RBC系统原理课件.ppt

RBC系统原理、结构及功能 吕继东,北京交通大学2012年3月,2022/11/4,1,RBC系统原理、结构及功能,主要内容,主要内容RBC原理与结构功能1BRBC设备与维护2RBC功能,无线闭塞中心概述,列控系统中引入RBC以及RBC具有什么特殊性？,2022/11/4,3,无线闭塞中心概述列控系统中引入RBC以及RBC具有什么特殊性,2022/11/4,4,相关概念,2022/10/94阶梯控制 速度-,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。,国内列车控制系统发展状态,2022/11/4,5,基于轨道传输信息的列车运行控制系统，采用车地一体化设计，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车凭车载信号行车。地面子系统中增加列车控制中心，根据列车占用情况及进路状态，计算行车许可及静态列车速度曲线并传送给列车，点式信息设备用于向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等。,基于无线传输信息、采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。基于GSM一R无线通信系统的固定闭塞或虚拟自动闭塞，除轨道电路和点式设备，地面子系统还包括无线闭塞中心和无线通信的地面设备，RBC根据列车占用情况及进路状态向所管辖列车发出行车许可和列车控制信息，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一R在满足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超速防护信息，高速率可靠传输，再辅以定位校核的点式设备，系统具有与国际接轨的先进性。,基于无线传输信息的列车运行控制系统。基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞。由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查，地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。系统完全基于无线通信GSM一R，具有移动自动闭塞的特征，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。,国内列车控制系统发展状态既有线提速和250km/h客运专线。,为什么在列控系统中引入RBC,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统 特点：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/h250km/h的线路。,2022/11/4,6,为什么在列控系统中引入RBC 现状分析：CTCS-2级目前列,2022/11/4,7,CTCS-2级原理,7,1250 +1300 + 1350 +1300 +1350 +1300 +1350,9200 空闲区段：7,7950 空闲区段：6,6650 空闲区段：5,5300 空闲区段：4,4000 空闲区段：3,2650 空闲区段：2,1350 空闲区段：1,0 空闲区段：0,目标距离:,2022/10/97CTCS-2级原理71250 +1300,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统,基于轨道电路的列车控制系统主要利用轨道电路传送地面至车上的信息。列车速度的提高需要对列车实施更为精确的控制，这就需要车上、地面之间传输大量的信息，但为满足列车控制对信息传递实时性的要求，轨道电路只能传输较少的信息量。轨道电路的工作稳定性易受环境的影响，如:道砟阻抗变化、天气变化。在用轨道电路构成自动闭塞系统时，闭塞分区长度固定，对不同类型的列车适应性差，影响铁路运输效率。,2022/11/4,8,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统基于轨道电路的列车控,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统,在用轨道电路构成自动闭塞系统时很难用轨道电路来实现列车对地面控制中心进行通信，即利用轨道电路是难以实现双向通信的，也就无法实现真正意义上的列车闭环控制。