高速铁路技术讲座1

高速铁路技术讲座1第一页，共63页。各位领导、各位同仁，早上好！

首先！我来一个自我介绍：我叫王云克，2008年，参加郑西客专的建设，与大家结下了不解之缘，三年来，在郑西客专的工程建设过程中，在我国西部这片黄土大地上，我们携手共进，

共同托起了希望，创造了辉煌，实现了我们的梦想。今天，我们共聚一堂，回忆峥嵘岁月，回忆艰辛历程；总结经验教训、展望美好未来，撰写壮丽诗篇。第二页，共63页。一、工程概况--京石武全线第三页，共63页。“四纵”客运专线（1）北京—上海：全长约1318公里，纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省，连接环渤海和长江三角洲两大经济区。（2）北京—武汉—广州—深圳：全长2260公里，连接华北、华中和华南地区。（3）北京—沈阳—哈尔滨（大连）：全长约1700公里，连接东北和关内地区。（4）杭州—宁波—福州—深圳：全长约1600公里，连接长江、珠江三角洲和东南沿海地区。第四页，共63页。“四横”客运专线（1）徐州—郑州—兰州：全长约1400公里，连接西北和华东地区。（2）杭州—南昌—长沙：全长约880公里，连接华中和华东地区。（3）青岛—石家庄—太原：全长约770公里，连接华北和华东地区。（4）南京—武汉—重庆—成都（宁汉蓉）：全长约1600公里，连接西南和华东地区。第五页，共63页。区域城际轨道交通（1）长三角：以上海、南京、杭州为中心，形成“Z”字型主骨架，连接沪宁杭周边重要城镇的城际铁路客运网络。（2）珠三角：以广深、广珠；两条客运专线为主轴，形成“A”字型线网，辐射广州、深圳、珠海等9个大中城市，构建包括港澳在内的城市1h经济圈。广深客运专线长度约105km；广珠城际轨道交通含江门支线约143km。（3）环渤海：以北京、天津为中心，北京—天津为主轴进行建设，形成对外辐射通路。京津城际轨道交通约115km。第六页，共63页。几个重要路段客运专线向莆铁路自南昌枢纽引出，经江西抚州、福建沙县至莆田（福州），全长约560公里。这条铁路将构成我国中西部地区至东南沿海新的、路程更短的通道。还有九江南昌、海南东环、南京杭州、南京安庆、成棉峨、长春吉林等客运专线铁路。第七页，共63页。第八页，共63页。五纵是：一纵：齐齐哈尔－哈尔滨－长春－沈阳－大连－青岛－连云港－南通－上海－宁波－温州－福州－厦门－深圳－珠海－湛江－海口—三亚二纵：北京－天津－济南－徐州－蚌埠－合肥－安庆－九江－南昌－赣州－惠州－深圳－香港。三纵：北京－石家庄－邯郸－郑州－信阳－武汉－长沙－广州－珠海－澳门。四纵：沈阳－唐山－北京－张家口—大同—呼和浩特－包头－延安－西安－安康—广安－重庆－泸州—宜宾－昆明……景洪……琅勃拉邦.万象.曼谷.新加坡。五纵：香港－深圳－广州－桂林－贵阳—遵义－重庆－南充—广元－天水。第九页，共63页。五横是：一横：青岛－济南－石家庄－太原－银川－兰州－西宁……格尔木……拉萨。二横：连云港－徐州－郑州－西安－天水－兰州……酒泉……乌鲁木齐……伊宁。三横：上海－南京－合肥－武汉－宜昌－恩施—重庆－遂宁—成都……格尔木……库尔勒……喀什。四横：上海－杭州－鹰潭－南昌－长沙－怀化－贵阳－昆明……大理……密支那.印度。五横：台北－福州－赣州－桂林－南宁……至河内.琅勃拉邦.清迈.仰光。第十页，共63页。十联是：一联：唐山—天津－保定。

