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  • 2021-08-01 02:54:15

    客运专线列控系统临时限速技术规范

    (V.0)

    2010年月

    目 录

    1引言3

    1.1目的和范围3

    1.2术语和缩写词3

    1.3参考文献3

    2总则5

    3系统要求6

    3.1系统构成6

    3.2临时限速服务器系统设置要求7

    3.3临时限速服务器功能要求8

    3.4TSRS维护终端功能要求10

    3.5CTC操作终端的限速功能要求10

    3.6列控中心的限速控制功能要求11

    3.7无线闭塞中心的限速控制功能要求12

    3.8临时限速服务器与相关设备接口12

    3.8.1基本要求12

    3.8.2TSRS与CTC接口13

    3.8.3TSRS与TCC接口13

    3.8.4TSRS与RBC接口14

    3.8.5TSRS与TSTS接口15

    4临时限速设置规则16

    4.1临时限速命令的设置要求16

    4.2CTCS-2级临时限速设置规则18

    4.3CTCS-3级临时限速设置规则24

    5临时限速系统工作流程26

    5.1一般设置流程26

    5.2调度分界两侧均为设有TSRS的客专CTCS-2/3级区段的设置流程31

    5.2.1跨界临时限速命令的生成32

    5.2.2跨界临时限速命令的下达32

    5.2.3跨界临时限速命令的取消34

    5.2.4跨界临时限速命令的删除34

    5.2.5跨界临时限速命令的同步34

    5.2.6边界TCC、RBC的限速状态初始化35

    5.3调度分界一侧为设有TSRS的客专CTCS-2级区段和另一侧为无TSRS的既有提速线CTCS-2级区段的设置流程(情形1)36

    5.3.1跨界临时限速命令的生成与下达37

    5.3.2跨界临时限速命令的取消38

    5.3.3跨界临时限速命令的删除38

    5.3.4跨界临时限速命令的同步39

    5.3.5转换站TCC的限速状态初始化39

    5.4调度分界一侧为设有TSRS的客专CTCS-2级区段和另一侧为无TSRS的既有提速线CTCS-2级区段的设置流程(情形2)40

    5.5调度分界一侧为设有TSRS的客专CTCS-2级区段和另一侧为无TSRS的客专CTCS-2级区段的设置流程42

    引言

    目的和范围

    本规范规定了客运专线列控系统临时限速的总体原则、系统要求、临时限速设置规则、临时限速系统工作流程等内容。

    本规范适用于客运专线列控系统临时限速服务器(TSRS)、列控中心(TCC)、无线闭塞中心(RBC)、调度集中系统(CTC)的研制、生产、测试、工程设计、施工调试、运行试验、运营及维护。

    本规范适用于CTCS-2级和CTCS-3级客运专线,其它采用列控系统的线路可参照执行。

    术语和缩写词

    术语解释临时限速设置命令指有限速的临时限速命令。临时限速取消命令指无限速的临时限速命令。

    缩写英文全称中文含义TSRTemporary Speed Restriction临时限速TSRSTemporary Speed Restriction Server临时限速服务器

    参考文献

    [1]科技运2008】34号CTCS-3级列控系统总体技术方案[2]中国列车运行控制系统CTCS名词术语[3]运基信号【2010】416号300~350km/h高速铁路CTC系统列控限速调度命令操作流程(V1.0)[4]运基信号【2007】696号调度集中系统(CTC)数据通信规程[5]运基信号【2008】113号CTCS-3级列控系统功能需求规范[7]列控中心技术规范[8]运基信号【2010】532号列控系统设备和相关设备编号规则[9]运基信号【2010】495号客运专线信号工程设计研讨会会议纪要[10]EN-50129:2003Railway applications – Communication, signalling and processing systems – Safety related electronic systems for signalling [12]运基信号【2010]】533号无线闭塞中心(RBC)接口规范[13]运基信号【2010]】534号临时限速服务器(TSRS)接口规范[14]GB50174电子信息系统机房设计规范

    总则

    客运专线临时限速的设置应满足运输安全需求,并实现灵活设置。

    客运专线临时限速命令应由临时限速服务器(TSRS)实现统一集中管理。

    临时限速命令由调度员设置与取消,采用双重口令下达后立即执行。

    客运专线在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

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    刚开始用nodepad++记事本格式记得,粘贴过来格式错乱,只能把ppt原图贴过来参考一下吧,好多动图只能截个静态的。

