《铁道信号远程控制》课程设计报告

-PAGE2-《铁道信号远程控制》课程设计报告专业通信工程（铁道信号）班级姓名学号成绩大连交通大学电气信息学院目录1课程设计的主要内容 12课程设计的具体要求 12.1技术要求 12.2报告撰写要求 13课程设计的任务分配 14原理描述及任务实现 24.1构建网络系统方案 24.2设计系统数据传输通道 34.3确定网络拓扑结构 44.4分配IP地址 44.5连接网络设备 54.6连接FZ-CTC系统设备 64.7设计FZ-CTC系统与其他系统的接口 65总结 7附图1FZ-CTC系统组网方案 8附图2FZ-CTC系统通道连接图 8附图3FZ-CTC系统结构图 9附图4FZ-CTC系统网络设备连接图 10附图5FZ-CTC系统车站设备连接图 11《铁道信号远程控制》课程设计报告1课程设计的主要内容本课程设计的目的是完成在宝鸡到成都线路管辖范围内的若干个车站上装备分散自律调度集中（以下简称FZ-CTC）系统的设计，实现调度集中控制，提高行车指挥效率。主要任务是根据具体的应用需求构建网络系统，实现硬件设备连接，设计预留接口等。具体内容有以下七部分：(1)构建网络系统方案；(2)设计系统数据传输通道；(3)确定网络拓扑结构；(4)分配IP地址；(5)连接网络设备；(6)连接FZ-CTC系统设备；(7)设计FZ-CTC系统与其他系统的接口。2课程设计的具体要求2.1技术要求(1)根据我国高速铁路CTCS的要求完成FZ-CTC系统相应的设计；(2)设备名称、具体功能、技术指标等遵循FZ-CTC系统标准；(3)设备间的连接应使用规范、明确的线缆；(4)系统间应采用标准接口实现数据的共享；(5)系统设计应尽量考虑冗余措施来提高系统设备和信息传输的可靠性。2.2报告撰写要求(1)正文格式要求正文及图表中的字体统一为：中文宋体，英文TimesNewRoman；正文字号统一为小四，图表中字体为五号。图和表的要求为：图名在图的下方，表名在表的上方，按顺序编号，图表与上文应留一行空格。(2)图纸要求图纸使用VISIO或CAD软件绘制，幅面为A4，可以分页绘制。3课程设计的任务分配以小组为单位，完成设计指导书中规定的内容。本人完成设计内容中的第(6)部分系统设备的连接，其中，第(1)、(2)部分及报告的整体撰写完成，第(3)、(4)部分由完成，第(5)、（7）部分由完成，第(6)部分、完成。,4原理描述及任务实现4.1构建网络系统方案本次课程设计主要以《中长期铁路网规划》（2008年）中提出的“四纵四横”高速铁路为应用背景进行设计的。主要内容应包括以下几个方面：线路描述宝成铁路北起陕西省宝鸡，南行达四川省成都，与成渝、成昆两线衔接，全长669公里，是沟通西北与西南地区的第一套山岳铁路，1952年7月1954年1月分别在成都和宝鸡两段开工1956年7月12日在黄沙河接轨，1958年元旦全线交付运营。1975年全线完成电气化改造。这条铁路的建成，改变了“蜀道难”的局面，为发展西南地区经济建设创造了重要条件。是沟通西北与西南的第一条铁路干线。也是突破“蜀道难”的第一条铁路。宝成铁路是新中国第一条工程艰巨的铁路。为了克服地势高差，以3个马蹄形和1个螺旋形的迂回展线上升，线路重列3层，高达817米，随后以2000多米长的隧道穿过秦岭垭口，进入嘉陵江流域。宝成铁路主要承担西南、西北两大地区间的物资交流，是全国铁路网的骨架，对于沿线工农业经济的发展起了不小作用。本组的课程设计选取宝成铁路，途中所经共有29个车站，我们组选择其中自北向南的22个车站进行网络结构的设计，这些车站分别为：宝鸡站、宝鸡南站、杨家湾站、观音山站、青石崖站、秦岭站、黄牛埔站、油坊沟站、凤州站、七里坪站、双石铺站、李家河站、白水江站、马蹄湾站、略阳站、高潭子站、燕子砭站、大滩站、沙溪坝站、马鞍塘站、新兴场站、成都站。设置2个调度区段，分别为由宝鸡站到章丘站设置2个调度区段，分别为由宝鸡站到双石铺站（调度中心为宝鸡），由李家河站到成都站（调度中心为成都）。(2)网络设计规划该课程设计中，宝成铁路专线采用调度中心局域网，车站局域网，车站与车站、车站与调度中心广域网的组网方式。并采用双环形的网络结构，相邻两站间采用物理通道直连。调度中心与车站内部均采用同轴电缆与双绞线连接；C3车站与调度中心之间采用GSM-R无线通信方式。