列控模式与列控信息传输技术的发展
GSMR介绍.ppt
防火墙 路由器
GPRS 归属接口服 务器
GPRS 接口服务器 GPRS 接口服务器
Radius 外 DNS
GGSN
内 DNS SGSN
PCU BSC
机车综合无线通信设备
3、大 秦 线
内容大纲
1) 重要地位 2) 机车同步操控系统 3) 调度通信 4) 无线车次号传输 5) 尾部风压传输
1) 重要地位
提速线路通信信号新技术设备及运用之三
GSM-R
李绍斌
bli@
北京交通大学电子信息工程学院
内容提要
列控模式的发展 列控信息传输技术的发展 三条试验线GSM-R GSM-R规划与发展 CTCS3与GSM-R
一、列控模式的发展
三显示模式 四显示模式 阶梯速度模式 连续速度模式 列控发展趋势
30B+D
应用 节点
编组控制单元
通信 子系统
GSM-R 车载
GSM-R 车载
GSM-R 车载
GSM-R 车载
RS-2 通信单元
RS-2 RS-2
通信单元 RS-2 RS-2
钢轨
无
以电缆交叉
电特性好为单位电缆无源自无电特性好电缆
无
以轨道环线
电特性好
为单位
空气
无
以线路某点坐标
为单位
电缆 电特性较好
无
根据不同无线方
式确定；GSM-R
无定位功能
三、三条试验线GSM-R
GSM-R在中国的发展 青藏线 大秦线
1、GSM-R在中国的发展
三个阶段：
可行性论证(技术政策，频率资源)； 技术试验(青藏线、大秦线、胶济线)； 工程建设实施。
(1) 调度通信
列控 (已编辑版)A4
第一章●1运行控制系统是轨道交通行车系统的“中枢与神经”，旨在利用各种先进的技术和设备，保证列车以最小安全间隔距离运行，以达到最大的运输能力●2轨道交通信号系统发展历程：（1）地面人工信号为防止列车相撞，在线路上安装各种信号设备。
通过地面信号显示系统，以物体大致形状、灯光的数目和颜色等视觉信号或音响信号等听觉信号给司机以各种运行条件的指示，提醒司机采取相应的措施，以免发生列车正面冲突和追尾事故。
这个阶段，主要是依靠信号工的眼睛观测（传感器），通过人控制的信号给司机传递行车命令（传输），由信号工控制列车间隔。
列车完全由司机驾驶，并负责列车的运行安全。
2）地面自动信号1872年美国人鲁宾逊发明了轨道电路，实现了列车占用钢轨线路状态自动检查。
利用轨道电路检查到的列车占用线路状态控制信号显示，出现了地面自动信号，使地面信号显示能真实反映线路空闲状态，也就是说按信号显示行车能够防止列车冲突事故。
只有当线路在空闲状态时，信号开放才是安全的。
地面信号显示仅仅指明列车前方线路状态，列车完全由司机驾驶，安危在完全掌握在司机手中。
（3）机车信号由于地面信号显示有时受到自然环境（如雾、风沙、大雨等）的影响以及地形的限制，司机往往不能在规定的距离上及时了望前方的信号机的信号显示，因而有产生冒进信号的危险。
为将列车运行前方所接近信号机的显示情况及时通告司机，发明了机车信号设备，将地面的视觉信号变成通过技术手段引入司机室，大大改善了司机了望条件。
这样司机就能够在任何条件下从容地驾驶列车和前方信号为禁止信号时及时采取制动措施，提高了列车运行的效率和安全程度。
4）自动停车装置列车自动停车设备（简称ATS ，Automatic Train Stop）的功能是当地面信号的“禁止命令”未被司机接受时就自动实施紧急制动，强迫列车停车。
电码轨道线路的出现，使得利用轨道电路向机车传送信息成为可能，地面轨道电路、机车信号与自动停车装置结合的构成简单的列车运行自动控制系统。
ctcs-3级列控系统发展历程及技术创新
国外高速铁路列控系统及发展
a 列车制动系统的类型和能力； b 线路的粘着系数； c 线路坡度；
d 列车的参数（如重量、长度等）； e 系统反应时间。 ? TVM430系统的车载设备接收地面传送的信息并处理，计算出接近抛物
线状的分级速度控制曲线，并按照该曲线控制列车的最高运行速度。 ② 显示
? 针对铁路运营的要求，设计显示器，它显示的信息有：列车实际速度
司机显示器
列车运行控制系统车载设备框图
天线
速度传感器
国外高速铁路列控系统及发展
分级速度控制 /目标 -距离控制模式
制动点
２７０
２３０
分级速度控制模式 ATC
１７０
目标 -距离控制模式 ATC
３０
０
安装分级速度控制 模式ATC 的追踪列车
安装目标- 距离控制 模式ATC的追踪列车
先行列车
国外高速铁路列控系统及发展
提速线路通信信号新技术设备及运用之一
国外高速铁路列控系统及发展
国外高速铁路列控系统及发展
? 日本新干线的 ATC ， ? 法国 TGV 的TVM300 和TVM430 系统， ? 德国铁路使用的 LZB 系统，
? 欧洲列车控制 ETCS LEVEL 2 系统。
国外高速铁路列控系统及发展
列控系统主要功能是：
① 接近先行列车时控制列车速度，保证列车速度之间的安全隔离。 ② 进站信号机关闭时，防止列车冒进。 ③ 进侧线时，控制列车速度低于道岔允许速度进站。 ④ 进站停车时，防止列车越过关闭的出站信号机。
⑤ 出站信号机开放时，控制列车低于道岔允许速度进入区间。
