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1、1,第四章 列控地面设备（3）CTCS-3级列控系统地面设备组成与原理,1第四章 列控地面设备（3）,2,主要内容,列控系统地面设备,装备机车信号的固定自动闭塞系统,CTCS-2级列控系统,城市轨道交通CBTC,ZPW-2000A轨道电路,应答器,列控中心,无线闭塞中心,地面ATP设备,CTCS-3级列控系统,2主要内容列装备机车信号的CTCS-2级列控系统城市轨道交通,2023/1/2,3,CTCS-2级列车运行控制系统（简称CTCS-2级列控系统）基于轨道电路和应答器传输列车运行许可信息，采用目标距离模式曲线监控列车安全运行的列车运行控制系统。,一、系统原理与组成,2022/10/103
2、CTCS-2级列车运行控制系统（简称,4,不同车地信息传输方式特点,无线通信的基本特点：连续、大容量、双向、位置无关,轨道电路的基本特点：连续、容量小、单向、位置相关,点式应答器的基本特点：点式、容量大、单向、位置相关,独立于列车轨道占用,4不同车地信息传输方式特点无线通信的基本特点：连续、大容量、,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，轨道电路实现列车占用检查，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，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。,列控系统地面设备,列控系统车载设备,一、系统原理与组成,CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通
3、信实现车,C3级列控与C2级列控的比较,(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)车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实监控列 车安全运行。,C3级列控与C2级列控的比较(1)地面设备增加无线闭塞中心,CTCS-3级各部分功能,CTCS-3级各部分功能根据轨道电路、联锁 进路等信息生成行,系统总体结构示意图,系统总体结构示意图,地面设备示意图,地面设备示意图,CTCS-3级列控系统控车原理,速度-距离控制方式C3行车许可包括：目标距离：距行车许可终点的距离目标速度：通过行车许可终点时的速度线路数据：
4、坡度、静态限速、线路条件（过分相信息、等级转换点等）临时限速信息问题：通过什么来传输行车许可信息？哪个设备负责生成行车许可信息？如何生成行车许可？,CTCS-3级列控系统控车原理速度-距离控制方式,11,基本原理,350km/h,列控系统：保证列车间的安全间隔（相对位置),轨道电路实现列车(列车A)占用检查，以闭塞分区为单位列车B报告当前位置（列车编号)等无线闭塞中心生成行车许可通过无线向列车B传送行车许可（MA),列车位置,无线闭塞中心,行车许可,11基本原理350km/h列控系统：保证列车间的安全间隔（相,12,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）,C
5、TCS-3级列控系统原理,轨道电路,GSM-R,12调度集中显示投影车站联锁无线闭塞中心（RBC）行调指挥中,13,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,CTCS-3级列控系统工作原理 区段追踪运行,13速度限制曲线时速(km/h)目标停车点 CTCS-,14,（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）C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200250km，C2同时作为C3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
6、实时显示。,CTCS-3级列控系统系统主要特点,14（1）基于GSM-R实现大容量的连续信息传输，可以提供最,15,（5）临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长度和数量的临时限速设置。（6）RBC可集中设置，也可以分散设置。（7）RBC向装备CTCS-3级车载设备的列车、应答器向装备CTCS-2级车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动过分相。,CTCS-3级列控系统系统主要特点（续）,15（5）临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长度和数量的,16,RBC主要功能,RBC根据从外部地面系统（联锁设备、相邻RBC、临时限速服务器）接收到的信息（即股道占用、进路状态、临时限速等）以及与车载