网络数据传输要求为主干传输1000MHz，用户传输10-100MHz。站间采用双2M数字通道连接，端头站与调度中心连接也采用双2M数字通道。中心局域网采用100M或1000M自适应以太网。调度中心的路由器、交换机、防火墙之间采用交叉连接方式，使系统具有很高的可靠性。站间广域网采用环形通道时，每8至15个车站应有一套通道返回调度中心。中心到车站、车站之间通过高性能的路由器组成双环路广域网，保证高速可靠的数据传输，防止单点故障造成的通信中断。调度中心和沿线各车站使用2M传输通道，实现调度中心和车站行车命令及车站信息传输，全线广域网采用双网环形结构，在抽头站与调度中心连接有2M传输通道。车站局域网采用双套局域网冗余热备机制。各设备交换机之间的网络设备，采用高可靠的双绞线连接器，提高了网段的可靠性和抗干扰能力。每台计算机设备的两个以太网适配器分别连至双交换机，2套网络之间为无缝切换方式。各站通过路由器和交换机组成开放且支持TCP/IP协议的以太局域网，完成车站终端设备各节点间的网络互连。可参照附图1：FZ-CTC系统组网方案。(3)技术选择C3站的联锁系统采用计算机联锁。全线采用美国通用电气公司（GE）的列车超速防护控制系统，全线采用国内卡斯柯信号有限公司北京分公司的调度集中（CTC）系统。基于GSM-R无线传输平台，实现列控系统车地双向通信。装备有C3的车站均采用计算机联锁，车站联锁通过控显机接入CTC车站局域网。车地通信技术利用GSM-R无线通信。(4)设备选型所选部分设备的规格、价格、数量、生产商等如表1所示：表1单个车站的主要设备的选择设备名称单位型号价格（￥）数量生产商交换机台Ciscows-c2960-24TT-L36002思科公司协议转换器台YG-CON0130004广州银光通信设备公司路由器台cisco815-k940004思科公司机柜架600*650*180012301东方松柏科技有限公司服务器套IBM5701578601IBM国际商业机器公司4.2设计系统数据传输通道FZ-CTC系统采用双通道(主信道和迂回信道)提高信息传输的可靠性。首先根据调度区段的划分，各车站分别归属于不同的调度区段，再根据采用的网络结构，就可将车站与调度中心连接起来，最后完成迂回信道的连接。备用信道既可以铺设电缆，也可使用无线方式连接。根据现阶段的信息量，专线宽带通道每条至少为2Mbps，通信接口为V.35。详见附图2：FZ-CTC系统通道连接图。4.3确定网络拓扑结构FZ-CTC系统采用星型或双环型的拓扑结构，在枢纽站或特殊车站常采用星型结构，其他情况一般采用双环型结构。本系统采用双环形拓扑结构。调度中心采用两台高性能100M交换机构成中心冗余局域网的主干，两台高端CISCO路由器与车站基层广域网连接，路由器具有足够的带宽和高速端口以满足通信要求，同时为了保证中心局域网的安全，路由器和交换机之间应加装防火墙隔离设备。车站系统采用两台高性能交换机或集线器构成车站局域网主干，车站调度集中自律机、值班员工作站、信号员工作站等设备均配备了两个以太网口进行网络连接。车站系统也需要配备两台路由器和车站基层广域网连接，每个环应交叉连接到局域网两台路由器上车站系统中。调度中心机房中应用服务器、数据库服务器、通信前置服务器、和接口服务器口采用双机热备方式，而运转室中列调工作站和助调工作站采用双机热备方式。车站系统中车站自律机和车务终端为双机热备。有人站和无人站的设备略有不同，有人站包含完整的车务子系统设备，有车务终端，无综合维修终端；无人站有综合终端，无车务终端。本次设计我们组设计的为C3有人站。详见附图3：FZ-CTC系统结构图。4.4分配IP地址FZ-CTC系统中广泛采用了计算机设备和网络设备，为了能够更好地获得数据传输效率，节约网络资源，需要为计算机设备和相关的网络设备分配合适的IP地址。按车站名、网络号、可用地址范围、对应网段号列表写出。FZ-CTC系统车站计算机IP地址表如表1所示。