二联：天津—潍坊—日照。

三联：蚌埠－南京－杭州－宁波。

四联：武汉－九江。

五联：福州－鹰潭。

六联：贵阳—南宁－湛江。

七联：广元－成都－乐山—宜宾—泸州—遵义。

八联：遂宁－南充—广安。

九联：酒泉……格尔木。

十联：乌鲁木齐……库尔勒。第十一页，共63页。已经开通或正在建设的客运专线目前已建成的客运专线有：秦沈、京津、石太、郑西、武广、甬台温、温福、福厦、胶济、福厦、成灌、沪宁、合武、合宁、正在建设的客运专线有：京沪、京石、石武、广深港、广珠、京秦、宁杭、杭甬、长吉、九昌、哈大、海南东环、大西、郑徐、西宝。

第十二页，共63页。中国高速铁路大记事二零零八年开通运营的客运专线2008年4月18日合宁客运专线开通运营2008年7月20日胶济铁路客运专线东段开通运营2008年8月1京津城际开通运营二零零九年开通运营的客运专线2009年4月1日石太客运专线开通运营2009年4月1日合肥至武汉客运专线开通运营2009年10月1日甬台温、温福铁路开通运营2009年12月26日武广客运专线开通运营二零一零年开通运营的客运专线2010年2月6日郑西高铁开通运营2010年4月26日福厦客专开通运营2010年5月12日成灌客专开通运营2010年7月1日沪宁高铁开通运营第十三页，共63页。高速铁路信号名词术语CTCS（ChineseTrainControlSystem），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CTC：CentralizedTrafficControl列车调度集中系统TDCS：TrainOperationDispatchingCommandSystem列车调度指挥系统

TSRS：临时限速服务器CSM（CentralizedSignallingMonitoring）：信号集中监测LEU：LandElectronicUnit地面电子单元。SWBalise：

SwitchableBalise有源应答器。FXBalise：FixedBalise无源应答器。RBC（RadioBlockCenter），无线闭塞中心。EMC（ElectroMagneticCompatibility），电磁兼容性。第十四页，共63页。高速铁路信号系统构成信号系统包括调度集中子系统、列车运行控制子系统、车站联锁子系统、信号集中监测子系统、信号数据网络子系统、信号电源子系统、道岔融雪子系统、防灾安全监控子系统，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。第十五页，共63页。信号系统总体结构示意图

第十六页，共63页。行车调度指挥系统---CTC1、定义：CTC（调度集中）调度集中系统是指以列车运行调整计划直接控制接发车进路，同时列车调度员在调度所内利用远程控制设施控制和监视管辖范围内车站信号设备，指挥列车运行的系统。2、特点：分散自律调度集中系统是综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。第十七页，共63页。行车调度指挥系统-CTC3、工作模式：调度集中系统有分散自律模式和非常站控模式。分散自律模式是系统的正常工作模式；非常站控模式是指当调度集中系统设备故障或车站发现有危及行车安全的情况时，车站值班员可以使用非常站控按钮，强行将该站的控制方式直接转为站控的方式。4、系统主要构成：调度集中从系统构成来看主要由调度中心系统、车站系统、网络通信系统三部分构成。5、主要功能：调度集中控制范围内所有车站的列车作业、调车作业、运行图中规定的本务机摘挂、换挂，补机摘挂等调车作业均均纳入列车运行调整计划管理。调度集中系统按运行调整计划自动对车站进行实行控制。

第十八页，共63页。行车调度指挥系统主要功能1）监视信号设备和列车运行，实现站间透明；

2）追踪列车运行位置和到发时刻，描绘实迹运行图；3）辅助编制和调整列车运行计划；4）通过系统网络向车站下达计划和调度命令；5）通过系统网络和无线通信向机车下达调度命令、调车作业单、行车凭证和进路预报等信息；第十九页，共63页。行车调度指挥系统主要功能

6）自动编制车站行车日志；7）追踪列车编组状态；

8）遥控车站联锁设备；9）自律机自主控制列车进路；10）自律机根据机车请求和列车运行状况，自主控制调车进路；11）实现维修作业的综合管理和远程登录、销记；12）实现TMIS和DMIS的结合和信息交换。第二十页，共63页。调度中心（CTC）子系统结构示意图

