无线闭塞中心原理、结构及功能

应答器
向车载设备传输定位 和等级转换信息
车载安全计算机
用于实现车载设备与 地面设备的双向通信
GSM-R核心网包括 移动交换子系统、 GPRS子系统、智能 网接口
紧急制动
PG PG PG PG
RSS 无线接口 模块
JRU
DMI
C3 控制单元
C3 控制单元
无线接口 模块
缩写对照表 BSC ： 基站控制器 OTE ： 光传输设备 DMI ： 人机界面 BTS ： 基站 RBC ： 无线闭塞中心 TRAU ：码 型转换 和速率适配单元
列车管理 模块
紧急制动 接口
图例 停车标志牌 无源应答器 有源应答器


在RBC和GSM-R网络均正常的情况下，车载应 主要使用来自RBC的信息监控列车运行。 只有当RBC或者GSM-R网络出现故障时，车载 才应该降级使用CTCS-2级地面设备提供的信 息监控列车运行。
二、无线闭塞中心在C3中的作用
什麽是无线闭塞中心(RBC)

基于安全计算机平台的信号 控制系统，属于CTCS-3级列 控系统的地面核心设备。
车地之间不能实现双向通信
只能从地面向列车单向传输信息，列 车的信息无法传输到地面 所以地面不能区分列车，只能对列车 进行粗放型的控制。

2.解决方案
尽量减少地面设备 采用无线传输方式来实现车地之间的 双向、大容量、实时的信息传递

3.CTCS-4级列控系统的出现
系统特点： 连续式列车速度监控，信息通道是无线通信 （GSM-R）方式 地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况 的设备 列车运行控制功能集中于车上，列车具有自 行定位的功能，只设一些固定地面应答器用 于列车定位校准
车载设备
GSM-R 室内设备
无线闭塞中 心RBC
调度中心 CTC
列控中心
车站联锁
轨 道 电 路
应 答 器
道 岔
信 号 机
C3级列控与C2级列控的比较
(1) 地面设备增加无线闭塞中心RBC、
GSM-R无线通信网络； (2) 车载设备增加GSM-R无线通信单元及 天线； (3) 车载设备根据RBC的行车许可，生成 连续速度控制模式曲线，实时监控列 车安全运行。
GSM
-R
无线
通信模块及天线
无线闭塞中心：



根据所控制的列车的状态 控制范围内的轨道占用 列车进路状态临时限速命令 灾害防护和线路参数等信息 产生针对所控列车的移动授权（MA）信息，并通过 GSM-R无线通信系统传输给车载子系统，保证管辖范 围内列车的运行安全。
CTCS-3级列控系统主要设备
GSM-R
临时限速 服务器 临时限速 维护终端 RBC本地 操作终端 RBC 监测接口 服务器
TRAU
移动 交换中心 OTE
西安铁路局既 有TDCS设备
助调台
CTC 行调台
临时限速 操作终端
BSC
郑州铁路局既有调度所
RBC中心
CTCS-3级系统结构
CTCS-3 级系统是基于 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，轨道电路实现列车 占用检查，应答器实现列车定位，并具备 C T C S - 2 级 功 能 的 列 车 运 行 控 制 系统。 包括：无线闭塞中心RBC、GSM-R网络、轨 道电路、应答器、列控中心、车载设备等 。
CTCS-3级列控系统使用的地面设备等于 全套的CTCS-2级地面设备加上RBC和大 量的GSM-R基站，经济性并不是很高， 但是CTCS-3级系统是CTCS体系结构中不 可缺的一个重要环节。 目标：为实现更为理想的CTCS-4级列控 系统。
RBC特点：
RBC与CTCS-2级列控系统中的地面设备 有所不同，其中最大的区别即RBC与 ISDN/GSM-R网络之间的接口 CTCS-2级地面列控设备都是采用封闭传 输网络来传输列控信息 RBC是利用开放的通信环境（GSM-R）来 传输列控信息的列控设备。

