列车运行控制系统课件.pptx

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1、第六章 CTCS-3级列控系统,主要内容,C3列车控制系统,系统概述,运营场景,车载工作模式,（1）行车指挥调度系统（CTC系统）（2）车站联锁系统（3）列车运行控制系统（CTCS）,高速铁路信号系统体系构成,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）,轨道电路,GSM-R,行车指挥调度系统（CTC系统）运输管理系统完成列车运行控制相关的调度指挥功能根据列车运行图所制定的日班计划及实际情况，编制各阶段计划，下达到计算机联锁系统。,车站联锁系统根据计划实时建立进路，为列车提供进出站及站内行车的安全进路列车运行控制系统根据车站进路、前行列车位置、安全追踪间隔，向后续

2、列车提供行车许可、速度目标值等信息，由车载设备对列车速度进行实施监督和控制。,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，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，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。,CTCS-3级列控系统系统定义,CTCS-2与CTCS-3比较,系统构成,在CTCS-2级列控系统的基础上，地面增加RBC设备，车载设备增加GSM-R无线电台和信息接收模块，实现基于GSM-R无线网络的双向信息传输，构成CTCS-3级列控系统，用于300-350km/h客运专线和高速铁路。,列控系统地面设备,列控系统车载设

3、备,系统总体结构示意图,11,2022/11/28,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,CTCS-3级列控系统系统结构,12,2022/11/28,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。RBC向列车提供行车许可。车地实现连续、双向、大容量信息传输。,调度中

4、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,CTCS-3级列控系统C3与C2的比较,地面设备示意图,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之间连续、双向、大容量信息传输,GSM-R网络,集中管理临时限速命令，分别向RBC、TCC发送临

5、时限速信息。,临时限速服务器,轨道电路,实现列车占用检查,发送闭塞分区空闲信息，满足后备系统的需要。,CTCS-3级列控系统地面设备,实现轨道电路编码；向RBC传送列车占用信息；通过应答器向CTCS-2传送限速信息和进路信息。,列控中心TCC,车载设备,车载设备由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信模块（RTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录器（JRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等组成。,根据与地面设备交换的信息监控列车运行,安全计算机,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,GSM-R网络,用于记录与列车运行安全

6、有关的数据，并在需要时下载分析,司法记录器,CTCS-3级列控系统车载设备,接收轨道电路信息,轨道电路信息接收单元,实现司机与车载设备间的信息交互,人机接口,提供安全计算机与列车想干设备之间的接口,列车接口,接收地面应当信息,应答器传输及应答器天线,接收传感器等设备的信息，测量列车运行速度和运行距离,测速测距单元,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）,轨道电路,GSM-R,CTCS-3级列控系统工作原理,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,CTCS-3级列控系统列车追踪运行,（1）向司机提供安全驾驶列车的必要信息；（2）监控列车及调车作业。（3）受

7、RBC控制的列车，只有得到RBC的授权才能在RBC控制区域运行。（4）满足运营速度350km/h及以上，最小追踪间隔3min的要求。（5）满足跨线运行的要求。（6）具有轨道占用检查功能。（7）采用固定闭塞，以目标距离连续速度控制模式监控列车运行。（8）具有设备制动优先和司机制动优先两种方式，一般采用设备制动优先。（9）具有常用制动和紧急制动监控速度的功能（10）地面设备具有设备临时限速、并向车载设备发送临时限速信息的功能（11）具有CTCS-2级功能,CTCS-3级列控系统基本功能,（1）基于GSM-R实现车-地大容量的双向连续信息传输，可以提供最远32km的目标距离、线路允许速度等信息；（2

8、）由RBC生成行车许可。（3）轨道电路实现列车占用检查。（4）应答器实现列车定位。（5）向下兼容CTCS-2级功能。,CTCS-3级列控系统系统主要特点,GSM-R设计,GSM-R设计应考虑网络结构、覆盖范围、小区容量、RBC切换、枢纽和大站的无线容量要求。 采用单网交织的网络结构，铁路两侧各建一条光缆，用于构建两个物理径路不同的传输系统，基站控制器和基站之间采用环形组网，间隔基站的传输环路位于不同的传输系统中。 GSM-R网络应覆盖CTCS-3级列控系统应用区域，该应用区域包括CTCS-2与CTCS-3等级转换区域。,（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

