高速铁路信号系统介绍PPT学习教案

1、会计学1高速铁路信号系统介绍高速铁路信号系统介绍第1页/共70页高速铁路信号名词术语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：Lan

2、d 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。第2页/共70页 高速铁路信号系统构成高速铁路信号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。第3页/共70页信号系统总体结构示意图 第4页/共70页第5页/共70页一、列控系统

3、概述一、列控系统概述第6页/共70页ZPW-2000无绝缘轨道电路相当总长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第7页/共70页轨道电路码序4LL2码3LL码2LULU码1UU码0HUHU码5LL3码6LL3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第8页/共

4、70页应答器应答器载频：车地：27.095MHz5KHz地车：4.234MHz200KHz信息量：报文码长：1023 bit可用码长：830 bit第9页/共70页应答器应答器分两种： 无源应答器（固定信息应答器）； 有源应答器（可变信息应答器）。第10页/共70页应答器可提供的信息线路参数；临时限速；行车许可；级间转换；线路里程；等第11页/共70页第12页/共70页CTC/TDCS车站分机车站分机调度中心调度中心CTC车站联车站联锁锁列控中列控中心心轨道电轨道电路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信号机机道岔道岔运行图运行图联锁进路命令联锁进路

5、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下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路。下达进路的命令，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、道岔位置并进行处理。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。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

6、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。全运行。速度曲线速度曲线 第13页/共70页第14页/共70页第15页/共70页二二 、CTCS-0级列控系统级列控系统第16页/共70页CTCS-0级是既有线现状，地面为自动闭塞或半自动闭塞，车载设备由列车运行监控记录装置LKJ和通用式机车信号组成。LKJ设备通过车载存

7、储线路数据，通过IC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，LKJ自动生成监控曲线。第17页/共70页三三 、CTCS-2级列控系统级列控系统第18页/共70页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速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。控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应答器器道岔道岔信号信号机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

8、 第19页/共70页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线路允许速度和闭塞分区长度等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提供行车许可及闭塞分区数量量 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第20页/共70页码序码序L5L5L4L4L3L3L2

9、L2L LLULUU UHUHU空闲分区数量空闲分区数量7 76 65 54 43 32 21 10 0=1250 +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。第21页/共70页1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350 9200 空

10、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 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:第22页/共70页CTCS2级临时限速设置流程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ATP第23页/共

11、70页CTCS-2区域区域CTCS车载控车车载控车CTCS-0区域区域LKJ控车控车第24页/共70页 速度限制曲线时速(km/h)目标停车点第25页/共70页四四 、CTCS-3D级列控系级列控系统统第26页/共70页 根据京津城际工期紧、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

12、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 连续信连续信息息ETCS-1原型原型应答器应答器信息集成信息集成第27页/共70页五五 、CTCS-3级列控系统级列控系统第28页/共70页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，无线闭塞中地信息双向传输，无线闭塞中心（心（RBC）生成行车许可，轨道电路实）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

13、位，现列车占用检查，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、络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等车载设备等 。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室内设备室内设备第29页/共70页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

14、通信网络；(2)车载设备增加车载设备增加GSM-R无线通信单无线通信单元及天线；元及天线；(3)车载设备根据车载设备根据RBC的行车许可，的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。时监控列车安全运行。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第30页/共70页根据轨道电路、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

15、应答器应答器通过通过GSM-R无线无线通信系统将行车许通信系统将行车许可、线路参数、临可、线路参数、临时限速传输给时限速传输给CTCS-3级车载设级车载设备备通过通过GSM-R无线无线通信系统接受车载通信系统接受车载设备发送的位置和设备发送的位置和列车数据等信息列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核心网包核心网包括移动交换子系统括移动交换子系统、GPRS子系

16、统、子系统、智能网接口智能网接口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第31页/共70页 调度集中显示投影车

17、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行车许可可速度曲线速度曲线列车位置、速度信列车位置、速度信息息第32页/共70页速度限制曲线时速(km/h)目标停车点第33页/共70页（1）基于）基于GSM-R实现实现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

18、要求的运营要求 ，C3系统通过在应系统通过在应答答 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，可以实现任意长度，任意速度，任意数量的的 临时限速设置。临时限速设置。第34页/共70页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

19、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)第35页/共70页（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，监控列车安全运行；并通过人机界面连续速度控制模式

20、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。显示列车运行速度、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第36页/共70页（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列控车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时，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，列控车载设

