CTCS3车载原理
CTCS3列控车载系统介绍
CTCS3列控车载系统介绍CTCS3（China Train Control System Level 3）是中国高速铁路列控系统的第三代标准，是一种高度自动化的列车控制系统。
CTCS3系统以CTCS2为基础进行了进一步的改进和优化，引入了更多的先进技术和功能，提高了铁路运营的安全性、精确性和效率。
该系统于2024年开始投入使用，并已广泛应用于中国高速铁路网络中。
CTCS3系统的核心组成部分为列车位置信息系统（TrainPositioning System, TP）和列车运行控制系统（Train Operation Control System, TOC）。
TP系统负责实时监测列车的位置和速度，并向TOC系统提供运行参数。
TOC系统根据接收到的列车位置信息和运行参数，进行列车的自动控制和调度。
CTCS3系统采用了多种先进的技术来实现高效的列车控制。
其中之一是区段自动闭塞（Automatic Block System, ABS），通过电子信号和车载设备的配合，使列车能够在不同的区段之间自动切换。
这种自动闭塞技术可以大大提高列车的运行效率和安全性。
此外，CTCS3系统还引入了列车自动保护系统（Automatic Train Protection, ATP），用于监测列车的运行状况和环境条件，并在必要时发出紧急停车指令，保证列车的安全和乘客的安全。
总之，CTCS3（China Train Control System Level 3）是中国高速铁路列控系统的一种高度自动化的控制系统。
通过引入先进的技术和功能，该系统提高了中国高速铁路的安全性、精确性和运行效率。
通过实现高速列车的自动驾驶和运营控制，CTCS3系统为中国高速铁路的发展做出了重要贡献。
CTCS3-300T车载系统介绍
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
LEEUU
轨Z轨P道W道电2电0路0路0
地面应答器
一、C3列控系统介绍—系统构成
➢ 地面设备增加无线闭塞中心RBC、
GSM-R 室内设备
RBC
GSM-R无线通信网络。
➢ 车载设备增加GSM-R无线通信单元及
天线。
列控中心
➢ RBC向列车提供行车许可。
二、车载设备系统组成—DI和DX
➢ 数字输入（CRH2)（DI）
– 列车接口，用于采集列车输入 信号，包括驾驶室激活、向前、 向后、休眠信号等。
➢ 数字输入输出（CRH2)（DX）
– 列车接口，用于采集列车输入 信号，和输出控制列车的其他 信号，如：切断牵引。
二、车载设备系统组成—BCT
➢ MVB总线适配器（CRH3）（BCT）
➢ 速度距离处理单元（SDP）
– SDP单元接收从来的原始脉冲记数，经过运 算处理得到当前列车运行的速度和距离数据，再通 过通信总线发送给CTCS-3主机控制单元和CTCS-2 主机控制单元。
注：以上四个单元在硬件上是完全一样的，通过烧写 不同软件实现不同的功能。
二、车载设备系统组成—SDU和VDX
➢ 测速测距单元（SDU）
– SDU单元为速度传感器和测速雷达 信号部分提供电源，当列车运行时， SDU模块能够接收速度传感器和测 速雷达发出的脉冲信号，并将脉冲 信号转换成数字数据通过MVB总线 发送给速度距离处理模块SDP。
➢ 安全数字输入输出（VDX）
– 列车接口，用于列车超速时，输入 输出安全相关的信号，如：紧急制 动，全常用制动，紧急制动反馈等。
CTCS3—300T车载设备测速测距类故障案例分析
CTCS3—300T车载设备测速测距类故障案例分析CTCS3级动车组自在京沪线开行情况总体良好，但由于我段缺乏对ATP设备维护的经验，对于发生的一些测速测距故障，应急处理判断不当，对京沪高铁正常的运营秩序造成了一定的影响，通过一些简要分析一些常见测速测距类故障及其原因，提出应急处理办法，对于这一类型故障处理具有一定指导意义。
标签：动车组；ATP；速度传感器；测速雷达1 测速测距工作原理介绍300T型车载设备的测速测距系统包括两个转动测速传感器、两个雷达测速传感器、两个SDU设备与1个SDP设备。
正常情况下，四个传感器同时工作，转动测速传感器用来测量轮轴的转速，雷达用来测量列车的直线运动速度，四个传感器均输出脉冲信号。
两个SDU设备是完全相同的，每个SDU设备连接了1个转动测速传感器和1个雷达测速传感器。
