CTCS-3级列控系统概述
C3系统及系统测试介绍
轨道电路
LEU
应答器
CTCS-3级列控系统主要技术原则
1.CTCS-3级列控系统满足运营速度350km/h、最小追
踪间隔3分钟的要求。
2.CTCS-3级列控系统满足正向按自动闭塞追踪运行，
反向按自动站间闭塞运行的要求。
应答器信息接 收模块
应答器信息 接收模块
应答器天线
CAU
CAU
应答器天线
通用加 密单元
通信接 口单元
安全数字 接口
测速单元1
测速单元2
轨道电路 信息接收 单元
轨道电路 信息接收 单元
PG
PG
PUC
PUC
PUC
PUC
雷达
速度传感器
轨道电路接收天线
14
CTCS-3级列控系统构成－ATP实物
外围设备
PUC:轨道电路接收天线
CTCS-3级列车运行控制系统 及系统测试介绍
2010.08
1
主要内容
一、CTCS-3级列控系统概述 二、CTCS-3级列控系统构成 三、CTCS-3级列控系统实验室 四、实验室测试与联调联试 五、系统集成测试演示
2
一、CTCS-3级列控系统概述
3
CTCS-3级列控系统概述
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，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，同时 具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。
缩写定义：
CTCS：中国列车运行控制系统 CTC： 调度集中系统 RBC： 无线闭塞中心 TSRs：临时限速服务器 TCC： 列控中心 车载安全计算机 CBI： 计算机联锁系统 人机交互界面 车载无线终端 CSM： 信号集中监测 LEU： 轨道电路接收天线 地面电子单元 ATP： 列车超速防护系统 DMI： 司机车载设备接口 BTM： 应答器传输模块 TCR： 轨道电路信息读取器 应答器天线 测速传感器 4 MT： 移动终端（GSM-R）
CTCS-3概述
动画演示
CTCS-3级列控系统动画演示
CTCS-3级列控系统控车模式
无线 闭塞中心
中央 联锁设备
区域联锁 列控中心
道岔、 应答器、 信号机 轨道电路
ETCS2的 无线命令
300km/h动车组 按CTCS3的无线命令
运行
CTC
列控中心
轨道电路
列车速度防护曲线
图标说明：
有源应答器 无源应答器
中央 联锁设备
信号监测 数据通信以太网
信号安全数据网
二层交换机R
CBI
车站 TCC
二层交换机L
二层交换机R
中继站 TCC
二层交换机L
中继器
右侧光缆 左侧光缆
中继器
二层交换机R
中继站 TCC
二层交换机L
二层交换机R
CBI
车站 TCC
二层交换机L
中继器
中继器
二层交换机R
中继站 TCC
二层交换机L
二层交换机R
中继站 TCC
（4）安全防护距离
➢ 根据客运专线股道有效长度650m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60m、区 间110m的范围内。
工程设计原则
（5）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 区入口处、级间转换分界、RBC切换点等地点设置应答器。
TRAU
GSM-R室内设备 BSC OTE
BTS OTE
场强门限
BTS OTE
GSM-R 场强覆盖
GSM-R 轨旁设备
BTS
BTS
OTE
OTE
GSM-R 移动终端
列控 车载设备
CTCS-3列控系统及车载设备介绍~资料
图例 停车标志牌 无源应答器 有源应答器
CTCS-3级列控系统总体结构包括：地面设备、车载设备、GSM-R无线 通信网络、信号数据传输网络四部分。
CTCS-3列控系统介绍—主要技术原则
（1）CTCS-3级列控系统满足运营速度 350km/h、最小
追踪间隔3分钟的要求。
（2）CTCS-3级列控系统满足正向按自动闭塞追踪运行，
GSM-R 无线网络
调度中心 CTC
无线闭塞中心 RBC
列控中心
车站联锁
ZPW 2000 轨道电路 轨道电路
LEU LEU
地面应答器
CTCS-3列控系统介绍—系统总体结构
车 载 设 备