7、设备交换的信息（位置报告）生成发送给列车的控制命令，主要是提供行车许可，使列车在RBC管辖范围内的线路上安全运行，完成列车间隔控制和列车防护。,CTCS-3级列控系统地面设备无线闭塞中心（RBC）,16RBC主要功能 RBC根据从外部地面系统（联锁设备,17,RBC主要功能,CTCS-3级列控系统地面设备无线闭塞中心（RBC）,地面动态,映射,数据配置,17RBC主要功能列车管理列车注册与注销进入/退出C3区域R,18,数据配置,18数据配置线路描述信息:信号机、应答器、道岔的位置及关系进,19,地面动态状态映射,19地面动态状态映射进路映射技术:根据来自联锁的进路编号和进,20,位置坐标系,
8、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 列车位置、限速点位置等信息均以应答器坐标系为进行描述 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系，并称列车经过并正确读取的最后一个应答器组为LRBG（最近相关应答器组，Last Relevant Balise Group）,运行许可（1）行车许可描述,20位置坐标系 以应答器作为系统中描述位置参考坐标系运行许可,21,列车位置描述：列车方向对应的机车前端位置距LRBG的距离。,运行许可（2）行车许可描述,
9、21列车位置描述：列车方向对应的机车前端位置距LRBG的距离,22,行车许可终点:D=D1+D2+D3+D4+d,运行许可表示,一个MA可以包括多个连续的闭塞分区（但最多不超过15个）,运行许可（3）行车许可描述,22 行车许可终点:运行许可表示一个MA可以包括多个连续的闭,23,站间运行：联锁根据轨道电路状态向RBC发送信号授权，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。,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），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
10、送给车载设备。,运行许可（4）行车许可生成,23站间运行：联锁根据轨道电路状态向RBC发送信号授权，R,24,缩短行车许可 缩短行车许可强制列车以接收到的停车位置作为新的行车许可终点（EOA），列车将根据当前位置，决定是否触发常用制动或紧急制动，如果列车已经越过该位置，将立即触发紧急制动。,运行许可（5）行车许可生成,24缩短行车许可运行许可（5）行车许可生成,25,缩短行车许可实例：进路前方轨道电路故障，区间轨道非正常占用,列车在35信号点防护区段运行，行车许可已延伸至41信号点，39信号点防护的区段轨道电路故障：RBC向列车发送一个以39信号点为目标点的有条件紧急停车消息（CEM）车载设备
11、生成一个以39信号点为目标点的缩短行车许可，并根据缩短的行车许可监控列车运行。,25缩短行车许可实例：进路前方轨道电路故障，区间轨道非正常占,26,无条件紧急停车消息（UEM）：要求列车立即制动停车，列车接收到该消息后，将实施紧急制动。有条件紧急停车消息（CEM）：要求列车在指定位置前停车，车载设备将评估列车当前位置和新的指定位置间的关系，重新计算制动曲线，根据列车到指定位置的距离，存在下述情况：如果列车可以在指定位置前停车，车载设备实施常用（或紧急）制动停车如果列车不能在该位置前停车，车载设备实施紧急制动，直至列车停稳。如果列车前端已经越过指定位置，车载设备将拒绝该消息并继续遵照已收到的行车
12、许可行车。,紧急停车：当RBC收到CTC的紧急停车命令或在列车的行车许可内的轨道区段异常占用时，RBC向车载设备发送紧急停车消息。紧急停车消息包括有条件的紧急停车消息（CEM）和无条件的紧急停车消息（UEM）。,运行许可（6）行车许可生成,26无条件紧急停车消息（UEM）：要求列车立即制动停车，列车,27,根据列车位置报告在内部拓扑图上对列车精确定位；根据列车前方进路状态和RBC允许的最大MA长度约束，将列车前方尽可能多的空闲进路分配给列车；计算出这些空闲进路的总长度，生成行车许可。,MA生成原理示意图,行车许可生成,27根据列车位置报告在内部拓扑图上对列车精确定位；MA生成原,28,列车通过
13、转换预告应答器时，GSM-R车载电台注册到GSM-R网络；列控车载设备从应答器接收到呼叫RBC命令，与RBC建立通信会话，然后从RBC接收行车许可等信息；列车前端通过分界处的切换应答器后，车载设备自动切换到CTCS-3级控车。,列车管理进入RBC区域,进入RBC管辖区域,28列车通过转换预告应答器时，GSM-R车载电台注册到GSM,29,（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
14、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。,列车管理RBC切换,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。,29（1）列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向RBC1报,30,列车管理RBC切换,预告点(LTA)是指车载设备向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。RBC切换点(RN)是指当列车前端通过改点时，当前RBC停止对列车的控制，切换到另一个RBC进行控制。切换标志牌是指RBC切换点处，应设置标志牌提示司机列车进入另一个RBC控制
