欧洲铁路信号系统概况
GSM-R概述
出的专用系统，它基于GSM并在功能上有所超
越，是成熟的技术 。 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概述
GSM与GSM-R的联系和区别
名词缩写
GSM（ Global System For Mobile Communications） 全球移动通信系统 GSM-R（GSM for Railway） 全球铁路移动通信系统
GSM-R概述
三、 GSM-R原理 1、面状覆盖
蜂窝思想:
诞生于20 世纪60 年代末，它是用许多小功率的发射 机来代替单个的大功率发射机，每个小覆盖区域只提 供服务范围内的一小部分覆盖。给相邻的基站分配不 同的信道，以避免临近小区间的干扰。将网络中的所 有小区分成若干簇，在不同的簇内使用相同的信道资 源。
GSM1800 1710 ~ 1785
GSM1900 1850~1910
1805 ~ 1880 2 ×75
1930~1990 2 ×60
95
80
374
299
GSM-R概述
频道间隔
每载频占200 KHz带宽，采用TDMA，含8个物理信道
频道配置
GSM900MHz频段：
fu(n)=890.2MHz+(n-1)*0.2MHz
GSM-R概述
GSM与GSM-R的工作频段
工作频段
GSM系统 GSM900 上行/ MHz 890 ~ 915 下行/ MHz 935 ~ 960 925 ~ 960 带宽/ MHz 2 ×25 2 ×35 双工间隔/ MHz 45 45 双工信道 数 124 174
GSM900E 880 ~ 915
二、为什么要建设GSM-R?
铁路信号系统的发展与展望
无线通信技术
无线通信技术在铁路信号系统中发挥 着重要作用，用于列车控制、调度指 挥、车站作业和旅客服务等多个方面 。
无线通信技术的发展使得铁路信号系 统能够实现快速、可靠和实时的信息 传输，提高了系统的可靠性和安全性 。
人工智能与机器学习在铁路信号系统中的应用
人工智能和机器学习技术在铁路信号系统中的应用正在逐渐普及，例如用于故障诊断、预测维护和智 能调度等方面。
信号设备国产化
中国铁路积极推动信号设备国产 化，自主研发了一系列具有自主 知识产权的信号设备，提高了信 号系统的可靠性和安全性。
国际铁路组织在铁路信号系统发展中的贡献与经验
国际铁路联盟（UIC）
UIC致力于推动全球铁路信号系统的标准化和互通性，促进各国铁路信号系统的协调发展 。
欧洲铁路交通管理（ERTMS）
简单机械装置
随着铁路运输的发展，开始出现了一 些简单的机械装置，如转辙器和道岔 控制器等，用于控制列车运行。
机械信号阶段
机械信号系统
机械信号系统开始出现，通过机械方式显示列车信号，如臂板信号机等。
列车运行监控
机械信号系统开始配备列车运行监控设备，能够对列车进行追踪和记录。
电气化信号阶段
电气化信号系统
铁路信号系统的发展 与展望
contents
目录
• 铁路信号系统概述 • 铁路信号系统的发展历程 • 铁路信号系统的技术进步 • 铁路信号系统的未来展望 • 新一代铁路信号系统的实践与探索
01
铁路信号系统概述
定义与功能
定义
铁路信号系统是用于指挥列车运 行、保证行车安全、提高运输效 率的重要设施。
05
新一代铁路信号系统的 实践与探索
中国铁路信号系统的现代化进程
CTCS-2列控系统
8
中国列车运行控制系统-CTCS
铁道部ห้องสมุดไป่ตู้002年开始立项对ETCS技术规范进 行研究，提出发展CTCS的战略目标。
2004年铁道部发布了“CTCS技术规范总 则”、“CTCS-2技术条件”等规范文件。
使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。它根据列车占用情况及进路状态向 所管辖列车发出行车许可和列车控制信息。所使用的安全数据通道不能用于话音通 信。