司机操纵台及常用制动接口 输入 接口 输出 接口 车载安全计算机 C3 控制单元 C2 控制单元 MVB 车载安全计算机 C2 控制单元 C3 控制单元 测速 单元 轨道电路信 息接收单元 应答器信息 接收模块
CTC车站 自律分机
车站 列控中心
微机 监测
中继站 列控中心
微机 监测 信号集中监测数据通信以太网
微机 监测
车站 列控中心
CTC车站 自律分机
车站 联锁
列控中心安全数据通信局域网 信号安全数据通信以太网 调度集中数据通信以太网
CTC
行调台 维修 中心 其他 调度台 综合 维修台
TSR
临时限速服 务器
PG
GSM-R 电台
DMI
DMI MVB 列车转换网关
测速模块 测速 单元
紧急制动接口
无线通信模块 通信 接口 单元 通用 加密 单元
Profibus RS-485
记录器 应答器信息 接收模块 CAU 轨道电路信 息接收单元
C3列控系统介绍
CTCS-3级列控系统介绍2008年9月目录一、CTCS-3级列控系统的系统结构 (2)1系统概述 (2)2系统结构 (3)2.1CTCS-3级列控系统总体结构图 (3)2.2CTCS-3级列控系统地面设备总体结构图 (4)2.3CTCS-3级列控系统车载设备总体结构图 (5)3系统设备组成及功能描述 (1)3.1列控车载设备 (1)3.2RBC (7)3.3GSM-R通信网络 (8)3.4信号数据传输网络 (8)3.5TCC (9)3.6轨道电路 (9)3.7应答器与LEU (9)3.8车站联锁 (10)3.9临时限速服务器及操作终端 (10)3.10CTC (10)3.11信号集中监测 (10)3.12信号电源 (10)二、CTCS-3级列控系统运营需求 (11)1主要技术原则 (11)2主要工作模式 (12)2.1完全监控模式（FS） (12)2.2目视行车模式（OS） (12)2.3引导模式（CO） (12)2.4调车模式（SH） (13)2.5隔离模式（IS） (13)2.6待机模式（SB） (13)2.7休眠模式（SL） (13)2.8部分监控模式（PS） (13)2.9机车信号模式（CS） (14)2.10模式转换 (15)3主要运营场景 (17)3.1注册与启动 (17)3.2注销 (18)3.3进出动车段 (19)3.4等级转换 (20)一、CTCS-3级列控系统的系统结构1系统概述CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。
地面设备由RBC、TCC、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器（含LEU）、GSM-R通信接口设备等组成；车载设备由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信单元（RTU）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录单元（JRU/DRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等组成。
RBC根据轨道电路、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。
CTCS-3级列控车载系统介绍
三、车载系统体系结构
CTCS-3车载设备的结构是基于2X2取2的结构。 每个安全模块（例如ERTMS/EVC模块、BTM模块、 TMM模块、CTCS2模块）均按照2X2取2的结构设 计和实施。 每个安全模块组成一个故障安全区 为了保证可用性，ALA机柜包含2套独立的安全模 块 每个安全模块均由主模块和备有模块组成
2018/8/2 22
车载系统构成
车载机柜：包含ALA机柜及相关子系统 ALA机柜：包含EVC、RIM, TMM,和CTCS单元模块 1、EVC：执行CTCS-3逻辑功能的安全计算机； 2、TMM：实现列车的接口及转速转矩功能； 3、RIM：通过移动终端与无线网络连接 4、C2单元：实现CTCS2逻辑功能，同时与DMI、 CTCS2传感器接口并处理轨道电路信息
2018/8/2 18
紧急停车区域