⑥ 在通过缓行区时，控制列车速度低于线路允许速度。 ⑦ 遇施工、设备故障、灾害等特殊情况控制列车减速。 ⑧ 当列车速度超过线路最高允许速度时，控制列车减速。 ⑨ 高速车驶入既有线时（不更换机车），应能接收既有线机车信号
列控重点总结
⏹中国铁路列控系统的发展原则：⏹列控系统技术平台的确立遵循全路统一规划的原则，实现互联互通。
⏹按照“先进、成熟、经济、适用、可靠”的要求，我国300km/h及以上高速客运专线确定CTCS3列控系统作为全路统一技术平台体系，并兼容CTCS2列控系统实现动车组上下线运行。
⏹CTCS3系统采用GSM-R无线通信传输列控信息，主要由车载ATP、无线闭塞中心RBC、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路构成，在引进消化吸收关键技术的基础上，通过系统集成创新，我们将建立符合中国国情路情的、世界一流水平的高速铁路CTCS3列控技术体系。
⏹中国铁路列控系统CTCS2：⏹CTCS2列控系统主要用于200～250km/h客货混运客运专线,主要设备包括：车载A TP、列控中心、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路，并已基本实现国产化。
⏹CTCS2列控系统采用轨道电路加点式应答器作为信息传输手段，实现列车运行的安全控制。
⏹经过改造的既有线也采用CTCS2列控系统，并在时速200公里提速线路上应用。
⏹通过在时速300公里和200公里跨线列车上装备CTCS2和CTCS3车载系统，实现高速列车的跨线运行。
⏹城市轨道交通的发展方向：⏹由轨道电路向基于通信的方向发展。
⏹系统化。
⏹通信信号一体化。
⏹标准化和开放化。
⏹列车运行控制技术的发展经过⏹地面人工信号⏹地面自动信号⏹出现机车信号⏹发明自动停车⏹列控系统ATC⏹综合自动化系统⏹固定闭塞（Fixed Block）：线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列车占用，闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计，列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，列车位置的分辨率为一个闭塞分区（一般为几百米），制动的起点和终点总是某一分区的边界，对列车的控制一般采用速度码台阶式制动曲线方式，该系统要求运行间隔越短，闭塞分区(设备)数也越多。
列车控制网络技术的现状与发展方向分析
列车控制网络技术的现状与发展方向分析作者：梁飞来源：《科技创新导报》2017年第11期DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.11.004摘要：控制网络技术在世界内应用十分的广泛，同时也是列车的关键技术。
随着用户对网络技术性价比与开放性等要求提升，以及适应新的形式下运营工作需要，控制网络出现了多种技术并存的局面，不同技术之间呈现出融合的趋势。
该文就列车控制网络技术的现状与发展方向分析加以简要阐述。
关键词：列车控制网络技术现状发展方向分析中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0004-02列车通信网络是一套综合的通信系统，具有设备连接、信息共享、监测诊断等功能。
经过长期的发展，技术已经成熟，并成为了关键的技术之一。
在干线铁路与城市轨道交通中广泛应用，与其他的通信方式相比，也能够更好地满足通信要求。
1 列车通信网络的发展在20世纪80年代初，微处理器技术开始迅速的发展并普及，计算机开始应用于轨道交通。
在最初的应用阶段，微处理器面对的是单个设备。
随着控制设备数量增加。
原有技术已经不能满足发展的需要，从而出现了通信总线网络。
而到了90年代，为了满足动车与机车组重联控制的需要，列车总线产生。
大型的铁路公司以牵引系统作为基础，通信系统为钮带，推出了覆盖制动、辅助、牵引、诊断、显示等方面的通信控制系统。
与此同时车载微机也在发展，集内部测控与信息处理于一体的通信网诞生。
在1988年国际电工委成立了工作组，希望制定一套通信标准，标准是开放的，目的是各种机道车辆能够相互挂联，且电子可编程设备可互换。
在第二年的6月，TNC标准草案就成为了国际标准。
该草案总共包括7个方面内容。
我国列车通信网络标准制定工作始于90年代。
在铁道部门开展研发工作的同时，相关单位也在进行自我研发。
涉及到的领域有现场总线、局域网、通信介质、TCN，通信协议等。
经过长期研发工作，拥有自主产权知识的网络控制技术应用范围不断扩大，在积累并总结经验的基础上，进一步发展，已经达到了世界先进水平。
中国铁路列控系统现状及发展
3北方交通大学经管学院 博士生,铁道科学研究院通信信号研究所 研究员,100081 北京 33铁道科学研究院通信信号研究所 研究员,100081 北京专论与综述中国铁路列控系统现状及发展刘虎兴3 范 明33摘要:中国铁路列控系统(CT CS )的发展经历了一个漫长而曲折的过程,对这一过程进行了全面分析,提出应认真总结几十年来我国ATP 发展的经验教训,积极研究引进的新技术。
