1、12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CBTCCTCS-3CTCS-3级级列控系统列控系统2022-11-173 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 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
2、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C3级列控与级列控与C2级列控的比较级列控的比较(1)地面设备增加无线闭塞中心地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络；无线通信网络；(2)车载设备增加车载设备增加GSM-R无线通信单元及无线通信单元及 天线；天线；(3)(3)车载设备根据车载设备根据RBCRBC的行车许可，的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，生成连续速度控制模式曲线，实监控列实监控列 车安全运行。车安全运行。无线闭塞中无线闭塞中 心心RBCGSM-R室内
3、设室内设备备临时临时 限速限速 服务服务 器器GSM-R 无线无线时时调度中心调度中心CTC车站车站 联锁联锁轨道电轨道电路路列控中心列控中心应应 答答 器器道道岔岔信号信号机机RBC为为CTCS-3提供行车许可提供行车许可速度曲线速度曲线通信通信模块模块及及天线天线车载设备车载设备CTCS-3级各部分功能级各部分功能根据轨道电路、联锁根据轨道电路、联锁 进路等信息生成行车进路等信息生成行车 许可许可无线闭塞中无线闭塞中心心RBC通过通过GSM-R无线通无线通 信系统将行车许可、信系统将行车许可、线路参数、临时限速线路参数、临时限速 传输给传输给CTCS-3级车级车 载设备载设备通过通过GSM
4、-R无线通无线通 信系统接受车载设备信系统接受车载设备 发送的位置和列车数发送的位置和列车数 据等信息据等信息临时限速服务器临时限速服务器临时限速统一管理，临时限速统一管理，包括规则校验、设置包括规则校验、设置 和取消和取消将临时限速拆分给列将临时限速拆分给列 控中心及控中心及RBC分别执分别执 行，并反馈执行结果行，并反馈执行结果用于实现车载设备与用于实现车载设备与 地面设备的双向通信地面设备的双向通信GSM-R核心网包括核心网包括 移动交换子系统、移动交换子系统、GPRS子系统、智能子系统、智能 网接口网接口GSM-R网络网络采用冗余交叉覆盖的采用冗余交叉覆盖的 方式进行布置，提高方式进行
5、布置，提高 了车地通信的可靠性了车地通信的可靠性根据地面设备提供的根据地面设备提供的 行车许可、线路参数行车许可、线路参数、临时限速等信息和、临时限速等信息和 列车参数，按照目标列车参数，按照目标 距离连续速度控制模距离连续速度控制模 式生成动态速度曲线式生成动态速度曲线，监控列车的安全运，监控列车的安全运 行行车载安全计算机车载安全计算机应答器应答器&轨道轨道电电路路地车信息传输地车信息传输满足后备系统满足后备系统的需的需要要系统总体结构示意图地面设备示意图CTCS-3CTCS-3级列控系统控车原理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：
6、通过行车许可终点时的速度线路数据：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？11基本原理基本原理350km/h列控系统：保证列车间的安全间隔（相对位置)l轨道电路实现列车(列车A)占用检查，以闭塞分区为单位l列车B报告当前位置（列车编号)等l无线闭塞中心生成行车许可l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）临时限速信息列车位置信号授权轨道电路占用信息行车许可速度曲线 CTCS-3CTCS-3级列控
7、系统原理级列控系统原理轨道电路GSM-R13速度限制曲线时速(km/h)目标停车点 CTCS-3CTCS-3级列控系统工作原理级列控系统工作原理 区段追踪运行区段追踪运行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系统上实时显示。CTCS-3级列控系统系统主要特点15（5）临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长
8、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）16RBC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-3CTCS-3级列控系统地面设备级列控系统地面设备无线闭塞中心（无线闭塞中心（
9、RBCRBC）17RBC主要功能列车管理列车注册与注销进入/退出C3区域RBC切换行车许可线路数据管理进路信息/区间占用信息临时限速RBC切换分相区、调车、紧急消息等RBC主要功能 CTCS-3CTCS-3级列控系统地面设备级列控系统地面设备无线闭塞中心（无线闭塞中心（RBCRBC）地面动态映射数据配置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路信息：RBC进路与联锁进路对应的编号，名称、起止位置、通过的道岔临时限速信息：区间车站分界点、线路号信息灾害区信息：灾害区位置及长度、包含的设备列表接口描述信息:网络地址、端口、设备对象编号RBC设备信息:RBC设备编号、配置参数、M
10、A最大长度数据配置数据配置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路状态临时限速映射技术：来自临时限速服务器的限速命令，将限速设置到内部拓扑图上的对应区域地面动态状态映射地面动态状态映射20位置坐标系 反向 正向 1st 2nd 3rd 参考位置 l 以应答器作为系统中描述位置参考坐标系l 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l 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l 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l 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