15、区域。,30 列车管理RBC切换预告点(LTA)是指车载设备向,31,列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信，RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制；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。,RBC切换演示-双电台时,为使列车不减速越过切换边界，RBC1提供行车许可将在RBC2管辖区域延长：一个40s正常行驶距离+完整制动距离的长度。,31列车受到RBC1控制，根据RBC1
16、提供的行车许可运行；R,32,RBC与其它设备的信息交互图,32RBC与其它设备的信息交互图,RBC与联锁接口无线闭塞中心（RBC）与管辖区域内的各车站联锁计算机通信。获取轨道占用、进路状态、区间方向、闭塞分区的可用性等信息RBC不直接与TCC进行信息交互。,RBC系统接口描述,RBC与联锁接口RBC系统接口描述,RBC与临时限速服务器（TSRS）接口无线闭塞中心（RBC）通过以太网与临时限速服务器进行连接，获取临时限速命令信息。TSRS与RBC间传递安全信息使用 Subset-098安全协议，满足EN50159-2对开放网络通信的安全要求。RBC接收临时限速命令信息，同时向TSRS发送临时限
17、速状态等信息。,RBC系统接口描述,RBC与临时限速服务器（TSRS）接口RBC系统接口描述,RBC与微机监测（CSM）接口无线闭塞中心（RBC）通过RBC的诊断维护子系统（RBC-ART）与信号集中监测系统的CSM-RBC接口通信机接口。RBC向信号集中监测系统输出其工作状态、收发信息记录等信息。,RBC系统接口描述,RBC与微机监测（CSM）接口RBC系统接口描述,RBC与调度集中（CTC）接口无线闭塞中心（RBC）与CTC的通信接口机连接。RBC接收文本信息、时钟信息、紧急停车命令、注销列车登记命令、请求列车状态等信息。RBC向CTC系统输出连接状态信息、列车静态信息、列车动态信息、表示
18、信息、报警信息。,RBC系统接口描述,RBC与调度集中（CTC）接口RBC系统接口描述,RBC与RBC接口无线闭塞中心（RBC）与相邻RBC采用Subset-098标准协议通信连接。RBC之间的通信内容包括列车信息、临时限速、边界处线路信息等。,RBC系统接口描述,RBC与RBC接口RBC系统接口描述,RBC与车载系统接口无线闭塞中心（RBC）与车载设备通过GSM-R无线网络，采用Subset-037协议通信连接。RBC接收车载系统发送的位置报告等信息。RBC向列控车载系统传输行车许可（MA）和线路描述等信息。,RBC系统接口描述,RBC与车载系统接口RBC系统接口描述,39,临时限速,临时限
19、速的信息流,临时限速的设置、取消均在调度中心,将临时限速与MA一起传送给车载设备,列控中心通过车站/中继站的有源应答器传送给车载设备,39临时限速临时限速的信息流 临时限速的设置、取,40,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。,临时限速设置,临时限速区域的设置,40区间及站内正线临时限速按实际里
20、程标设置（单位：米），临时,41,RBC根据临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域；RBC为列车生成行车许可中包含临时限速度区段时，向车载设备发送MA同时，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。,临时限速,RBC管理临时限速,41RBC根据临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路,临时限速服务器,为了提高临时限速命令的安全性，保证RBC和TCC临时限速命令的一致性、完整性、有效性、以及冲突检测等功能，CTCS-3级列控系统在调度中心（CTC）设列控系统专用临时限速服务器（TSRS），实现临时限速命令
21、的统一管理。当CTC完成临时限速命令的拟定后，TSRS按规则对临时限速进行校验，并将校验结果反馈给CTC。校验成功后，调度员通过CTC终端选取相应的限速命令下达设置，由TSRS负责将限速命令拆分给相关的TCC和RBC执行。最后，再由TSRS将TCC、RBC的执行状况结果反馈给CTC。,42,临时限速服务器为了提高临时限速命令的安全性，保证RBC和TC,临时限速服务器,临时限速系统的工作过程：,43,临时限速服务器临时限速系统的工作过程：43,临时限速服务器,临时限速流程,44,临时限速服务器临时限速流程44,临时限速流程限速拟定阶段,45,临时限速服务器,临时限速流程限速拟定阶段45临时限速服务器,临时限速服务器,临时限速流程限速执行阶段（续上）,46,临时限速服务器临时限速流程限速执行阶段（续上）46,临时限速服务器,临时限速流程限速取消阶段（续上）,47,临时限速服务器临时限速流程限速取消阶段（续上）47,