    CTCS列控系统原理
    一、技术标准分为:CTCS-1、2、3、4级
        CTCS-2级:既有线提速和250km/h客运专线
        CTCS-3级:300Km/h及以上客运专线
        CTCS-4级:面向未来的列控系统
        
    二、列控系统构成

                                      

        (1)调度中心(CTC):调度中心下达运行图至车站CTC分机;;
        (2)CTC分机实时:
            向车站联锁下发进路命令
            向列控中心下达临时限速信息
        (3)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。
            计算机联锁按照CTC下达进路的命令,空置道岔、信号机,排列进路。
        (4)计算机联塑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: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,临时限速报文发送给应答器。
                车载设备接受到轨道电路码序和应答器报文信息后,计算生成控制模式曲线,监控列车安全运行。            
        (5)应答器:无源应答器、有源应答器
            无源应答器:在区间信号点设置,
                数据包括:应答器相对坐标、前方一定距离的线路基础数据、线路参数、线路限速。
            有源应答器:在车站进出站信号机处设置,
                作用包括:目标距离、接发车进路、临时限速。    


        (6)轨道电路:
                功能:轨道占用检查、列车完整性检查、地车间连续信息传输;
                设备:采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路。ZPW2000A轨道电路具有完全的自主知识产权,技术先进。
        
    三、车载系统 
    3.1 CTCS-2级列控系统:
        雷达传感器、速度传感器、应答器天线、轨道电路天线、车载安全计算机VC、车载电路信息接收SM、应答器传输模块BTM、人机界面DMI、
        1、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。
                包括:轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等;


        2、CTCS-2级系统功能:
                A、轨道电路功能:实现列车占用检查、提供行车许可及闭塞分区数量;
                B、应答器功能:提供临时限速和进路信息、线路允许速度和闭塞分区长度等;
                C、车载设备功能:综合轨道电路、应答器信息和动车组参数,自动生成连续速度控制模式曲线,实时监控列车安全运行;


        3、C2生成行车许可核心工作原理
            轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。
            应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。


        4、C2的运行许可工作原理:
            例如:
                    当前码序:L5,空闲数量:7,目标距离:9200m
                    L5=1250+1300+1350+1300+1350+1300+1350=9200 速度曲线
                    
                    码序:     L5 L4 L3 L2 L LU U HU 
            空闲分区数量: 7 6   5  4  3   2  1  0 


        5、CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换
                CTCS-2区段              正向预告点                    方向预告点            CTCS-0区域
                CTCS车载控车                         切换执行点                            LKJ控车
            ZPW-2000轨道电路---------应答器-----------应答器-----ZPW-2000轨道电路--------

     

     

    3.2 CTCS-3级列控系统:
        1、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;
            (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)RBC向列车提供行车许可。(速度曲线)
            (4)车地实现连续、双向、大容量信息传输。
            
       3、CTCS-3级各部分功能:
            (1)无线闭塞中心RBC:
                A、根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可。
                B、通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备。
                C、通过GSM-R无线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息。
            (2)GSM-R网络:
                用于实现车载设备与地面设备之间连续、双向、大容量信息传输。
            (3)应答器:
                A、向车载设备传输定位和等级转换信息;
                B、向车载设备传送线路参数和临时限速等信息,满足后备系统的需要;
            (4)车载设备:
                根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数,按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线,监控列车的安全运行。
            (5)轨道电路:
                A、实现列车占用检查;
                B、发送行车许可信息,满足后备系统的需要。
            
        4、CTCS3不同动车组混合运行示意图:
                    300km/h及以上动车根据C3系统的无线命令行车;
                    200-250km/h动车组根据C2系统的轨道电路信息码(集合应答器信息)行车
                装备CTCS3车载ATP设备的高速动车组在300km/h及以上客运专线上按照CTCS3方式运行,当进入200-250km/h铁路,通过执行点应答器时列控车载设备自动切换到CTCS2控制方式,按照CTCS2方式运行。


        6、主要特点:
            (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)通过在应答器里集成CTCS-2级报文,满足CTCS-2级列车上线运行,CTCS-2级同时作为CTCS-3级的后备系统。
            (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,并可在CTC系统上实时显示。
            (5)临时限速灵活设置。可以实现任意位置、任意长度和任意数量的临时限速设置。


        7、列控车载设备9种主要工作模式:


