CTCS3系统总统技术方案介绍

CTCS3系统总体技术方案

同济大学徐中伟

基本原则和指导思想按照全路一张网的原则规划列控系统的技术平台；技术平台要实现300-350km/h客运专线、200-250km/h新建铁路和既有提速线路的互联互通；列控技术平台的确定考虑技术的先进成熟、经济实用、可靠。

列车控制系统是高速铁路的关键技术之一，是铁路运营的安全保障。在我国300km/h及以上客运专线上选用CTCS3(CTCS3/CTCS2)列控系统作为全路统一技术平台体系，其中CTCS3列控系统保证高速动车组的运行安全，CTCS2列控系统用来兼容既有动车组上线运行，并作为CTCS3列控系统的后备系统；通过集成创新和对引进技术的消化吸收实现系统集成再创新，到建成1000公里的客运专线后，将建立符合中国国情路情的、具有自主知识产权的、世界一流水平的高速铁路列车控制技术体系。一、概述主创新的CTCS2列控系统主要用于200～250km/h客货混运客运专线,主要设备包括：车载ATP、列控中心、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路，并已基本实现国产化。CTCS2列控系统采用轨道电路加点式应答器作为信息传输手段，实现列车运行的安全控制，GSM-R用于无线通信。经过改造的既有线也采用CTCS2列控系统，并在时速200公里提速线路上应用。一、概述我国列控系统技术体系（一）一、概述

以我国铁路自有的适应200－250Km/h的CTCS2列控系统为基本平台，引进、消化、吸收欧洲标准的开放的基于GSM-R无线传输的ETCS列控技术，形成全路统一的、互连互通的CTCS3列控技术体系，满足300－350Km/h、3分钟追踪间隔的需要。主要设备包括引进、消化、吸收的车载ATP、地面无线闭塞中心（RBC）设备，自主研发和国产化的ZPW-2000轨道电路、联锁、应答器、调度集中等。在引进消化吸收关键技术的基础上，通过系统集成创新，我们将建立符合中国国情路情的、世界一流水平的高速铁路CTCS3列控技术体系。

我国列控系统技术体系（二）一、概述ETCS技术规范包含：功能需求规范（FRS）系统需求规范（SRS）接口规范（FIS/FFFIS）系统测试规范（TestSpecification）规范分为：强制执行的规范：58个文件建议性的规范：43个文件我国列控系统技术体系（三）——

ETCS规范一、概述运营需求规范设备规范接口规范测试规范制造工艺标准施工验收规范运用维护规则系统评估办法

我国列控系统技术体系（四）——

CTCS3级规范CTCS-3级列控系统总体结构二、列控系统总体技术方案二、列控系统总体技术方案CTCS-3级列控系统地面设备总体结构

二、列控系统总体技术方案CTCS-3级列控系统车载设备总体结构

二、列控系统总体技术方案CTCS-3级列控系统满足运营速度350km/h、最小追踪间隔3分钟的要求。CTCS-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行的要求。CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。CTCS-3级列控系统车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行。CTCS-2级作为CTCS-3级的后备系统。无线闭塞中心或无线通信故障时，CTCS-2级列控系统控制列车运行。全线无线闭塞中心（RBC）设备集中设置。GSM-R无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。动车段及联络线均安装CTCS-2级列控系统地面设备。300km/h及以上动车组不装设列车运行监控装置（LKJ）。在300km/h及以上线路，CTCS-3级列控系统车载设备速度容限规定为超速2km/h报警、超速5km/h触发常用制动、超速15km/h触发紧急制动。无线闭塞中心（RBC）向装备CTCS-3级车载设备的列车、应答器向装备CTCS-2级车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动过分相。CTCS-3级列控系统统一接口标准，涉及安全的信息采用满足IEC62280标准要求的安全通信协议。CTCS-3级列控系统安全性、可靠性、可用性、可维护性满足IEC62280等相关标准的要求，关键设备冗余配置。

主要技术原则二、列控系统总体技术方案目视行车模式（OS）引导模式（CO）调车模式（SH）隔离模式（IS）待机模式（SB）休眠模式（SL）CTCS-2级的部分监控模式（PS）CTCS-2级的机车信号模式（CS）

主要工作模式二、列控系统总体技术方案CTCS-3级控车时的模式转换完全监控模式（FS）调车模式（SH）引导模式（CO）目视行车（OS）待机模式（SB）隔离模式（IS）休眠模式（SL）完全监控模式（FS）停车&调车键&RBC授权RBC授权&降低到允许速度&司机确认停车&越行键停车&关闭驾驶台停车&隔离开关