第二十一页，共63页。第二十二页，共63页。1、定义:CTCS-2级是基于点式应答器、连续轨道电路传输列车运行控制信息的点-连式列车超速防护系统。2、特点：列控中心是CTCS-2极列控系统的核心设备，列控中心依据CTC系统下达的临时限速命令和IXL系统当前的进路状态实时计算，选择相应的应答器报文数据，控制有源应答器向列车动态传送，从而实现对列车运行的动态控制。第二十三页，共63页。3、系统构成：CTCS-2列控系统主要由车站列控中心（TCC）、ZPW-2000A轨道电路、应答器及LEU、安全数据网络等设备组成。4、系统的不足之处：铁路沿线地面设备过多，地面向列车传送信息的信息量不足、实时性不够，车地之间不能实现双向通信。第二十四页，共63页。1）应答器报文控制2）轨道电路编码控制3）轨道电路传送方向控制4）区间信号机控制5）区间运行方向与闭塞控制6）站间安全信息传输7）轨道继电器、灯丝继电器采集8）红灯转移

9）载频切换第二十五页，共63页。1、连续信息

连续信息由轨道电路提供,包括以下信息：

（1）行车许可。

（2）空闲闭塞分区数量。

（3）道岔限速等。第二十六页，共63页。轨道空闲6543210信号显示LLLLLUUHU信息名称LL3码L2码L码LU码U码HU码低频信息10.310.312.511.413.616.926.8信号显示LLLLLUU2UU信息名称LL3码L2码L码LU码U2码UU码低频信息10.310.312.511.413.614.718信号显示LLLLLUU2SUSU信息名称LL3码L2码L码LU码U2S码USU码低频信息10.310.312.511.413.620.219.1第二十七页，共63页。3、点式信息

点式信息由有源应答器和无源应答器提供，包括以下的信息：

（1）线路长度(以闭塞分区为单位提供)。

（2）线路坡度。

（3）线路固定限速。

（4）临时限速。

（5）级间切换。

（6）列车定位等信息。第二十八页，共63页。4、出站应答器电文内容

（1）无源应答器的电文

应答器连接信息；线路坡度信息；静态限速信息；等级转换信息；特殊区间信息；轨道电路信息；调车危险信息。

（2）有源应答器的电文

反相运行时从有源应答器接收反相运行的进路信息；正向发车时，应答器连接信息，临时限速信息；反向接车时，应答器连接信息，线路坡度信息，静态限速信息，轨道电路信息，临时限速信息。

第二十九页，共63页。5、进站应答器电文内容

（1）无源应答器的电文

应答器连接信息；线路坡度信息；静态限速信息；等级转换信息；特殊区间信息；轨道电路信息；

（2）有源应答器的电文；线路坡度信息；静态限速信息；调车危险信息；轨道电路信息；临时限速信息。

第三十页，共63页。车站列控中心采用2×2取2安全冗余结构，采用统一的连接方式，包括通道、接插件、端子分配及编号等。车站列控中心的主机采用工业级专用机，在满足功能需求的同时能适应应答器报文实时组帧的需要；存储器容量与有源应答器报文数量和使用要求相匹配，并有不少于20%的余量。系统与LEU的接口基本配置为4个，根据需要可扩展。系统可配套自身的供电电源，可根据需要配置双套热备的在线式UPS，持续供电时间为10分钟。系统外部通信接口及通道冗余配置，采用标准统一的接口方式、协议。第三十一页，共63页。软件功能实现模块化。采用防御性软件设计、错误断言编程、结构化编程等措施保证软件的安全完整性。故障检测和诊断以及故障处理功能完备。采用适当的编程语言，提高了软件的安全完整性。安全通信符合欧洲安全协议。控制软件程序与站场进路参数分离。

