列车运行控制系统2015年6月

一、列控系统概述第一页，共58页。1、名词解释CTC（CentralizedTrafficControl）调度集中CTCS（ChineseTrainControlSystem）中国列车运行控制系统ETCS（EuropeanTrainControlSystem）欧洲列车运行控制系统第二页，共58页。CBI（Interlocking）计算机联锁

TCC（TrainControlCenter）列控中心

RBC（RadioBlockCenter）无线闭塞中心

ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）综合业务数字网

TSRS（TemporarySpeedRestrictionServer）临时限速服务器第三页，共58页。2、概述高速铁路是对速度的挑战；列控系统是对安全的保障。1903年德国，电力机车牵引，试验速度210km/h1955年法国，电力机车牵引客车试验速度331km/h1988年德国，ICE动车组试验速度406.9km/h1990年法国，TGV动车组试验速度515.3km/h2007年法国，TGV试验速度574km/h2010年9月28日中国，运营试验速度416.6km/hWechallengespeed第四页，共58页。安全和速度没有必然的联系；铁路安全的三个要素：设备质量、运营管理、人员素质。第五页，共58页。

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，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。第六页，共58页。

日、法、德列控系统各有特点，均采用了大量专用技术，相互间不兼容，技术平台不开放，不利于市场竞争和技术发展。欧洲有十几种列控系统，列车无法实现跨国运行，因此欧盟确定发展统一的欧洲列控系统（ETCS），该系统采用统一标准/规范，可实现互联互通。项目日本DS-ATC法国TVM430德国LZBETCS-2级列车占用检查有绝缘轨道电路无绝缘轨道电路无绝缘轨道电路轨道电路/计轴车地传输媒介轨道电路轨道电路轨道电缆GSM-R/应答器信息量地车56bit地车27bit地车83bit车地41bitGSM-R500字节应答器1023bit技术公开性专有专有专有统一标准/规范国外高速铁路列控系统比较第七页，共58页。1借鉴ETCS发展思路和国外高速铁路列控系统运用经验，结合我国铁路运输特点，遵循全路统一规划的原则，铁道部确定构建中国的列车运行控制系统技术体系（CTCS）。CTCS应用分为5级。

CTCS的目标是提高安全性能和运输效率，满足互通运营，规范系统设计，适应发展需求。3、中国列车运行控制系统（CTCS）

CTCS技术体系第八页，共58页。

借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-0、1、2、3、4级。CTCS技术体系的形成过程既有线提速和250km/h客运专线CTCS-2级300km/h及以上客运专线CTCS-3级面向未来的列控系统CTCS-4级既有线现状CTCS-0级第九页，共58页。CTCS分5级CTCS0级

既有线的控车模式区间轨道电路+站内电码化+通用机车信号+列车运行监控装置第十页，共58页。CTCS分5级CTCS1级

基于既有设备改造的系统。适用于既有线160km/h以下区段。由主体化机车信号、安全型列车运行监控装置和点式应答器组成的系统。在主体化机车信号的基础上，通过补点，实现具有中国特色的点连式ATP。即主体化机车信号（区间、站内轨道电路进行强化改造＋故障安全型机车信号）＋点式设备＋安全型监控装置。第十一页，共58页。CTCS分5级CTCS-2列控系统是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统。地面设备由区间、站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息，由应答器、车站列控中心传输点式列控信息。车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标—距离模式曲线，控制列车运行。CTCS2级

第十二页，共58页。CTCS分级CTCS3级基于无线通信（GSM-R）系统传输信息的列车运行控制系统。轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面具有不可替代的优势；GSM-R在满足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超防信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。再辅以定位校核的点式设备。第十三页，共58页。CTCS分5级CTCS4级完全基于无线通信（GSM-R）的列车运行控制系统。该系统具有移动自动闭塞的特征。区间占用靠GPS和GSM-R实时数据传输解决（站内仍需轨道电路）。列车完整性检查、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设备减少到最低程度。第十四页，共58页。练习题第十五页，共58页。CTCS系统如何分级?简述各级的区别第十六页，共58页。三、CTCS-2级列控系统第十七页，共58页。铁路运输管理层网络传输层地面设备层车载设备层CTCS系统体系结构第十八页，共58页。CTCS2系统结构人机接口地面应答器STM天线BTM天线记录器制动接口BTMSTM车载计算机CTC或TDCS站机车站列控中心车站联锁轨道电路LEU车务终端信号楼动车组第十九页，共58页。CTCS-2级系统结构CTCS-2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目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。列控中心车站联锁调度中心CTC轨道电路应答器道岔信号机车载设备包括:轨道电路、应答器列控中心、车载设备等第二十页，共58页。码序L5L4L3L2LLUUHU空闲分区数量76543210C2生成行车许可核心工作原理=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。速度曲线

空闲数量：目标距离：当前码序：----m--------9250m7L5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。第二十一页，共58页。CTCS2级列控系统主要设备车载设备车站列控中心应答器第二十二页，共58页。车载设备组成EB,SBDMI155Niveau2STMSTBYSRAnnonceNiveau1Niveau1AnnonceNiveau2ConnexionRBCOK050100150200300250350400安全计算机BTM速度传感器LKJ050150200300250350400050150200300250350400列车接口单元欧洲应答器天线轨道电路传感器继电器接口STM第二十三页，共58页。CTCS-2车载设备功能*轨道电路信息接收应答器信息接收速度、距离计算列车位置校正模式曲线的生成制动指令输出防止列车溜逸控制显示异常检测动作、状态记录与LKJ的接口功能与EMU的接口功能第二十四页，共58页。车站列控中心结构第二十五页，共58页。第二十六页，共58页。合武线中继7站通过信号机异常第二十七页，共58页。列控中心主要功能列控中心根据临时限速命令、车站进路状态，调用相应报文，通过LEU传至有源应答器。列控中心应满足对多个LEU进行控制的要求；

