高速铁路联调联试信号技术基础理论介绍演示稿

1、高速铁路信号技术基础理论简介高速铁路信号技术基础理论简介高速铁路信号技术简介高速铁路信号技术简介一一 调度集中调度集中(CTC 二二 列车运行控制系统列车运行控制系统(CTCS)CTC车站分车站分机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应答器应答器信号机信号机道岔道岔列车运行列车运行阶段计划阶段计划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制控制列车调度指挥系统列车调度指挥系统车站联锁系统车站联锁系统列车运行控制系统地面设备列车运行控制系统地面设备列车运行控制系统车载设备列车运行控制系统车载设

2、备3.1调度集中调度集中(CTC) 系统概述系统概述3.2 分散自律调度集中的功能分散自律调度集中的功能3.3 分散自律调度集中的组成分散自律调度集中的组成3.4 CTC系统结构系统结构3.5 CTC实现进路控制的原理实现进路控制的原理 3.6 调度集中的控制模式调度集中的控制模式3.7 CTC与列控系统的结合与列控系统的结合n 调度集中（调度集中（CTCCTC）是铁路局调度中心（调度员）对某一区段内）是铁路局调度中心（调度员）对某一区段内的信号设备进行集中控制、对列车运行直接指挥、管理的技的信号设备进行集中控制、对列车运行直接指挥、管理的技术装备。术装备。 n 分散自律调度集中是在分散自律调

3、度集中是在TDCSTDCS系统基础上，综合了计算机技术、系统基础上，综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术，采用智能化分散自律设计原网络通信技术和现代控制技术，采用智能化分散自律设计原则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。的高度自动化的调度指挥系统。n 阶段计划与调度命令功能阶段计划与调度命令功能n 无线调度命令功能无线调度命令功能n 列车、调车作业控制功能列车、调车作业控制功能n 接车进路预告功能接车进路预告功能n 调度中心子系统调度中心子系统n 车站子系统车站子系统n 传输网络子系统传输网络

4、子系统车站车站CTC分机分机调度中心调度中心CTC车站联锁车站联锁调度中心下达列车运行调整计划调度中心下达列车运行调整计划至车站至车站CTC分机形成联锁进路指令分机形成联锁进路指令信号机信号机道岔道岔列车运行计划列车运行计划联锁进路命令联锁进路命令控控 制制列车调度员编辑列车运行计划列车调度员编辑列车运行计划车站自律机根据车站自律机根据站细站细等相关规定等相关规定适时向联锁系统发送进路控制命令适时向联锁系统发送进路控制命令车站联锁系统根据车站联锁系统根据CTC发送的进路控制命令按发送的进路控制命令按照联锁关系控制现场道岔转换、开放信号照联锁关系控制现场道岔转换、开放信号n 分散自律模式分散自律

5、模式n 非常站控模式非常站控模式n CTCCTC与列控系统结合共同完成临时限速命令的拟定与列控系统结合共同完成临时限速命令的拟定( (取消取消) )、校验、校验、确认确认( (签收签收) )、执行、存储以及执行结果和限速状态监视。、执行、存储以及执行结果和限速状态监视。n 通过列控系统直接控制动车组按临时限速命令行车。通过列控系统直接控制动车组按临时限速命令行车。二二 列车运行控制系统列车运行控制系统(CTCS)1 列车运行控制系统概述列车运行控制系统概述2 CTCS-2级列控系统级列控系统3 CTCS-2级列控系统特点级列控系统特点4 CTCS-2列控数据列控数据5 CTCS-3级列控系统级

6、列控系统1.1我国列控系统技术体系和目标我国列控系统技术体系和目标1.2CTCS列控系统分级列控系统分级1.3 列控系统的控车模式演变列控系统的控车模式演变1.4CTCS-0级列控系统级列控系统1.5 CTCS-1级列控系统级列控系统1.6 CTCS-2级列控系统级列控系统CTCSCTCS是中国列车运行控制系统（是中国列车运行控制系统（Chinese Train Control Chinese Train Control SystemSystem）的英文缩写。）的英文缩写。借鉴欧洲列控系统成熟技术、国借鉴欧洲列控系统成熟技术、国际先进经验，结合我国铁路运输作业需求、技术政策和信号设际先进经验，

7、结合我国铁路运输作业需求、技术政策和信号设备状况，以保证技术进步、可持续发展为前提，确定了我国列备状况，以保证技术进步、可持续发展为前提，确定了我国列控系统（控系统（CTCSCTCS）技术体系，并将其分为）技术体系，并将其分为CTCS-0CTCS-0、1 1、2 2、3 3、4 4级。级。 列控系统总体技术目标：列控系统总体技术目标：适应我国铁路列车不同速度、适应我国铁路列车不同速度、高密度、混合运输作业要求，采用先进的控车技术和模式监高密度、混合运输作业要求，采用先进的控车技术和模式监控列车安全运行，满足既有线、提速线路、客运专线跨线运控列车安全运行，满足既有线、提速线路、客运专线跨线运营，

