Chinese Train Control System3
210980243_CTCS-3级列控系统无线超时智能分析系统研究
CTCS-3级列控系统无线超时智能分析系统研究李 俏1，2（1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070）摘要：研究C T C S-3级列控系统无线超时智能分析技术，并基于专家系统技术设计无线超时智能分析系统。
一方面，通过将知识库分组保证对数据完整性不同的无线超时事件分析的准确性。
另一方面，通过在推理机中采用优化的模式匹配算法保证分析效率。
本系统能够满足无线超时分析对准确性和时效性的要求。
关键词：CTCS-3级列控系统；无线超时；智能分析；专家系统中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)03-0032-05Research on Intelligent Analysis System for Wireless CommunicationTime-out of CTCS-3 Train Control SystemLi Qiao1, 2(1. CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China)(2. Beijing Engineering Technology Research Center of Operation Control Systems for High Speed Railways, Beijing 100070, China)Abstract: This paper studies the intelligent analysis technology for wireless communication time-out (WCTO) of Chinese Train Control System Level 3 (CTCS-3). The intelligent analysis system for the WCTO events of CTCS-3 is designed based on expert system technology. By grouping knowledge base, the accuracy of WCTO events analysis with different data integrity level is guaranteed. An optimized pattern matching algorithm is used in the inference machine to ensure the efficiency of analysis. The system can meet the requirements of WCTO analysis for accuracy and timeliness.Keywords: CTCS-3; wireless communication time-out; intelligent analysis; expert systemDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.03.007收稿日期：2022-03-07；修回日期：2023-02-05基金项目：中国铁路上海局集团公司科研计划课题项目（2021219）作者简介：李俏（1989—），女，工程师，博士，主要研究方向：铁路通信信号，邮箱：****************.cn。
高速铁路设计规范(最新版)
1总则1.0.1为统一高速铁路设计技术标准，使高速铁路设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本规范。
1.0.2本规范适用于旅客列车设计行车速度250～350km/h的高速铁路，近期兼顾货运的高速铁路还应执行相关规范。
1.0.3高速铁路设计应遵循以下原则：（1）贯彻“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的建设理念；（2）采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术；（3）体现高速度、高密度、高安全、高舒适的技术要求；（4）符合数字化铁路的需求。
1.0.4高速铁路设计速度应按高速车、跨线车匹配原则进行选择，并应考虑不同速度共线运行的兼容性。
1.0.5高速铁路设计年度宜分近、远两期。
近期为交付运营后第十年；远期为交付运营后第二十年。
对铁路基础设施及不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展要求。
易改、扩建的建筑物和设备，可按近期运量和运输性质设计，并预留远期发展条件。
随运输需求变化而增减的运营设备，可按交付运营后第五年运量进行设计。
1.0.6高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸应符合图1.0.6的规定，曲线地段限界加宽应根据计算确定。
27250550040002440170017501250650③①②④⑤1700251250①轨面②区间及站内正线（无站台）建筑限界③有站台时建筑限界④轨面以上最大高度⑤线路中心线至站台边缘的距离（正线不适用）图1.0.6高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸（单位：mm）1.0.7高速铁路列车设计活载应采用ZK活载。
ZK活载为列车竖向静活载，ZK标准活载如图1.0.7-1所示，ZK特种活载如图1.0.7-2所示。
图1.0.7-1ZK标准活载图式图1.0.7-2ZK特种活载图式31.0.8高速铁路应按全封闭、全立交设计。
1.0.9高速铁路设计应执行国家节约能源、节约用水、节约材料、节省用地、保护环境等有关法律、法规。
1.0.10高速铁路结构物的抗震设计应符合《铁路工程抗震设计规范》（GB50111）及国家现行有关规定。
高速铁路设计规范
高速铁路设计规范(总123页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1 总则1.0.1 为统一高速铁路设计技术标准，使高速铁路设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于旅客列车设计行车速度250～350km/h 的高速铁路，近期兼顾货运的高速铁路还应执行相关规范。
