1、北京电务段职教科CTCS-3CTCS-3级列控系统概述级列控系统概述2CTCS-3级列控系统概述 目录3一、系统背景客运专线系统构成客运专线系统构成客运专线系统构成工务工程工务工程牵引供电牵引供电通信信号通信信号动车组动车组运营调度运营调度客运服务客运服务维修体系维修体系票务系统旅客服务系统市场营销策划客运组织管理路基工程轨道工程桥梁工程站场工程隧道工程运行管理车辆管理供电管理综合维修客运调度运输计划牵引系统制动系统列车网络系统总 成车 体转 向 架供电系统变电系统接触网系统远程监控系统电力系统列控系统列控系统联锁系统联锁系统集中监测系统集中监测系统调度集中系统调度集中系统通信系统通信系统 工
2、务工程、动车组和列控系统工务工程、动车组和列控系统是客运专线系统的是客运专线系统的三大核心技术三大核心技术。列控系统是保证高速列车运行安全、有序、高效的关键。列控系统是保证高速列车运行安全、有序、高效的关键。4 一、系统背景列控系统5一、系统背景国外列控系统6一、系统背景国内列控发展7一、系统背景中国列车运行控制系统8一、系统背景CTCS等级基于无线信息传输，机车乘务员凭车载信号行车。用于300-350km/h线路。CTCS-3CTCS-2CTCS-0CTCS-1基于应答器和轨道电路信息传输，机车乘务员凭车载信号行车。已应用于200-250km/h线路。由主体机车信号和安全型运行监控记录装置组
3、成。由通用机车信号和运行监控记录装置构成。既有线现状。CTCS-4基于无线通信传输平台，取消轨道电路，实现虚拟闭塞或移动闭塞。未来发展方向。9一、系统背景中国列车运行控制系统10一、系统概述C3系统列控技术平台11一、系统背景C3系统构建 12一、系统背景用户需求13一、系统背景当前国内现状14CTCS-3级列控系统概述 目录15二、C3系统技术方案动画演示16 车站联锁车站联锁无线闭塞中心无线闭塞中心（RBC）临时限速系统临时限速系统（TSRS）列车位置、速度信息列车位置、速度信息限速信息限速信息进路信息进路信息轨道电轨道电路路占用信占用信息息速度曲线速度曲线列车位置、速度信息列车位置、速度
4、信息行车许可行车许可列车位置、速度信息列车位置、速度信息二、C3系统技术方案控车原理17速度曲线速度曲线时速(km/h)目标停车点目标停车点二、C3系统技术方案控车原理18二、C3系统技术方案系统构成 应答器应答器调度集中调度集中CTCGSM-R无线网络无线网络无线闭塞中心无线闭塞中心（RBC）列控中心列控中心LEU车站联锁车站联锁ZPW-2000轨道电路轨道电路轨道电路天线轨道电路天线应答器天线应答器天线速度传感器速度传感器雷达传感器雷达传感器TSR服务器服务器列控系统列控系统地面设备地面设备列控系统列控系统车载设备车载设备19二、C3系统技术方案系统构成 地面设备增加无线闭塞中心地面设备增
5、加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络。无线通信网络。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。RBC向列车提供行车许可。向列车提供行车许可。车地实现连续、双向、大容量、唯一信车地实现连续、双向、大容量、唯一信息传输。息传输。使用临时限速服务器管理临时限速临，使用临时限速服务器管理临时限速临，限速灵活设置，实现任意位置、长度和限速灵活设置，实现任意位置、长度和数量的临时限速设置。数量的临时限速设置。RBC为为CTCS-3提供行车许可提供行车许可CTC车站联锁车站联锁道岔道岔信号机信号机列控中心列控中心车载设备车载设备应答器应答器轨道电路轨道电路RBCGSM
6、-R室内设备室内设备速度曲线速度曲线GSM-R无线无线通信模块及天线通信模块及天线TSRS20二、C3系统技术方案系统结构21二、C3系统技术方案车载设备22二、C3系统技术方案无线闭塞中心23二、C3系统技术方案临时限速系统24二、C3系统技术方案列控中心25二、C3系统技术方案ZPW-2000A26二、C3系统技术方案应答器CZCZJZDWDW200m20mFJZXXNSIISIS3S4DWDWDWDWDWDW27二、C3系统技术方案GSM-R网络28二、C3系统技术方案信号数据传输网信号数据传输网络信号数据传输网络信号监测信号监测数据通信以太网数据通信以太网调度集中调度集中(CTC)数据
7、通信以太网数据通信以太网信号系统安全数据信号系统安全数据网网29二、C3系统技术方案信号安全数据网信号安全数据网30二、C3系统技术方案系统结构生成生成C3行车许可行车许可RBC应答器应答器发送线路参数、临时限速发送线路参数、临时限速接收列车位置、速度等信息接收列车位置、速度等信息定位和等级转换等信息定位和等级转换等信息发送线路参数和临时限速发送线路参数和临时限速等信息等信息实现车实现车-地面之间连续、地面之间连续、双向、大容量信息传输双向、大容量信息传输GSM-R网络网络生成连续速度控制曲线，监控列车安全运行生成连续速度控制曲线，监控列车安全运行车载设备车载设备轨道电路轨道电路实现列车占用检