列控中心根据列车占用轨道区段及车站进路状态，控制轨道电路的载频、低频信息编码，并控制站内及区间轨道电路发送方向；列控中心根据列车在区间的走行逻辑，对轨道电路占用、出清、非正常逻辑进行判断和报警，并采取必要的防护措施；第二十八页，共58页。列控中心完成区间信号机点灯控制；

列控中心完成无岔站信号及进路控制；列控中心完成区间运行方向与闭塞控制；列控中心间实时传输区间轨道电路状态、临时限速信息、区间闭塞和方向条件等安全信息以及相关状态信息。

第二十九页，共58页。*有源应答器TitleAddyourtext无源应答器第三十页，共58页。应答器向车载ATP提供地面固定的线路参数和可变的临时限速信息。应答器可分为：有源（可变信息）应答器和无源（固定信息）应答器两类应答器区别：无源应答器发送自身预存信息有源应答器需通过电缆与LEU连接有源应答器发送自LEU来的信息，当电缆断线或短路时发送自身预存信息（默认报文）第三十一页，共58页。应答器工作过程（1）接收电磁能量接收车载天线发送的27.095MHz无线电信号建立工作电源通过电磁耦合转换成电能，应答器开始工作循环发送报文，直至能量消失不间断串行发送1023位传输报文第三十二页，共58页。应答器工作工程（2）TR上行27MHz4.2MHz下行第三十三页，共58页。应答器设备功能向车载设备发送点式信息无源应答器发送固定信息线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型等有源应答器发送实时变化固定的信息临时限速、进路、坡度、轨道电路参数、信号点类型等有源应答器与LEU连接中断后，向车载发送固定信息第三十四页，共58页。*应答器的数据覆盖第三十五页，共58页。

速度限制曲线时速(km/h)目标停车点CTCS-2区段追踪运行模拟第三十六页，共58页。正向预告点切换执行点反向预告点CTCS-2区域CTCS车载控车CTCS-0区域LKJ控车应答器应答器ZPW-2000轨道电路ZPW-2000轨道电路CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换第三十七页，共58页。练习题

第三十八页，共58页。1、CTCS-2级列控系统是如何定义的?2、车载安全计算机的功能是什么?第三十九页，共58页。四、CTCS-3级列控系统第四十页，共58页。

CTCS-3级系统结构CTCS-3级系统是基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。包括：无线闭塞中心RBC、GSM-R网络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等。调度中心CTC车站联锁道岔信号机轨道电路列控中心应答器车载设备无线闭塞中心RBCGSM-R室内设备第四十一页，共58页。无线闭塞中心RBCGSM-R室内设备C3级列控与C2级列控的比较地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络；车载设备增加GSM-R无线通信单元及天线；车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。调度中心CTC车站联锁轨道电路列控中心应答器道岔信号机RBC为CTCS-3提供行车许可速度曲线GSM-R无线通信模块及天线车载设备第四十二页，共58页。CTCS-3级列控系统结构43主要系统构成

四核心系统：车载ATP系统无线闭塞中心临时限速服务器GSM-R系统两网：无线GSM-R网络地面信号安全网CTCS-3级列控系统概述第四十三页，共58页。

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）列车位置、速度信息限速信息进路信息轨道电路占用信息行车许可速度曲线列车位置、速度信息C3系统控车原理第四十四页，共58页。速度限制曲线时速(km/h)目标停车点CTCS-3区段追踪运行模拟第四十五页，共58页。

应用于200-250km/h铁路，采用轨道电路和应答器实现地对车单向信息传输CTCS-2级应用于250km/h以上高速铁路，采用GSM-R和无线闭塞中心实现车地信息双向传输CTCS-3级结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，制定了我国列控系统CTCS技术标准。CTCS-2和CTCS-3级适用于高速铁路。

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，满足350km/h及以上运营速度，并具备CTCS-2级后备功能的列车运行控制系统。1.进路指令4.进路信息5.行车许可3.轨道、道岔及信号状态无线闭塞中心轨道电路信号机，道岔调度集中CTC2.道岔动作指令6.控车曲线车站列控设备C3列控系统原理与结构46列车运行控制系统是高速铁路的核心安全系统，是确保高速列车安全、提高行车效率的关键装备之一，是高速铁路的“控制中枢”和“神经系统”。第四十六页，共58页。（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，满足跨线运营；（2）CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求，C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200~250km，C2同时作为C3的后备系统。（3）车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车、速度、位置、速度状态等，并可在CTC系统上实时显示。（4）临时限速的灵活设置，可以实现任意长度，任意速度，任意数量的临时限速设置。

主要特点第四十七页，共58页。注册与启动进出动车段级间转换行车许可自动过分相人工解锁进路调车作业降级情况临时限速重联与摘解注销RBC切换灾害防护特殊进路主要场景第四十八页，共58页。(1)列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；(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，同时RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信；(3)列车尾部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制，终止与RBC1的通信，完成RBC切换；(4)列车根据RBC2提供的行车许可运行。RBC切换演示第四十九页，共58页。场景8：临时限速设置临时限速命令由临时限速服务器集中管理。临时限速服务器设置于调度中心或靠近调度中心的车站，分别向列控中心（TCC）及无线闭塞中心（RBC）传递临时限速信息。临时限速命令流程：

拟定限速命令、下达限速命令、执行限速命令、取消限速命令。各个环节均设置双重口令，双人操作和检查。（1）概述第五十页，共58页。CTCS-3级列控系统临时限速设置临时限速系统结构图第五十一页，共58页。RBC1-nTCCnTCC1………..拟定限速命令TSRTCTC