轨道电路构成闭塞分区时的分割，对长钢轨的应用造成障碍，例如采用无绝缘轨道电路，需增设补偿电容抵消钢轨衰耗的影响，此外，还需消除死区段。,2022/11/4,9,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统在用轨道电路构成自动,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统,轨道电路需要大量电缆以便采集轨道电路发送端和接收端的信息集中到车站进行处理，其投资费用占整个自动闭塞系统的40%-60% 。通过轨道电路只能判断闭塞分区是否被占用，而无法实现对列车精确定位，严重影响列车运行效率。,2022/11/4,10,现状分析：CTCS-2级目前列车控制系统轨道电路需要大量电缆,系统存在如下需改进的方面,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,2022/11/4,11,系统存在如下需改进的方面铁路沿线地面设备过多2022/10/,铁路沿线地面设备过多,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。,2022/11/4,12,铁路沿线地面设备过多2022/10/912,地面向列车传送信息的信息量不足,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。,2022/11/4,13,地面向列车传送信息的信息量不足列车在站间反向运行时，只能采用,实时性不够,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。,2022/11/4,14,实时性不够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,概述,RBC(RadioBlockCenter，无线闭塞中心) ？CTCS一3级列车控制系统的地面核心设备基于信号故障一安全原则设计的计算机控制系统根据来自列车的位置信息、联锁的进路信息等实时生成列车行车许可，并将行车许可范围内的线路参数、临时限速等信息通过GSM-R(Golobal System for Mobile Communieations for Railway，铁路专用数字移动通信系统)发送给车载设备车载安全计算机根据地面设备提供的行车许可、线路参数等信息，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。,概述RBC(RadioBlockCenter，无线闭塞中心),无线闭塞中心研究现状,RBC系统设备的主要是欧洲的几个厂家：,国内对RBC的研究还处于仿真测试阶段,ALCATEL（阿尔卡特：法国）、ALSTOM（阿尔斯通：法国）、BOMBARDIER（庞巴迪：加拿大）、SIEMENS（西门子：德国）公司RBC系统采用安全计算机，具有极高的安全性和可靠性，在同其它设备的冗余接口上使用标准的安全通讯协议。.,武广客运专线采购了BOMBARDIER公司的列车控制设备，在武汉调度中心集中设置RBC,无线闭塞中心研究现状 RBC系统设备的主要是欧洲的几个厂家：,RBC原理与结构功能主要内容,RBC原理与结构功能主要内容RBC技术基础1RBC系统2无线,RBC的技术基础 1,CTCS一3级列车控制技术CTCS-3级列车控制系统是CTCS的重要组成部分，它采用无线通信系统实现地面与列车之间连续、双向的信息传输，即CTCS-3是基于无线通信的列车控制系统。CTCS-3级中列车的间隔控制采用固定闭塞方式列车速度控制采用目标距离模式控制方式轨道电路仅用于列车占用检查和列车的完整性检查，测距修正的定位基准及运行方向等信息由线路上安装的应答器提供RBC提供行车许可，即为自己管辖区域内的列车提供目标距离、线路信息、限速等信息,RBC的技术基础 1CTCS一3级列车控制技术,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,车载设备,2022/11/4,19,无线闭塞中心RBCGSM-RC3级列控与C2级列控的比较地面,CTCS-3原理,20,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,行车许可,速度曲线,轨道电路,GSM-R,CTCS-3原理20调度集中显示投影车站联锁无线闭塞中心（R,C3地面设备总体结构示意图,2022/11/4,21,C3地面设备总体结构示意图2022/10/921,CTCS-3级各部分功能,根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