无线通信（GSM-R）地面设备
作为系统信息传输平台完成地－车间大容量的信息交换。
点式设备
主要提供列车定位信息。
轨道电路
主要用于列车占用检测及列车完整性检查。
车载安全计算机 对列车运行控制信息进行综合处理，生成 目标距离模式曲线，控制列车按命令运行 。
人机接口 车载设备与机车乘务员交互的接口。
CTCS-4级
CTCS 4级是基于无线传输信息的列车运行 控制系统；CTCS 4级面向高速新线或特殊线路 ，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或 移动闭塞；CTCS 4级由RBC和车载验证系统 共同完成列车定位和列车完整性检查；CTCS 4 级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信 号行车。
CTCS-2系统
28
CTCS-2系统总体设计原则
在我国既有成熟信号系统技术设备基础上（如:自动闭塞、机车信号、 车站联锁、调度集中等），通过适当增加其它信号设备（如：应答器、列控 车载设备），构成具有先进连续速度控制功能并符合国际列控系 统功能需求规范（ETCS）的列控系统。
ETCS系统概述及介绍
ETCS系统概述及介绍ETCS 是ERTMS系统(European Rail Traffic Management System)的组成部分，该系统是对leagacy train protection systems 的替换且被设计用来代替当前欧洲铁路存在的许多不兼容的安全系统，该标准已经被许多欧洲以外的国家接受并应用。
从技术上讲是PTC（positive tran conteol列车只被只允许正向移动）系统的一种。
ETCS系统使用标准额轨旁设备和统一的列车驾驶室，在其先进的运行方式中，所有的线路信息都通过无线方式传输到驾驶室，无需司机瞭望信号，这为远期的自动驾驶打下基础。
由于ETCS在很多方面是由软件实现，所以使用了一些软件技术的术语。
版本信息被称为系统需求规范（system requirements specifications SRS）。
这是一系列文件，并且每个文件都有不同的版本控制（versioning），其中主版本就叫基线basline（BL）.ETCS系统最早有欧盟提出，主要是结局90年代起各国发展的高速列车的互操作性问题，ETCS规范作为参考已经成为控制系统TSI(Techical Specification for Interoperability)铁路方面的一部分，该项目由European Union Agency for Railways管理。
考虑到待替换的列车防护系统业务量不多，该系统的部署已经放缓；尤其是德国和法国已经在主要线路部署了先进的列车防护系统。
由于天然的功能需求，ERTMS和ETCS系统必然是部分位于轨旁，部分位于车上。
这里定义两个子系统：车载子系统和轨旁（地面）子系统。
轨旁子系统依赖于应用等级，可以分为如下组成：1.应答器；2.线路电子单元；3.无线通信网络GSM-R;4.无线闭塞单元RBC;5.Euroloop6.Radio infill unit7.Key Management Centre - KMS8.Public Key Infrastructure - PKI应答器应答器是向车载设备传输通信数据的设备，应答器基于现有的欧标；应答器提供上行链接，也就是说可能的由地到车的信息。
ERTMS——欧洲铁路运输管理系统的概述
ERTMS——欧洲铁路运输管理系统的概述摘要：ERTMS是 "欧洲铁路交通管理系统 "的缩写，是欧洲列车自动保护系统（ATP）以及指挥和控制系统的标准。
它在欧洲创建了一个可互操作的铁路系统，使其更有效、更安全。
ERTMS的主要目标是促进欧盟列车的互操作性。