如果紧急停车区域处于激活状态，联锁装 置会向RBC发送报告。 紧急停车区域可以是无条件的，也可以是 有条件的。如果是无条件，RBC会向每一 列到达那里的列车发送紧急停车消息。如 果是有条件的，只有接近该区域的列车才 会收到紧急信息。已经到达那里的列车应 该离开该区域（可能是隧道内起火或出现 烟气）。
Odometric sensors
antenna
antenna
2018/8/2
25
车载系统构成
Diagnostic & Configuration Interface Micro A Micro B RS232
GSM-R MT
RS232 Igsm V24
ALA SSB
ALM
(ATC Logic Module)
CTCS-3级列控系统主控制单元可靠性分析
03
主控制单元可靠性分析方法
可靠性模型
故障树模型
01
通过建立故障树，分析主控制单元的故障模式和影响，确定关
键部件和薄弱环节。
可靠性框图模型
02
利用可靠性框图描述主控制单元各组成部分之间的逻辑关系，
评估整体可靠性。
马尔科夫模型
03
通过建立马尔科夫状态转移模型，预测主控制单元在不同工作
状态下的可靠性表现。
安全性与可用性
进一步研究主控制单元的安全性 和可用性，确保其在各种情况下
都能够安全、可靠地运行。
THANKS
感谢观看
未来研究方向与展望
技术升级与改进
随着技术的不断进步，未来可以 对主控制单元进行技术升级和改
进，以提高其可靠性和性能。
智能化与自动化
研究如何将智能化和自动化技 术应用于主控制单元，实现更 高效、准确的控制和管理。
多系统融合与协同
研究如何将CTCS-3级列控系统与其 他相关系统进行融合和协同，以实 现更优化的系统性能和可靠性。
目的和意义
分析主控制单元的可 靠性对于列车运行安 全和效率的影响。
阐述本研究的理论和 实践意义，以及对于 相关领域研究的推动 作用。
探讨提高主控制单元 可靠性的必要性和紧 迫性。
02
CTCS-3级列控系统概述
系统组成与功能
系统组成
CTCS-3级列控系统由轨道电路、 应答器、列车控制中心（TCC）、 无线通信网络、车载设备等部分组 成。
系统功能
CTCS-3级列控系统具备列车运行 控制、列车追踪、车次号自动校 核、列车限速管理、自动停车等 功能。
主控制单元的定位与作用
定位
主控制单元是CTCS-3级列控系统的 核心组成部分，负责实现列车运行控 制的核心功能。
CTCS-3列控系统介绍
CTCS-3级列控系统的分析与研究20100175 李洪赭摘要:CTCS一级列控系统是我国通过自主创新建成的具有自主知识产权的列车运行控制系统，凝结了我国铁道部、高校、科研院所和骨干企业群策群力的智慧结晶。
通过对国外列车控制系统发展现状及我国列控系统发展历程的介绍，阐述了我国CTCS一级列控系统研究的必要性及技术方向的选择;说明了我国CTCS一级列控系统的技术特点;同时还对CTCS一级列控系统结构及主要设备的功能作了简要介绍，并总结了系统研发的主要创新成果。
关键词:高速铁路;CTCS一级列控系统;控制模式CTCS一级列控系统是中国列车运行控制系统((Chinese Train Control System)简称CTCS)的重要组成部分，基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输，无线闭塞中心(RBC)生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，满足动车组运营速度350 km /h和最小追踪间隔3 min的要求，并具备CTCS-2级列控系统功能，满族200-250 km /h动车组跨线运行要求。
依托武广、郑西和广深港高速铁路的建设，铁道部成立了C3技术攻关组，组织开展CTCS 3级列控系统的攻关研究工作。
通过自主创新，经过两年多的努力，武广、郑西高速铁路己分别于2009年12月26日和2010年2月6日投入商业运营。
CTCS 3级列控系统的攻关工作在标准规范、车载和RBC等关键设备、CTCS 3级列控系统的测试验证、系统评估、GSM-R系统承载列控信息传输等方面取得了一大批创新成果，初步建成具有完全自主知识产权的CTCS一级列控系统技术标准体系和技术平台。
一、国外列控系统发展概况自1964年日本铁路新干线开始运营时速210 km高速列车以来，高速铁路的高安全、高可靠、高效率、高舒适等特点已引起世界铁路运输界的高度重视，德国、法国、意大利等发达国家也相继结合本国国情发展自己的高速铁路。