8、查实现列车占用检查发送行车许可信息，满足后发送行车许可信息，满足后备系统的需要备系统的需要发送列车位置、速度等信息发送列车位置、速度等信息控制轨道电路发码控制轨道电路发码TCC控制有源应答器报文发送控制有源应答器报文发送区间闭塞与方向控制等区间闭塞与方向控制等临时限速管理临时限速管理TSRS31二、C3系统技术方案主要技术原则。32二、C3系统技术方案主要技术原则33二、C3系统技术方案主要技术原则34车载设备车载设备9种主要种主要工作模式工作模式休眠模式休眠模式(SL)完全监控模式完全监控模式(FS)部分监控模式部分监控模式(PS)目视行车模式目视行车模式(OS)引导模式引导模式(CO)调车
9、模式调车模式(SH)待机模式待机模式(SB)隔离模式隔离模式(IS)机车信号模式机车信号模式(CS)二、C3系统技术方案主要工作模式35二、C3系统技术方案主要工作模式（1）完全监控模式（）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、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，列控车载设备生成目标距离连续行车许可和线路数据等）时，列控车载设备生成目标距离连续速度模式曲线，监控列车安全运行；并通过人机界面（速度模式曲线，监控列车安全运行；并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息。显示列车运行速度、允
10、许速度、目标速度和目标距离等信息。（2）部分监控模式（部分监控模式（PS）CTCS-2级后备系统使用的模式。当车载设备接收到轨道级后备系统使用的模式。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，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车安全运行。载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车安全运行。36二、C3系统技术方案主要工作模式（3）目视行车模式（）目视行车模式（OS）列控车载设备显示禁止信号、列车停车后又需继续运行时，列控车载设备显示禁止信号、列车停车后又需继续运行时，根据行车管理办法（含调度命令），
11、经司机操作并确认后，列根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作并确认后，列控车载设备按固定限制速度控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机每确监控列车运行，司机每确认一次列车可运行一定距离认一次列车可运行一定距离（300m）或一定时间或一定时间（60s）。（4）调车模式（调车模式（SH）调车作业时，牵引运行限制速度调车作业时，牵引运行限制速度40km/h。车载设备可采用自动转换或人工转换方式进入调车模式。车载设备可采用自动转换或人工转换方式进入调车模式。自动转换方式：车站联锁办理调车进路，无线闭塞中心自动转换方式：车站联锁办理调车进路，无线闭塞中心（RBC）向车载设备提供行车许
12、可，车载设备按调车限制速度）向车载设备提供行车许可，车载设备按调车限制速度控车；人工转换方式：司机选择调车模式，车载设备按调车限控车；人工转换方式：司机选择调车模式，车载设备按调车限制速度控车。制速度控车。37二、C3系统技术方案主要工作模式（5）引导模式（）引导模式（CO）当锁闭进路中存在不能检查列车占用的轨道区段时，车载当锁闭进路中存在不能检查列车占用的轨道区段时，车载设备根据地面设备提供的行车许可生成目标距离连续速度模式设备根据地面设备提供的行车许可生成目标距离连续速度模式曲线，并通过人机界面（曲线，并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、）显示列车运行速度、允许速度、目标速
13、度和目标距离等，监控列车运行，司机负责在列车运行目标速度和目标距离等，监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。时检查轨道占用情况。（6）待机模式（待机模式（SB）当列控车载设备上电当列控车载设备上电/唤醒时，执行自检和外部设备测试正确唤醒时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于待机模式，设备监控列车不允许移动。后自动处于待机模式，设备监控列车不允许移动。当司机开启驾驶台时，处于待机模式的列控车载设备可通过当司机开启驾驶台时，处于待机模式的列控车载设备可通过人机界面（人机界面（DMI）、）、GSM-R无线通信、轨道电路、应答器传送无线通信、轨道电路、应答器传送列控信息。列控信息。38
