列控系统地面设备组成与原理培训教材(PPT 47页).ppt

1、1,第四章 列控地面设备（3） CTCS-3级列控系统地面设备组成与原理,2,主要内容,列 控 系 统 地 面 设 备,装备机车信号的 固定自动闭塞系统,CTCS-2级列控系统,城市轨道交通CBTC,ZPW-2000A轨道电路,应答器,列控中心,无线闭塞中心,地面ATP设备,CTCS-3级列控系统,2020/10/3,3,CTCS-2级列车运行控制系统（简称CTCS-2级列控系统） 基于轨道电路和应答器传输列车运行许可信息，采用目标距离模式曲线监控列车安全运行的列车运行控制系统。,一、系统原理与组成,4,不同车地信息传输方式特点,无线通信的基本特点：连续、大容量、双向、位置无关,轨道电路的基本

2、特点： 连续、容量小、单向、位置相关,点式应答器的基本特点： 点式、容量大、单向、位置相关,独立于列车轨道占用,CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输，轨道电路实现列车占用检查，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，应答器实现列车定位，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。,列控系统 地面设备,列控系统 车载设备,一、系统原理与组成,C3级列控与C2级列控的比较,(1)地面设备增加无线闭塞中心RBC、 GSM-R无线通信网络； (2) 车载设备增加GSM-R无线通信单元及 天线； (3)车载设备根据RBC的行车许可， 生成连续速度控制模式曲线， 实监控列 车安

3、全运行。,CTCS-3级各部分功能,系统总体结构示意图,地面设备示意图,CTCS-3级列控系统控车原理,速度-距离控制方式 C3行车许可包括： 目标距离：距行车许可终点的距离 目标速度：通过行车许可终点时的速度 线路数据：坡度、静态限速、线路条件（过分相信息、等级转换点等） 临时限速信息 问题： 通过什么来传输行车许可信息？ 哪个设备负责生成行车许可信息？ 如何生成行车许可？,11,基本原理,350km/h,列控系统：保证列车间的安全间隔（相对位置),轨道电路实现列车(列车A)占用检查，以闭塞分区为单位 列车B报告当前位置（列车编号)等 无线闭塞中心生成行车许可 通过无线向列车B传送行车许可（

4、MA),列车位置,无线闭塞中心,行车许可,12,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）,CTCS-3级列控系统原理,轨道电路,GSM-R,13,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,CTCS-3级列控系统工作原理 区段追踪运行,14,（1）基于GSM-R实现大容量的连续信息传输，可以提供最远32km的目标距离、线路允许速度等信息； （2）CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。 （3）C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200250km，C2同时作为C3的后备系统。 （4）车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车速度、位置和工作状态等信息，并可

5、在CTC系统上实时显示。,CTCS-3级列控系统系统主要特点,15,（5）临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长度和数量的临时限速设置。 （6）RBC可集中设置，也可以分散设置。 （7）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级列控系统系统主要特点（续）,16,RBC主要功能,RBC根据从外部地面系统（联锁设备、相邻RBC、临时限速服务器）接收到的信息（即股道占用、进路状态、临时限速等）以及与车载设备交换的信息（位置报告）生成发送给列车的控制命令，主要是提供行车许可，使列车在RBC管辖范围内的线路上安

6、全运行，完成列车间隔控制和列车防护。,CTCS-3级列控系统地面设备 无线闭塞中心（RBC）,17,RBC主要功能,CTCS-3级列控系统地面设备 无线闭塞中心（RBC）,地面动态,映射,数据配置,18,数据配置,19,地面动态状态映射,20,位置坐标系,以应答器作为系统中描述位置参考坐标系 每个应答器组的坐标原点由应答器组内编号为1的应答器（称为位置参考点）给出 将组内应答器编号增加的方向定义为每个应答器组的正向 列车位置、限速点位置等信息均以应答器坐标系为进行描述 列车每经过一个定位参考应答器组进行一次定位修正，并更新一次应答器坐标系，并称列车经过并正确读取的最后一个应答器组为LRBG（最