,无线闭塞中心RBC,应答器,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,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,向车载设备传输定位和等级转换信息,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,用于实现车载设备与地面设备的双向通信,GSM-R网络,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,车载安全计算机,轨道电路,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,2022/11/4,22,CTCS-3级各部分功能根据轨道电路、联锁进路等信息,RBC的技术基础-1,闭塞分区的划分CTCS-3级列车速度可达100m/s左右，而RBC向车载设备发送行车许可的间隔周期为60s，因此为了满足三个分区的空闲，闭塞分区长度原则上按照不少于2000m进行设计，才能满足速度350km/h、列车追踪间隔3min运行的要求。,RBC的技术基础-1闭塞分区的划分,RBC的技术基础-2,GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移动无线通信系统GSM平台之上，专门为满足铁路应用而开发的数字式移动无线通信技术。,针对铁路运输中的列车调度、列车控制、支持高速移动等要求，它能够提供定制的附加功能(如优先级和强插功能、话音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址和安全数据通信等)，是一种经济高效的综合数字移动通信系统。,GSM一R系统是中国首次从欧洲引进的铁路专用移动通信系统，它能够满足列车运行速度为500km/h的无线通信要求，且安全性好、可靠性高，与以往我国铁路所采用的单信道模拟无线通信系统相比，GSM一R系统达到了国际行业水平,GSMR技术,RBC的技术基础-2GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移,RBC的技术基础-2,以公众移动通信产业链为支撑，基础技术比较完善，发展有保障，而且标准开放，多厂家参与，有利于供货商之间竞争，打破专利垄断和技术设备制造垄断，降低建网和运营成本。欧洲GSMR/ETCS的成功运用中国GSM-R的网络设备，主要有西门子、北电和华为公司，而且三个厂商的设备已经分别应用到胶济、青藏和大秦铁路。,具有良好的接续性能。GSM-R系统的集群模式快速呼叫建立时间能够满足铁路调度用户的需求。GSM-R系统能够提供数字集群通信功能，能提供无线列调、编组站调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。,GSM一R系统基于强大的智能平台，能够提供各类铁路特色业务。GSM-R智能网以ITU-T智能网标准为基础，在GSM一R网络中增加了基于协议的业务功能，称为移动智能网，其主要的物理实体包括业务交换点、业务控制点、智能外设、业务管理系统及业务生成环境。,GSM-R特点,RBC的技术基础-2以公众移动通信产业链为支撑，基础技术比,RBC的技术基础-2CTCS一3级对GSM一R网络的业务需求,GSMR网络,Description of the contents,CTCS-3车载设备,CTCS-3地面设备,GSM一R与CTCS一3系统接口,CTCS-3车载应用,CTCS-3车载安全通信单元,MT,CTCS-3RBC安全通信单元,CTCS-3RBC应用,RBC的技术基础-2CTCS一3级对GSM一R网络的业务需,RBC的技术基础-2C3对GSM-R系统的QoS需求,1、网络注册时延 2、连接建立时延 3、连接建立失败率 4、传输时延 5、连接丢失率 6、传输干扰 在话音通信中，衡量网络的服务质量指标还包括呼损率、越区切换成功率、切换中断时间。,RBC的技术基础-21、网络注册时延,1、网络注册时延：GSM-R网络注册时延是指从发送“注册请求”到收到“注册响应”指示所需的时间。 GSM-R网络注册时延应满足：30s (95%)，35s (99%)。 2、连接建立时延：是指从请求连接建立到指示连接建立成功之间所需的时间。 移动用户主叫的连接建立时延应满足：8.5s (95%)，10s (100%)。