表1青太线车站计算机IP地址表车站名网络号可用地址范围对应网段号宝鸡~000000(0)宝鸡南23~200001(1)杨家湾45~400010(2)观音山67~2600011(3)青石崖2829~5800100(4)秦岭6061~9000101(5)黄牛埔9293~2200110(6)油坊沟2425~5400111(7)凤州~001000(8)七里坪23~201001(9)双石铺45~401010(10)李家河67~2601011(11)白水江2829~5801100(12)马蹄湾6061~9001101(13)略阳9293~2201110(14)高潭子2425~5401111(15)燕子砭~010000(16)大滩23~210001(17)沙溪45~410010(18)马鞍塘67~2610011(19)新兴场2829~5810100(20)成都60172..18.2.161~9010101(21)4.5连接网络设备FZ-CTC系统的网络设备主要有交换机、防火墙、路由器、协议转换器等，采用双套交叉连接的方式实现网络的可靠传输。路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。现在常用的路由器有低端的Cisco1700系列，Cisco2600系列，高端的有3600系列和7200系列。交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。一般情况下交换机不用配置。现在还有一种高端的三层交换机，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。协议转换器是一种将以太网信号或V.35信号转换为E1信号，以E1信号形式在同步/准同步数字网上进行长距离传输的设备。主要目的是为了延长以太网信号和V.35信号的传输距离，是一种网络接入设备。路由器与光通道间需经由V.35-G.703的相互转换才能互相对接。在路由器与铁通2M光设备间线路距离小于150米时可直接用2M电缆通过协议转换器与路由器相连。在路由器与铁通2M光设备间线路距离大于150米小于2公里时，由于信号衰耗过大，无法用2M电缆直接相连，必须通过一对HDSL转换完成路由器与光设备的连接。HDSL设备之间用一对普通铜芯通信电缆相连，在光设备一侧为G.703模块（两个BNC插座），在路由器一侧为V.35接口模块（一个34芯孔式插座）。详见附图4：FZ-CTC系统网络设备连接图。4.6连接FZ-CTC系统设备FZ-CTC系统的关键设备设置于调度中心和车站内。调度中心和车站的设备又具体分为运转室设备和机械室设备，而机械室有信号机械室和通信机械室之分。新型调度集中系统由调度中心系统、车站系统、网络传输系统三部分构成。其中，调度中心应用系统包括列车调度员工作站、助理调度员工作站、控制工作站、调车长工作站、计划员工作站、培训台工作站、打印机和绘图仪等。总机房设备有数据库服务器、应用服务器、通信前置机、系统维护工作站、接口机、实验分机、电源系统等。车站系统则由车站自律机、输入/输出板、车站值班员工作站、电务维护终端、综合维护终端等设备。本设计要求绘制FZ-CTC系统车站设备的详细连接方式，实现运转室、信号机械室、通信机械室之间的设备连接。其中，音响与机柜间采用4芯屏蔽对绞线连接，同轴电缆连接了通信设备和机柜，无线车次号解码器与2线防雷设备间用2芯屏蔽对绞线，无线调度命令转接器与4线防雷间用4芯屏蔽对绞线。利用这些通信设备完成数据的交换。详见附图5：FZ-CTC系统车站设备连接图。4.7设计FZ-CTC系统与其他系统的接口随着高速铁路的发展，FZ-CTC系统需要与更多的系统交换信息，提高行车指挥效率和服务质量。FZ-CTC系统需要交换信息的系统有：联锁系统、GSM-R、TCC、RBC等。对于CTCS2的线路，FZ-CTC系统需要与TCC交换信息；而对于CTCS3的线路，FZ-CTC系统需要与RBC以及GSM-R系统交换信息。本小组的设计为C3系统，因此需要RBC和GSM-R交换信息。其中与GSM-R之间的信息交换包括：把CTC系统的调度命令（含许可证）、接车进路预告信息、调车作业通知单可靠地传送到机车上；将机车发送的车次号、列车启动、列车停稳、调车请求、信息回执等信息发送回CTC系统。CTC与RBC之间的信息交换包括报警信息、操作反馈信息、列车状态、RBC工作状态等信息。

5总结本次课程设计是以网络系统方案为依据，完成系统数据传输通道、网络拓扑结构、IP地址、网络设备连接、系统设备连接、FZ-CTC系统与其他系统的接口等的设计。通过本次课程设计我充分运用了