CTCS-3级列控系统概述
轨道电路天线
雷达传感器
GSM-R 无线网络
无线闭塞中心 （RBC）
调度集中 CTC
TSR服务器
列控中心 LEU
车站联锁
ZPW-2000 轨道电路
应答器
列控系统 地面设备
CTCS体系结构
武汉高速铁路 职业技能训练段
❖ 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。
铁路运输管理层
列控中心
车站联锁
LEU
轨Z轨P道W道电2电0路0路0
地面应答器
车载设备组成
武汉高速铁路 职业技能训练段
车载安全计算机 轨道电路接收单元STM 应答器BTM 测速测距单元 记录单元 接口单元 人机显示界面DMI 列车运行监控记录装置LKJ 外围设备：应答器天线、轨道电路天线、车轮速度传感器用于 CTCS2、TVM秦沈线的连续传输传感器和CTCS0/1级的连续传输传 感器等
一、系统背景——C3系统构建职武业汉技高能速训铁练路段
一、系统背景——用户需求
武汉高速铁路 职业技能训练段
CTCS-3级列控系统概述
目录武汉高速铁路 职业技能训练段
CTCS 3级
武汉高速铁路 职业技能训练段
CTCS 3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系 统；CTCS 3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚 拟自动闭塞；CTCS 3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员 凭车载信号行车。
轨道电路
主要用于列车占用检测及列车完整性检查。
(2) 车载子系统组成
无线通信（GSM-R）车载设备 作为系统信息传输平台完成车－地间大容量的信息交换。
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车车车
车车车车车车车
C3 车车车车
C2 车车车车
车车车车车 车车车车车 车车车车 车车车车车
MVB
Profibus RS-485
车车车车车车车
.
17
二、C3系统技术方案——系统构成
在CTCS-2级列控系统的基础上，地面增加RBC设备，车载设
备增加GSM-R无线电台和信息接收模块，实现基于GSM-R
无线网络的双向信息传输，构成CTCS-3级列控系统，用于
300-350km/h客运专线和高速铁路。
GSM-R 无线网络
调度集中 CTC
无线闭塞中心 （RBC）
由主体机车信号和安全型运行监 控记录装置组成。
由通用机车信号和运行监控记录 装置构成。既有线现状 。
8
一、系统背景——中国列车运行控制系统
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9
一、系统概述——C3系统列控技术平台
➢ 基本原则和指导思想：按照全路一张网的原则规划列控系统的技术平台； 技术平台要实现300-350km/h客运专线、200-250km/h新建铁路和既有 提速线路的互联互通；列控技术平台的确定考虑技术的先进成熟、经济实用、 可靠。 ➢ 列车控制系统是高速铁路的关键技术之一，是铁路运营的安全保障。 在 我国300km/h及以上客运专线上选用CTCS3(CTCS3/CTCS2)列控系统作为 全路统一技术平台体系，其中CTCS3列控系统保证高速动车组的运行安全， CTCS2列控系统用来兼容既有动车组上线运行，并作为CTCS3列控系统的后 备系统； ➢ 通过集成创新和对引进技术的消化吸收实现系统集成再创新，建立符合中 国国情路情的、具有自主知识产权的、世界一流水平的高速铁路列车控制技 术体系。
天线。
➢ RBC向列车提供行车许可。
列控中心
➢ 车息地 传实 输现 。连续、双向、大容量、唯一通信G信SM模-块R无及线天线轨
➢ 使用临时限速服务器管理临时限速临，
道
限速灵活设置，实现任意位置、长度和
电 路
应 答 器
数量的临RB时C为限CT速CS设-3 置。
提供行车许可
TSRS CTC
车站联锁
道 岔
TSR服务器
列控系统 车载设备
速度传感器
应答器天线
轨道电路天线
雷达传感器
.