9、障，就不会影响GSM-R网络场强覆盖。,工程设计原则,部分监控模式（PS）、机车信号模式（CS）仅适用CTCS-2级。,CTCS-3级列控系统主要工作模式,概述,1. 待机模式（SB）,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SB模式。在SB模式下，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。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,2. 完全监控模式（FS）,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，车载设备自动进入FS模式。在FS模式下，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（D

10、MI）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。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,在FS模式下，DMI显示的速度曲线等信息。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,3. 引导模式（CO）,当开放引导信号时，列控车载设备进入CO模式。在CO模式下，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。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,4. 目视行车模式（OS）,当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列

11、车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备进入OS模式。在OS模式下，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。,40,轨道电路故障,OS模式,OS模式,速度（km/h）,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,当进行调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备进入SH模式。当工作在CTCS-3级时，需经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。 在SH模式下，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。,C

12、TCS-3级列控系统主要工作模式（续）,5. 调车模式（SH）,6. 休眠模式（SL）,当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后首先自动处于SB模式。当本务端的驾驶台开后，非本务端列控车载设备进入SL模式。在SL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。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,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，列控车载设备进入IS模式。在IS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。,CTCS-

13、3级列控系统主要工作模式（续）,7. 隔离模式（IS）,8. 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，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备进入PS模式。在PS模式下，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。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,9. 机车信号模式（CS）,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，列控车载设备进入CS模式。在CS模式下：列控车载设备按最大限制速度80km/

14、h监控列车运行，并显示机车信号。 当列车越过禁止信号时触发紧急制动。,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,CTCS-3级列控系统主要工作模式（续）,注册与启动,进出动车段,等级转换,行车许可,自动过分相,调车,停车与注销,降级情况,临时限速,重联与摘解,人工解锁 进路,特殊进路,RBC切换,灾害防护,运营场景是对运营中系统工作方式的简要描述。,CTCS-3级列控系统主要运营场景,主要运营场景,（1）注册与启动、注销停车,包括以下过程： 设备上电：车载设备上电并自检后进入待机模式。 列车唤醒：司机打开驾驶台，人机界面（DMI）提示司机输入司机号。 列车注册：在CTCS-3级区段，车载设备建

15、立与无线闭塞中心（RBC）的通信会话，并将相关信息注册到RBC。 列车数据输入：司机输入列车数据，车载设备将列车数据传送给RBC，并要求RBC回执。 准备发车：司机按压车载设备开始工作按钮，车载设备投入正常工作。 列车启动：司机按“启动”键，车载设备向RBC申请行车许可。 列车注销：司机关闭控制台，车载设备终止与RBC的通信，RBC注销列车的注册信息。 关闭电源：关闭电源后，车载设备只保存CTCS-3级/CTCS-2级的工作等级信息和连接RBC所需的信息。,主要运营场景,（2）进出动车段,出动车段：在动车段内按CTCS-2级的部分监控模式运行，通过出站口的应答器组并得到相应的信息后，在联络线按

16、CTCS-2级的完全监控模式运行，模式转换自动进行; 入动车段：在联络线按CTCS-2级的完全监控模式运行； 动车段内：在动车段内按CTCS-2级调车模式运行。,1. 概述,正常的等级转换在等级边界（转换区域）自动进行；特殊情况下，停车后由司机进行级间转换。等级转换区域内的转换命令由RBC/应答器提供。在转换点设置“等级转换执行应答器组”、在转换点前方适当距离设置“等级预告应答器组”。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：等级转换,1) 转换点设置GSM-R连接点（GRE）：在GSM-R覆盖区域，当列车前端通过该点时，车载设备根据应答器信息与GSM-R建立连接并注册。RBC连接点（RE）：当列

17、车前端通过该点时，车载设备根据应答器信息呼叫RBC并进行注册。,2. 转换点和确认区的设置,CTCS-3级列控系统主要运营场景：等级转换,转换预告点（LTA）：在至转换点唯一进路入口处设置该点，当列车前端通过该点时，车载设备将向RBC报告所在位置，RBC判断为唯一进路时向车载设备提供行车许可及转换命令。转换执行点（LTO）：当列车前端通过LTO点时，本务端的车载设备执行CTCS-2级至CTCS-3级或CTCS-3级至CTCS-2级的控车转换，非本务端处于休眠模式（SL）的车载设备记录等级转换信息。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：等级转换,2) 确认区设置在距等级转换边界前一定距离（列车以