,RBC的技术基础-2C3对GSM-R系统的QoS需求,1、网络注册时延：GSM-R网络注册时延是指从发送“注册请求,3、连接建立失败率：是指不成功的连接建立次数与总的连接建立次数之比。 对于每次连接建立尝试，移动主叫的连接建立失败率应小于10-2。 4、传输时延：用户数据块的端到端传输时延是指从发送用户数据块传送请求到收到端到端用户数据块成功传输指示所需的时间。 用户数据块（30字节）的端到端传输时延应满足：0.5s (99%)。,RBC的技术基础-2C3对GSM-R系统的QoS需求,3、连接建立失败率：是指不成功的连接建立次数与总的连接建立次,5、连接丢失率：是指在累计的连接时间内连接非正常释放的次数。 连接丢失率应满足：10-2/h。,RBC的技术基础-2C3对GSM-R系统的QoS需求,5、连接丢失率：是指在累计的连接时间内连接非正常释放的次数。,6、传输干扰：当接收到的30字节数据单元与发送的数据单元存在部分或完全偏离，则发生传输干扰。传输干扰由传输干扰时间TTI和传输恢复时间TREC来表示。传输干扰时间TTI是指在数据传输阶段，由承载业务导致的30字节用户数据单元传输发生错误的时间。传输恢复时间TREC是指发生传输干扰后，重新发送出错或丢失的用户数据单元以及待发送用户数据单元的时间。传输干扰时间TTI应满足：20s (95%)，7s(99%)。,C3对GSM-R系统的QoS需求,6、传输干扰：当接收到的30字节数据单元与发送的数据单元存在,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理,建立通信会晤,保持通信会晤,终止通信会晤,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理建保终,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理,建立无线通信会话过程（呼叫3次）,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理建立无线通信会话,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理,保持通信会话过程 当通信会话建立后，车载设备和RBC之间进行数据交换与传输，直到列车驶出RBC的控制范围，在这个过程当中，如果安全连接偶然中断的情况发生，但是RBC没有发出断开连接的指令时，通信会话继续保持。,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理保持通信会话过程,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理,终止通信会话过程,RBC的技术基础-2 RBC无线通信管理终止通信会话过程,RBC系统,RBC是基于无线通信的计算机控制系统：,车载设备向RBC发送：,它根据列车位置情况、运行情况、线路情况、调度命令及进路状态向所管辖区内的所有列车发出列车运行许可和列车控制信息，是地面设备的核心部分。,司机选择输入和确认的数据(如车次号、列车长度)，列车固有性质数据(列车类型、列车最大允许速度、牵引类型等)，车载设备在RBC的注册、注销信息，定期向RBC报告列车位置、列车速度、列车状态(正常时)和车载设备故障类型(非正常时)信息，列车限制性信息以及文本信息等。,车载设备接收RBC发送的行车许可,行车许可(包括车载设备识别号、目标距离、目标速度以及可能包括的延时解锁相关信息、防护区相关信息、危险点相关信息)，紧急停车(无条件紧急停车和有条件紧急停车)，临时限速，外部报警信息以及文本信息等。,RBC向车载发送行车许可：,RBC系统 RBC是基于无线通信的计算机控制系统：车载设备向,RBC系统功能：,(l)提供行车许可，使列车在RBC的管辖范围内的线路上安全运行;(2)RBC应在向列车发送移动授权的同时，发送关于永久和临时限速、铁路坡度、轨道状况、进路适宜性等信息;(3)RBC与辖区内各列车的车载设备建立实时双向的数据通信，保证收发信息的实时性、可靠性和安全性;(4)与相邻RBC通信，完成跨区列车运行控制;(5)采集车站联锁设备信息，申请列车进路、车站列车运行控制;(6)与CTC通信获得列车运行控制信息，列车运行计划;(7)与CTC通信反馈管辖范围内列车运行实迹;(8)显示区间和车站列车运行实迹;(9)RBC系统应具备完整的故障自诊断功能，并保存来自系统内部的事件。