            完全监控模式(FS)、部分监控模式(PS)、目视行车模式(OS)、引导模式(CO)、调车模式(SH)、待机模式(SB)、隔离模式(IS)、机车信号模式(CS)、休眠模式(SL)
            (1)完全监控模式(FS)
                C3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(包括列车数据、行车测许可和线路数据等)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;并通过人机界面显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息。
            (2)目视行车模式(OS)
                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时,根据行车测管理办法(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40km/h监控列车运行,司机每确认一次,列车可运行一定距离(200m)或一定时间(60S).
            (3)引导模式(CO)
                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制模式曲线,并通过人机界面显示列车运行速度、允许速度、目标速度等,列控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。
            (4)    部分监控模式(PS)
                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,线路数据缺损时,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。
            (5)调车模式(SH)
                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),监控列车前进或折返运行。当工作在CTCS-3级下,经RBC同意,列控车载设备转入调车模式后与RBC断开连接,退出调车模式后重新与RBC进行连接。
            (6)待机模式(SB)
                列控车载涉笔被上电后,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。
            (7)隔离模式(IS)
                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。
            (8)机车信号模式(CS)
                该模式仅用于CTCS-2级控车。列车运行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2列控系统的区段,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。
            (9)休眠模式(SL)
                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、记录级间转换及RBC切换信息等功能。立折升为本务端后,车载设备可自动进入正常工作状态。
        8、主要场景


            注册与启动、进出动车段、等级转换、行车许可、RBC切换、自动过分相、重联与摘解、临时限速、降级情况、灾害防护、调车作业、人工解锁进路、特殊进路、注销
            场景1:注册与启动
                描述停在车站股道或线路上的列车,从车载设备上电、司机开启驾驶台、具备发车条件至列车启动时信号系统的工作过程。
            场景2:注销
                描述了列车停车后,从注销列车信息至关闭车载设备电源工作过程。
            场景3:级间转换
                描述了列车在CTCS-3级区段和CTCS-2级区段边界,列控系统应遵守的原则和车载设备等级转换过程。
            场景4:RBC切换、自动过分相、重联与摘解、临时限速、降级情况、灾害防护、调车作业、人工解锁进路、特殊进路、注销    
                描述了在不同RBC边界处,实现类车在两个RBC间行车许可控制的安全切换过程。
            场景5:行车许可
                描述了在CTCS-3级区域,运营条件正常的情况下,列车获得行车许可,监控列车运行的过程。
            场景6:重联与摘解
                描述了列车进路方式将两列不同的列车从区间线路介入车站同一股道或将停在车站股道上的一列车摘解成两列车并分别以列车方式向区间线路发车的运输作业。
            场景7:调车作业
                描述了进入调车模式(SH)、调车作业防护、调车折返和退出调车模式(SH)的工作过程。
            场景8:人工解锁进路
                描述了取消已经办理的接发车进路的工作过程。
            场景9:进出动车段
                描述了在动车组进入和驶出动车段时信号系统的工作方式和流程。
            场景10:特殊进路
                描述了在特殊情况(如:未安装车载设备的列车、列车运行中途车载设备故障),列车将根据调度命令以地面信号作为行车凭证,按站间闭塞方式运行的过程。
            场景11:自动过分相
                描述了列控车载设备根据地面设备提供的分相区信息,在适当位置给动车组过分相装置发送指令,实现自动过分相。
            场景12:降级运行
                描述了在轨道电路非正常占用、道岔失表示、灯丝断丝、RBC故障、联锁通信故障、车载故障、应答器故障、无线故障情况下,系统将根据具体情况实施降级运行。
            场景13:临时限速
                描述了在调度中心设置、下达和取消临时限速命令的工作过程。
            场景14:灾害防护 
                描述当有意外情况发生时,信号系统紧急反应的处理情况。包括风、雨、雪的灾害防护、塌方、落物的灾害防护以及车站站台紧急情况的防护。
        9、GSM-R无线通信网络
            (1)移动台移动速度快,能够达到350km/h;
            (2)沿铁路沿线设置基站,不用蜂窝式覆盖;
            (3)沿线的地形覆盖,需要穿越不同的地址环境;
            (4)小区容量应能满足最繁忙运输条件的通信需求
            (5)为了能够保证实施可靠的传输列车数据,GSM-R较GSM网络的QOS也就更为严格


            GSM-R无线通信冗余网络
                (1)GSM-R采用单网交织的冗余覆盖方案;
                (2)只要不是相邻的基站同时故障,就不会影响GSM-R网络场强覆盖。
           