18、最高速度运行至转换边界约5秒时间）和转换后列车运行5秒的区域为等级转换确认区，列车在区域内运行司机应根据车载设备提示对CTCS-2级转换到CTCS-3级或CTCS-3级转换到CTCS-2级转换进行确认。司机可在等级转换前/后确认。如果在规定时间内司机未确认，则实施最大常用制动。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：等级转换,从GSM-R车载电台开始注册GSM-R网络至具备等级转换条件的时间由以下因素决定：GSM-R网络注册时间（40秒）RBC连接时间（10秒/次）数据传输时间（1520秒）司机确认时间 5秒。上述时间总计为7075秒。暂定为80秒。,3. C2至C3转换的时间需求分析,CTCS

19、-3级列控系统主要运营场景：等级转换,主要运营场景,C2进入C3,主要运营场景,C2进入C3动画演示,分界点,预告应答器,切换应答器,等级转换预告信息,立即执行等级转换,C3与C2边界的无线电场强覆盖,返回,（1）列车与GSM-R建立连接（2）列车与RBC建立连接（3）获取行车许可（4）等级转换执行（5）对司机的显示及操作（6）更改计划（7）GSM-R网络覆盖不足的情况,C2进入C3的步骤,主要运营场景,C3进入C2,主要运营场景,分界点,预告应答器,切换应答器,等级转换预告信息,立即执行等级转换,C3进入C2动画演示,C3与C2边界的无线电场强覆盖,返回,（1）等级转换预告（2）等级转换执行

20、（3）对司机的显示及操作（4）更改计划,C3进入C2的步骤,RBC切换命令由RBC/应答器提供。在转换点设置“切换执行应答器组”、在转换点前方适当距离设置“切换预告应答器组”。,1. 概述,CTCS-3级列控系统主要运营场景：RBC切换,预告点：当车载设备向RBC发送通过该应答器的位置报告后，RBC判断可以开始向列车发送RBC切换信息。 切换点：当列车前端通过该点时，当前RBC停止对列车的控制，切换到另一个RBC进行控制。同时，处于休眠模式（SL）的车载设备记录与新RBC连接所需要的信息。,2. 预告点和切换点的设置,CTCS-3级列控系统主要运营场景：RBC切换,(1) 列车受到RBC1控制

21、，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) 列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制；(4)列车尾部通过切换应答器后，终止与RBC1的通信，完成RBC切换。列车根据RBC2提供的行车许可运行。,3. 演示,CTCS-3级列控系统主要运营场景：RBC切换,描述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。发车进路、接车进路和通过进路：调度集中（CTC）办理列车进路，联锁根据进路信息和轨道电路状态向RBC发送信号授权（SA），R

22、BC根据信号授权和列车位置生成行车许可（MA），并将行车许可发送给车载设备。 站间运行：联锁根据轨道电路状态向RBC发送信号授权（SA）， RBC根据信号授权和列车位置生成行车许可（MA），并将行车许可发送给车载设备。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：行车许可,分相区信息包括：至分相点距离、分相区长度等。CTCS-3级控车时：牵引供电分相区信息与列车行车许可（MA）一起由RBC提供给列车。CTCS-2级控车时：牵引供电分相区信息与线路数据一起由应答器提供给列车。,1. 概述,CTCS-3级列控系统主要运营场景：自动过分相,车载设备接收到分相点信息后，实时监督列车运行速度和位置，并进行如下操

23、作：1)当列车前端距分相区还有10秒走行距离时，车载设备向司机发出提示；2)当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送过分相指令；3)当列车前端越过分相区后，车载设备取消原触发动车组相关过分相的操作。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：自动过分相,（a）C3列控系统自动过分相原理,2. 过程描述,CTCS-3级列控系统主要运营场景：自动过分相,由于RBC为列车生成的行车许可中存在分相区，所以RBC向车载设备发送MA时，也发送分相信息，包括：至分相点距离、分相区长度等。,（b） C3列控系统自动过分相逻辑,CTCS-3级列控系统主要运营场景：自动过分相,（c） C3列控系统过分

24、相流程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，车载设备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。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：自动过分相,临时限速的设置、取消均在调度中心进行，车站一般不进行临时限速的相关操作。设置与取消临时限速采用相同的操

