CTCS-2中国铁路列车控制系统

中国列车控制系统(CTCS)
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主要内容
CTCS与ETCS CTCS体系结构 既有线200KM/H区段CTCS-2级 系统 临时限速命令的设置流程

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CTCS与ETCS
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ERTMS/ETCS历史



ERTMS/ETCS出现之前欧洲列控设备有六大供应 商提供的13种型号的系统，互不兼容 为解决这一问题，1990年国际铁路联盟开始组 织专题研究与信号和列车控制有关的问题 。 历时15年（2004年），形成ERTMS/ETCS 体系 ERTMS /ETCS体系是关于运输管理和列车控制 的一系列最新标准规范
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二、点式应答器
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点式应答器设置原则
车站进站口处：设置1个有源应答器和1个无源应答器；
车站出站口处：设置1个有源应答器和1个无源应答器；
区间间隔2.8km（2个闭塞分区）根据需要单个或成对设置 无源应答器；
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设置特殊用途的无源应答器组，如CTCS级间转换。
提供进路参数、临速信息 区间线路参数 提供临速信息、反向进路参数 约4km 正向线路参数 反向线路参数
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与地面电子单元（LEU）联接（S口）
LEU实时将来自STCC报文向有源应答器传送；
未办理进路或LEU与应答器通信中断时，应答器应有保证行车安全的缺省报 文；
报文按应答器编码规则编制，各报文均固化在STCC中，内容包括编号、链 接关系、临时限速（至限速始点距离、限速区长度、限速速度）、进路长度 、电码化及线路载频、线路固定信息等。


考虑应答器信息涉及故障安全，无源应答器的报文是重叠覆盖的，有源应答器平 时有“缺省报文”并能进行监测；
应答器报文内容包括：应答器编号、链接关系、线路参数、线路里程、进路信息、 轨道电路或电码化载频、临时限速等等，报文按确定的编码规则进行编制；应答 器报文以信息包为单位，信息包有对应标识，一帧报文中可包含多个信息包 。
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CTCS体系结构
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铁路运输管理层
网络传输层
地面设备层
车载设备层
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CTCS根据系统配置按功能划分为5级
设备\等级
通用机车信号
CTCS0
√
CTCS1
X
CTCS2
X
CTCS3
X
CTCS4
X
主体机车信号
运行监控记录装置 模式曲线速度控制 轨道电路 GPS定位 点式设备 列控中心 无线闭塞中心（RBC） 无线通信（GSM-R） 地面信号
系统采用2×2取2安全冗余结构。 系统外部通信接口及通道应进行冗余配置，采用标准统一的接口方式、协议。 系统与LEU的接口形式为RS-485，基本配置为4个，根据需要可扩展至6或8个； 与CTC或TDCS、联锁、微机监测的接口形式为RS-422，皆为1个。 系统可靠性、可用性、可维护性和安全性，以及安全防护、安全通信等符合 EN-50126 、EN-50128、 ENV-50129、 EN-50159-1相关标准。 LEU与有源应答器之间通过应答器专用电缆连接，采用基带信息传输方式。
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点式应答器功能
进站信号机处设置有源应答器，以提供接车进路参数及临时限速信息。接车进路 建立后，进站应答器发送相应的接车进路信息；当列车通过车站时，应同时提供发 车进路及前方一定距离（离去区段）内的线路参数和临时限速信息。各有源应答器 应有缺省报文，缺省值应按照该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短 进路长度等最不利条件设置。 车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。无源应答器提供前方一定距离内的 线路参数等信息；有源应答器提供前方一定距离内的临时限速等信息。 区间间隔2.8km成对设置无源应答器分别提供正向、反向前方一定距离内的线路 参数及定位信息，原则上设置在闭塞分区分界处。

动车组车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限 速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，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态信息实时动态记录。

适用于ZPW-2000（UM）系列自动闭塞，车站计算机联锁，行车指挥CTC或TDCS 调度区段。
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A站
B站
正向线路参数 反向线路参数
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点式应答器的安装
应答器应安装在轨枕中央，其表面应低于钢轨表面93~190mm。 应答器间最小安装距离应满足：s≤180km/h时， d=2.3m；
180km/h ＜ s≤300km/h时， d=3.0m ； 300km/h ＜ s≤500km/h时， d=5.0m 。
无线通信模 块
GSM-R
列控中心
相邻列控中心
地面设备
联锁设备 调度集中系统
维护管理中心
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既有线200KM/H区段 CTCS-2级系统
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CTCS-2 总体描述