,RBC系统功能：(l)提供行车许可，使列车在RBC的管辖范围,RBC系统结构,RBU,协议适配器（VIA）,RBC维护终端,ISDN服务器,RBC系统结构设备,WJRU,RBC系统结构RBU协议适配器（VIA）RBC维护终端ISD,RBC系统结构,车站1,车站2,车站3,车站4,车站5,车站6,车站7,车站8,车站79,RBC1RBU+ISDN,RBC2RBU+ISDN,RBC3RBU+ISDN,RBC4RBU+ISDN,RBC5RBU+ISDN,VIA,RBC本地终端,WJRU,CTC,集中信号检测,RBC系统结构车站1 车站2 车站3 车站4 车站5,各部分功能如下：,1)无线闭塞单元,实现RBC与RBC本地操作终端、RBC与司法一记录单元、RBC与CTC、RBC与集中监测之间的通信转换，一个接口服务器可以满足多个RBC的需求，并与一套RBC本地终端连接，接口服务器采用冗余配置，并配备维护终端。,面向调试、测试技术人员和维护人员，提供对RBU的访问接口，并通过网络浏览器和网络服务器实现。 如:信息记录和报警列表,可以实现程序运行和远程访问功能。,RBC系统的核心逻辑处理单元，包括网络系统、硬件平台、操作系统、故障安全处理软件、应用逻辑软件、 工程配置数据等。,2)RBC维护终端:,3)VIA:,各部分功能如下：1)无线闭塞单元实现RBC与RBC本地操作终,各部分功能如下：,4)RBC操作控制终端,RBU和GSM一R之间的接口，它和RBU通过以太网连接，和GSM一R网络采用基本多路连接，为RBC 提供通话路由，ISDN服务器集成了ISDN接口（ISDN-PRI板） ，硬件平台采用安装LINUX操作系统的商业通用服务器，,对RBC系统的各种控制、接口等信息、进行记录，并 且其记录可作为司法依据。,将允许操作员使用RBC中的维护、诊断等功能。RBC的工作状态将在该终端上显示，本地终端允许操作员 向RBC发出人工登记与注销等命令该终端可显示表明进路状态和轨道占用的线路平面图。,5)WJRU,6)ISDN服务器:,各部分功能如下：4)RBC操作控制终端RBU和GSM一R之间,RBC系统的信息处理,RBC与外部系统的信息交换过程,RBC系统的信息处理RBC与外部系统的信息交换过程,RBC系统的外部接口,RBC与车站联锁设备的接口,RBC系统的外部接口RBC与车站联锁设备的接口,RBC系统的外部接口,RBC与车站联锁设备的接口在CTCS一3级中，RBC和联锁之间的信息交换是通过信号授权的方式进行的，RBC和联锁系统将站间线路划分为若干个信号授权区段(Signalauthorization，SA)，然后以此为基本单位进行信息交互，它以对象的方式传递信息。RBC通过冗余配置的TCP/IP信号专用安全通信网和联锁系统连接，组成封闭的局域网。RBC通过列车状态对象向联锁发送列车相关信息，主要是列车的速度、长度、以及列车到授权区段的长度等信息。联锁通过信号授权对象向RBC发送进路状态信息，信息主要包括进路类型、进路状态以及授权区号等相关信息,RBC系统的外部接口RBC与车站联锁设备的接口,RBC系统的外部接口,RBC与调度集中(CTC)设备的接口,RBC系统的外部接口RBC与调度集中(CTC)设备的接口,RBC系统的外部接口,RBC与调度集中(CTC)设备的接口可以在CTC系统调度中心设置CTC/RBC接口服务器以太网通信端口一端接入CTC通信专用的双2M数字通道，另一端通过交换机与VIA相连，接口服务器也采用冗余配置。通信连接建立后，RBC需要向CTC发送所有的列车状态信息，随着列车运行，当列车状态发送变化时，RBC需要主动向CTC发送更新的列车状态信息。CTC系统也可以根据需要，主动要求RBC向CTC发送指定列车的状态信息，RBC系统周期性地向CTC发送其工作状态信息，包括VIARBC连接状态、RBC设备在线信息和VIA设备在线信息以及RBC内部的报警信息。CTC可以向RBC下发紧急停车命令，也能够撤销正常和非正常状况下的紧急停车信息，无论对条件紧急停车还是对无条件紧急停车，RBC都接受紧急停车撤销指令。,RBC系统的外部接口RBC与调度集中(CTC)设备的接口,RBC系统的外部接口,RBC与临时限速系统的接口,RBC系统的外部接口RBC与临时限速系统的接口,RBC系统的外部接口,RBC与临时限速系统的接口临时限速信息包括临时限速命令和临时限速状态，都由临时限速操作终端向RBC发送。RBC通过信号安全数据通信网与临时限速服务器连接，传输临时限速相关信息。