8、实现跨局、跨线、不同系统和设备的互联互通。营，实现跨局、跨线、不同系统和设备的互联互通。基于无线通信传输平台，机车乘务员凭车载信号行车 。应用于300-350km/h线路线路。CTCS-3CTCS-2基于应答器和轨道电路信息传输，机车乘务员凭车载信号行车。应用于200-250km/h线路线路。CTCS-0由通用机车信号和运行监控记录装置(LKJ)构成。既有线现状 ，列车最高运行速度为160Km/h。CTCS-4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。由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组成。CTCS-1分 级一次连续分级连 续CTCS-0CTCS-0级列控系

9、统级列控系统是我国铁路传统的控车模式（是我国铁路传统的控车模式（既有线现状）既有线现状）地面设备为自动闭塞或半自动闭塞地面设备为自动闭塞或半自动闭塞车载设备由列车运行监控装置（车载设备由列车运行监控装置（LKJLKJ）和通用机车信号组成）和通用机车信号组成LKJLKJ设备通过车载存储线路数据设备通过车载存储线路数据通过通过ICIC卡由司机输入临时限速和其他信息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通过机车信号信息提供行车许可LKJLKJ自动生成监控曲线自动生成监控曲线CTCS-1CTCS-1级列控系统级列控系统未在我国铁路推广应用未在我国铁路推广应用地面设备为自动闭塞或半自

10、动闭塞，并安设应答器地面设备为自动闭塞或半自动闭塞，并安设应答器车载设备由安全型列车运行监控记录装置和主体机车信号组成车载设备由安全型列车运行监控记录装置和主体机车信号组成点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能CTCS-2CTCS-2级列控系统是基于轨道电级列控系统是基于轨道电路和点式应答器传输列车行车许路和点式应答器传输列车行车许可信息并采用可信息并采用目标距离连续目标距离连续速度速度控制模式监控列车安全运行的列控制模式监控列车安全运行的列车运行控制系统。车运行控制系统。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

11、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:列控中心、轨道电路、列控中心、轨道电路、 应答器、车载设备等应答器、车载设备等2.1CTCS-2列控系统构成列控系统构成2.2CTCS-2列控车载设备列控车载设备2.3CTCS-2区段列车模拟运行区段列车模拟运行2.4 CTCS-2列控系统功能列控系统功能2.5 CTCS-2级生成行车许可工作原理级生成行车许可工作原理2.6 CTCS-2级的运行许可工作原理级的运行许可工作原理2.7 CTCS-2区段追踪运行模拟区段追踪运行模拟2.8 CTCS-2级临时限速设置流程级临时限速设置流程2.9 CTCS-2区段和区段和CTCS

12、-0区段的切换区段的切换2.10 基本控制模式基本控制模式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

13、限速信息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

14、列车安全运行。全运行。速度曲线速度曲线 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=1250 +1300 + 135

15、0 +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 空闲区段：空闲区段：3

16、 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:时速(km/h)调度中心调度中心车站列控中心车站列控中心ZPW2000轨道电路有源应答器有源应答器有源应答器有源应答器调度中心向车站下达临时限速调度命令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车站值班员签认调度命令向车站列控中心传送临时限速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列控中心生成限速报文向应答器传送并向调度中心回执并向调度中心回执CTC(TDCS)车站分机车站分机ATPCTCS-2区域区域CTCS车载控车车载控车CTCS

17、-0区域区域LKJ控车控车列控车载设备列控车载设备基本工作模式基本工作模式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)调车模式调车模式(SH) 隔离模式隔离模式(IS)待机模式待机模式(SB)是列车的正常运行模式，车是列车的正常运行模式，车载设备根据控车数据自动生载设备根据控车数据自动生成目标距离模式曲线成目标距离模式曲线列控车载设备接收到轨道电列控车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据或限速答器提供的线路数据或限速数据时使用的模式数据时使用的模式司机控车的固定限速模式，司机控车的固定限速模

18、式，限速值为限速值为20Km/h进行调车作业的固定限速模进行调车作业的固定限速模式，限速值式，限速值40Km/h是列控车载设备控制功能停是列控车载设备控制功能停用的模式用的模式是列控车载设备上电后的默认模是列控车载设备上电后的默认模式。在待机模式下，车载设备能式。在待机模式下，车载设备能正常接收轨道电路及应答器信息，正常接收轨道电路及应答器信息，同时无条件输出制动同时无条件输出制动特点一特点一 信息传输媒介采用轨道电路信息传输媒介采用轨道电路+应答器的方式应答器的方式特点二特点二 采用采用“目标目标-距离距离”方式的控制模式方式的控制模式特点三特点三 采用采用“设备制动优先设备制动优先”的驾驶

