CTCS-2介绍

1CTCS-2级列控系统(地面)2中国列车运行控制系统（CTCS）3CTCS系统概述为适应铁路跨越式发展，保证我国铁路运输安全，满足互通运营需求，适应提速战略和客运专线建设的实施，规范铁路列控系统相关工作，铁道部于2004年颁布了《CTCS技术规范总则》（科技运函〔2004〕14号）。文件规定了中国列车运行控制系统（简称CTCS）技术体制及基本框架，参照国际标准，结合国情，从需求出发，按系统条件和功能将我国列控系统划分为0～4个等级。4CTCS-0～4级CTCS-0：为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。CTCS-1：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，适用于160km/h以下的线路区段。CTCS-2：采用轨道电路+应答器传输列控信息，适用提速线、客运专线。CTCS-3：采用无线通信（GSM-R）传输列控信息并采用轨道电路检查列车占用，适用于提速干线、高速客运专线。CTCS-4：完全基于无线通信（GSM-R）的列控系统。5CTCS-2级列控系统6系统总体描述•CTCS-2级列控系统是基于轨道电路+点式应答器传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统（以下简称列控系统）。系统主要由地面列控中心、轨道电路、应答器、车载设备等构成。•地面列控中心根据进路状态、线路参数、限速命令等产生进路及限速等相关控车信息，通过轨道电路、有源应答器传送给列车。•采用ZPW-2000（UM）系列轨道电路，完成列车占用检测，并作为连续信息传输媒介连续向列车传送轨道信息。•采用的应答器应设于各进站信号、出站信号、区间适当位置及特殊地点，向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速信息等。•列控车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、限速信息及有关动车组信息生成控制速度和目标距离模式曲线，监控列车安全运行。7系统技术特点•适应最高列车运行速度：200km/h～300km/h•列车最小追踪间隔时间：3分钟•列车安全监控模式：连续速度模式曲线•驾驶模式：设备制动优先模式•闭塞方式：固定闭塞•轨道用检查：ZPW-2000系列轨道电路•列车定位：应答器、轨道电路•地车信息传输媒介：轨道电路+应答器•地车信息传输控制：地面列控中心•系统兼容性：与我国既有铁路信号系统兼容8系统基本功能防止列车无行车许可的运行。防止列车超速运行。–防止列车超过进路允许速度；–防止列车超过线路结构规定的速度；–防止列车超过动车组构造速度；–防止列车超过限速及紧急限速。防止列车溜逸。列车停车后自动启动防止列车溜逸功能，列车继续运行前由机车乘务员人工解除该功能。9系统工作原理图标说明：车站联锁有源应答器无源应答器HUULULL2L3L4L5ZPW2000轨道电路码发送CTCS2的行车许可列控中心道岔、信号机应答器、轨道电路列控中心车站联锁道岔、信号机应答器、轨道电路列控中心轨道电路CTC10基本工作模式①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（轨道电路信息、应答器信息、列车数据）时，列控车载设备生成目标距离模式曲线，并能通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。②部分监控模式（PS）：列控车载设备可接收到轨道电路允许行车信息，但线路数据缺损时，列控车载设备产生固定限制速度，控制列车运行。③目视行车模式(OS)：列控车载设备显示禁止信号列车停车后，根据行车管理办法（含调度命令），司机经操作后，列控车载设备生成固定限制速度20km/h。④调车模式(SH)：车列进行调车作业时，司机经操作后，转为调车模式，列控车载设备生成调车限制速度，控制车列运行。牵引运行时，限制速度40km/h；推进运行时，限制速度30km/h。⑤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，列控车载设备正常工作时应能够监测隔离开关状态。⑥待机模式(SB)：列控车载设备上电执行自检和外部设备测试后自动处于待机模式，列控车载设备可正常接收轨道电路及应答器信息，同时无条件触发制动。11系统设备结构人机接口地面应答器TCR天线BTM天线记录器制动接口BTMTCR车载计算机CTC机列控中心车站联锁轨道电路LEU调度集中（CTC）动车组12CTCS-2级列控系统地面设备13地面列控中心-功能及结构•各车站、区间轨道电路中继站处设置地面列控中心。•根据列车占用轨道区段及车站进路状态，控制轨道电路的低频信息编码，并控制站内及区间轨道电路发送方向。•完成区间信号机点灯控制，无岔站信号及进路控制，区间运行方向与闭塞控制。•存储应答器报文,并根据限速命令、车站进路状态，调用相应报文，通过LEU传至有源应答器。列控中心应满足对多个LEU进行控制的要求。•采用2乘2取2硬件安全冗余结构的计算机系统，符合高安全、高可靠、高可用的要求。