        10、CTCS-3级列控系统DMI显示规范
            DMI显示信息:
                警示信息:预警时间、目标距离、目标速度等;
                速度信息:列车当前速度、控制模式、运行状态、缓解速度等;
                设备状态信息:设备运行状态、列控车载设备制动、工作模式等;
                距离信息:距离坐标、开始实施制动的地理位置、命令和通告、坡度曲线、与速度曲线有关的信息、最不利限制速度曲线、起模点、列车位置及地理位置等;
                报警信息显示:车次号和司机号、日期和时间、文本信息、列车制动标识、司机活动监督、GSM-R状态监视等信息;

     


        11、CTCS-3级列控系统自动过分相
            (1)既有线磁钢自动过分相原理
                列车沿图方向从左向右运行时;
                动车组感应到G1预告信号并送出给动车组控制系统,动车组随即卸载并切断主断。
                动车出租感应到G2执行信号并送出一个强迫信号给动车组控制系统,此时要求动车组立即切断主断。
            ​​​​​​​
            (2)C3列控系统自动过分相原理


      
                                                          
            在C3区段,分相信息存储在RBC内,同事也存储在地面应答器内。
            C3ATP控车时,牵引供电分相信息与列车的行车许可一起由RBC提供给列车,分相区信息包括:至分相点距离、分相区长度等。
            
            ​​​​​​​
            
             
                1)列车按CTCS-3级列控系统控制运行时,CTCS-3级车载设备将向动车组发送并保持屏蔽“磁钢”信息指令。
                2)列车前段距分相区还有10秒走行距离时,车载设备向司机发送出提示;
                3)列车前端距分相区还有3秒走行距离时,车载设备向动车组发过分相指令;
                4)当列车前端越过分相区200m后,车载涉笔取消原触发动车组相关过分相的操作;
                5)当列车转为非CTCS-3级列控系统运行时,CTCS-3级车载设备将停止向动车组发送屏蔽“磁钢”信息指令。
            (3)C3列控系统C2单元自动过分相原理
         
            C2单元控车时,牵引供电分相信息由应答器提供,该信息与轨道区段信息同时发送,分相区信息包括:至分相点距离、分相区长度等。

            1)列车按CTCS-2级列控系统控制运行时,车载设备收到应答器68包将向动车组发送并保持屏蔽“磁钢”信息指令。
            2)列车前端距分相区还有10秒走行距离时,车载设备向司机发送出提示;
            3)列车前端距分相区还有3秒走行距离时,车载设备向动车组发过分相指令;
            4)当列车前端越过分相区200m后,车载涉笔取消原触发动车组相关过分相的操作;
            

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  • CTCS-3级列控系统

    千次阅读 2020-12-02 11:27:48
    在说明CTCS-3级列控系统之前,有必要介绍一下它在CTCS体系结构中的相邻等级,这样会有助于理解CTCS-3级列控系统在CTCS体系结构中的位置,同时也有助于理解RBC在列控系统中的作用,明确为什么需要在列控系统中引入RBC...

          在说明CTCS-3级列控系统之前,有必要介绍一下它在CTCS体系结构中的相邻等级,这样会有助于理解CTCS-3级列控系统在CTCS体系结构中的位置,同时也有助于理解RBC在列控系统中的作用,明确为什么需要在列控系统中引入RBC以及RBC具有什么特殊性。