,RBC系统的外部接口RBC与临时限速系统的接口,RBC系统的外部接口,RBC与信号集中监测设备的接口,RBC系统的外部接口RBC与信号集中监测设备的接口,RBC系统的外部接口,RBC与信号集中监测设备的接口RBC向集中监测系统传送的主要信息有:RBC设备的运行状态信息、维护诊断信息RBC和集中监测系统之间的信息传递是单向的，VIA负责将所有RBC的维护、诊断信息汇总、处理，并通过接口服务器按照规定的应用层通信协议将RBC的监测信息传输给终端计算机，由终端计算机对数据进行处理，并通过信号集中监测网络，将RBC监测信息发送给各级维修中心.VIA和RBC/CSM接口服务器采用以太网连接，,RBC系统的外部接口RBC与信号集中监测设备的接口,RBC系统的外部接口,RBC与GSM一R网络之间的接口,RBC系统的外部接口RBC与GSM一R网络之间的接口,RBC系统的外部接口,RBC与GSM一R网络之间的接口RBC通过ISDN PRI接口与GSM一R网络移动交换机(MSC)连接。RBC的安全主机和ISDN服务器之间通过VLAN交换机连接，采用TCP/IP通信方式,RBC系统的外部接口RBC与GSM一R网络之间的接口,主要运营场景,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,CTCS-3级主要运营场景（14个场景描述）,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,主要运营场景注册与启动进出动车段级间转换行车许可自动过分相人,与RBC相关运营场景描述,列车注册:描述了列车从上电到向RBC申请行车资格的整个过程。,与RBC相关运营场景描述列车注册:描述了列车从上电到向RBC,与RBC相关运营场景描述,与RBC相关运营场景描述,列车启动:,司机按压“发车”键，CTC控制联锁为列车办理好进路，以及RBC为列车发送不同模式的MA的过程。,列车启动:司机按压“发车”键，CTC控制联锁为列车办理好进路,RBC系统原理课件,列车注销,列车注销,RBC切换,59,（1）列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向RBC1报告位置（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（3）列车经过切换应答器时，GSM-R车载移动电台与RBC2建立通信；（4）RBC切换自动完成，列车受到RBC2的控制，车载设备终止与RBC1的通信； （5）车载设备从RBC2接收到新的行车许可。,列车行至不同RBC边界处，应平稳切换RBC对列车的控制权，保证行车许可的连续。,在RBC边界前方及边界点设置预告应答器和切换应答器。,RBC切换59（1）列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向,(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,2022/11/4,60,(1) 列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行,RBC之间的切换,RBC之间的切换,RBC之间的切换,RBC之间的切换,RBC之间的切换,RBC之间的切换,无线闭塞单元(RBU)的设计,RBU是RBC系统的核心逻辑处理单元，是一套计算机控制系统，包括网络系统、硬件平台、操作系统、故障安全处理软件、应用逻辑软件、工程配置数据等。在高速铁路信号系统中，系统框架一般采用2乘2取2结构和3取2结构。2乘2取2平台和3取2平台各有优缺点。对于3取2结构而言，系统在正常工作时，3台计算机处于同步工作状态，当其中1台计算机发生故障时，自动降为双机同步工作，故障机自动脱机，带电更换故障模板后，系统再次恢复3取2标准系统，该系统比双机热备或2乘2取2计算机系统具有更高级别的安全性和可靠性。但是在现场，考虑到软件升级维护等原因，在设计中采用2乘2取2的框架结构。,无线闭塞单元(RBU)的设计RBU是RBC系统的核心逻辑处理,无线闭塞单元(RBU)的设计,RBU的硬件结构,无线闭塞单元(RBU)的设计RBU的硬件结构,无线闭塞单元(RBU)的设计,行车许可生成模块数据库管理模块、列车间隔管理模块,人机界面模块、故障安全处理模块、列车运行仿真平台等模块。,行车许可等信息的发送和接收,运行维护、诊断、试验、记录和仿真应用程序,运行ISDN应用程序,RBU的应用软件,RBU的软件设计,无线闭塞单元(RBU)的设计行车许可生成模块人机界面模块、故,无线闭塞单元(RBU)的设计,RBU的软件设计,无线闭塞单元(RBU)的设计RBU的软件设计,无线闭塞单元(RBU)的设计,RBU主要功能模块描述行车许可生成模块行车许可就是指RBU根据列车当前位置、行驶方向、进路信息、轨道电路占用的状态、来授权每辆列车可以运行的路径和距离。行车许可是以列车位置报告的LRBG为基点，依据列车行驶方向，以闭塞分区为基本单位给出的。