1.0.3 高速铁路设计应遵循以下原则：（1）贯彻“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的建设理念；（2）采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术；（3）体现高速度、高密度、高安全、高舒适的技术要求；（4）符合数字化铁路的需求。
1.0.4 高速铁路设计速度应按高速车、跨线车匹配原则进行选择，并应考虑不同速度共线运行的兼容性。
1.0.5 高速铁路设计年度宜分近、远两期。
近期为交付运营后第十年；远期为交付运营后第二十年。
对铁路基础设施及不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展要求。
易改、扩建的建筑物和设备，可按近期运量和运输性质设计，并预留远期发展条件。
随运输需求变化而增减的运营设备，可按交付运营后第五年运量进行设计。
1.0.6 高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸应符合图1.0.6 的规定，曲线地段限界加宽应根据计算确定。
7250550040002440170017501250650③①②④⑤1700251250①轨面②区间及站内正线（无站台）建筑限界③有站台时建筑限界④轨面以上最大高度⑤线路中心线至站台边缘的距离（正线不适用）图1.0.6 高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸（单位：mm）1.0.7 高速铁路列车设计活载应采用ZK 活载。
ZK 活载为列车竖向静活载，ZK 标准活载如图1.0.7-1 所示，ZK 特种活载如图1.0.7-2 所示。
图1.0.7-1 ZK 标准活载图式图1.0.7-2 ZK 特种活载图式1.0.8 高速铁路应按全封闭、全立交设计。
列车控制
运行图
调度中心 CTC
进路命令
轨道电路编码
应答器报文
控制
道岔 信号机
轨道电路
应答器
速度曲线
列控技术
车载设备构成
人机界面 轨道电路信息传输模块 应答器信息传输模块 车载安全计算机
雷达传感器 速度传感器
应答器天线
轨道电路天线
列控技术
列车模拟运行
列控技术 2. CTCS-2级列控系统
RBC（Radio Block Center）无线闭塞中心。 SBI （Service Brake Intervention limit）常用制动介入限 制。 EBI （The Emergency Brake Intervention limit）紧急制动 介入限制。 REL （Release Speed）缓解制动速度。 CSM （Ceiling Speed Monitoring Section）常数速度监视区。 TSM （Target Speed Monitoring Section）目标速度监视区。 SSP （Static Speed Profile）静态速度制限。 TSR （Temporary Speed Restriction）临时限速。 LMA （Limit of Movement Authority）列车停车界限。 MRSP （Most Restrictive Speed Profile）最低限速。
列控技术
列控系统技术体系
通过集成创新，形成了中国铁路独有的列控系 统CTCS技术体系。
CTCS-0级 CTCS-2级 CTCS-1级 CTCS-3级 CTCS-4级 既有线现状 既有线提速和250km/h客运专线 既有线改造 300km/h及以上客运专线 面向未来的列控系统
高速铁路设计规范(最新版)
11 总则1.0.1 为统一高速铁路设计技术标准，使高速铁路设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于旅客列车设计行车速度250～350km/h 的高速铁路，近期兼顾货运的高速铁路还应执行相关规范。
1.0.3 高速铁路设计应遵循以下原则：（1）贯彻“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的建设理念；（2）采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术；（3）体现高速度、高密度、高安全、高舒适的技术要求；（4）符合数字化铁路的需求。
1.0.4 高速铁路设计速度应按高速车、跨线车匹配原则进行选择，并应考虑不同速度共线运行的兼容性。
1.0.5 高速铁路设计年度宜分近、远两期。
近期为交付运营后第十年；远期为交付运营后第二十年。
对铁路基础设施及不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展要求。
易改、扩建的建筑物和设备，可按近期运量和运输性质设计，并预留远期发展条件。
随运输需求变化而增减的运营设备，可按交付运营后第五年运量进行设计。
1.0.6 高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸应符合图1.0.6 的规定，曲线地段限界加宽应根据计算确定。
27250550040002440170017501250650③①②④⑤1700251250①轨面②区间及站内正线（无站台）建筑限界③有站台时建筑限界④轨面以上最大高度⑤线路中心线至站台边缘的距离（正线不适用）图1.0.6 高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸（单位：mm）1.0.7 高速铁路列车设计活载应采用ZK 活载。
ZK 活载为列车竖向静活载，ZK 标准活载如图1.0.7-1 所示，ZK 特种活载如图1.0.7-2 所示。
图1.0.7-1 ZK 标准活载图式图1.0.7-2 ZK 特种活载图式31.0.8 高速铁路应按全封闭、全立交设计。
1.0.9 高速铁路设计应执行国家节约能源、节约用水、节约材料、节省用地、保护环境等有关法律、法规。
CTCS2列控系统概述
调车监控模式（SH）
速度（km/h）
控车曲线
40（30）
► 进行站内调车作业时，由于无轨道电路信息，不能实现完全监控模 式运行，车载设备接收司机的操作后转入调车模式，生成固定限速 为40km/h限速曲线，车载设备仅监控列车的最高运行速度，无距离 监督，行车安全由司机保障。当接收到应答器中的调车危险信息后 立即紧急制动停车。
线，控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状
2020/7/30 态信息实精时品课动件态记录。
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
CTCS 分级
CTCS 3级
➢ 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；无线通信（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，系统具有与国际接 轨的先进性。