SDU设备负责将测速传感器送来的脉冲信号转换成数字信息。
SDP设备同时连接了两个SDU，从而获得了四个传感器的脉冲频率信息。
SDP负责速度、距离的计算处理：首先分别计算出四个传感器测量的速度信息（带有置信区间），每个速度信息包含了标称值Vnom、最大值Vmax和最小速度Vmin。
对四个速度信息进行融合，最终SDP输出1个带有置信区间的速度信息，提高了测量精度。
如果部分测速传感器发生故障，测速测距系统仍能正常工作，保证了可靠性。
300T车载设备测速测距系统以转动测速传感器作为参照基准、以雷达作为测速测距系统的主要信号源；综合了转动测速传感器信号较稳定以及雷达测速不受车轮空转、打滑影响的优点。
如图1所示。
2 测速测距类故障介绍测速测距类故障主要分为速度传感器硬件故障、雷达参数不准、速度传感器装反以及外界干扰4类。
2.1 速度传感器硬件故障案例1现象描述2011年8月31日，CRH380A-6070L车1端，一级修作业完毕后由库内调车到停车线，ATP报速度传感器故障，换系重启后故障依然存在。
原因分析（1）ATPCU模块LOG记录：11-08-31 04：03：46；099 FID：tr_a_odomete LID：623 TID：SMGM_LogTask 000442806 ATP A 0A40I000 Tacho Error 1（速度传感器1故障）（2）SDP模块LOG记录：8 11-08-31 04：03：52；903 FID：TVMTEH1SetEr LID：269 TID：SMGM_LogTask 000442603PM A SDPB0226 Tachometer Invalid -No Pulses Detected，temporary9 11-08-31 04：03：52；823 FID：TVMTEH1SetEr LID：269 TID：SMGM_LogTask 000442585 PM A SDPA0226 Tacho Invalid （no pulses temporary）通過数据分析确认为速度传感器1（2轴左侧）信号故障，对接线排相关连线检查确认良好后，判断为速度传感器自身故障。
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
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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级列控车载系统介绍PPT课件
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车载系统的功能
6、速度控制 7、无电区管理 8、防溜逸 9、CTCS-2控制模式管理 10、CTCS-3无线电GSM-R传输管理和解码
21.03.2021
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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）。
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6
系统总体结构示意图
车 载 设 备
Profibus
DMI
DMI
C3 控制单元
C3 控制单元
RSS
无线接口 模块
RSS
无பைடு நூலகம்接口 模块
应答器信息 接收模块
CAU 应答器接收天线
C2 控制单元
C2 控制单元
应答器信息 接收模块
PUC
PUC
轨道电路接收天线
CAU 应答器接收天线
列车管理 模块
PG
PG
速度 传感器
紧急制动
列车管理 模块
PG
PG
速度
JRU
MVB
紧急制动 接口
缩写对照表 BSC ： 基站控制器 OTE： 光传输设备 DMI ： 人机界面
图例 停车标志牌
BTS ： 基站 RBC： 无线闭塞中心 TRAU：码 型转换 和速率适配单元
无源应答器
有源应答器
车载 设备
CAU
PUC
BTS
OTE
BTS
OTE
BTS
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。
CTCS-3列车运行控制系统——兄弟会.