从CTCS-2级CTCS-3到CTCS-4级
CTCS-3的出现


需要解决最重要的问题就是采用无线方式传输列 控信息的可靠性、实时性。 对无线传输通道的可靠性和实时性没有十足的把 握，所以列车报告的位置可用性也不确定，需要 实现一个中间的列车控制等级，即CTCS-3级。 CTCS-3级列控系统依然使用准移动闭塞而非移动 闭塞，并采用成熟的CTCS-2级列控系统作为后备 模式。CTCS-3级与CTCS-2级基本类似，只是在 CTCS-2级的基础上引入RBC实现了车地双向通信。


列车在站间反向运行时，只能采用自动站间 闭塞，列车不能追踪运行，影响运行效率。 目前的ZPW2000轨道电路最多只能显示前方 七个闭塞分区空闲，难以支持350公里以上 时速高速列车的运行需要。
实时性不够

临时限速和解除临时限速信息只能通 过一些点式设备传送给列车，所以有 时候临时限速不能及时下达，而有时 候临时限速条件解除后列车又不能及 时加速，影响列车运行安全和运行效 率。同样，一些紧急信息也难以实时 地传递给列车。


轨道电路需要大量电缆以便采集轨道电路发 送端和接收端的信息集中到车站进行处理， 其投资费用占整个自动闭塞系统的40%-60% 通过轨道电路只能判断闭塞分区是否被占用 ，而无法实现对列车精确定位，严重影响列 车运行效率。
重要结论

“闭塞分区”是任何列车运行控制系统必须遵 循的控制单位，它一直被保持着，是任何列车 自我保护的基本距离单位，只是在TBTC-FAS系 统中，“闭塞分区”的长度和地段在确定之后 就固定不变，是它的不足。
PUC
PUC
轨道电路接收天线
速度 传感器
速度
BTS
OTE 车载 设备
CAU PUC
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
ZPW- 2000 轨道电路
轨旁 电子单元
车站 联锁
CTC车站 自律分机
既有线提速和250km/h客运专线。基于轨道电 路信息的ATP系统 300km/h及以上客运专线。基于轨道电路和无 线通信(GSM-R)的ATP系统 面向未来的列控系统.完全基于无线通信(GSMR)的ATP系统
CTCS-4级
为什么在列控系统中引入RBC
CTCS-2级目前列车控制系统 特点：基于点式应答器 连续轨道电路传输列车运行控制信 息的点-连式列车超速防护系统，已经 在提速线路和客运专线获得成功应用， 适用于200km/h~250km/h的线路。
1.系统存在如下需改进的方面

铁路沿线地面设备过多 地面向列车传送信息的信息量不足 实时性不够 车地之间不能实现双向通信
铁路沿线地面设备过多

地面设备和线路检查设备沿铁路全线 分布，设备投资高，维护成本大。尤其 是一些地理环境恶劣的区域，维护的困 难很大。
地面向列车传送信息的信息量不足
基于轨道电路的列车控制系统主要利用轨 道电路传送地面至车上的信息。



列车速度的提高需要对列车实施更为精确的控制 ，这就需要车上、地面之间传输大量的信息，但 为满足列车控制对信息传递实时性的要求，轨道 电路只能传输较少的信息量。 轨道电路的工作稳定性易受环境的影响，如:道砟 阻抗变化、天气变化。 在用轨道电路构成自动闭塞系统时，闭塞分区长 度固定，对不同类型的列车适应性差，影响铁路 运输效率。
RBC系统原理、结构 及功能
北京交通大学
内容提纲 一、无线闭塞中心概述 二、无线闭塞中心在C3中的作用 三、移动自动闭塞基本原理 四、无线闭塞中心系统功能 五、无线闭塞中心系统结构
基于轨道电路的列车运行控制系统
主要利用轨道电路传送地面至车上的信息
一、无线闭塞中心概述
为什么需要在列控系统中引入 RBC以及RBC具有什么特殊性？
国内CTCS技术研究现状
借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有 信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为 CTCS-0、1、2、3、4级。
CTCS-0级
CTCS-2级 CTCS-3级
既有线控制模式：区间轨道电路+站内电码化+ 通用机车信号+列车运行监控装置。
车站 列控中心
微机 监测 信号监测数据通信网
中继站 列控中心
微机 监测
微机 监测
车站 列控中心
CTC 车站 自律分机
车站 联锁
TCC安全数据通信以太网
RBC/联锁安全数据通信以太网 调度集中数据通信以太网
郑州铁路局既 有TDCS设备 电务段 RBC远程 操作终端
CTC分界口 通信服务器 维修调 度台 TSR接口 服务器 RBC接口 服务器 通信接口 服务器