14、二、C3系统技术方案主要工作模式（7）隔离模式（）隔离模式（IS）在停车情况下，经操作使列控车载设备制动功能停用，在在停车情况下，经操作使列控车载设备制动功能停用，在该模式下，车载设备不承担任何行车安全责任。列控车载设备该模式下，车载设备不承担任何行车安全责任。列控车载设备正常工作时应能够监测隔离开关状态。正常工作时应能够监测隔离开关状态。（8）机车信号模式（）机车信号模式（CS）当列车运行到地面未安装当列车运行到地面未安装CTCS-3级级/CTCS-2级列控系统级列控系统设备的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操设备的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作后，列控车载
15、设备生成固定限制速度作后，列控车载设备生成固定限制速度80km/h，并显示机车，并显示机车信号。信号。39二、C3系统技术方案主要工作模式（9）休眠模式（）休眠模式（SL）非本务车载设备的工作模式。在模式下，车载设备不负责非本务车载设备的工作模式。在模式下，车载设备不负责列车安全防护功能，但执行列车定位、级间转换、测速测距等列车安全防护功能，但执行列车定位、级间转换、测速测距等功能。功能。40二、C3系统技术方案主要运营场景41二、C3系统技术方案主要运营场景（1）注册与启动）注册与启动包括以下过程：包括以下过程：设备上电：设备上电：车载设备上电并自检后进入待机模式。车载设备上电并自检后进入待
16、机模式。列车唤醒：司机打开驾驶台，人机界面（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。）提示司机输入司机号。列车注册：在列车注册：在CTCS-3级区段，车载设备建立与无线闭塞中心（级区段，车载设备建立与无线闭塞中心（RBC）的通信会话，并将相关信息注册到的通信会话，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，并要求并要求RBC回执。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。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
17、机按列车启动：司机按“启动启动”键，车载设备向键，车载设备向RBC申请行车许可。申请行车许可。列车注销：司机关闭控制台，车载设备终止与列车注销：司机关闭控制台，车载设备终止与RBC的通信，的通信，RBC注销注销列车的注册信息。列车的注册信息。关闭电源：关闭电源后，车载设备只保存关闭电源：关闭电源后，车载设备只保存CTCS-3级级/CTCS-2级的工作级的工作等级信息和连接等级信息和连接RBC所需的信息。所需的信息。42二、C3系统技术方案主要运营场景（2）进出动车段）进出动车段 出动车段出动车段：在动车段内按：在动车段内按CTCS-2级的部分监控模式运行，通过出站口的应级的部分监控模式运行，通
18、过出站口的应答器组并得到相应的信息后，在联络线按答器组并得到相应的信息后，在联络线按CTCS-2级的完全监控模式运行，模级的完全监控模式运行，模式转换自动进行式转换自动进行;入动车段入动车段：在联络线按：在联络线按CTCS-2级的完全监控模式运行；级的完全监控模式运行；动车段内动车段内：在动车段内按：在动车段内按CTCS-2级调车模式运行。级调车模式运行。43二、C3系统技术方案主要运营场景（3）级间转换）级间转换正常的级间转换在转换区域自动进行；特殊正常的级间转换在转换区域自动进行；特殊情况下，停车后由司机进行级间转换。情况下，停车后由司机进行级间转换。级间转换区域内的转换命令由级间转换区域
19、内的转换命令由RBC/应答器应答器提供。在转换点设置应答器组、在转换点前方提供。在转换点设置应答器组、在转换点前方适当距离设置预告应答器组。适当距离设置预告应答器组。44二、C3系统技术方案主要运营场景C3进入进入C2动画演示动画演示45二、C3系统技术方案主要运营场景C2进入进入C3动画演示动画演示46二、C3系统技术方案主要运营场景（4）行车许可）行车许可 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。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发车进路、接车进路和通过进路：调度集中（：调度集中（CTC）办理列车进路，联锁根）办
20、理列车进路，联锁根据进路信息和轨道电路状态向据进路信息和轨道电路状态向RBC发送信号授权（发送信号授权（SA），），RBC根据信号授权根据信号授权和列车位置生成行车许可（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。），并将行车许可发送给车载设备。站间运行站间运行：联锁根据轨道电路状态向：联锁根据轨道电路状态向RBC发送信号授权（发送信号授权（SA），），RBC根根据信号授权和列车位置生成行车许可（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。），并将行车许可发送给车载设备。47二、C3系统技术方案主要运营场景（5）RBC切换切换在在RBC边界前方及边界点