    CTCS-2级列控系统

            CTCS-2级是目前现有的列车控制系统,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,已经在提速线路和客运专线获得成功应用,适用于200km/h~250km/h的线路。但是,该系统还存在如下可以改进的方面: 地面设备和线路检查设备沿铁路全线分布,设备投资高,维护成本大。尤其是一些地理环境恶劣的区域,维护的困难很大。 列车在站间反向运行时,只能采用自动站间闭塞,列车不能追踪运行,影响运行效率。 目前的ZPW2000轨道电路最多只能显示前方七个闭塞分区空闲,难以支持350公里以上时速高速列车的运行需要。 临时限速和解除临时限速信息只能通过一些点式设备传送给列车,所以有时候临时限速不能及时下达,而有时候临时限速条件解除后列车又不能及时加速,影响列车运行安全和运行效率。同样,一些紧急信息也难以实时地传递给列车。 列车只能正向运行,不允许退行,而在某些紧急情况下(如隧道起火),列车的退行功能能让列车尽快退出危险区域。 只能从地面向列车单向传输信息,列车的信息无法传输到地面,所以地面不能区分列车,只能对列车进行粗放型的控制。 上述问题可以归纳为: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。针对上述问题,一个很好的解决方案就是尽量减少地面设备,采用无线传输方式来实现车地之间的双向、大容量、实时的信息传递。这就导致了CTCS-4级列控系统的出现,该系统特点为:连续式列车速度监控,信息通道是无线通信(GSM-R)方式,地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况的设备,列车运行控制功能集中于车上,列车具有自行定位的功能,只设一些固定地面应答器用于列车定位校准。列车的位置由列车传至RBC,并由RBC传送至后续列车,实现移动闭塞方式的间隔控制。列车运行安全速度是根据地面设备传递的信息,由车上设备进行自动控制。 在CTCS-4级列控系统中,车地之间大数据量的传输可以支持高速列车的运行需要,列车运行的时速可以达到350公里以上;取消地面信号和轨道区段空闲检查设备及相应电缆,可以降低设备成本;可以实现移动闭塞方式,使两列车追踪间隔大大缩短,提高列车在区间追踪运行的密度,从而大大提高铁路运输效率;由于能够实现车地之间的双向信息传输,构成了闭环控制系统,使列车运行的安全性大大提高;地面可以根据列车报告的具体情况进行更加精准的控制(例如,可以实现对不同等级的列车施加不同的临时限速)。此外,还可以通过RBC将列车信息和防护信息发送给其他相关信息管理系统,实现调度系统全方位的集成。显然,CTCS-4级列控系统具有诸多良好的特性,是未来的发展方向,而这些特性在很大程度上获益于RBC的引入。 但是,我们应该清醒地看到,从CTCS-2级到CTCS-4级的发展绝不可能是一蹴而就的,存在很多技术问题需要解决。其中最重要的问题就是采用无线方式传输列控信息的可靠性、实时性。由于我们目前对无线传输通道的特性并不十分了解,对无线传输通道的可靠性和实时性没有十足的把握,所以列车报告的位置可用性也不确定,出于安全起见,需要实现一个中间的列车控制等级,即CTCS-3级。

    CTCS-3级列控系统

    由于上述原因,CTCS-3级列控系统依然使用准移动闭塞而非移动闭塞,并采用成熟的CTCS-2级列控系统作为后备模式。CTCS-3级与CTCS-2级基本类似,只是在CTCS-2级的基础上引入RBC实现了车地双向通信。事实上,CTCS-3级列控系统使用的地面设备等于全套的CTCS-2级地面设备加上RBC和大量的GSM-R基站,经济性并不是很高,但是CTCS-3级系统是CTCS体系结构中不可或缺的一个重要环节。只有成功实现了CTCS-3级列控系统,并且通过CTCS-3级系统获得大量详实的研究资料,才有可能实现更为理想的CTCS-4级列控系统。 RBC与CTCS-2级列控系统中的地面设备有所不同,其中最大的区别在于RBC对外接口中存在一个比较特殊的接口,即RBC与ISDN/GSM-R网络之间的接口。事实上,CTCS-2级地面列控设备都是采用封闭传输网络来传输列控信息,而RBC是首个利用开放的通信环境(GSM-R)来传输列控信息的列控设备。由于是首次尝试,肯定会遇到很多问题,需要不断摸索。只有通过CTCS-3级的RBC设备彻底解决了开放网络环境下的各种问题后,才有可能实现CTCS-4级的RBC设备和CTCS-4级列控系统。

    CTCS3+ATO

    我国CTCS3+ATO系统在CTCS一2/CTCS一3级列控系统基础上,车载设置ATO单元实现自动驾驶控制,地面设置专用精确定位应答器实现精确定位,地面设备通过GPRS通信实现站台f-1(包括安全门或屏蔽门)控制、站间数据发送和运行计划处理,CTCS3+ATO系统结构见下图。

    CTCS3+ATO系统功能及其在既有设备上的主要改动如下:
    (1)CTCS3+ATO系统主要功能包括:车站自动发车、区间自动运行、车站自动停车、车门自动开门(防护)、车门,站台门联动控制。在CTCS一2/CTCS一3级列控系统的基础上,车载增加ATO单元、GPRS电台及相关配套设备;地面在临时限速服务器(TSRS)、调度集中(CTC)、列控中心(TCC)等设备上增加功能;
    车站股道增加精确定位应答器,构成CTCS3+ATO系统。
    (2)ATP车载设备在既有功能的基础上,增加列车开门防护功能,并根据ATO自动驾驶的需要适当调整。
    (3)ATO车载设备在ATP的行车许可下,通过GPRS无线通信接收到的运行计划、站问数据(含线路基础数据和临时限速)等信息实现列车速度自动控制、自动开车门和车门/站台门联动控制等功能。
    (4)TSRS设备在既有功能的基础上,增加站台门门控信息管理,站台门命令/状态转发,运行计划处理和转发,站间数据存储、调用、发送等功能。
    (5)CTC设备在既有功能的基础上,增加发送对应的运行计划、实时管理在线列车、运行计‘划自动调整等功能。
    (6)TCC设备在既有功能的基础上,增加车门/站台门联动控制和站台门防护功能。
    (7)在相关应答器组中增加停车标、门侧、隧道信息等应答器报文。