► 当地面设备出现故障或者别的原因导致列车在禁止信号前停 车后，根据行车管理办法和有关手续，司机对列控车载设备 进行特殊操作后，由列控车载设备生成固定限制速度为 20km/h的速度模式，监控列车运行。
► 这种模式下，由于地面不能给出行车许可，车载设备仅负责 监控列车的最高运行速度，无距离监督，行车安全由司机保 障。
2020/7/30
精品课件
中国铁路通信信号集团公司研究设计院
引导接车模式（CO）
速度（km/h） 200
监控曲线
2 0
HB 码
► 引导接车，ATP车载设备收到接近区段的轨道电路信息 （HB码），形成并保持固定限制速度，监控列车运行。
2020/7/30
精品课件
高速铁路设计规范方案(最新版)
1 总则为统一高速铁路设计技术标准,使高速铁路设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求,制定本规范。
本规范适用于旅客列车设计行车速度250～350km/h的高速铁路,近期兼顾货运的高速铁路还应执行相关规范。
高速铁路设计应遵循以下原则：〔1贯彻"以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展" 的建设理念；〔2采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术；〔3体现高速度、高密度、高安全、高舒适的技术要求；〔4符合数字化铁路的需求。
高速铁路设计速度应按高速车、跨线车匹配原则进行选择,并应考虑不同速度共线运行的兼容性。
高速铁路设计年度宜分近、远两期。
近期为交付运营后第十年；远期为交付运营后第二十年。
对铁路基础设施及不易改、扩建的建筑物和设备,应按远期运量和运输性质设计,并适应长远发展要求。
易改、扩建的建筑物和设备,可按近期运量和运输性质设计,并预留远期发展条件。
随运输需求变化而增减的运营设备,可按交付运营后第五年运量进行设计。
高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸应符合图1.0.6 的规定,曲线地段限界加宽应根据计算确定。
7250550040002440170017501250650③①②④⑤1700251250①轨面②区间及站内正线〔无站台建筑限界③有站台时建筑限界④轨面以上最大高度⑤线路中心线至站台边缘的距离〔正线不适用图高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸〔单位：mm高速铁路列车设计活载应采用ZK 活载。
ZK 活载为列车竖向静活载,ZK 标准活载如图-1 所示,ZK 特种活载如图-2 所示。
图1.0.7-1 ZK 标准活载图式图-2 ZK 特种活载图式高速铁路应按全封闭、全立交设计。
高速铁路设计应执行国家节约能源、节约用水、节约材料、节省用地、保护环境等有关法律、法规。
高速铁路结构物的抗震设计应符合《铁路工程抗震设计规范》〔GB 50111及国家现行有关规定。
高速铁路设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
高速铁路设计规范(最新版)
11总则1.0.1 为统一高速铁路设计技术标准，使高速铁路设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于旅客列车设计行车速度250～350km/h 的高速铁路，近期兼顾货运的高速铁路还应执行相关规范。
1.0.3 高速铁路设计应遵循以下原则：（1）贯彻“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的建设理念；（2）采用先进、成熟、经济、实用、可靠的技术；（3）体现高速度、高密度、高安全、高舒适的技术要求；（4）符合数字化铁路的需求。
1.0.4 高速铁路设计速度应按高速车、跨线车匹配原则进行选择，并应考虑不同速度共线运行的兼容性。
1.0.5 高速铁路设计年度宜分近、远两期。
近期为交付运营后第十年；远期为交付运营后第二十年。
对铁路基础设施及不易改、扩建的建筑物和设备，应按远期运量和运输性质设计，并适应长远发展要求。
易改、扩建的建筑物和设备，可按近期运量和运输性质设计，并预留远期发展条件。
随运输需求变化而增减的运营设备，可按交付运营后第五年运量进行1专业资料整理设计。
1.0.6 高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸应符合图 1.0.6 的规定，曲线地段限界加宽应根据计算确定。
27250550040002440170017501250650③①②④⑤1700251250①轨面②区间及站内正线（无站台）建筑限界2专业资料整理③有站台时建筑限界④轨面以上最大高度⑤线路中心线至站台边缘的距离（正线不适用）图1.0.6 高速铁路建筑限界轮廓及基本尺寸（单位：mm）1.0.7 高速铁路列车设计活载应采用ZK 活载。
ZK 活载为列车竖向静活载， ZK 标准活载如图 1.0.7-1 所示，ZK 特种活载如图 1.0.7-2 所示。
图1.0.7-1 ZK 标准活载图式图1.0.7-2 ZK 特种活载图式31.0.8 高速铁路应按全封闭、全立交设计。
1.0.9 高速铁路设计应执行国家节约能源、节约用水、节约材料、节省用地、保护环境等有关法律、法规。
CTCS3级列控车载协同仿真子系统的研究与实现
CTCS3级列控车载协同仿真子系统的研究与实现刘霄;张亚东;郭进【摘要】为构建高速铁路耦合大系统,提供列车运行控制信息,设计了CTCS3级列控车载协同仿真子系统.通过设计与高速列车动力学、牵引传动、自动驾驶、高速铁路系统基础数据库等各子系统间的接口,结合列车速度防护算法,完成了列控车载协同仿真子系统对高速列车运行的信号控制.该系统实现了列车运行控制系统与高速列车系统动力学仿真系统以及牵引传动仿真系统的协同仿真.以郑西客运专线数据为基础,进行协同仿真,并在仿真过程中进行追踪运行、故障设置和临时限速设置测试,验证了在耦合大系统下的列控车载协同仿真子系统的正确性.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】5页(P113-116,130)【关键词】高速铁路;耦合大系统;列控车载协同仿真;接口设计;列车速度防护算法;时序控制【作者】刘霄;张亚东;郭进【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院,成都610031;西南交通大学信息科学与技术学院,成都610031;西南交通大学信息科学与技术学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U283.1随着高速铁路的快速发展，列车运行速度越来越高，行车间隔不断缩短，如何保障高速铁路的行车安全，成为当前高速铁路科学发展的重大科研问题。