21、设置预告应答器和切换应答器。边界前方及边界点设置预告应答器和切换应答器。RBC1从从RBC2获得进路信息，生成延伸到获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；管辖范围的行车许可；另一个另一个GSM-R车载移动电台与车载移动电台与RBC2建立通信；建立通信；列车通过预告应答器和切换应答器，列车通过预告应答器和切换应答器，RBC切换自动完成：列车受到切换自动完成：列车受到RBC2的控制，车载设备终止与的控制，车载设备终止与RBC1的通信；的通信；车载设备从车载设备从RBC2接收到新的行车许可。接收到新的行车许可。48二、C3系统技术方案主要运营场景（6）自动过分相）自动过分相 当列车运行
22、到距分相点前一定距离时，无线闭塞中心（当列车运行到距分相点前一定距离时，无线闭塞中心（RBC）/应答器向列应答器向列车发送前方被激活的分相点信息，包括：至分相点距离、分相区长度等。车发送前方被激活的分相点信息，包括：至分相点距离、分相区长度等。车载设备接收到过分相点信息后，传送给自动过分相装置。车载设备接收到过分相点信息后，传送给自动过分相装置。49二、C3系统技术方案主要运营场景（7）重联与摘解）重联与摘解 列车重联列车重联：行车人员办理调车进路，车载设备使用调车：行车人员办理调车进路，车载设备使用调车/目视行车模式监控目视行车模式监控列车。列车列车。列车B停在位置停在位置1，按调车，按调车
23、/目视行车模式运行至位置目视行车模式运行至位置2，然后运行至位，然后运行至位置置3，与列车，与列车A联挂，组成一列列车。联挂，组成一列列车。列车摘解列车摘解：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、：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。也可以背向行驶、或者转线。50二、C3系统技术方案主要运营场景（8）临时限速）临时限速 在调度中心设置临时限速在调度中心设置临时限速 调度员通过临时限速操作终端设置临时限速命令；调度员通过临时限速操作终端设置临时限速命令；临时限速命令分别下达给相关的无线闭塞中心（临时限速命令分别下达给相关的无线闭塞中心（
24、RBC）和列控中心）和列控中心（TCC）；）；分别通过分别通过GSM-R无线通信和有源应答器为列车提供临时限速信息，无线通信和有源应答器为列车提供临时限速信息，实现对实现对CTCS-3级系统及后备系统的临时限速的控制。级系统及后备系统的临时限速的控制。51二、C3系统技术方案主要运营场景（9）降级情况）降级情况 行车人员的非正常操作行车人员的非正常操作：取消已经办好的进路：取消已经办好的进路，防护信号关闭，如果，防护信号关闭，如果列车未进入接近区段，则立即取消进路，如果列车已进入接近区段，则延列车未进入接近区段，则立即取消进路，如果列车已进入接近区段，则延时规定时间后自动解锁进路。时规定时间后
25、自动解锁进路。轨旁设备故障轨旁设备故障：轨道电路非正常占用、道岔失去表示等。：轨道电路非正常占用、道岔失去表示等。列车应在故列车应在故障区段前停车障区段前停车2分钟，司机确认转目视行车模式。列车运行至正常的区段，分钟，司机确认转目视行车模式。列车运行至正常的区段，自动转换成完全监控模式。自动转换成完全监控模式。子系统故障子系统故障：如：如RBC故障、无线通信中断等。故障、无线通信中断等。列车将继续以先前收到列车将继续以先前收到的行车许可运行，直至的行车许可运行，直至T_NVCONTACT后后，如果如果故障仍未恢复，列车将故障仍未恢复，列车将实施最大常用制动。当速度低于实施最大常用制动。当速度低
26、于CTCS-2级的允许速度时自动转换到级的允许速度时自动转换到CTCS-2级控车；当故障消除并具备级控车；当故障消除并具备CTCS-3级控车条件时，自动转换到级控车条件时，自动转换到CTCS-3级控车。级控车。52二、C3系统技术方案主要运营场景（10）灾害防护）灾害防护列控系统预留了下列灾害防护的接口：列控系统预留了下列灾害防护的接口：风、雨、雪的灾害防护风、雨、雪的灾害防护：采用临时限速的方法，确保列车：采用临时限速的方法，确保列车运行安全。运行安全。塌方、落物的灾害防护塌方、落物的灾害防护：通过灾害监测系统（非信号设备）：通过灾害监测系统（非信号设备）及时监测出事件的发生，通过灾害报警开