19、模式的驾驶模式特点四特点四 研发并应用的车站列控中心研发并应用的车站列控中心特点五特点五 满足客货混合运输以及互联互通的需求满足客货混合运输以及互联互通的需求 特点一特点一 信息传输媒介采用轨道电路信息传输媒介采用轨道电路+ +应答器的方式。轨道电路应答器的方式。轨道电路提供运行许可，应答器补充线路数据和临时限速信息。提供运行许可，应答器补充线路数据和临时限速信息。（1 1）采用统一制式的轨道电路是中国与）采用统一制式的轨道电路是中国与ERTMS(European Rail ERTMS(European Rail Traffic Management SystemTraffic Managem

20、ent System，欧洲铁路交通管理系统，欧洲铁路交通管理系统) )的主要区别。的主要区别。充分利用既有轨道电路信息降低了提速工作量和成本。充分利用既有轨道电路信息降低了提速工作量和成本。（2 2）采用应答器提供线路数据和临时限速信息能够满足机车和）采用应答器提供线路数据和临时限速信息能够满足机车和动车组跨线运行的需求。中国的机车和动车组运行交路较长，且交动车组跨线运行的需求。中国的机车和动车组运行交路较长，且交路不固定，日本路不固定，日本ATCATC（Auto Train ControlAuto Train Control，列车运行自动控制），列车运行自动控制）系统采用的车载设备存储线路数

21、据方式不适用，采用应答器可以充系统采用的车载设备存储线路数据方式不适用，采用应答器可以充分利用成熟设备和规范。分利用成熟设备和规范。特点二特点二 采用采用“目标距离目标距离”方式的控制模式方式的控制模式（1 1）既有干线的信号布点设计是按照速差方式进行的。）既有干线的信号布点设计是按照速差方式进行的。CTCS-2CTCS-2级采用目标距离方式可以避免对信号布点的调整。级采用目标距离方式可以避免对信号布点的调整。（2 2）目标距离模式符合国际列控系统的发展趋势。）目标距离模式符合国际列控系统的发展趋势。特点三特点三 采用采用“设备制动优先设备制动优先”的驾驶模式的驾驶模式（1 1）欧洲采用司机制

22、动优先，日本采用设备制动优先模式。）欧洲采用司机制动优先，日本采用设备制动优先模式。（2 2）CTCS-2CTCS-2级级ATPATP车载设备采用设备制动优先模式。车载设备采用设备制动优先模式。ATPATP车载设备的常用制动，分强、中、弱三级。在确保列车运行车载设备的常用制动，分强、中、弱三级。在确保列车运行安全、满足旅客舒适度的前提下，由安全、满足旅客舒适度的前提下，由ATPATP车载设备自动控制列车减车载设备自动控制列车减速和缓解。该模式受到司机的普遍欢迎。速和缓解。该模式受到司机的普遍欢迎。距离速度紧急强常用弱常用制动紧急制动曲线强常用制动级弱常用制动级列车运行曲线设备制动优先模式ATP

23、动作设备自动缓解特点四特点四 研发并应用的车站列控中心研发并应用的车站列控中心（1 1）车站列控中心由自动闭塞系统获得各列车位置信息，由联）车站列控中心由自动闭塞系统获得各列车位置信息，由联锁系统获得进路信息，由锁系统获得进路信息，由CTCCTC系统获得临时限速等信息。车站列控系统获得临时限速等信息。车站列控中心生成运行许可后，通过轨道电路中心生成运行许可后，通过轨道电路+ +点式应答器等轨旁设备实时点式应答器等轨旁设备实时传送给车载设备。传送给车载设备。（2 2）由于）由于LEULEU的存储量不足，有源应答器报文存储在车站列控中的存储量不足，有源应答器报文存储在车站列控中心。每个车站列控中心

24、存储了超过心。每个车站列控中心存储了超过1010万条应答器报文。万条应答器报文。（3 3）列控中心的数据通过专用工具生成和校验。工具包括数据）列控中心的数据通过专用工具生成和校验。工具包括数据准备工具、校验工具和应答器信息读写工具。准备工具、校验工具和应答器信息读写工具。（4 4）车站列控中心采用）车站列控中心采用2 22 2取取2 2的硬件结构，列控中心的运用稳的硬件结构，列控中心的运用稳定。定。特点五特点五 满足客货混合运输以及互联互通的需求满足客货混合运输以及互联互通的需求（1 1）装备了）装备了CTCS-0CTCS-0级车载设备的货车和低速客车可在级车载设备的货车和低速客车可在CTCS