在用轨道电路构成自动闭塞系统时很难用轨道电 路来实现列车对地面控制中心进行通信，即利用 轨道电路是难以实现双向通信的，也就无法实现 真正意义上的列车闭环控制。 轨道电路构成闭塞分区时的分割，对长钢轨的应 用造成障碍，例如采用无绝缘轨道电路，需增设 补偿电容抵消钢轨衰耗的影响，此外，还需消除 死区段。
列车的位置由列车传至RBC，并由 RBC传送至后续列车，实现移动闭 塞方式的间隔控制。 列车运行安全速度是根据地面设 备传递的信息，由车上设备进行 自动控制。

4.CTCS-4级列控系统
车地之间大数据量的传输可以支持高 速列车的运行需要，列车运行的时速 可以达到350公里以上； 取消地面信号和轨道区段空闲检查设 备及相应电缆，可以降低设备成本；



密钥管理系统（本工程不含此设备） 无线闭塞中心（RBC） 临时限速服务器及操作终端 地面列控中心（TCC） 轨道电路 应答器 电子编码器（LEU） 车载设备 GSM-R网络等组成
Cwk.baidu.com系统总体结构图
车 载 设 备
RSS DMI Profibus MVB 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 CAU 应答器接收天线 列车管理 模块
E 1
临时限速 服务器
RBC中心
GSM-R 无线通信
密钥 管理中心
CTCS-3级各部分功能
无线闭塞中心RBC 根据轨道电路、联锁 进路等信息生成行车 许可
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 通过GSM-R无线通 信系统接受车载设备 发送的位置和列车数 据等信息 GSM-R网络

可以实现移动闭塞方式，使两列车追踪 间隔大大缩短，提高列车在区间追踪运 行的密度，从而大大提高铁路运输效率; 由于能够实现车地之间的双向信息传输 ，构成了闭环控制系统，使列车运行的 安全性大大提高；

RBC具有什么特殊性
地面可以根据列车报告的具体情况进行 更加精准的控制（例如，可以实现对不 同等级的列车施加不同的临时限速）。 此外，还可以通过RBC将列车信息和防 护信息发送给其他相关信息管理系统， 实现调度系统全方位的集成。
列控 中心
车站 联锁
调度集中 微机 （车站） 监测
TCC安全数据通信以太网
列控 微机 中心 监测
车站调度集中局域网
列控 中心
车站 联锁
调度集中 微机 （车站 ） 监测
RBC/联锁安全数据通信以太网
调度集中数据通信网
信号监测数据通信网
电务段
既有TDCS 设备
CTC 中心设备
RBC远程 操作终端
临时限速 操作终端
RBC为CTCS-3 提供行车许可
GSM -R 无线 通信模块及天线
GSM-R 室内设备
无线闭塞中 心RBC
调度中心 CTC
列控中心
车站联锁
轨 道 电 路
应 答 器
道 岔
信 号 机
车载设备
速度曲线
C3地面设备总体结构示意图
15 Km 15 Km
联锁车站
区间中继站
2 Km
联锁车站
轨道电路 车站监测局域网


由于是首次尝试，肯定会遇到很多 问题，需要不断摸索。只有通过 CTCS-3级的RBC设备彻底解决了开 放网络环境下的各种问题后，才有 可能实现CTCS-4级的RBC设备和 CTCS-4级列控系统。
CTCS-3级RBC与其他地面 设备的连接关系


CTCS-3级列控系统地面设备组成： 由列控中心 轨旁电子单元（LEU） 轨道电路 临时限速服务器（TSR） RBC等组成 与联锁、CTC、集中监测系统、GSM-R等设备/子系统共 同构成地面系统。 其中，RBC是车地之间联系的纽带。一台RBC可以连接多 台联锁，（通过联锁）连接多台列控中心，同时控制多 列列车。