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1、第六章 高铁通信信号系统,高速铁路信号与控制系统,1,高速铁路通信系统,2,第一节 高速铁路信号与控制系统,概述,1,列车运行控制系统,2,调度集中CTC,3,计算机联锁系统,4,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,一、概述1、定义,高速铁路信号与控制系统集计算机技术、通信技术和控制技术为一体的行车指挥、列车运行控制和管理自动化系统。2、组成高速铁路信号系统主要由调度集中系统（用于指挥行车），计算机联锁系统（用于控制进路），列车运行控制系统（用于控制列车间隔），待用信号设备和专用通信设备等组成,一、概述2、组成,列车运行控制系统由列控地面设备和车载设备组成。作为保证列车
2、行车安全（用于控制列车间隔）和提高运输效率的信号设备。列控系统从列车方面保证安全。,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,一、概述2、组成,采用计算机技术来排列列车进路，实现进路锁闭、进路解锁、信号机控制、道岔控制等逻辑功能称为计算机联锁。计算机联锁系统用于控制进路，不管行车指挥，只从线路（区间和车站）上保证安全。,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,调度集中系统,一、概述2、组成,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则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统。调度指挥系统从两个
3、底层系统（列控系统和联锁系统）中获取信息，以进行决策并指挥行车,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,一、概述3、各组成部分间关系,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,1）调度集中系统CTC为核心，构建调度指挥中心平台。2）以车站列控中心、联锁系统和区间信号设备为核心，构建区域控制中心平台。,3）以列车速度防护与控制为核心，构建车载列车防护与控制平台。4）以车-地通信系统为传输平台。,高速铁路产生的原因,内容概要,一、概述3、各组成部分间关系,调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通过地面轨旁设备或无线通信网络获得车站联锁和列控中心的行车
4、信息和命令，车载设备控制列车运行。,二、列车运行控制系统1、定义,CTCS是中国列车运行控制系统（Chinese Train Control System）英文缩写，它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行的安全。,2、体系结构,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置。,二、列车运行控制系统2、体系结构,铁路运输管理层 铁路运输管理系统是行车指挥中心，以CTCS为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。网络传输层 CTCS网络分布在系
5、统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输。,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,二、列车运行控制系统2、体系结构,地面设备层 地面设备层主要包括列控中心、车站联锁、轨道电路、点式设备、无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制。车载设备层 车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。,概述列车
6、运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,二、列车运行控制系统3、组成部分间相互关系,铁路运输管理层,地面设备层,网络传输层,车载设备层,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,二、列车运行控制系统5、应用等级,针对我国铁路不同的线路和采用的闭塞技术设备的现状，同时按照列车运行控制技术的高端水平进行规划，CTCS划分为5个等级，依次为CTCS-0CTCS-4级，同条线路上可以实现多种应用级别，向下兼容，以满足不同线路速度需求。,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,（1）概述 CTCS-3级列控系