25、-2CTCS-2级级线路上按照线路上按照CTCS-0CTCS-0级运行。级运行。（2 2）装备了）装备了CTCS-2CTCS-2级车载设备的动车组可以在级车载设备的动车组可以在CTCS-0CTCS-0级线路上级线路上按照按照CTCS-0CTCS-0级模式运行。级模式运行。4.1列控系统基础数据列控系统基础数据4.2列控数据基本要求列控数据基本要求4.3列控基础数据提报流程列控基础数据提报流程4.4列控数据编制流程列控数据编制流程列控系统基础数据包括：列控系统基础数据包括：工务类：工务类：车站、区间线路、股道、道岔内的线路速度、线路坡道、车站、区间线路、股道、道岔内的线路速度、线路坡道、线路里程

26、断链、桥隧信息、跨线桥、线路起止里程，线路里程断链、桥隧信息、跨线桥、线路起止里程，C0C0与与C2 C2 接接口区段相关数据口区段相关数据供电类：供电类：分相信息分相信息运输类：运输类：车站进路车站进路电务类：电务类：信号设备平面布置图（车站、区间）、信号机及轨道电信号设备平面布置图（车站、区间）、信号机及轨道电路分布、车站轨道区段长度及进路长度（动车进路）路分布、车站轨道区段长度及进路长度（动车进路）车辆类：车辆类：安装列控系统速度传感器的动车组车轮轮径尺寸安装列控系统速度传感器的动车组车轮轮径尺寸列控系统设备为车站联锁设备之一。列控系统设备开通运用后，列控系统设备为车站联锁设备之一。列控

27、系统设备开通运用后，需对列控中心更新软件和数据报文时，按铁道部、铁路局计算机需对列控中心更新软件和数据报文时，按铁道部、铁路局计算机联锁软件管理相关规定执行联锁软件管理相关规定执行列控基础数据资料应在列控系统开通前列控基础数据资料应在列控系统开通前30 30 天公布，各列控基础天公布，各列控基础数据资料提供单位和部门须于列控系统开通前数据资料提供单位和部门须于列控系统开通前35 35 天将资料报送天将资料报送总工室总工室新线建设涉及列控系统建设时，或基本建设、更新改造、大修等新线建设涉及列控系统建设时，或基本建设、更新改造、大修等工程引起列控基础数据变更时，列控系统基础数据由建设单位工程引起列

28、控基础数据变更时，列控系统基础数据由建设单位（或大修、更新改造的实施单位）委托施工单位或其他相关单位（或大修、更新改造的实施单位）委托施工单位或其他相关单位勘测、采集、核对、复核后，由工程建设单位审核并以正式函件勘测、采集、核对、复核后，由工程建设单位审核并以正式函件报路局总工室报路局总工室相关站段配合施工单位进行列控基础数据勘测、采集、核对相关站段配合施工单位进行列控基础数据勘测、采集、核对相关站段相关站段复核复核列控基础数据列控基础数据工程建设单位审核列控基础数据工程建设单位审核列控基础数据工程建设单位上报列控基础数据工程建设单位上报列控基础数据路局总工室公布列控基础数据路局总工室公布列控

29、基础数据列控工程数据列控工程数据开行电务试验车进行数据采集开行电务试验车进行数据采集按标准格式编制列控系统工程数据表按标准格式编制列控系统工程数据表铁路局最终审核，列控报文编制依据铁路局最终审核，列控报文编制依据联锁表联锁表信号平面布置图信号平面布置图信号设备设置位置、距离、类型情况信号设备设置位置、距离、类型情况车站进路信息、作业性质车站进路信息、作业性质车站、设备编号和编码车站、设备编号和编码线路数据线路数据线路和站场平纵断面图线路和站场平纵断面图线路运营里程线路运营里程线路允许速度图表线路允许速度图表列控报文编制，应答器现场写入列控报文编制，应答器现场写入联调联试、动态验证联调联试、动态

30、验证列控报文数据精调列控报文数据精调列控报文列控报文所有数据纳入列控数据管理系统所有数据纳入列控数据管理系统列控数据施行档案化管理模式列控数据施行档案化管理模式各相关专业建立数据联动机制各相关专业建立数据联动机制列控数据管理系统列控数据管理系统5.1CTCS-3级列控系统结构级列控系统结构5.2C3级列控与级列控与C2级列控的比较级列控的比较5.3CTCS-3级列控各部分功能级列控各部分功能5.4 CTCS-3级列控系统控车原理级列控系统控车原理5.5 CTCS-3区段追踪运行模拟区段追踪运行模拟 CTCS-3 CTCS-3级列控级列控系统是基于系统是基于GSM-RGSM-R无无线通信实现车线

31、通信实现车- -地信息双向传输，无线闭地信息双向传输，无线闭塞中心（塞中心（Radio Block CenterRadio Block Center，RBCRBC）生成行车许可，轨道电路实现列车占用生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备检查，应答器实现列车定位，并具备C T C S - 2C T C S - 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)(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RBCRBC、GSM-RGSM-R无线通