隔离-调车模式（SH）---停车&（退出调车键或关闭驾驶台）停车&隔离开关

隔离-引导模式（CO）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权停车&越行键停车&关闭驾驶台停车&隔离开关

隔离-目视行车（OS）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权RBC授权&停车&司机确认停车&关闭驾驶台停车&隔离开关

隔离-待机模式（SB）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权RBC授权&司机确认停车&越行键停车&隔离开关

隔离他端车载设备激活为本务端&关闭驾驶台隔离模式（IS）----停车&隔离开关

正常-休眠模式（SL）----车载设备激活做为本务端或所有驾驶台关闭停车&隔离开关

隔离二、列控系统总体技术方案CTCS-2级控车时的模式转换完全监控模式（FS）部分监控模式（PS）调车模式（SH）引导模式（CO）目视行车（OS）待机模式（SB）隔离模式（IS）休眠模式（SL）机车信号模式（CS）完全监控模式（FS）缺少线路数据停车&调车键引导授权&降低到允许速度&司机确认停车&越行键停车&关闭驾驶台隔离开关

隔离-级间转换信息或手动切换部分监控模式（PS）线路数据完整停车&调车键接收到HB“码&降低到允许速度停车&越行键停车&关闭驾驶台隔离开关

隔离-级间转换信息，或手动切换调车模式（SH）----停车&（退出调车键或关闭驾驶台）隔离开关

隔离--引导模式（CO）接收到FS的行车许可轨道电路允许信息停车&调车键停车&越行键停车&关闭驾驶台隔离开关

隔离-级间转换信息，或手动切换目视行车（OS）接收到FS的行车许可轨道电路允许信息停车&调车键接收到引导授权&司机确认停车&关闭驾驶台隔离开关

隔离-级间转换信息，或手动切换待机模式（SB）-启动键停车&调车键接收到引导授权&司机确认停车&越行键隔离开关

隔离他端车载设备激活为本务端&关闭驾驶台级间转换信息，或手动切换隔离模式（IS）-----隔离开关

正常--休眠模式（SL）-----车载设备激活为本务端或所有驾驶台关闭隔离开关

隔离-机车信号模式（CS）级间转换信息&完全监控授权级间转换信息&轨道电路允许信息-级间转换信息&引导授权&降低到允许速度&司机确认级间转换信息&停车&目视键停车&关闭驾驶台隔离开关

隔离-CTCS2系统设备结构二、列控系统总体技术方案地面应答器车站列控中心车站联锁轨道电路LEU地面应答器车站列控中心车站联锁轨道电路LEU地面应答器列控中心TCC区域联锁ZPW2000轨道电路LEU无线闭塞中心RBC中央联锁调度中心CTCCTCS3设备结构示意GSM-R固定网络二、列控系统总体技术方案二、列控系统总体技术方案

RBC的配置全线RBC集中设置。RBC与车站联锁间通过独立的以太网及信号安全接口协议进行信息传输。RBC间通过以太网及信号安全接口协议进行信息传输，RBC-CTC间采用以太网接口。与调度中心临时限速通过通信提供的以太网进行信息传输。二、列控系统总体技术方案RBC集中设置操作终端，用于RBC、TSR(临时限速)的紧急操作和维护及诊断。各站利用CTC的本地操作终端。RBC的维护及诊断信息应传送至信号集中监测系统根据不同的需求，采用安全和非安全数据的冗余数据网络。二、列控系统总体技术方案RBC的切换CTCS3控车的列车必须能通过相邻RBC的边界,无需因此而减速运行。因此,信号信息将从接收RBC传递到切换RBC。因此，切换RBC可使列车全速驶入接收RBC的区域。从接收RBC传递到切换RBC的信息包括临时限速二、列控系统总体技术方案RBC的计算能力根据现场数据以及列车、联锁和CTC之间的通信,RBC应能计算并向列车发送信息(如移动授权)。动态目标包括线路、列车、临时限速、紧急区域及临时调车区域。这些目标将影响通讯和记忆容量。列车目标还将直接影响到CPU的载荷。针对具体的CPU及内存容量，计算能力的因素包括：同时登录的列车数量；同时设定的进路数量；同时激活的TSR数量；同时激活的紧急区域数量；同时激活的临时调车区域数量。当速度为300km/h时，列车行车间隔允许3分钟。二、列控系统总体技术方案RBC的接口配置RBC有四大接口，包括与RBC、CTC、联锁和GSM-R的接口。在CTC接口上，可以发送有关列车和临时限速的信息。此外，通信介质为以太网TCP/IP，并使该接口具有足够的容量。在联锁接口上，可以传输有关其他进路的信息。此外，通信介质为以太网TCP/IP，并使该接口具有足够的容量，目标的最大数量：联锁——RBC网络连接的数量可以达到8个。在GSM-R接口上，RBC和ISDN服务器之间一个TCP/IP网络的容量足以满足通讯的要求。二、列控系统总体技术方案RBC的移动授权RBC检查联锁系统是否已经报告了一条可以分配给列车的可用进路。如果已经报告，RBC则向列车发送移动授权－MA，如果需要，可以请求使用线路目视模式。列车进路和闭塞区间–带有全监控模式的MA。引导进路–带有目视模式的MA。RBC在向列车列出发出MA信息后，随即向CTC报告。当联锁系统通知RBC，分配给列车的一条进路已经由另一条进路予以延长，则RBC会向该列车发送一个更长的移动授权，直至达到新进路的终点。