,无线闭塞单元(RBU)的设计RBU主要功能模块描述行车许可,无线闭塞单元(RBU)的设计,在完全监控状态下，RBU周期性地收到列车的位置报告信息，根据位置信息包中提供的列车最后相关应答器组编号判断列车占用的轨道区段，然后以此为起点，根据联锁系统的信号授权，逐一检查轨道区段信息,无线闭塞单元(RBU)的设计在完全监控状态下，RBU周期性地,无线闭塞单元(RBU)的设计,如果区段被授权，则将授权区段的信息计入行车许可的范围，直到检测到最后一个授权区段的终点作为行车许可的终点为止如果区段没有被授权，则将区段的入口作为行车许可的终点一旦行车许可终点确定，RBU立即从内部数据库中调出每一个区段的信息，并进行MA信息包的赋值操作，再根据已经知道的信息，计算出目标速度和目标速度的保持时间，最后调用行车许可范围内的限速等信息，打包一并发送给列车。列车根据收到的信息包结合车的性能，生成目标距离曲线，监控列车的运行。,无线闭塞单元(RBU)的设计如果区段被授权，则将授权区段的信,内部数据库管理功能RBU生成行车许可信息，所依赖的信息不仅来自联锁、车载设备等外部设备，还需要为RBU建立地面特征和地面坐标数据库，RBC结合数据库中的信息才能生成完整的控制列车的信息。这些静态数据库主要用来描述RBC管辖范围内的线路特征，主要包括:区间表、区段表、坡度表、曲率表，应答器组等信息。对于这些数据信息，需要进行存储、调用、访问、更新和维护操作，如何选择数据管理软件对提高RBU系统的可靠性和安全性意义重大。,内部数据库管理功能,列车间隔管理模块在RBU管辖的范围内有多辆列车运行，RBU根据不同的识别号来实现列车的管理，主要是指对不同的列车数据信息的更新和列车运行许可请求的回复管理RBU对列车运行的控制是通过列车注册开始的，通过列车注销RBU而终止。,列车间隔管理模块,列车的注册与注销机制主要解决列车控制权的归属问题。列车注册，就是列车接近RBU的控制范围，开始向RBU注册列车的信息，信息包括车载设备的识别号、机车的识别号、列车车次、列车当前的位置等信息。注册成功后，列车与RBC之间就建立起实时、双向的通信信道，RBU开始对列车实施控制。所谓注销，就是指列车离开无线闭塞单元的控制范围，请求脱离RBU的运行控制，将运行控制权交于下一个RBU完成。,列车的注册与注销机制主要解决列车控制权的归属问题。,RBU在以下情况下收到车载设备发来的位置信息:(l)车载设备在经过每个应答器组时;(2)列车最大安全前端越过边界点时;(3)列车最小安全末端越过边界点时，RBU不停地将收到的位置报告信息进行更新，以确保RBU在计算行车许可等操作时的数据是最新的,RBU在以下情况下收到车载设备发来的位置信息:,RBU内部数据库的建立,区间参数子库该数据子库包含了RBU管辖区域内所有区间的信息及特征。包括区间内各个区段的长度、区段的限速值、坡度表、曲率表、应答器组的编号等信息。这些信息是固定不变的，在勘测时得到的，在施工设计时进行工程数据配置。在系统运行的时，此库是只读属性的，不容许修改等操作。,RBU内部数据库的建立区间参数子库,车站信息子库该数据子库包含了RBU管辖区域内车站的基本信息和地面行车有关设备的静态数据，如车站的类型、股道数、股道的长度、道岔、信号机、应答器编号等相关信息,车站信息子库,列车静态子库该数据子库包含了经过RBU管辖区域的所有列车的基本信息。包括列车车次号、列车的种类、机车的类型、列车的长度、列车的重量等信息。,列车静态子库,列车位置、锁定的进路、行车许可数据子库该数据子库包含了包含了RBU控制下不同时刻列车位置的动态信息、联锁设备授权的进路或者区段、行车许可的动态信息等。,列车位置、锁定的进路、行车许可数据子库,诊断和记录数据子库存储在RBU内部发生的各种时间。如列车注册、注销时间、列车的通信状态、RBU设备的工作状态、与外部设备的通信状态等信息,诊断和记录数据子库,RBU内部数据库,RBU内部数据库,行车许可(MA)的生成,MA-列车安全运行的行车凭证一个MA可以包括多个连续的锁闭进路，随着列车向前运行，RBC应根据联锁提供的进路信息(含闭塞分区的空闲信息)及时为列车延伸行车许可，以保证列车正常运行。RBC应在向列车发送行车许可的同时，发送行车许可范围内的静态速度曲线、坡度信息、线路描述信息、应答器链接信息、临时限速信息等信息，以便车载设备根据这些信息生成目标距离速度控制曲线，监督列车的运行。,行车许可(MA)的生成MA-列车安全运行的行车凭证,MA的特征和结构(1)MA的特征MA终点(EOA)是指列车被授权运行到的位置。EOA的目标速度是指行车许可终点EOA的允许速度，当目标速度不为零时，EOA被称为限制性许可(LOA)，目标速度可以受时间限制。