第三十二页，共63页。1、定义:CTCS-3列控系统是RBC通过GSM-R无线传输网络与车载ATP实现实时信息交互，生成行车许可，并通过轨道电路等实现列车定位的列车控制系统。2、CTCS-3级列控系统构成：RBC通过安全数据网与联锁、TSRS等设备结合、实现信息共享，通过GSM-R无线网络与车载ATP实现信息交互、与作为备用模式的CTCS-2级列控设备、电源共同构成了CTCS-3列控系统。第三十三页，共63页。3、特点：CTCS-3级列控系统车载设备与RBC通过无线网络通信,并读取应答器的相关信息，生成行车许可，实现目标距离安全控制模式，轨道电路编码将被车载系统忽略。如果RBC与GSM-R、车载ATP之间的接口故障，或GSM-R故障，系统将自动转为CTCS-2级列控系统继续运行。第三十四页，共63页。第三十五页，共63页。第三十六页，共63页。第三十七页，共63页。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连续速度控制模式曲线，并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监控列车安全运行。第三十八页，共63页。当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，列车每运行一定距离（300米）或一定时间（60秒）司机需确认一次。第三十九页，共63页。当开放引导信号或出站信号机开放且列车前端距离出站信号机较远（大于250米）发车时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。第四十页，共63页。当进行调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚）监控车列前进或折返运行。当工作在CTCS-3级时，经RBC同意，列控车载设备转入调车模式（SH）后与RBC断开连接，退出调车模式（SH）后再重新与RBC连接。第四十一页，共63页。当列控车载设备停用时，需在停车情况下，经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下，车载设备不具备安全监控功能。列控车载设备应能够监测隔离开关状态。第四十二页，共63页。当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于待机模式，车载设备禁止列车移动。当司机开启驾驶台后，列控车载设备中的DMI投入正常工作。第四十三页，共63页。该模式用于非本务端列控车载设备。在该模式下，列控车载设备仍执行列车定位、测速测距、记录等级转换及RBC切换信息等功能。列车立折，非本务端升为本务端后，车载设备可自动进入正常工作状态。第四十四页，共63页。该模式仅用于CTCS-2级控车。在CTCS-2级，当车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车运行。第四十五页，共63页。该模式仅用于CTCS-2级控车。当列车运行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2级列控系统的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作后，列控车载设备按固定限制速度80km/h监控列车运行，并显示机车信号。第四十六页，共63页。降级运行人解进路特殊进路灾害防护临时限速自动过分相进出动车段调车作业重连与摘解行车许可RBC交权级间转换注销注册与启动CTCS-3CTCS-3第四十七页，共63页。车载系统包括如下设备：列车自动防护（ATP）；人机界面（DMI）；应答器接收单元（BTM）；轨道电路接收单元（TCR）；司法记录仪（JRU）；无线通信单元（RSS）；测速测距模块；第四十八页，共63页。第四十九页，共63页。第五十页，共63页。1、定义：GSM-R（GlobalSystemMobileforRaiway）是铁路专用全球移动通信系统。2、系统构成：GSM-R通信系统包括交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备。3、特点：

业务平台已成规模信息化应用前景广阔业务扩展潜力巨大具备进入公网移动通信的良好机遇第五十一页，共63页。1、调度通信功能2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能3、调度命令传送功能

4、列车尾部装置信息传送功能5、调车机车信号和监控信息系统传输功能6、列车控制数据传输功能7、区间移动公务通信8、应急指挥通信话音和数据业务第五十二页，共63页。采用交织冗余覆盖方案，排序为奇数（1、3、5…）或偶数（2、4、6…）的基站达到的覆盖都分别能够满足系统规定的QoS指标，如下图所示。这种覆盖结构允许在单点（单个基站或单个直放站远端机）故障的情况下仍然能够满足系统规定的QoS指标。第五十三页，共63页。第五十四页，共63页。1、传输通道的容量不同：无线列调为单信道

GSM-R为4M带宽2、传输通道承载的业务量不同：无线列调承载无线列调信息

GSM-R承载除无线列调信息以外，还承载C3列控信息。3、GSM-R与无线列调系统的通信质量不同：

无线列调传输的是模拟信号，通信质量差。GSM-R传输的是数字信号,

通信质量有大幅度提高。4、安全性、可靠性不同：GSM-R具有更高的安全性和可靠性。第五十五页，共63页。第五十六页，共63页。当列车正向运行时，有三组区间无源应答器组发送分相区信息，第一组宜为分相区外方第7个闭塞分区入