列控中心
车站联锁
LEU
ZPW-2000 轨道电路
应答器
列控系统 地面设备
18
二、C3系统技术方案——系统构成
➢ 地面设备增加无线闭塞中心RBC、 GSM-R无线通信网络。
GSM-R 室内设备
RBC
➢ 车载设备增加GSM-R无线通信单元及
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3
一、系统背景——列控系统
➢ 列控系统是确保行车安全的信号系统，包括地面设 备和车载设备。 ➢ 地面设备提供线路信息、目标距离和进路状态。 ➢ 车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线。
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4
一、系统背景——国外列控系统
✓ 法国TVM300/TVM430 ✓ 日本数字ATC ✓ 德国LZB/FZB ✓ 欧洲ETCS
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7
一、系统背景——CTCS等级
CTCS-4 CTCS-3 CTCS-2 CTCS-1 CTCS-0
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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。
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。
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。
.
5
一、系统背景——国内列控发展
✓ 机车信号、自动停车和无线列调 ✓ UM71与TVM300 ✓ LSK系统与LCF系统 ✓ LKJ + 机车信号 ✓ ZPW-2000A与主体机车信号 ✓ 欧洲大容量点式应答器
6
一、系统背景——中国列车运行控制系统
参照开放、统一的欧洲列车运行控制系统 （ETCS）规范和国外高速铁路列控系统运用经 验，结合我国铁路运输特点，遵循全路统一规 划的原则，铁道部确定构建符合中国国情路情 的中国列车运行控制系统（CTCS）技术体系。
CTCS-3级列控系统动画演示
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15
二、C3系统技术方案——控车原理
车站联锁
轨道电路 占用信息
进路信息
无线闭塞中心 （RBC）
临时限速系统 （TSRS）
限速信息
列车位置、速度信息
列车位置、速度信息 列车位置、速度信息
行车许可
速度曲线
.
16
二、C3系统技术方案——控车原理
时
速
速度曲线
目标停车点
(km/h)
CTCS-3级列控系统概述
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北京电务段职教科
CTCS-3级列控系统概述 目录
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2
一、系统背景——客运专线系统构成
客运专线系统构成
工务工程
牵引供电
通信信号
动车组
运营调度
客运服务
路 基 工 程
轨桥隧站 道梁道场 工工工工 程程程程
供 电 系 统
变 电 系 统
接 触 网 系 统
电 力 系 统
远 程 监 控 系 统
列联 控锁 系系 统统
调集 度中通 集监信 中测系 系系统 统统
列
旅市客
总车转牵制车运运车供客综票客场运
向
引 系
动 系
网 络
输 计
行 管
辆 管
电 管
运 调
合 维
务 系
服 务
营 销
组 织
成体架统统系划理理理度修统系策管
统
统划理
维修体系
➢ 工务工程、动车组和列控系统是客运专线系统的三大核心技术。
➢ 列控系统是保证高速列车运行安全、有序、高效的关键。
信 号 机
车载设备
速度曲线
.
19
二、C3系统技术方案——系统结构
CTCS-3 级 列 控 系 统 总 体 结 构 包 括 ： 地 面 设 备 、 车 载 设 备 、 GSM-R无线通信网络、信号数据传输网络四部分。
车 车 车 车
DMI
DMI
MVB
列车转换网关
车车车车车车车车车车车车
车车
车车
车车
车车
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10
一、系统背景——C3系统构建
依托武广、郑西、广深港等客运专线 工程建设，通过引进列控系统关键技术， 联合设计、联合开发、联合攻关，并结合 成功应用的CTCS-2级技术，构建具有自主 知识产权的CTCS-3级列控系统。
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一、系统背景——用户需求
我国300-350km/h客运专线及高速铁路已确定采用CTCS-3级
列控系统作为统一技术平台。 .
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一、系统背景——当前国内现状
✓ 秦沈客专 ✓ 第六次提速 ✓ 京津城际 ✓ 合宁、合武、石太，广珠、达成、温褔、甬 台温、福厦、海南东环、昌九、成灌等 ✓ 武康、武九等 ✓ 武广、郑西、广深港、沪宁、沪杭、哈大等
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CTCS-3级列控系统概述 目录
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二、C3系统技术方案——动画演示