电务段
西安铁路局既 有TDCS设备
郑州铁路局既 有TDCS设备
CTC分界口 通信服务器
TSR接口 服务器
RBC接口 服务器
维修调 度台
助调台
CTC 行调台
通信接口 服务器
RBC远程 操作终端
临时限速 操作终端
郑州铁路局既有调度所
临时限速 服务器
临时限速 维护终端
RBC本地 操作终端
ZPW- 2000 轨道电路
成功运用，客专可用于 进行系统集成和自主创新，
300km/h运行。
ETCS-2级列控系统已经在欧洲高
速铁路上成熟应用
技术发展趋势 CTCS-3级列控系统属于基于通信的列控系统（CBTC） 范畴，符合国际铁路技术发展趋势。
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CTCS-3级列控系统介绍
CTCS-3级列车运行控制系统包括地面设备和车载设备。 地面设备：由无线闭塞中心(RBC)、列控中心(TCC) .ZPW-
OTE
BTS
OTE
BTS
OTE
BTS
OTE
BTS
OTE
地 面 设 备
轨旁 电子单元
ZPW- 2000 轨道电路
轨旁 电子单元
ZPW- 2000 轨道电路
车站
CTC车站
车站
联锁
自律分机
列控中心
微机
中继站
微机
监测
列控中心
监测
集中监测数据通信以太网 列控中心安全数据通信局域网 RBC/联锁安全数据通信以太网 调度集中数据通信以太网
无线传输的信息的相关内容含义保持一致。
•
车载安全计算机根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时
限速等信息和动车组参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态
客专CTCS3-300T列控系统技术资料
第一章列控系统设备第一节、列控系统原理一、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。
3.CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。
4.CTCS-3级列控系统车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行。
5.CTCS-2级作为CTCS-3级的后备系统。
无线闭塞中心或无线通信故障时，CTCS-2级列控系统控制列车运行。
6.全线无线闭塞中心（RBC）设备集中设置。
7.GSM-R无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。
8.动车段及联络线均安装CTCS-2级列控系统地面设备。
9.在300km/h及以上线路，CTCS-3级列控系统车载设备速度容限规定为超速2km/h报警、超速5km/h触发常用制动、超速115km/h触发紧急制动 (250km/h以下10km/h紧急制动) 设置。
10.无线闭塞中心（RBC）向装备C3车载设备的列车、应答器向装备C2车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动过分相。
11.CTCS-3级列控系统统一接口标准，涉及安全的信息采用满足IEC62280标准要求的安全通信协议。
12.CTCS-3级列控系统安全性、可靠性、可用性、可维护性满足IEC-62280等相关标准的要求，关键设备冗余配置。
二、CTCS-3级列控系统控车原理1.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。
2.基于无线信息传输，无线闭塞中心RBC经过GSM-R网络接收来自地面设备信息，生成行车许可再经过GSM-R网络传输地面和车载沒设备，机车乘务员凭车载信号行车，用于300-350km/h线路(见下图)。
2三、CTCS-3级列控系统主要设备功能1.车载设备生：成连续速度控制曲线；监控列车安全运行；发送列车位置；速度等信息。
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•仅适用于C2车载
该模式仅用于CTCS-2级控车。当列车运 行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2 级列控系统的区段时，根据行车管理办法 （含调度命令），经司机操作后，列控车 载设备按固定限制速度（最高限速80km/h） 监控列车运行，并显示机车信号。 当列车越过禁止信号时触发紧急制动。
司机显示单元DMI
司法记录器JRU
共用
共用
司机显示和操作界面
记录单元，记录系统
列控车载设备实物图片—车载主机柜
列控车载设备实物图片—速度传感器
•车轮速度传感器
•每套车载设备两个
• 雷达速度传感器
• 每套车载设备两个
列控车载设备实物图片—BTM+应答器天线
•应答器传输模块（BTM）+ 紧凑型天线装置（CAU）
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
调车模式 (SH)
•适用于C3车载和C2车载