它的目的是大大加强安全，提高火车运输的效率，加强欧洲铁路运输的跨境互操作性。
这是通过用一个新的欧洲范围内的列车控制和指挥系统的标准取代以前的国家信号设备和操作程序来实现的。
关键词：ERTMS——欧洲铁路运输管理系统、轨道系统、功能规范一、ERTMS背景介绍ERTMS（"欧洲铁路交通管理系统"）是欧盟正在实施的一个重大工业项目，这个项目将使铁路运输更加安全和更具竞争力。
在过去几年中，ERTMS已经成为谈论欧洲铁路的一个趋势性话题。
但它到底是什么，其目标是什么？ERTMS是 "欧洲铁路交通管理系统 "的缩写，是欧洲列车自动保护系统（ATP）以及指挥和控制系统的标准。
它在欧洲创建了一个可互操作的铁路系统，使之更有效、更安全。
它有助于使成员国之间的铁路运营更加容易，是单一欧洲铁路区的一个重要组成部分。
ERTMS同时还是一个安全系统，强制列车遵守速度限制和信号状态。
由于其性质和所需的功能，目前该系统部分安装在轨道，部分安装在车上。
在谈论ERTMS时，我们主要谈及两个系统，分别是ETCS和GSM-R。
ETCS（欧洲列车控制系统）是一个列车控制标准，基于车内设备，能够监督列车的运动，并根据每个线路段的允许速度进行控制，同时计算和监督列车的最大速度。
信息从轨道的ETCS设备（平衡器或无线电）接收，取决于操作级别。
司机的反应被持续监控，如果有必要，紧急刹车将被控制。
这个全面的ATP（列车自动保护系统）的目标是不断监测列车速度，并将其与轨道信号发送的最大值进行比较，车载和轨道间所需的通信将通过平衡器（这就是所谓的操作级别1）或GSM-R无线电连接（操作级别2）来提供；GSM-R（全球移动通信系统-铁路）是第二个ERTMS系统，是欧洲铁路运营的无线电通信标准。
欧洲铁路运输管理系统ERTMS_21世纪的全球解决方案_上_
*铁道部高速办 副研究员,100844 北京国外参考资料欧洲铁路运输管理系统ERTMS——21世纪的全球解决方案(上)卢乃宽 编译*摘要:欧洲铁路运输管理系统(ERTM S )和欧洲列车控制系统(ETCS ),是欧盟委员会和国际铁路联盟为实现全欧洲3万km 高速铁路网互联运输,组织开发的新型管理和信号系统。
它采用基于通信的列车控制技术,用一套系统统一了全欧洲的信号标准,实现了高速动车组的跨国运营。
目前,欧洲有8个国家的铁路部门在进行现场试验,10个国家签署了商务合同。
现代通信与传统信号相结合的技术减少了现场设备数量,降低了投资和维护成本。
因此,铁路部门对该项技术的关注已经超越了欧洲联盟最初开发的目的,一些国家的铁路准备将该项技术应用到既有线和运输密度较低的线路,以降低运输成本。
关键词:运输 管理 欧洲 过去10年里,欧洲各国政府努力创造条件,使火车能够在欧洲境内穿越国境时实现互通运营。
但迄今为止,在各国的铁路网上,仍然延用现有的信号制式管理列车的运营。
列车运行控制系统多达10余种(图1),跨国境运营的列车最多装备6种不同的控制系统。
当列车穿过边境,抵达另一个国家时,必须停下来切换运行控制系统的标准。
由于每种系统价格昂贵,使得列车运营及维护费用上升。
为了改善信号制式互不兼容的状况,在全欧洲范围内创立一个既可以兼容现有信号体制、又可以在各国统一推广使用的铁路信号标准,保证各国的列车在欧洲铁路网内的互通运营,必须开发研究一种新型的列车控制系统。
1989年12月欧洲运输部长会议作出决定,就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。
国际铁路联盟开始组织专题项目,分析与信号和列车控制有关的问题,欧洲铁路运输管理系统(Europea n Rail Traffic Manag ement Sy stem ,简称为ERTM S)项目由此诞生。
1990年末,国际铁路联盟成立了铁路专家组,研究开发欧洲列车控制系统的需求。