CTCS-2是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点-连式系统。
地面设备由轨道电路、车站电码化传输连续列控信息，由点式应答器、车站 列控中心传输点式列控信息。
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主要功能
车站列控中心与车站计算机联锁、CTC或TDCS（原DMIS）接口，根据调度命令、 进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨 道电路传送给列车。 车站列控中心设于各车站，原则上区间不设列控中心和有源应答器。当站间距离 过大、总出站口设置一个有源应答器不能满足需求时，可增设有源应答器。
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ERTMS/ETCS特点及优势





实现了互联互通 最高适用于500 公里/小时高速铁路 具备超速防护功能 (ATP) 可实现更小的运行间隔 可最终实现移动闭塞 更高的安全保证 更低的成本
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CTCS体系的建立




目前国内系统虽大大降低了铁路行车重大、大事故发 生率和险性事故发生率，但尚不能满足铁路跨越式发 展的需求。 为确保列车运行安全和提高运输效率，迫切需要装备 性能先进、安全可靠的列车运行控制系统。 铁道部战略决策：研究ERTMS/ETCS体系，结合中国特 点，创立CTCS体系 开发策略：引进和自主研发并举、在消化吸收国外先 进技术的同时，对引进设备国产化，研究具有自主知 识产权的新一代列车超速防护系统


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CTCS-2级间转换原则
CTCS级间转换原则上在区间自动转换，并给司机提供相应的声光警示，由司机按
压确认按钮，解除警示。自动转换失效时，司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警 示信息，手动转换。
CTCS级间转换应分别设置具有预告、执行功能的固定信息应答器。各应答器内应
同时提供前方一定距离内的线路数据，且各应答器位置信息应提供给列车运行监 控记录装置。
X
√ X √信息传输主体 X X X X X √ 既有线现状
√
√ X √信息传输主体 X √ X X X √（X） 面向160km/h以下的 区段
X
X √ √信息传输主体 X √ √ X X √（X） 面向提速干线和高 速新线
X
X √ √ X √ √ √ √ X（√） 面向提速干线、高 速新线或特殊线路
根据控制指令、进路及信号机等信息，产生对应应答器的报文地址并向LEU传 送
在信号开放后应连续控制LEU向应答器发送报文，进路解锁后停止；
在办理通过进路且离去区段有临时限速时，根据列车制动需要，进站或进路信 号机显示黄灯，对应接近区段轨道电路发黄码。
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与TDCS、CTC站机联接（P口）
从TDCS、CTC中获得调度命令，主要包括临时限速信息（起点里程、长度、速 度、车次、起止时间等）等； 临时限速信息也可由值班员在列控中心人—机界面人工输入，通过TDCS、CTC 站机向列控中心传送；
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应答器信息编码
部已制定了点式应答器编码规则，包括信息包定义、报文设计原则、 应答器用户报文构成等。 CTCS信息包，是在ETCS信息包框架、组成的基础上，按照中国的 CTCS技术规范、运输作业特点和需求进行定义，综合考虑动车组 开行、运用要求，并预留了客运专线的发展。 应答器信息是涉及安全控车的重要信息，必须进行严格的档案管理， 制定相应的管理程序、管理制度和管理办法。拟设专门机构进行应 答器信息管理。
CTCS-2 控车方式

动车组同时装备ATP车载设备与列车运行监控记录装置。 在CTCS2级以上区段，由ATP车载设备控车。 在CTCS0级、1级区段或在2级区段ATP车载设备特定故障下，LKJ结合ATP车 载设备提供的机车信号或主体机车信号功能，控制列车运行，最高速度不 超过160km/h。 正常情况下，两种控车模式通过CTCS级间转换应答器自动转换（无需停车 转换）；故障情况下，停车手动转换。 两种控车模式的转换通过ATP车载设备实现，LKJ通过ATP车载设备接收或 记录有关列控状态数据及其对应的操作状态信息。
应答器可成组安装，每组最多8个，同一组中两相邻应答器的间距不得大于12 m 。 应答器应尽量安装在最小曲线半径大于300m的线路上。
应答器的具体安装位置应综合其作用、车载天线位置、信号机等因素统筹考虑。
有源应答器地面电子单元（LEU）应集中设置在信号楼， LEU与有源应答器采用专 用应答器电缆连接，电缆最大长度应不小于5km 。 车载应答器天线安装在车底中心线位置，距离轨面156~279mm，两相邻天线间距至 少应为 2m 。
根据需要可设置特殊用途的无源应答器（如CTCS级间转换等）。
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应答器报文组成

点式应答器报文码长1024bit，有效码长830bit，另包括校验、修正、扰码等；


无源应答器的报文采用特定的写入设备写入并固化在应答器中，信息是固定的；
有源应答器的报文固化在列控中心中，可存多条，列控中心根据需要选择具体条 目，在适当时机控制LEU向应答器传送；