11、个应答器组为LRBG（最近相关应答器组，Last Relevant Balise Group）运行许可（运行许可（1 1）行车许可描述行车许可描述 带有内在坐标系的参考应答器组 由链接信息分配坐标系的单应答器组 链接距离 正向 反向 链接信息 正向/反向 21 LRBG 标识号 估计的运行距离 正向 反向 反向 正向 a)d)c)LRBG 方向 orientation 相对于 LRBG 的列车方向 欠读 误差 过读 误差 b)置信区间 激活驾驶台 LRBG 标识号 估计的运行距离 反向 正向 正向 反向 a)d)c)LRBG 方向 相对于 LRBG 的列车方向 欠读 误差 过读 误差 b)置信
12、区间 激活驾驶台 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（运行许可（2 2）行车许可描述行车许可描述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（运行许可（3 3）行车许可描述行车许可描述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（M
13、A），并将行车许可发送给车载设备。运行许可（运行许可（4 4）行车许可生成行车许可生成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（运行许可（5 5）行车许可生成行车许可生成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）车载设备生成一个以39信号点为目标点的缩短行车许可，
14、并根据缩短的行车许可监控列车运行。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
15、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（运行许可（6 6）行车许可生成行车许可生成27l根据列车位置报告在内部拓扑图上对列车精确定位；l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；l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行车许可生成28列车通过转换预告应答器时，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
16、换到CTCS-3级控车。列车管理进入RBC区域进入RBC管辖区域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。30 列车管理RBC切换预告点预告点(LTA)(LT
17、A)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。RBCRBC切换点切换点(RN)(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控制区域。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
18、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。32RBCRBC与其它设备的信息交互与其它设备的信息交互图图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。RBCRBC系统接口描述系统接口描述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
19、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发送临时限速状态等信息。RBCRBC系统接口描述系统接口描述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。RBCRBC系统接口描述系统接口描述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。
20、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、表示信息、报警信息。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39临时限速临时限速的信息流 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
21、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
22、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管理临时限速临时限速服务器临时限速服务器为了提高临时限速命令的安全性，保证为了提高临时限速命令的安全性，保证RBCRBC和和TCCTCC临时限速命令的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，一致性、完整性、有效性、以及冲突检测等功能，CTCS-3CTCS-3级列控系统级列控系统在调度中心（在调度中心（CTCCTC）设列控系统专用）设列控系统专用临时限速服务器临时限速服务器（TSRSTSRS），实现，实现临时限速命令的统一管理。临时限速命令的统一管理。当当CTCCTC完成完成临
23、时限速命令临时限速命令的拟定后的拟定后，TSRSTSRS按规则对按规则对临时限速临时限速进行进行校验，并将校验结果反馈给校验，并将校验结果反馈给CTCCTC。校验成功后，调度员通过。校验成功后，调度员通过CTCCTC终端选终端选取相应的限速命令下达设置，由取相应的限速命令下达设置，由TSRSTSRS负责将限速命令拆分给相关的负责将限速命令拆分给相关的TCCTCC和和RBCRBC执行。最后，再由执行。最后，再由TSRSTSRS将将TCCTCC、RBCRBC的执行状况结果反馈给的执行状况结果反馈给CTCCTC。42临时限速服务器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服务器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服务器临时限速流程限速取消阶段（续上）47