7、近相关应答器组，Last Relevant Balise Group）,运行许可（1）行车许可描述,21,列车位置描述：列车方向对应的机车前端位置距LRBG的距离。,运行许可（2）行车许可描述,22,行车许可终点: D = D1 + D2 + D3 + D4 + d,运行许可表示,一个MA可以包括多个连续的闭塞分区（但最多不超过15个）,运行许可（3）行车许可描述,23,站间运行：联锁根据轨道电路状态向RBC发送信号授权， RBC根据信号授权和列车位置生成行车许可（MA），并将行车许可发送给车载设备。,发车进路、接车进路和通过进路：调度集中（CTC）办理列车进路，联锁根据进路信息和轨道电路状态

8、向RBC发送信号授权（SA），RBC根据信号授权和列车位置生成行车许可（MA），并将行车许可发送给车载设备。,运行许可（4）行车许可生成,24,缩短行车许可 缩短行车许可强制列车以接收到的停车位置作为新的行车许可终点（EOA），列车将根据当前位置，决定是否触发常用制动或紧急制动，如果列车已经越过该位置，将立即触发紧急制动。,运行许可（5）行车许可生成,25,缩短行车许可实例：进路前方轨道电路故障，区间轨道非正常占用,列车在35信号点防护区段运行，行车许可已延伸至41信号点，39信号点防护的区段轨道电路故障： RBC向列车发送一个以39信号点为目标点的有条件紧急停车消息（CEM） 车载设备生成一

9、个以39信号点为目标点的缩短行车许可，并根据缩短的行车许可监控列车运行。,26,无条件紧急停车消息（UEM）：要求列车立即制动停车，列车接收到该消息后，将实施紧急制动。 有条件紧急停车消息（CEM）：要求列车在指定位置前停车，车载设备将评估列车当前位置和新的指定位置间的关系，重新计算制动曲线，根据列车到指定位置的距离，存在下述情况： 如果列车可以在指定位置前停车，车载设备实施常用（或紧急）制动停车 如果列车不能在该位置前停车，车载设备实施紧急制动，直至列车停稳。 如果列车前端已经越过指定位置，车载设备将拒绝该消息并继续遵照已收到的行车许可行车。,紧急停车：当RBC收到CTC的紧急停车命令或在列

10、车的行车许可内的轨道区段异常占用时，RBC向车载设备发送紧急停车消息。紧急停车消息包括有条件的紧急停车消息（CEM）和无条件的紧急停车消息（UEM）。,运行许可（6）行车许可生成,27,根据列车位置报告在内部拓扑图上对列车精确定位； 根据列车前方进路状态和RBC允许的最大MA长度约束，将列车前方尽可能多的空闲进路分配给列车； 计算出这些空闲进路的总长度，生成行车许可。,MA生成原理示意图,行车许可生成,28,列车通过转换预告应答器时，GSM-R车载电台注册到GSM-R网络； 列控车载设备从应答器接收到呼叫RBC命令，与RBC建立通信会话，然后从RBC接收行车许可等信息； 列车前端通过分界处的切

11、换应答器后，车载设备自动切换到CTCS-3级控车。,列车管理进入RBC区域,进入RBC管辖区域,29,（1）列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向RBC1报告位置 （2）RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可 （3）列车经过切换应答器时，GSM-R车载移动电台与RBC2建立通信； （4）RBC切换自动完成，列车受到RBC2的控制，车载设备终止与RBC1的通信； （5）车载设备从RBC2接收到新的行车许可。,列车管理RBC切换,列车行至不同RBC边界处，应平稳切换RBC对列车的控制权，保证行车许可的连续。,在RBC边界前方及边界点设置预告应答器和切换应答器。,30