    CTCS-4级列控系统

          CTCS-4关键技术

          列车自主定位技术、车地数据传输技术、移动闭塞和自动驾驶技术

           CTCS-4级列控系统基于无线通信传输平台,由 无线闭塞中心RBC和车载系统共同完成列车定位和 列车完整性检查。RBC依据列车的位置报告和列车 完整性确认列车头部和尾部位置,逻辑判断线路上各 车的占用状态。由于RBC知道线路上每辆列车的位 置,所以为后车分配的行车许可能够延伸至前车的安 全车尾处,在保证安全的前提下,提高了运输效率。

          CTCS-4级列控系统主要由车载设备和地面设备构成。地面设备主要由轨旁设备、站内设备及中心设备组成。其中,轨旁设备包括在站间设置的计轴设备、元源应答器、转辙机、信号机等;站内设备包括列控联锁一体化设备、调度中心系统 (CTC)车站分机、卫星差分基站等;中心设备包括 CTC设备、RBC设备、临时限速服务器 (TSRS)设备以及维护中心设备等。车载设备主要由 ATP主控单元、ATO主控单元、人机界面单元 (DMI) 、应答器信息接收单元(BTM)、轨道电路信息读取单元(TCR) 、测速测距单元、列车完整性检查单元、无线通信单元,以及卫星接收天线等组成。与现有的 CTCS-3级列控系统相比较,CTCS-4级列控系统在系统结构和功能上主要有以下区别。
          1 )基于北斗卫星的列车定位及完整性检查。通过为车载设备加装卫星接收天线,在地面增设卫星差分基站,引人基于北斗卫星的定位功能。车载设备通过综合使用北斗卫星定位、速度传感器和加速度计等多源数据,并结合电子地图,实现列车的精确测速和自主定位,从而使列车具备在区间不依靠轨旁设备即可实现高精度自主测速定位的能力。
          2 )进一步丰富 TSRS功能,增加电子地图管理和 ATO控制功能。TSRS新增电子地图及卫星差分数据的存储、管理和分发功能,车载设备通过车地无线通信网络与 TSRS建立通信,实现电子地图及卫星差分数据的实时在线请求、接收、拼接、使用和存储等功能。
          3 )通过研制全新的基于北斗卫星定位的 SIIA级列车完整性检查设备,解决自主定位列车的安全完整性检查问题。该设备功能原理如图 2所示。
          4 )基于IP的无线通信系统。为使系统具备与CTCS其他等级列控系统跨线运行的能力,车载无线通信设备及电台应同时支持电路域和分组域 2种制式的车-地数据传输方式。
          5 )传统 RBC功能适当扩展。RBC系统新增以下功能:

                ①移动闭塞功能,要求 RBC能够根据列车位置报告、轨旁列车占用检查等信息,生成移动闭塞行车许可信息,并通过车-地无线通信系统传送给其控制范围内的车载设备,以控制列车安全运行。
                ②列车占用检查功能,要求 RBC能够以新增虚拟区段为基础,根据列车位置报告,结合轨旁设备占用检查情况综合判断列车所在虚拟区段的占用状态,并将该状态实时发送给联锁设备。RBC综合判断虚拟区段的 3种占用状态如表 2所示。③在车-地通信超时、失去列车完整性检查、列车位置丢失等故障场景下,RBC能够通过设置虚拟区段占用的方式采取安全防护措施。

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  • 简述CTCS-3级列控系统及工作原理

    千次阅读 2021-07-22 03:24:45
    摘要:随着铁路的高速发展,结合中国国情,一种可以确保...CTCS-3级列控系统是保证列车安全运行的信号系统,CTCS-3级列控系统通过GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输,为配备CTCS-3级车载设备的列车提供实时的运行许...