27、关接点条件直接将及时监测出事件的发生，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列控中心，然后信息传送给管辖事发地点范围的车站联锁和列控中心，然后由由RBC控制列车及时停车。控制列车及时停车。车站站台紧急情况防护车站站台紧急情况防护：车站站台设置紧急防护开关，当：车站站台设置紧急防护开关，当车站出现紧急情况（如：落物）时，相关人员触发防护开关，车站出现紧急情况（如：落物）时，相关人员触发防护开关，防护装置将报警信息传送给相应的车站联锁和列控中心，控防护装置将报警信息传送给相应的车站联锁和列控中心，控制列车及时停车。制列车及时停车。53二、C3系统技术方案工程设计原则（
28、1）区间轨道电路）区间轨道电路 区间采用计算机编码控制的区间采用计算机编码控制的ZPW-2000系列无绝缘轨道电路。系列无绝缘轨道电路。轨道电路的正常码序为：轨道电路的正常码序为：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU。（2）站内轨道电路）站内轨道电路 复杂大站：正线及股道采用与区间同制式的、计算机编码控复杂大站：正线及股道采用与区间同制式的、计算机编码控制的制的ZPW-2000系列有绝缘轨道电路，其它区段采用系列有绝缘轨道电路，其它区段采用25Hz轨道轨道电路。电路。一般车站：全站采用与区间同制式的、计算机编码控制的一般车站：全站采用与区间同制式的、计算机编码控制的 ZPW-2000系列
29、有绝缘轨道电路。系列有绝缘轨道电路。54二、C3系统技术方案工程设计原则（3）闭塞分区的划分）闭塞分区的划分 闭塞分区长度原则上按照不少于闭塞分区长度原则上按照不少于2000m进行设计，满足进行设计，满足350km/h速度、速度、3分钟列车追踪运行的要求。分钟列车追踪运行的要求。（4）安全防护距离）安全防护距离 根据客运专线股道有效长度根据客运专线股道有效长度650m的要求，在设计列车的制动的要求，在设计列车的制动模式曲线时，列车安全防护距离最大值应控制在站内模式曲线时，列车安全防护距离最大值应控制在站内60m、区、区间间110m的范围内。的范围内。55二、C3系统技术方案工程设计原则（6）信
30、号机和信号标志）信号机和信号标志 进站和出站处均设置信号机。进站和出站处均设置信号机。站内采用传统调车信号机。站内采用传统调车信号机。区间不设地面信号机，在闭塞分区分界处设置标区间不设地面信号机，在闭塞分区分界处设置标 志牌。志牌。（5）应答器的设置）应答器的设置 进站信号机处、反向进站信号机处、出站信号机处、闭塞分进站信号机处、反向进站信号机处、出站信号机处、闭塞分区入口处、级间转换分界、区入口处、级间转换分界、RBC切换点等地点设置应答器。切换点等地点设置应答器。56二、C3系统技术方案工程设计原则（7）GSM-R设计设计 GSM-R设计应考虑网络结构、覆盖范围、小区容量、设计应考虑网络结
31、构、覆盖范围、小区容量、RBC切换、枢纽和大站的无线容量要求。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。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网络应覆盖网络应覆盖CTCS-3级列控系统应用区域，该应用区级列控系统应用区域，该应用区域包括域包括CTCS-2与与CTCS-3等级转换区域。等级转换区域。57（1）GSM-R采用单网
32、交织的冗余覆盖方案；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障，就不会影响）只要不是相邻的基站同时故障，就不会影响GSM-R网络网络场强覆盖。场强覆盖。二、C3系统技术方案工程设计原则58二、C3系统技术方案主要运营场景从等级转换预告应答器接收转换信息，做好从等级转换预告应答器接收转换信息，做好CTCS-2级控车准备级控车准备 通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到CTCS-2 级方式控车级方式控车中断与中断与RBC的连接的连接 分界点分界点预告应答器预告应答器切换应答器切换应答器等级转换预告信息等级转换预告信息立即执行等级转换立即执
33、行等级转换C3进入进入C2动画演示动画演示C3与与C2边界的边界的无线电场强覆盖无线电场强覆盖CTCS-3区域区域CTCS-2区域区域返回返回59二、C3系统技术方案主要运营场景等级转换预告应答器接收到转换信息后，需要先与等级转换预告应答器接收到转换信息后，需要先与RBC建立连接建立连接 通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到通过分界处的切换应答器后，车载设备切换到CTCS-3级方式控车级方式控车C2进入进入C3动画演示动画演示分界点分界点预告应答器预告应答器切换应答器切换应答器等级转换预告信息等级转换预告信息立即执行等级转换立即执行等级转换C3与与C2边界的边界的无线电场强覆盖无线电场强覆盖CTCS-2区域区域CTCS-3区域区域返回返回