当调车作业时，司机按压调车按钮，列 控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚） 监控车列前进或折返运行。 当工作在CTCS-3级时，经RBC同意， 列控车载设备转入调车模式（SH）后与 RBC断开连接，退出调车模式（SH）后再 重新与RBC连接。
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
部分监控模式 (PS)
•仅适用于C2车载
该模式仅用于CTCS-2级控车。在C2等 级时，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， 列控车载设备产生一定范围内的固定限制 速度，监控列车运行。
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
CTCS-3列控车载设备介绍—车载设备组成1
模块名称 CTCS3主机模块 用途 CTCS3专用 功能概述 CTCS3主机控制，核心控制单元。
CTCS2主机模块
CTCS2专用
共用 共用 共用
CTCS2主机控制，核心控制单元。 根据SDU的速度信息，对速度进行 处理。
列车网关 速度读取单元
速度距离处理SDP 网关TSG 速度距离单元SDU GSM-R通信单元 （MT） 车载无线传输单元 COMC
20
20 145
TRAVEL DIRECTION
105 279 134
350 205
20 17.5 187,5 375 410 187,5 17.5
列控车载设备实物图片— DMI人机显示界面
列控车载设备实物图片—开关
•冗余开关和隔离开关
CTCS-3列控车载模式介绍—列控车载模式
完全监控模式 (FS)
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
隔离模式 (IS)
•适用于C3车载和C2车载
当列的制动功 能。在该模式下，车载设备不具备安全监 控功能。
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
待机模式 (SB)
•适用于C3车载和C2车载
该模式用于非本务端列控车载设备。 在该模式下，列控车载设备仍执行列车定 位、测速测距、记录等级转换及RBC切换 信息等功能。 列车立即折返，非本务端升为本务端后， 车载设备可自动进入正常工作状态。
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
目视行车模式 (OS)
•适用于C3车载和C2车载
当地面设备故障、列控车载设备显示禁止 信号且列车停车后需继续运行时，根据行 车管理办法，经司机操作，列控车载设备 按固定限制速度40km/h监控列车运行，列 车每运行一定距离（300米）或一定时间 （60秒）司机需确认一次。
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速度 控制模式曲线，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，监控列车安全运行。
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
休眠模式 (SL)
•适用于C3车载
隔离模式 (IS) 待机模式 (SB) 引导模式 (CO)
睡眠模式 (SL) C3专有
目视行车模式 (OS) 调车模式 (SH)
列控车载设备 9种主要工作模式
部分监控模式 (PS) C2专有
机车信号模式 (CS) C2专有
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
完全监控模式 (FS)
•适用于C3车载和C2车载
当列控车载设备上电时，执行自检和外 部设备测试正确后自动处于待机模式，车 载设备禁止列车移动。 当司机开启驾驶台后，列控车载设备中 的DMI投入正常工作。
CTCS-3列控车载模式介绍—完全监控模式
引导模式 (CO)
•适用于C3车载和C2车载
当开放引导信号或出站信号机开放且列车 前端距离出站信号机较远（大于 250 米） 发车时，列控车载设备生成目标距离连续 速度控制模式曲线，并通过 DMI 显示列车 运行速度、允许速度、目标速度和目标距 离 等 ， C2 时 车 载 设 备 按 固 定 限 制 速 度 40km/h监控列车运行，司机负责在列车运 行时检查轨道占用情况。
CTCS3专用 CTCS3专用
GSM-R通信接收和发送 通信传输控制单元
通用加密装置GCD
TCR轨道电路读取
CTCS3专用
CTCS2专用
实现无线信息的加密和解密
ZPW2000轨道电路信息读取
CTCS-3列控车载设备介绍—车载设备组成2
功能模块名称 安全输出单元VDX 输出单元DX 输入单元DI 速度传感器（雷达和车轮 速度传感器） 应答器读取天线CAU 应答器传输模块BTM 用途 共用 共用 共用 共用 共用 共用 功能概述 安全输出，控制列车紧急制动及紧急 制动状态回采。 列车接口，10个数字输入和6个数字 输出。 列车接口，16个数字输入。 用于检测列车速度。 应答器读取天线。 接收应答器报文，解码后发送给主机。