车载设备系统功能车载列控设备具备以下功能：CTCS3级和CTCS2级功能。最大线路限速应为350km/h。车载设备将在列车速度超过350km/h时发出制动命令。该系统必须符合CTCS3级列控系统总体技术规范的要求。车载设备以冗余形式安装，可以安装在列车的每一端。CTCS3与CTCS2之间的切换，由地面设备控制时，可在全速条件下进行。人工切换时，必须停车进行。二、列控系统总体技术方案车载设备系统功能当CTCS3操控时，列车将与RBC通信,并读取欧式应答器的数据。轨道电路编码将被忽略。如果列车在应答器里发现CTCS2的数据，CTCS3系统将忽略C2信息，即使车载设备没有收到要转换至CTCS2级的预告信息，列车仍将存储CTCS2信息以备人工转换或自动转换后使用。当CTCS2操控时，列车将采集轨道编码数据,并读取欧式应答器。如果与RBC的通信对话开放，列车不会让RBC发出的指令影响速度监控。如果列车在欧式应答器中发现CTCS3的信息，列车将忽略该信息。如果预告转换至CTCS3，列车将存储CTCS3的信息以备转换后使用。

二、列控系统总体技术方案车载CTCS3和CTCS2的兼容性EVC计算机实现CTCS3和CTCS2功能，包括速度和距离的处理。车载系统将根据从编码轨道电路和欧式应答器接收的轨旁数据实现CTCS2控车。车载系统将根据从RBC和欧式应答器接收的轨旁数据实现CTCS3控车。每一时刻仅有一种控车模式有效。从CTCS2到CTCS3的切换，或反之亦然，都由来自于从欧式应答器和RBC向EVC发出的信息所控制。CTCS3的EVC将向C2逻辑单元发出指令,启动和停止其列车监控。欧式应答器发出的数据将用于CTCS2和CTCS3监控。应答器信息可分为下列三种类型：共享数据，用于CTCS2和CTCS3；仅用于CTCS2的数据；仅用于CTCS3的数据。欧式应答器发出的数据在应答器的报头和信息包内。报头和所有的信息包，除了44包的分包由CTCS3标准定义外，所有的CTCS44包的分包将由铁道部定义。这些子信息包和其他对应答器数据的修改将由铁道部决定，并应在项目早期设计阶段进行。二、列控系统总体技术方案车载设备的冗余方案下列设备冗余配置:EVC安全计算机人机界面DMI和常用制动接口应答器传输装置BTM应答器天线CAU轨道电路接收线圈STM编码检测器测速计和雷达欧式电台接口和GSM-R无线电台二、列控系统总体技术方案三、国产化和集成创新

国产化的基础硬件设备转让内容1．车载EVC计算机所有电路板2．车载BTM单元、列车接口单元3．RBC均为通用产品，可由中方直接采购。4．所有第三方产品中方均可直接采购硬件技术转让比例100%软件转让内容1．车载应用软件提供源代码、规格说明、流程图、库文件，包括列车交换网关和C2逻辑处理两部分。2．车载人机界面DMI、司法记录单元JRU的应用程序与中方共同开发。3．RBC应用软件提供源代码、规格说明、流程图、库文件，包括RBC-联锁的接口适配、RBC-CTC（VIA）的接口适配、RBC-逻辑接口适配。车载及地面设备应用软件转让比例100%外方同意提供高速列