高速铁路系统由高速列车［1］、列控系统［2］、牵引供电［3］、铁路线路［4］等子系统组成。
其中列控车载子系统负责为高速列车的运行提供控制信号，它的正确与否，对行车安全起着至关重要的作用。
国内外针对列控车载子系统进行了大量的仿真研究，文献［5-7］提出了车载中列车速度防护的算法;文献［8-9］按照不同的功能模块划分实现了列控车载仿真系统;文献［10-12］对列控车载子系统进行了仿真测试。
上述研究提供了很多设计、实现和测试方法，但是缺少和高速列车、牵引供电、铁路线路等其他高速铁路子系统的联合仿真，与高速铁路实际运营情况相差较大，仿真结果的可信性较低。
C3列控系统通信超时及降级运用的分析与措施
C3列控系统通信超时及降级运用的分析与措施董丽（中国铁路北京局集团有限公司 电务处，北京 100086）运营维护1 C3系统主要技术原则与运用特点CTCS-3级列车运行控制系统（简称C3系统）包括车载设备和地面设备两大部分。
车载设备负责接收地面命令，生成速度模式曲线，监控列车运行，保证列车运行安全。
地面设备主要根据联锁办理的进路，给车载设备发出行车许可等命令，其中，列车超速防护系统（ATP）和无线闭塞中心（RBC）是C3系统的关键设备[1-2]。
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、临时限速传输给车载ATP；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。
ATP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速度曲线，监控列车安全运行，实现超速防护[3]。
C3系统主要设备组成及信息交互示意见图1。
1.1 主要技术原则C3系统满足运营速度350 km/h，最小追踪间隔3 min，正向按自动闭塞追踪运行、反向按自动站间闭塞运行的运营要求。
车载设备采用目标距离连续速度控制、设备制动优先的方式监控列车安全运行。
CTCS-2级列车运行控制系统（简称C2系统）作为后备系统，当RBC设备或无线通信故障时控制列车运行[1]。
RBC设备集中设置，GSM-R无线通信覆盖包括大站在内的全线所有车站。
系统采用应答器实现自动过分相。
C3系统采用统一接口标准，安全信息传输采用标准安全通信协议[4]，关键设备冗余配置。
系统安全性、可靠性、可用性、可维护性满足相关标准的要求。
作者简介：董丽（1968—），女，提高待遇高级工程师。
摘 要：CTCS-3级列车运行控制系统（简称C3系统）是实时控制列车安全运行间隔、防止列车超速运行的高速铁路核心技术装备和安全关键系统，在实际运用中存在由于各种原因导致降级，影响列控系统整体安全稳定运用的问题。
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The Analysis and Research of The Chinese Train Control System 3 Liang Su Department of Computer Science and Telecommunication, Southwest Jiaotong University, Emei, Sichuan, China
Abstract—In order to adapt to the rapid development of China's high-speed rail passenger line and ensure the safety of railway transportation needs, the Ministry of Railways authorities successfully developed the "CTCS system" .This article introduces the CTCS- 3 train control structure and basic functions of the system. The research of the CTCS-3 train control system has far-reaching significance for the technological development of China's railway train control system.
Key words—CTCS-3, Train control system
I. INTRODUCTION Railway is the main artery of the foundation and development of the national economy, it plays an
important role in an integrated transport system. China decided to develop high speed railway as a major direction of achieving modernization. The establishment of the Chinese Railway train control core technologies and key equipment systems, is the key to Chinese high-speed railway construction. Chinese Railway is trying to remove the incompatible obstacle of the different signaling systems on the network, the Chinese Railway needs CTCS. The Chinese Train Control System is a train control system used on railway lines in China . Based on the present situation of the signaling system on the Chinese Railway Network, CTCS is planned to be divided into the following five levels: CTCS-0,CTCS-1,CTCS-2,CTCS-3D,CTCS-3 and CTCS-4 .We further developed the world's most advanced train control systems CTCS3 on the basis of our application of the CTCS-2 train control system.