并提出实行等级配置的CT CS 发展建议。
关键词:铁路 列车控制 建议Abstract :The development of CT CS ev olved with turns and twists.Based on thorough analysis ,the experi 2ence and less on about the development of ATP in our country over the past decades were sumed up.And new technologies im ported required researching enthusiastically.Als o a proposal of constituting hierarchical config 2uration to develop CT CS were put forward.K ey w ords :Railway ,T rain control ,Proposal 安全和效率是铁路运输生产永恒的主题,通信信号系统就是这个主题的重要组成部分。
日本于1964年交付使用了世界上第一条高速铁路———东海道新干线,其以机控为主、设备优先的列车自动控制系统,使列车在高速度、高密度运行的条件下,安全运行30多年。
法国的UT 列车超速防护系统在法国有着成熟的运用经验。
我国的郑武、京郑线引进了UM712T VM300系统,加快了我国列控技术的发展。
高铁列控系统技术及发展
在待机模式下，司机一按压启动开关就进入 PS模式
武汉高速铁路
部分监控模式（侧线发车） 职业技能训练段
速度（km/h）
监控曲线
驾驶曲线 45
UU码
侧线发车，ATP车载设备根据股道轨道电路 信息（根据道岔限速发送UU码或UUS码）， 形成并保持固定限制速度（至出站口），控 制列车运行。在出站口得到应答器数据后转
控制速度和目标—距离模式曲线，控制列车运行。
CTCS 分级
CTCS 3级
武汉高速铁路 职业技能训练段
基于轨道电路和无线通信（GSM-R）的ATP
系统。
轨道电路在实现区段占用与列车完整性检 查方面具有不可替代的优势；GSM-R在满 足我国铁路移动信息网需求的同时，又能 解决超防信息高速率可靠传输，两者结合 是强强互补。再辅以定位校核的点式设备。
约关系即联锁
CTC（Centralized Traffic Control）
调度集中
CTCS（Chinese Train Control System）中国列
车运行控制系统 ETCS（European Train Control System）欧洲
列车运行控制系统
武汉高速铁路 职业技能训练段
CBI（Interlocking） 计算机联锁 TCC（Train Control Center）列控中心 RBC （Radio Block Center）无线闭塞中心 ISDN（Integrated Services Digital Network） 综合业务数字网 TSRS （Temporary Speed Restriction Server） 临时限速服务器
考虑建设周期的长期性，系统应与既有线信号 系统具有良好的兼容性。
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（三）阶梯速度模式
200
170
130
90
入口检查
30
出口检查
VL
200 170 130 90 01
00
阶梯速度模式示意图
（四）连续速度模式
S1+S2 S3
制动性能差的车 制动性能好的车
S4 设备监督曲线
目标速度
S
连续速度控制模式示意图
（五）列控发展趋势
控制精度不断提高； 时间响应越来越快； 信息传输量不断增大； 双向闭环控制； 无线传输通道；
防火墙 路由器
GPRS 归属接口服 务器
GPRS 接口服务器 GPRS 接口服务器
Radius 外 DNS
GGSN
内 DNS SGSN
PCU BSC
机车综合无线通信设备
3、大 秦 线
内容大纲
1) 重要地位 2) 机车同步操控系统 3) 调度通信 4) 无线车次号传输 5) 尾部风压传输
1) 重要地位
2) 机车同步操控系统
大秦线(大同－秦皇岛)作为一条重载运煤专线，采用多机车牵引 模式，实现机车间的同步操控，达到年运量2亿吨。如果牵引机车 操作不同步，就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象，影响运输安 全，降低运输效率。为了保证操作的可靠性，利用GSM-R网络提供 可靠的数据传输通道，采用无线通信的方式来实现机车间的同步 操控。
点式
连续
信息传输方向 信息量
单向 （地 车）
单向 （地 车）
双向 （地 车）
单向 （地 车）
单向 （地 车）
或 （车 地）
单向 （地 车）
或 （车 地）
双向 （地 车）
少 较大 较大 较大 较大
大