    摘要:随着铁路的高速发展,结合中国国情,一种可以确保列车运行安全和提高运输效率的列车运行控制系统也应运而生。它就是在CTCS-2级系统基础上,通过集成欧洲列车控制系统(ETCS)无线控车的关键技术构建的CTCS-3级列车控制系统。CTCS-3级列控系统是保证列车安全运行的信号系统,CTCS-3级列控系统通过GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输,为配备CTCS-3级车载设备的列车提供实时的运行许可、线路信息,车载设备根据动车组参数自动生成连续控制模式速度曲线,保证列车安全运行的控制系统,适用于300-350km/h客运专线,是我国目前使用等级最高的列车运行控制系统。本文主要对CTCS-3级列控系统的构成及基本原理、CTCS-3级与CTCS-2级列控系统的区别两方面进行了阐述。

    关键词:CTCS-3级列控系统工作原理

    中图分类号:C35文献标识码: A

    一、列控系统概念及中国列车运行控制系统(CTCS)发展现状

    1、列控系统的概念

    列控系统是确保列车运行安全的信号系统。利用地面提供的线路信息、前车(目标)距离和进路状态,列控车载设备根据动车组参数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,列车超速后及时进行控制,保证列车运行安全的监控系统。

    2、中国列车运行控制系统发展现状

    中国列车运行控制系统(CTCS)作为保证列车安全运行的监控设备,目前共分为五个等级(CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3、CTCS-4级)。

    (1)CTCS-0/1级列控系统:既有线现状。

    (2)CTCS-2级列控系统:既有提速干线CTCS-2级区段及时速250公里客运专线。

    (3)CTCS-3级列控系统:是在CTCS-2级列控系统的基础上开发出来的列车运行控制系统,符合我国高速铁路的发展需求,是我国目前安全级别最高、技术设备最先进、运用于时速300公里以上高速铁路的列车运行控制系统。

    (4)CTCS-4级列控系统:作为面向未来的列车运行控制系统,采用移动闭塞设计,能够有效缩短列车运行间隔,提高运输效率,是我国目前正在研发的面向未来的列车运行控制系统。

    二、CTCS-3级列控系统的构成及基本原理

    1、 CTCS-3级列控系统的构成

    CTCS-3级列控系统由地面设备与车载设备两部分构成。

    2、 地面设备的构成及功能

    地面设备由调度集中系统(CTC)、临时限速服务器系统(TSR)、无线闭塞中心系统(RBC)、计算机联锁系统(CBI)、列控中心系统(TCC)、ZPW-2000轨道电路、LEU与应答器、信号集中监测系统(CSM)等组成。

    2.1 调度集中系统(CTC)

    调度集中系统(CTC)是调度中心(调度员)对某一区域内的信号设备进行集中控制、对列车运行直接指挥、管理的技术装备。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,采用智能化分散自律设计原理,以列车运行图调整计划控制为中心,兼顾列车与调度作业的高度自动化的调度指挥系统,具备列车进路及调车进路的控制、列车运行监视、列车运行计划人工/自动调整、实际运行图自动描绘,行车日志自动生成、储存、打印,调度命令传达,车次号校核临时限速设备等功能。

    2.2 临时限速服务器系统(TSR)

    临时限速服务器系统(TSR)采用硬件安全比较冗余结构,系统由临时限速服务器、临时限速操作终端、临时限速维护终端等设备组成。临时限速服务器系统(TSRS)集中管理客运专线的临时限速命令,具备全线临时限速命令的存储、校验、撤销、拆分、设置、取消及临时限速设置时机的辅助提示功能。

    临时限速服务器设备于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)传递列控限速指令。使RBC能够根据行车许可、临时限速等信息实时生成相应的无线消息,经GSM-R传输至车载设备。

    2.3 无线闭塞中心系统(RBC)

    无线闭塞中心系统(RBC)根据车载子系统、列控地面子系统地面外部系统提供的列车状态、轨道占用、临时限速命令、联锁进路状态、灾害防护等信息,产生针对所控列车的行车许可(MA)及线路描述、临时限速等控制信息,并通多GSM-R无线通信系统传输给CTCS-3级车载设备。同时通过GSM-R接收列车传输的精确位置、列车运行参数等信息。

    2.4 无线闭塞中心RBC的特点:

    (1)采用基于通用计算机的二乘二取二信号安全平台;

    (2)符合中国CTCS-3级列控系统运营规则和欧洲ETCS相关规范;

    (3)完全通过以太网实现与地面系统的信息交互,配线简单。

    (4)通过ISND网络和GSM-R网络实现与车载的双向信息交互,控制列车运行;

    (5)提供多种故障记录方式和大容量的日志记录,可重现历史记录,便于定位和分析故障。

    2.5 计算机联锁系统(CBI)