II. CTCS-3 Train Control System Train control system is one of the key technologies of the high-speed railway, which guarantees the
safety of railway operations. According to the status of the development of the railway line, we choose the
CTCS- 3 train control system as a whole road system of a unified technology platform for 300 km / h and higher speed passenger line in our country. Among them, CTCS- 3 train control system ensures the security of EMU. CTCS- 2 train control system is compatible with the on-line running of the existing EMU, and as the backup system for the CTCS- 3 train control system. CTCS- 3 train control system is within the scope of the Communication Based Train Control System (CBTC) , which is the trend of the international railway technology. III. The Configuration of CTCS-3 The CTCS-3 train control system is based on GSM-R wireless communication technology, which is
compatible with CTCS-2 train control systems that conforms to CTCS3 level standards, to meet the maximum operating speed of 350km / h and tracks that run on 3min interval requirements. CTCS-3 train control system including on-board equipment and ground equipment. On-board equipment is responsible for receiving ground command to generate a speed pattern, monitoring train movement, as well as ensure train traffic safety. Among them, the onboard safety computer and RBC are critical equipment CTCS-3 level train control system, which is responsible for handling most of the CTCS-3 service. As a matter of fact, the configuration of railway signaling system could be classified into four parts. (1) Control center system. (2) Wayside system. (3) Communication network including mobile communication . (4) On-board system. It is also shown in the figure 1. A. Control Center System As control center system, by the telecommunication network including mobile transmission, it has all the data for the system to calculate and control. B. Wayside System For wayside system, it consists of sensors, actuators ( signals and point machines ) and RBC (Radio Block Center) etc. C. Communication Network The communication network connects reliably and safely the control center with on-board system in trains, sensors and actuators installed along the line and at stations. Figure 1. The Configuration of CTCS-3 D. On-board System The architecture of an on-board system is shown in the figure 2. It consists of on-board vital computer units, MMI, a train speed measurements unit, a train position unit, a train integrity checking unit, a radio receiver, a train data recorder unit, and a train speed control interface etc.
Figure 2. The architecture of an on-board system CTCS- 3 is a train control system based on the wireless transmission of information and use track circuits