应用于欧洲铁路通信系统的GSM-R
１．欧洲铁路无线系统选择了ＧＳＭ－ＲＧＳＭ－Ｒ（ＧＳＭ铁路）是一种基于目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统ＧＳＭ平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，ＧＳＭ－Ｒ完全汲取了ＧＳＭ十多年来的发展成果，又专门针对铁路各种不同的需求开发了许多功能。
从集群通信的角度来看，ＧＳＭ－Ｒ是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。
利用ＧＳＭ－Ｒ平台的数字传输能力，能传输列车诊断数据，提供货运信息，车载旅客信息服务和其他增值服务等。
ＧＳＭ－Ｒ能满足列车运行速度为０－５００ｋｍ／小时的无线通信要求，安全性好。
ＧＳＭ－Ｒ可作为信号及列控系统的良好传输平台，正在试验中的ＥＴＣＳ欧洲列车控制系统（也称ＦＺＢ）和另一种用于１６０公里以下的低成本的列车控制系统（ＦＦＢ），都是将ＧＳＭ－Ｒ作为传输平台。
ＧＳＭ－Ｒ是采用公开标准的系统，１９９２年欧洲铁路通信标准机构（ＥＩＲＥＮＥ）就开始了怎样将公共ＧＳＭ平台移植为铁路应用的研究，旨在寻找一种能满足未来铁路无线通信需求的、先进的、数字式通信系统，用来取代目前各种落后的、不同制式的模拟系统。
欧洲铁路通信标准机构（ＥＩＲＥＮＥ）在１９９５年完成了对频率的选择，１９９７年开始在法国、德国和意大利建立了３个试验网，进行了大量的系统验证试验，试验结果表明ＧＳＭ－Ｒ能完全满足欧洲铁路部门对于铁路无线通信提出的规范和要求。
目前已有３２个欧洲铁路组织在采用ＧＳＭ－Ｒ谅解备忘录上签字，这意味着这些铁路组织将实施ＧＳＭ－Ｒ。
ＧＳＭ－Ｒ针对铁路通信的特点，在公共ＧＳＭ平台上开发了能满足铁路特殊需求的功能，并已将其标准化。
如用于无线列调的依据位置的寻址功能和根据功能号的寻址功能，用于应急通信用的小区语音广播功能，用户优先级功能及用于调车编组用的语音组呼功能等等。
这些标准化的功能已被欧洲通信标准化组织（ＥＴＳＬ）列入ＧＳＭｐｈａｓｅ２＋中。
欧洲铁路通信系统的发展
１ 开发列车内部的应用 不用 关心数据的采集和发送 因为这些都 由 ＴＣＮ 自动完成 实现真正的分布式
控制 ２ ＴＣＮ 定义了车载设备和网络
的标准接口 能够支持来自欧洲不同 国家和厂商的车载设备 并且能够实 现这些设备间的互联互通与相互操 作 以及对各种设备的监控和故障 诊断
将着重发展铁路信息方面的标准化和 用提供通信服务
互操作性 其主要目标是
１ 支持列车内车
辆和设备级的互操作
性 减少列车车辆的损
耗 形成开放的 综合
的铁路设备市场
２ 提高对旅客的
服务质量和列车旅行舒
适程度 并开发新的增
值业务 使之更具有竞
争力 增加铁路交通运
图 １ ＴＲＡＩＮＣＯＭ 的车 － 地通信系统框架
术 全面地制定和发展铁路领域的信 面应用服务设施 通信服务器 应用
息化应用 在 Ｔ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ Ｃ Ｏ Ｍ 系统平台 服务器 域名服务器等 实现通信和
之上 提供对车载设备的远程实时监 提供应用服务 其构成见图 １
控和访问 以及列车动态旅客信息和
这个车 － 地通信系统将作为基础
机车互操作性的相关应用 这个工程 的通信平台 为上层不同的设备和应
图 ２ 智能铁路交通基本结构要素 图 ３ 动态旅客信息系统
４ 结束语
欧洲发展铁路通信系统方 面的工作 主要涉及到以下几 个部分
１ 开发或引进符合铁路特 点的 先进的通信和信息技术 服务于铁路运输 如 Ｔ Ｃ Ｎ ， Ｇ Ｓ Ｍ － Ｒ
２ 基于这些先进的通信和信息 技术 建立标准的 开放的铁路通信 系统平台 服务于上层不同的铁路业 务应用
３ ８ 中国铁路 ８／２００５