很大
传输介质
完整性检查及 轨道占用检查
列车定位
钢轨
有
以闭塞分区
电特性差
为单位
钢轨
有
以闭塞分区
电特性差
为单位
（二）四显示模式
列车1
信号灯
运行方向 信号灯
信号灯
信号灯 列车2
信号灯 列车1
信号灯
信号灯
信号灯 列车2
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
四显示自动闭塞就是通过信号机具有四种显示，能预告列车 前方三个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有 四种显示；能预告列车前方三个闭塞分区状态；分三个速度等级 ，二个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。
钢轨
无
以电缆交叉
电特性好
为单位
电缆
无
无
电特性好
电缆
无
以轨道环线
电特性好
为单位
空气
无
以线路某点坐标
为单位
电缆 电特性较好
无
根据不同无线方
式确定；GSM-R
无定位功能
三、三条试验线GSM-R
GSM-R在中国的发展 青藏线 大秦线
1、GSM-R在中国的发展
三个阶段：
可行性论证(技术政策，频率资源)； 技术试验(青藏线、大秦线、胶济线)； 工程建设实施。
大秦线是我国西煤东运的大通道，是中国能源经济的生命线。它 承担着全国六大电网、五大发电公司、380多家主要发电厂、十大 钢铁公司等的生产用煤和民用煤、出口煤的运输任务，煤炭运量 占全国铁路煤运总量的1/7。然而，煤炭运输依然处于十分紧张的 状态，我国东、南部及沿海地区对煤炭的需求持续增长，让这条 年轻的钢铁动脉难以招架。电煤运输吃紧，直接波及电力市场供 应，2004年前10个月，我国24个省级电力网先后出现不同程度的 拉闸限电。严峻的形势下，大秦铁路的扩能工程势在必行。作为 我国国民经济的大动脉，铁路的运输能力直接影响着我国国民经 济的发展。
三大难点：
无线通信(100余公里的两个长大坡道) 牵引(拉勾力、过分相) 制动纵向冲力
技术优势：
不受隧道、山区、丘陵等特殊地段影响； 不受列车的编组方式的影响； 同组内机车之间的间隔距离不受限制； 同组内的机车数目不受限制。
系统结构
GSM-R 网络
MSC BSC BTS
Locotrol 通信接入单元 地面
(1) 调度通信
行车调度员、车站值班员、机车司机之间的通信。 车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信。 站内组呼：210/211 仅限于车站本小区 紧急组呼：299 发起者所在小区及前后各一个小区 邻站组呼：220/221 发起者所在车站及前后各一个车站
(2) 基于GSM-R的行车指挥系统
提速线路通信信号新技术设备及运用之三
GSM-R
李绍斌
bli@
北京交通大学电子信息工程学院
内容提要
列控模式的发展 列控信息传输技术的发展 三条试验线GSM-R GSM-R规划与发展 CTCS3与GSM-R
一、列控模式的发展
三显示模式 四显示模式 阶梯速度模式 连续速度模式 列控发展趋势
2、青藏线
三大难点：
高原缺氧； 生态脆弱(环保)； 冻土(青藏铁路穿过冻土区有550公里，真正的冻土地段400
公里；属于较不稳定、不稳定多年冻土地区190公里，极不 稳定高温冻土地段100公里)。
技术难点：
替代轨道电路，传送列车控制系统数据； 冻土地区的基站建设； 高原缺氧，减少维护、免维护； 三性：可靠性、有效性、可维护性。
（一）三显示模式
列车1
信号灯
运行方向 信号灯
信号灯 列车2
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
闭塞分区
三显示自动闭塞就是通过信号机具有三种显示，能预告列车
前方两个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有 三种显示；能预告列车前方两个闭塞分区状态；分二个速度等级 ，一个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。
二、列控信息传输技术的发展
模拟/数字轨道电路 轨道环线 有源/无源应答器 应答器+点式轨道环线 泄漏电缆 无线通信(GSM-R,WiMax,等)
二、列控信息传输技术的发展
性能 传输方式
模拟轨道电路 数字轨道电路 连续轨道环线
泄漏电缆 点式轨道环线
应答器
无线通信
传输信息 连续性 连续 连续 连续 连续 点式
30B+D
应用 节点
编组控制单元
通信 子系统
GSM-R 车载
GSM-R 车载
RS-2 通信单元 RS-2 RS-2 通信单元 RS-2
32
32 32
业务信息 n 车次号校核信息 n 调度命令信息(含行车凭证) n 调车作业信息 n 列车启动和停稳信息
车次号与调度命令数据传输采用GPRS分组数据方式 IP地址信息
IP地址查询信息 IP地址更新信息
CTC/TDCS 系统
GSM-R 通信服务 器
GSM-R 通信服务 器
GPRS与铁路信息网