统方案：系统方案：原则一：在原则一：在CTCS-2级的基础上级的基础上原则二：以基于应答器的原则二：以基于应答器的ETCS-1级点式系统为原型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三：创造性的补充了轨道电路连续信息原则四：集成原则四：集成ETCS和和CTCS应答器信息应答器信息CTCS-2CTCS-3D轨道电路轨道电路

19、连续信息连续信息ETCS-1原型原型应答器应答器信息集成信息集成五五 、CTCS-3级列控系统级列控系统CTCS-3级级系统是基于系统是基于GSM-R无线通信无线通信实现车实现车-地信息双向传输，无线闭塞中心地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，轨道电路实现）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，列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备并具备CTCS-2级功能的列车运行控制级功能的列车运行控制系统。系统。包括：无线闭塞中心包括：无线闭塞中心RBC、GSM-R网网络、轨道电路、应答器、列控中心、车络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等载设备等 。调度中心调

20、度中心CTC车站联锁车站联锁道岔道岔信号机信号机轨道电路轨道电路列控中心列控中心应应答答器器车载设备车载设备无线闭塞无线闭塞中心中心RBCGSM-R室内设备室内设备无线闭塞无线闭塞中心中心RBCGSM-R室内设备室内设备(1)地面设备增加无线闭塞中心地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络；无线通信网络；(2)车载设备增加车载设备增加GSM-R无线通信单元无线通信单元及天线；及天线；(3)车载设备根据车载设备根据RBC的行车许可，生的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。控列车安全运行。调度中心调度中心CTC车站联锁车站联锁轨道电

21、路轨道电路列控中心列控中心应应答答器器道岔道岔信号机信号机RBC为为CTCS-3提供行车许可提供行车许可速度曲线速度曲线GSM-R无线无线通信模块及天线通信模块及天线车载设备车载设备根据轨道电路、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RBC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、线路参数、临时限速传输给限速传输给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

22、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、GPRS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

23、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调度集中显示投影车站联锁车站联锁无线闭塞中心（无线闭塞中心（RBC）行调指挥中心（行调指挥中心（CTC）列车位置、速度信息列车位置、速度信息限速信息限速信息进路信息进路信息轨道电轨道电路路占用信占用信息息行车许可行车许可速度曲线速度曲线列车位置、速度信息列车位置、速度信息速度限制曲线时速(km/h)目标停车点（1）基于）基于GSM-R实现实现

24、大容量的连续信息传输大容量的连续信息传输，可以提供最远，可以提供最远32km的目的目 标距离、线路允许速度等信息，满足跨线运营；标距离、线路允许速度等信息，满足跨线运营；（2）CTCS-3级列控系统级列控系统满足跨线运行满足跨线运行的运营要求的运营要求 ，C3系统通过在应答系统通过在应答 器里集成器里集成C2报文，满足报文，满足200250km，C2同时作为同时作为C3的后备系统。的后备系统。（3）车地）车地双向信息传输双向信息传输，地面可以实时掌握列车、速度、位置、速度，地面可以实时掌握列车、速度、位置、速度 状态等，并可在状态等，并可在CTC系统上实时显示。系统上实时显示。（4）临时限速的

25、灵活设置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，可以实现任意长度，任意速度，任意数量的 临时限速设置。临时限速设置。列控车载设备列控车载设备9种主要种主要工作模式工作模式休眠模式休眠模式(SL)完全监控模式完全监控模式 (FS)部分监控模式部分监控模式(PS)目视行车模式目视行车模式(OS)引导模式引导模式(CO)调车模式调车模式(SH)待机模式待机模式(SB)隔离模式隔离模式(IS)机车信号模式机车信号模式(CS)（1）完全监控模式（）完全监控模式（FS）C3 系统的正常工作模式。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、当车载设备具备列控

26、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。列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息。目标距离连续速度目标距离连续速度控制模式曲线控制模式曲线速度（速度（km/h）350（2）目视行车模式（）目视行车模式（OS）轨道电路故障时的非正常行车模式。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，列控车

27、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控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机每确监控列车运行，司机每确认一次，列车可运行一定距离认一次，列车可运行一定距离(200m)或一定时间或一定时间(60s)。 40 轨道电路故障轨道电路故障OS模式模式OS模式模式速度（速度（km/h）（3）引导）引导模式（模式（CO）车站不能正常办理接发车时的非正常行车模式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，车载当

28、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。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模式模式引导信号引导信号40 速度（速度（km/h）场景：级间转换场景：级间转换正常的级间转换在转换区域自动进行；正常的级间转换在转换区域自动进行； 级