21、备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机监控列车运行，司机每确认一次，列车可运行一定距离每确认一次，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）第37页/共70页（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，车当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目标距离连续速度控制模式曲线制模式

22、曲线，并通过人机界面显示列车运行速度、允许速度、，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目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监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。情况。 CO模式模式引导信号引导信号40 速度（速度（km/h）第38页/共70页第39页/共70页场景：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； 级间转换区域内的转换命令由级间转换区域内的转换命令由RBC/应答器提供。在转换点设置应答器组、在转换点前

23、方适当距离设置预告应答器组。应答器提供。在转换点设置应答器组、在转换点前方适当距离设置预告应答器组。典型场景介绍典型场景介绍第40页/共70页列车通过等级转换预告应答器后，车载设备从列车通过等级转换预告应答器后，车载设备从RBC/应答器接收到转应答器接收到转换预告信息，做好换预告信息，做好CTCS-2级控车准备；级控车准备； 列车前端通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到列车前端通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到CTCS-2级方级方式控车，并终止与式控车，并终止与RBC的通信会话。的通信会话。预告应答器预告应答器切换应答器切换应答器等级转换预告信息等级转换预告信息立即执行等级转换立即执

24、行等级转换C3进入进入C2演示演示CTCS-3级区段级区段CTCS-2级区段级区段第41页/共70页列控车载设备从应答器接收到呼叫列控车载设备从应答器接收到呼叫RBC命令，与命令，与RBC建立通信会话，建立通信会话，并从并从RBC接收接收CTCS-3级区段的行车许可等信息；级区段的行车许可等信息；列车前端通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到列车前端通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到CTCS-3级方级方式控车。式控车。预告应答器预告应答器切换应答器切换应答器等级转换预告信息等级转换预告信息立即执行等级转换立即执行等级转换C2进入进入C3演示演示CTCS-2级区段级区段CTCS-3级区段

25、级区段第42页/共70页(1) 列车受到列车受到RBC1控制，根据控制，根据RBC1提供的行车许可运行；提供的行车许可运行；(2) RBC1从从RBC2获得进路信息，生成延伸到获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可管辖范围的行车许可， 同时同时RBC1命令另一个命令另一个GSM-R车载电台呼叫车载电台呼叫RBC2，与，与RBC2建立通信建立通信；(3) 列车尾部通过切换应答器后，列车受到列车尾部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制，终止与的控制，终止与RBC1的的通信，完成通信，完成RBC切换；切换；(4) 列车根据列车根据RBC2提供的行车许可运行。提供的行车许可运行。 RB

26、C切换演示切换演示第43页/共70页车载设备总体结构图第44页/共70页 我国高速铁路列控系统为什么要实现互联互通？ 在我国高速铁路建设初期，确定以郑西、武广、广深港三条高速铁路建设为契机，走引进、吸收、消化、再创新的道路，以欧洲的ETCS-2技术为基础，结合我国CTCS-2级列控技术进行国产化研究，为我国CTCS-3级列控系统的发展奠定了基础。 郑西平台CTCS-3级列控平台的集成商：中铁建电气化局，主要设备:RBC和车载ATP（安萨尔多、和利时）、CTCS-2级列控中心（和利时）CBI（交大微联）、CTC（卡斯柯）。 武广平台CTCS-3级列控平台的集成商：通号公司，主要设备:RBC和车载

27、ATP（庞巴迪、通号公司）、CTCS-2级列控中心（通号公司）、车站联锁（通号公司）、CTC（卡斯柯）。 广深港平台CTCS-3级列控平台的集成商：通号公司，主要设备:RBC和车载ATP（日立、和利时）、CTCS-2级列控中心（和利时）、车站联锁（交大微联）、CTC（卡斯柯）。 CTCS-3级列控系统互联互通第45页/共70页 我国高速铁路列控系统互联互通的主要项目有哪些？ 1、车载ATP与地面RBC的互联互通 随着武广、郑西的开通，两个平台之间车载ATP与地面RBC之间的互联互通已经势在必行了。在铁道部的统一组织下，经过近一年的科研攻关，于2010年6月顺利实现了互联互通。目前，以郑西客专为代表的安装了300S车载设备的动车组早在2010年6月就在武广客专上运营拉。而以武广客专为代表的安装了300T车载设备的动车组也在郑西客专上运营。 2、不同平台地面设备之间的互联互通 随着后续大量高速铁路相继开通，特别是京石武高速铁路的建设，不同平台的地面设备之间的互联互通研究已经无法回避。 在武汉枢纽，我们成功地实现了