7、统是CTCS技术体系中的一个应用等级，是基于现代移动通信系统（GSM-R）完成车地通信的列控系统，符合了CBTC（Communication Based Train Control System）列控系统的发展潮流，是世界高端水平的列控系统。,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,（2）工作原理,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,在CTCS-3级列控系统中，无线通信系统（GSM-R）完成车地双向通信得知其管辖区域内的列车运行情况从而得到轨道占用情况，并结合运行时刻表、线路数据等信息生成列车的移动授权，
8、再由无线通信网络告知列车。列车通过移动授权得到目标速度、目标距离、线路数据，结合自身制动性能产生一次制动曲线，监控列车运行。,（3）系统组成地面子系统 其中GSM-R不属于CTCS设备，但是CTCS的重要组成部分。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成地面子系统CTC调度集中系统设于调度指挥中心，实现了行车指挥自动化，实现了对调度中心管辖区段内的车站信号、道岔等设备和进路集中控制。临时限速服务器调度中心设列控系统专用临时限速服务器及临时限速操作终端。用于临时限速的下达与取消。临时限速服务器与RBC和TCC的通信
9、连接，传输临时限速相关信息。车站联锁设备保证车站列车运行的安全，以及提高车站通过能力。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成地面子系统车站列车控制中心（TCC）是基于安全计算机的控制系统，根据轨道区段占用信息、联锁进路信息、线路限速信息等，产生列车行车许可命令，并通过轨道电路和有源应答器，传输给车载子系统，保证其管辖内的所有列车的运行安全。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成地面子系统轨道电路铁路线路是否空闲是保证行车安全的重
10、要条件，区间轨道电路具有轨道占用检查、沿轨道连续传送地车信息功能。区间轨道电路的组成原理是：信息发送设备利用线路的两条钢轨作传输线，将信息传输至接收设备，用以完成列车占用检查、钢轨断轨检查以及传递各种行车有关信息等。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成地面子系统应答器向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。应答器传输的信息与无线传输的信息的相关内容含义保持一致。地面应答器具有向车载设备发送点式信息的作用，根据其作用可以分为无源应答器和有源应答器。无源应答器用于发送
11、包括线路速度、坡度、信号点类型等固定信息；有源应答器用于发送实时变化的信息，包括进站口和出站口的临时限速、进路长度、信号点类型等。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成地面子系统车站无线闭塞中心（RBC）根据列车数据、轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可，并通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速等信息传输给CTCS-3级车载设备；同时通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息。无线通信网络（GSM-R）用于车载子系统和车站无线闭塞中心进行双向信息传输的车地通信传输平台。,
12、二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成车载子系统车载设备通过GSM-R无线通信系统向RBC发送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。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成车载子系统车载设备接收RBC发送的行车许
13、可（包括车载设备识别号、目标距离、目标速度），紧急停车（临时限速），外部报警信息以及文本信息等。在CTCS-3级设备控车时，CTCS-2设备仍正常接收轨道电路信息和应答器信息，并根据接收到的地面信息计算限速曲线，根据列车实际运行速度和限速曲线进行比较，但计算和比较结果不作为控制列车的依据和不传送DMI显示，仅作为CTCS-3控制单元的备用，在CTCS-3转换到CTCS-2时能马上投入控车和送DMI显示。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成车载子系统车载ATP是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息
14、来控制列车运行。GSM-R无线通信模块（RTU）用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换。应答器接收模块（BTM）用于接收地面应答器传输的信息，并通过解码后传送给车载ATP。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成车载子系统轨道电路接收模块（TCR）用于接收地面轨道电路传输的信息，并通过解调后传送给车载ATP和LKJ。测速测距模块（SDU）一般采用多普勒雷达和车轮传感器来实现列车的测速和测距，所得到的距离和速度信息送给ATP和LKJ，用于防护列车运行。车载列控设备利用多普勒雷达和车轮传感器的数据配合，可识别列