14地面列控中心-接口关系图车站列控中心计算机联锁下位机QCTC自律机CTC调度中心PLEU有源应答器S轨道电路TUP口：调度命令、限速接收，执行情况信息反馈，轨道电路占用/空闲信息和区间信号机状态Q口：进路相关信息、区间闭塞和方向条件信息，部分站联条件信息S口：LEU控制R口：设备状态信息T口：轨道电路占用/空闲信息、轨道电路低频编码信息U口：站间安全信息V口：信号点灯控制(可选)W口:在线测试车站中继站在线测试端口计算机联锁上位机STMBTM车载ATPLEU有源应答器S轨道电路T微机监测RSTMBTM车载ATP车站列控中心在线测试端口控制无岔车站的中继站LEU有源应答器S轨道电路T微机监测RSTMBTM车载ATP车站列控中心在线测试端口CTC自律机CTC调度中心UP微机监测R区间信号机(无岔站信号机)VRBC区间信号机V信号机VRBC轨道电路-作用及信息•采用ZPW-2000轨道电路，用于:–列车轨道占用检查；–列车完整性检查；–地→车间连续信息传输媒介。•轨道电路提供追踪或进路信息：–L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU–L5-L4-L3-L2-L-LU-U2-UU–L5-L4-L3-L2-L-LU-U2S-UUS16ZPW-2000轨道电路•ZPW-2000轨道电路是我国铁路引进国外先进技术、消化、吸收、再创新的典范，具有完全自主知识产权，共获得9项国家技术专利，被确定为我国铁路发展的统一制式。•为既有线提速和客运专线铁路列控系统提供了基础安全设备，推动了铁路列车控制系统技术的进步，是我国铁路自动闭塞系统发展的里程碑。•系统在关键技术上有重大突破，安全技术和传输性能达到国际领先水平。17ZPW-2000-技术特点•ZPW-2000轨道电路为调谐式无绝缘轨道电路,中心载频采用1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz，共有18个低频信息。•ZPW-2000轨道电路解决了调谐式轨道电路四大安全技术难题，实现列车无盲点占用检查、全程断轨检查、关键设备故障的安全防护及拍频干扰防护，消除了安全隐患；•采用全新的传输设计，大幅度延长了轨道电路长度和车站控制范围，轨道电路达1500m，比国外同类系统提高67%，车站控制范围20km，比同类系统增加33%；•运用创新的冗余方式，在不增加设备的条件下，系统平均无故障工作时间提高了2个数量级；•革新了电缆运用方式，同步开发和运用新型内屏蔽数字信号电缆，工程投资大幅度降低，较进口设备低25.7%。创新的冗余方式在不增加投资的条件下大大提升了系统的可靠性。18应答器-设备19应答器-设置及作用•区间闭塞分区入口处设置由2个以上无源应答器组成的应答器组,提供列车运行前方一定距离内的线路参数及定位信息。•进站信号机处设置由一个有源应答器和无源应答器组成的应答器组，提供接车进路参数及临时限速信息。•出站信号机或出站口处设置由一个有源应答器和无源应答器组成的应答器组，提供前方一定距离内的临时限速、线路参数、绝对停车等信息。•根据需要设置特殊用途的无源应答器组,用于级间转换、自动过分相等作用。20应答器-技术规格•参照ETCS相关技术规范，我国制定了CTCS系统应答器设备技术规格、编译码方式。•参照ETCS报文定义，我国制定了CTCS系统应答器报文定义。•已引进法国阿尔斯通公司、德国西门子公司欧标应答器设备，并实现国产化。21地面电子单元（LEU）•从地面列控中心接收报文–通过RS485/422串行接口•向有源应答器发送报文–通过专用电缆（LEU置于室内，电缆最大长度2.5km）•检测外部电缆状态–断线、短路•记录状态信息–向地面列控中心提供维护数据22CTCS-2级列控系统建设23标准体系建设•为确保CTCS-2级列控系统顺利实施，必须首先建立完善的标准体系。•经过近5年的努力，CTCS-2级列控系统标准体系已基本形成。形成统一标准包括：-功能需求、系统需求等方面标准规范；-列控中心、轨道电路、应答器、车载等关键设备标准规范；-工程设计、施工安装、测试验收等方面标准规范；-运营使用、运营维护等等方面标准规范。24关键设备及相关设备•CTCS-2级列控系统关键设备包括：−地面列控中心：已自主开发研制完成，并投入使用；−轨道电路：已自主开发研制完成，并投入使用；−应答器：引进国外成熟设备，并已实现国产化；−车载设备：引进国外成熟设备，并已实现国产化。•CTCS-2级列控系统相关设备包括：-车站联锁：采用国内成熟设备；-调度集中：采用国内成熟设备；-信号监测：采用国内成熟设备。25结束语CTCS-2级列控系统技术体系和标准体系具有中国特色和自主知识产权，通过各项试验和运行检查，以及第六大提速一次性完成延展里程6000余公里的工程实践，全面验证了CTCS-2列控技术路线和技术体系的正确性，控车模式的先进性，动车组运行速度200~250km/h、追踪间隔5min的适应性，以及各类型列车高密度混合运输、跨交路运行和互联互通的兼容性，为客运专线建设奠定了坚实的基础，创造了很好的社会、技术和经济效益。这是中国的既有线提速技术、列车运行控制技术达到了世界先进水平的重要标志之一。26谢谢！请提出宝贵意见！