25、作原则。临时限速命令由临时限速服务器统一管理。CTCS-3级和CTCS-2级采用统一的临时限速设置原则，限速命令、管辖范围保持一致。RBC将临时限速与行车许可一起通过GSM-R传送给车载设备。TCC根据进路状态及临时限速信息，进行实时组帧，通过位于车站/中继站的有源应答器传送给车载设备。,1. 概述,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,2. 结构图与信息流,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,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，最低限速值45km/h。侧线临时限速以上、下行侧线分别（不含正线）按区设置，限速区长度为进路长度加80

26、米。临时限速值设45km/h一档，18号（不含）以上道岔增设80km/h限速值。临时限速调度命令的线路号按下行正线、上行正线、下行侧线、上行侧线的顺序编号。,3. 临时限速区域的设置,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,临时限速管理流程包括三个阶段：拟定阶段设置阶段取消阶段,4. 临时限速管理流程,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,4.1 拟定阶段,计划性拟定临时限速：非计划性临时限速拟定：,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,4.2 设置阶段,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,4.3 取消阶段,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,由于RB

27、C为列车生成的行车许可中存在临时限速度区段，所以RBC向车载设备发送MA时，也发送临时限速信息，包括：至限速区段的距离、限速区段长度、限速值等。,4. RBC管理临时限速,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,5. TCC临时限速管理范围,列控中心单方向临时限速管辖范围应从本站进站口开始至前方站出站口（中继站）第二个有源应答器组再增加一个制动距离，制动距离应涵盖从线路最高允许低频码降至HU码的所有闭塞分区并延伸100m 。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,车站列控中心和中继站列控中心均应作为CTCS-2级临时限速的更新点，在其临时限速管辖范围内，允许分别设置多处临时限速

28、。,5. TCC临时限速管理范围（续）,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,5. TCC临时限速管理范围（续）,CTCS-3级列控系统主要运营场景：临时限速,列车重联：行车人员办理调车进路，车载设备使用调车/目视行车模式监控列车。列车B停在位置1，按调车/目视行车模式运行至位置2，然后运行至位置3，与列车A联挂，组成一列列车。 列车摘解：把重联列车分成两列列车。摘解后的两列列车可以同向行驶、也可以背向行驶、或者转线。,CTCS-3级列控系统主要运营场景：重联与摘解,当RBC故障、或者GSM-R通信设备故障，造成车地通信中断等。列车将继续以先前收到的行车许可运行，直至车地通信中断（20

29、s）后如果故障仍未恢复，列车将实施最大常用制动。当速度低于CTCS-2级的允许速度且司机确认后转换到CTCS-2级控车。如果司机不确认，则仍由CTCS-3级控车且制动直到停车。当故障消除并具备CTCS-3级控车条件时，自动转换到CTCS-3级控车。,1. 概述,CTCS-3级列控系统主要运营场景：降级情况,2. 图例说明,CTCS-3级列控系统主要运营场景：降级情况,风、雨、雪的防护：可以提前预测的灾害，采用临时限速的方法，确保列车运行安全。塌方、落物等突发事件：通过灾害监测系统（非信号设备）及时监测出灾害事件的发生，通过灾害报警开关接点条件直接将信息传送给管辖事发地点范围的车站联锁和TCC，

30、再通过联锁将相关信息传给RBC、CTC。,1. 概述,CTCS-3级列控系统主要运营场景：灾害防护,CTCS-3级设置防护： 车站联锁接到灾害报警信息后，立即关闭相关进路防护信号，并将事先设计好的紧急停车区（应与轨道电路“H”码区段相对应）激活并传输给RBC及CTC。 RBC根据联锁发送的灾害报警信息立即激活相应的紧急停车区，对于已进入该区域的列车发送无条件紧急停车消息（UEM），对于正接近该区域的列车发送有条件紧急停车消息（CEM）。 列车根据接收到的无条件紧急停车消息（UEM）或有条件紧急停车消息（CEM）实施制动并停车。,2. 塌方、落物的灾害防护,CTCS-3级列控系统主要运营场景：灾害防护,CTCS-2级设置防护：TCC接到灾害报警信息后，立即控制相关灾害区段闭塞分区轨道电路发出“H”码，其它轨道电路码序相应调整。CTCS-2级列车根据接收到的轨道电路信息，生成新的监控曲线，实施制动并停车。,2. 塌方、落物的灾害防护（续）,CTCS-3级列控系统主要运营场景：灾害防护,