    计算机联锁系统(CBI)接收来自CTC或控显机的操作和控制命令,完成道岔控制、进路排列、信号机控制等功能。与RBC设备接口,向其提供进路状态信息、紧急停车区信息等,并接收列车状态信息。

    2.6 列控中心系统(TCC)

    列控中心系统(TCC)接收轨道电路占用信息并通过联锁传送给RBC。在CTCS-2级运用时,具有轨道电路编码、应答器报文产生与发送,根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息产生CTCS-2行车许可,通过轨道电路及有源应答器将行车许可传送给CTCS-2列车。

    2.7 ZPW-2000无绝缘轨道电路

    ZPW-2000无绝缘轨道电路,增加通信接口板,实现与列控中心接口通信,通过CAN通信向列控中心提供轨道占用及完整性检查,并从列控中心接收编码信息。在CTCS-2级运用时连续向具有CTCS-2级功能的列车传送空闲闭塞分区数量等信息。

    2.8 应答器与LEU

    应答器向车载设备传输线路定位、级间转换等信息,在CTCS-2级运用时向具有CTCS-2级功能的列车传送线路参数、临时限速等信息。

    2.9 信号集中监测系统(CSM)

    信号集中监测系统(CSM)实现对站场表示状态、外电网输入、信号电缆回线、电源输出、轨道电路、道岔转辙机、道岔表示线、列车信号机、排架熔丝的监测。并与智能电源屏、RBC、ZPW-2000轨道电路、TCC、计算机联锁、智能灯丝报警系统等接口,获取监测信息,实现对信号设备的集中监测。

    3、车载设备的构成及功能

    车载设备由车载安全计算机(VC)、GSM-R无线通信单元(RTU)、轨道电路信息接收单元(TCR)、应答器信息接收模块(BTM)、记录单元(DRU)、人机界面(DMI)等组成。车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息和动车组参数,按照目标-距离模式生成控制速度,监控列车安全运行。

    4、CTCS-3级列控系统的基本原理

    CTCS-3级列控系统是基于GSM-R(铁路数字移动通信设备)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,车载设备综合无线闭塞中心(RBC)提供的运行许可和动车组参数自动生成连续控制模式速度曲线,保证高速动车组的安全运行。并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。

    三、CTCS-3级列控系统与CTCS-2级列控系统的区别

    1、系统结构不同

    CTCS-3级列控系统较CTCS-2级列控系统在结构上地面设备多了无线闭塞中心(RBC)、GSM-R无线通信系统;车载设备多了GSM-R无线通信单元及接受天线。

    2、工作原理不同

    2.1 CTCS-2级列控系统工作原理

    由轨道电路以码序向车载提供运行许可和闭塞分区数量,实现列车占用检查,应答器向车载提供进路、临时限速可变信息和闭塞分区长度、线路允许速度等固定信息,车载计算机综合轨道电路和应答器提供的信息及动车组参数自动生成连续速度控制模式曲线,实时监控列车安全运行。

    2.2 CTCS-3级列控系统工作原理

    由无线闭塞中心(RBC)提供列车运行许可,轨道电路实现列车占用检查,应答器实现列车定位,通过GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输,车载安全计算机综合无线闭塞中心提供的运行许可及动车组参数自动生成连续速度模式曲线,实时控制列车安全运行。

    3、信息传输媒介不同

    (1)CTCS-2级列控系统信息传输媒介采用轨道电路加应答器的方式。

    (2)CTCS-3级列控系统信息传输媒介采用GSM-R移动通信无线传输方式。

    4、兼容性不同

    CTCS-3级列控系统兼容CTCS-2级列控系统,CTCS-2级列控系统不兼容CTCS-3级列控系统。

    四、结束语

    中国列车运行控制系统(CTCS)是借鉴欧洲列车运行控制系统(ETCS)的发展经验,结合我国铁路信号控制系统的特点,遵循全路统一的原则,构建的列车运行控制系统。

    参考文献

    [1] 徐丽.CTCS-3列控系统仿真测试平台――车载设备仿真系统的研究[D].北京.北京交通大学.2007.4-6

    [2] 万传军. 高速铁路CTCS-3 列控中心接口分析. 中国西部科技SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA 2010年12期

    [3] 曹加云,杨扬.CTCS-3级车载设备介绍[J]. 企业技术开发(下半月)TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE 2010年5期

    作者简介:刘剑(1985.01-) 男 北京铁路局北京电务段 助理工程师

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