15、车发生的“空转”和“滑行”现象。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,（3）系统组成车载子系统机车运行监控记录装置（LKJ）具有速度防护功能，装备于CTCS-0/1/2级的列车上。在CTCS-0/1的线路上由LKJ防护列车运行；在CTCS-2级的线路上由ATP防护列车运行。司法记录器将RBC所有状态以及列车报告的数据和状态均记录下来，以备分析检查。DMI和MMI分别是ATP和LKJ-2000的人机交互界面，为列车运行提供数据以及图形显示，同时为机车乘务员提供数据输入功能。,二、列车运行控制系统6、CTCS-3列控系统,概述列
16、车运行控制系统调度集中CTC计算机联锁系统,内容概要,第二节 高速铁路通信系统,概述,1,系统构成,2,一、概述1、定义,概述系统构成,内容概要,高速铁路通信系统以传输及接入、电话交换、数据网、GSM-R专用移动通信等设备为基础，建立调度、电视会议、救援指挥、环境监控和同步时钟分配等通信系统，将有线和无线通信有机结合，实现话音、数据、图像、列控的多种功能。,保证指挥列车运行的各种调度指挥命令信息的传输。必须通过各种通信手段来保证信息的及时、准确、可靠的传输。为旅客提供各种服务的通信。例如预售客票系统、车站内旅客向导系统等。为设备维修及运营管理提供通信条件。线路维修人员在沿线作业时信息互通，列车
17、乘务员在运行中及时与调度员或车站值班员联系，及其他传真电报、地区电话等。,一、概述2、任务,概述系统构成,内容概要,通信应具有高可靠性，保证列车高速安全运行。通信应保证运营管理的高效率。通信和信号系统紧密结合，形成一个整体。通信与计算机和计算机网络的结合，形成一个现代化的运营、管理、服务系统。通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服务。多种通信方式结合形成一个统一的铁路通信网。,一、概述3、特点,概述系统构成,内容概要,二、构成,概述系统构成,内容概要,传输及接入系统为各专业提供信息传输通道，满足语音、数据、图像传输需要。2、电话交换系统电话交换系统主要解决铁路公务电话通信问题。3、数据网为非
18、行车安全、资金安全的数据、图像业务提供路由、交换等功能，满足旅客服务、视频监控及信息系统等对数据业务的处理需要。,二、构成1、传输及接入系统,概述系统构成,内容概要,功能满足调度通信、专用通信、站场通信、站间通信调度通信列车调度、牵引供电调度、货运调度（客专无）。专用通信车务、工务、电务、供电、电力等部门内部。站场通信车站内各行车作业部门间。站间通信相邻车站间办理行车作业。5、会议电视系统客运专线会议电视系统在路局管理部门配置主会场设备，调度所、沿线车站、动车段、动车运用所、综合维修段配置分会场设备，组成客运专线会议电视系统。,二、构成4、调度通信系统,概述系统构成,内容概要,实现对客运专线通
19、信系统的故障管理、资源管理和性能管理。实现对传输及接入系统、电话交换系统、数据网、专用移动通信系统、调度通信系统、电源及环境监控系统、光纤监测等系统在网络应用层面的综合网管功能。7、同步及时钟分配系统同步及时钟分配系统为通信网络提供频率同步信号源，为客服系统及各部门提供时间同步信号源。,二、构成6、通信综合网管系统,概述系统构成,内容概要,功能系统实时对通信电源设备及通信、信号无人值守机房环境集中监测。通信电源供电指标及机房内的温湿度、烟、雾、水、门禁、视频监视等。9、应急通信系统为铁路的应急抢险争取时间、获取信息、及时决策提供有效保障，并为各级领导提供救援现场丰富的信息，为铁路系统的应急、抢
20、险及监控提供强大的系统保障。,二、构成8、电源及环境监控系统,概述系统构成,内容概要,GSM-R（GSM for railway）是通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一种技术体制。GSM-R是专门针对铁路对移动通信的需求而推出的专用系统。GSM-R由国际铁路联盟和欧洲电信标准化组织制定技术标准，并被许多欧洲国家采纳。GSM-R是基于GSM并在功能上有所超越的成熟技术。,二、构成10、GSM-R数字移动通信系统简介,概述系统构成,内容概要,话音类调度通信、区间通信：车地双向、实时信息传输数据类,二、构成10、GSM-R数字移动通信系统功能,概述系统构成,内容概要,可用于跨国界的高速和一般列车欧洲已有13个国家选择GSM-R技术，包括：德国、英国、法国、意大利、斯洛伐克、荷兰、瑞典、瑞士、西班牙、捷克、芬兰、挪威、比利时。其中，瑞典、德国、意大利、瑞士、挪威、西班牙、荷兰等7个国家已经开通商用GSM-R网络。亚洲印度已经签订GSM-R网络建设合同。,二、构成10、GSM-R数字移动通信系统特点,概述系统构成,内容概要,可将现有的铁路通信应用融合到单一网络中GSM平台提供多种服务能灵活的提供用户语音和数据服务以及其他功能欧洲已作为共同采用的标准价格低廉、运行可靠可与ATC结合在一起,二、构成10、GSM-R数字移动通信系统特点,概述系统构成,内容概要,