,被占用闭塞区间的入口处（线路按固定闭塞运行）前行列车安全后端的位置（线路按移动闭塞运行）,82,350km/h,MA的特征和结构被占用闭塞区间的入口处（线路按固定闭塞运行）,MA的特征和结构(1)MA的特征开口速度是指当目标速度为零，列车在接近EOA时的允许速度。可定义一个与危险点相关的开口速度和另外一个与保护区段相关的开口速度。开口速度也可由车载设备计算。MA可分为若干个区段，最后一段称为末区段。对每个区段都可设置一个超时时间(有效时间)，称之为区段超时时间，如果有效时间超时并且列车尚未进入进路时取消相关进路;对末区段除可设置一个超时时间(有效时间)外，还可设置另一个超时时间(保持时间)，称之为末区段超时时间，用于取消被列车占用的末区段。,MA的特征和结构,(2)行车许可的结构行车许可信息具有一定的内部结构，它包括若干个区段的信息。这里的区段在区间里是指轨道电路区段，在车站就是指一条进路。在CTCS一3级中，每个区段的信息只是区段的长度和区段的有效时间，区段有效时间和区段起点至区段有效时间停止计时位置的距离不予考虑，作为可选项。如果MA只有一个区段，则这个区段被认为是末区段。末区段不仅包括了包括了区段的长度和区段的有效时间，还包括了危险点的信息和保护区段的信息。具体MA的结构如下图所示:,(2)行车许可的结构,MA的结构如图所示:,MA的结构如图所示:,结构信息如下:到MA终点(EOA)的距离可由若干个区段组成。对于构成MA的每个区段应包含下列信息: 区段长度 区段有效时间 区段起点至区段有效时间停止计时位置的距离,结构信息如下:,MA的末区段可包括以下信息:末区段保持时间和末区段的保持时间计时开始位置至末区段终点的距离危险点信息(末区段终点至危险点的距离、与危险点相关的开口速度)保护区段信息(末区段终点至保护区段终点的距离、保持时间、保护区段的保持时间开始计时位置至保护区段终点的距离、与保护区段相关的开口速度),MA的末区段可包括以下信息:,保护区段和末区段的保持时间开始计时位置和区段有效时间停止计时位置都应位于相应区段内。当RBC通过无线发送MA时，第一个区段的长度应以同一消息中的LRBG的位置参照点作为参考。MA中的每个区段长度应能到达线路上的任何位置见下图,保护区段和末区段的保持时间开始计时位置和区段有效时间停止计时,RBC系统原理课件,车地间通信数据格式为了保证RBC与车载设备的运用相匹配，车地间通信数据的格式采用统一的数据结构，信息传输是基于变量、信息包、消息和报文车地间通信数据以消息的形式发送给对方，无线消息包含一个报文头、标识号、一组变量和信息包。每个消息的结构见表所示,车地间通信数据格式,消息的结构：唯一的消息标识号、应有准确的字节长度、预先确定的变量和信息包,消息的结构：唯一的消息标识号、应有准确的字节长度、预先确定的,信息包结构：唯一的信息包编号、以比特为单位的信息包长度、方向信息、距离刻度以及包含一组固定变量的信息段。,信息包结构：唯一的信息包编号、以比特为单位的信息包长度、方向,信息包指明了用于地面设备与车载设备之间数据传输的必要变量，以及如何将这些变量组成数据包消息和信息包中的变量的名称都是唯一标识的，并且都有一个前缀下表所示，不同的前缀代表不同的含义每个变量的含义也是唯一的如变量Q-SCALE在所有的信息包中的含义都是指定该信息包内所有距离信息的刻度。针对每一个变量的取值，也同样有规律性，一般用变量的最大值或者最小值表示特殊的数值，备用的变量数值一般在正常值和特殊值的可变范围之内。,信息包指明了用于地面设备与车载设备之间数据传输的必要变量，以,前缀说明表,前缀说明表,在车地信息包的传输过程中，车地之间的信息包有很多种如地到车信息包有CTCS-3级的行车许可、行车许可参数、位置报告参数、等级转换命令等车到地信息包有位置报告、车载设备电话号码、错误报告等。在不同传输媒介上传送时，信息包定义不变，这些信息包所包括的变量信息，是车和地之间数据交换最基本的单位。,在车地信息包的传输过程中，车地之间的信息包有很多种,按照行车许可的特征和结构，行车许可信息包则包括了的限制性许可(LOA)的允许速度、MA区段的长度等相关信息,MA信息包：,按照行车许可的特征和结构，行车许可信息包则包括了的限制性许可,RBC系统原理课件,MA生成原理,98,位置坐标系,以应答器作为系统中描述位置参考坐标系 每个应答器组的坐标原点由应答器组内编号为1的应答器（称为位置参考点）给出 将组内应答器编号增加的方向定义为每个应答器组的正向 列车、限速点等均以应答器坐标系为进行位置描述 列车每经过一个定位参考应答器组进行一次定位修正，并更新一次应答器坐标