12、,列车管理RBC切换,预告点(LTA)是指车载设备向RBC发送通过该应答器的位置报告后，RBC判断可以开始向列车发送RBC切换信息。 RBC切换点(RN)是指当列车前端通过改点时，当前RBC停止对列车的控制，切换到另一个RBC进行控制。 切换标志牌是指RBC切换点处，应设置标志牌提示司机列车进入另一个RBC控制区域。,31,列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行； RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信， RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可； 列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制； 列车尾部通过切换应答器

13、后，终止与RBC1的通信，完成RBC切换。列车根据RBC2提供的行车许可运行。,RBC切换演示-双电台时,为使列车不减速越过切换边界，RBC1提供行车许可将在RBC2管辖区域延长：一个40s正常行驶距离 + 完整制动距离的长度。,32,RBC与其它设备的信息交互图,RBC与联锁接口 无线闭塞中心（RBC）与管辖区域内的各车站联锁计算机通信。 获取轨道占用、进路状态、区间方向、闭塞分区的可用性等信息 RBC不直接与TCC进行信息交互。,RBC系统接口描述,RBC与临时限速服务器（ TSRS ）接口 无线闭塞中心（RBC）通过以太网与临时限速服务器进行连接，获取临时限速命令信息。 TSRS与RBC

14、间传递安全信息使用 Subset-098安全协议，满足EN50159-2对开放网络通信的安全要求。 RBC接收临时限速命令信息，同时向TSRS发送临时限速状态等信息。,RBC系统接口描述,RBC与微机监测（ CSM ）接口 无线闭塞中心（RBC）通过RBC的诊断维护子系统（RBC-ART）与信号集中监测系统的CSM-RBC接口通信机接口。 RBC向信号集中监测系统输出其工作状态、收发信息记录等信息。,RBC系统接口描述,RBC与调度集中（ CTC ）接口 无线闭塞中心（RBC）与CTC的通信接口机连接。 RBC接收文本信息、时钟信息、紧急停车命令、注销列车登记命令、请求列车状态等信息。 RBC

15、向CTC系统输出连接状态信息、列车静态信息、列车动态信息、表示信息、报警信息 。,RBC系统接口描述,RBC与RBC接口 无线闭塞中心（RBC）与相邻RBC采用Subset-098标准协议通信连接。 RBC之间的通信内容包括列车信息、临时限速、边界处线路信息等。,RBC系统接口描述,RBC与车载系统接口 无线闭塞中心（RBC）与车载设备通过GSM-R无线网络，采用Subset-037协议通信连接。 RBC接收车载系统发送的位置报告等信息。 RBC向列控车载系统传输行车许可（MA）和线路描述等信息。,RBC系统接口描述,39,临时限速,临时限速的信息流,临时限速的设置、取消均在调度中心,将临时限

16、速与MA一起传送给车载设备,列控中心通过车站/中继站的有源应答器传送给车载设备,40,区间及站内正线临时限速按实际里程标设置（单位：米），临时限速值分辨率为5km/h，最低限速值45km/h。 侧线临时限速以上、下行侧线分别（不含正线）按区设置，限速区长度为进路长度加80米。临时限速值设45km/h一档，18号（不含）以上道岔增设80km/h限速值。 临时限速调度命令的线路号按下行正线、上行正线、下行侧线、上行侧线的顺序编号。,临时限速设置,临时限速区域的设置,41,RBC根据临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域； RBC为列车生成行车许可中包含临时限速度区段时，向车载设备发送MA同时，发送临时限速信息，包括：至限速区段的距离、限速区段长度、限速值等。,临时限速,RBC管理临时限速,临时限速服务器,为了提高临时限速命令的安全性，保证RBC和TCC临时限速命令的一致性、完整性、有效性、以及冲突检测等功能，CTCS-3级列控系统在调度中心（CTC）设列控系统专用临时限速服务器（TSRS），实现临时限速命令的统一管理。