列控系统地面设备组成与原理培训教材

➢ 列车在35信号点防护区段运行，行车许可已延伸至41信号点，39信号点防护的
区段轨道电路故障：
✓ RBC向列车发送一个以39信号点为目标点的有条件紧急停车消息（CEM）
✓ 车载设备生成一个以39信号点为目标点的缩短行车许可，并根据缩短的行
车许可监控列车运行。
原行车许可
缩短行车许可
35
37
39
41
35G 25
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
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
采用冗余交叉覆盖的 方式进行布置，提高 了车地通信的可靠性
14
CTCS-3级列控系统—系统主要特点（续） （5）临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长度和数 量的临时限速设置。 （6）RBC可集中设置，也可以分散设置。 （7）RBC向装备CTCS-3级车载设备的列车、应答器向装备 CTCS-2级车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动 过分相。
15
CTCS-3级列控系统地面设备 无线闭塞中心（RBC）
车站
无线闭塞中心 RBC
RBC根据列车位置、联锁办理的进 路和轨道电路状态生成行车许可。
设备。
➢ 站间运行：联锁根据轨道电路状态 向RBC发送信号授权， RBC根据信
号授权和列车位置生成行车许可（
MA），并将行车许可发送给车载设
备。
23
列车A
行车 许可
无线闭塞中心 RBC
RBC根据列车位置、轨道电 路状态生成行车许可。
区间
误差 误差
21
运行许可（3）—行车许可描述
运行许可表示 一个MA可以包括多个连续的闭塞分区（但最多不超过15个）
列车2
列车1
d
D1
D2
D3
D4
行车许可终点:
D = D1 + D2 + D3 + D4 + d
行车许可
3G
X3
北
101
X
1
S3
IG
XI
Sn 2
京 方
9 11
SI
10
IIG
XII
9
向
102
目标距离模式曲线监控列车安全运行的列车运行控制系统 。
列车2
2021/2/23
列车1
3
不同车地信息传输方式特点
轨道电路的基本特点：
点式应答器的基本特点：
连续、容量小、单向、位置相关 点式、容量大、单向、位置相关
独立于列车轨道占用
无线通信的基本特点：连续、大容量、双向、位置无关
4
一、系统原理与组成
域
19
运行许可（1）—行车许可描述
位置坐标系
以应答器作为系统中描述位置参考坐标系
反向
正向
每个应答器组的坐标原点由应答器组内编号为
1的应答器（称为位置参考点）给出
将组内应答器编号增加的方向定义为每个应答
参考位置
器组的正向
列车位置、限速点位置等信息均以应答器坐标 1st
2nd
3rd
系为进行描述 列车每经过一个定位参考应答器组进行一次定
RBC主要功能
列车管理
列车注册与注销 进入/退出C3区域
RBC主要功能
数据配置
地面动态 映射
RBC切换 线路数据管理 进路信息/区间占用信息
行车许可
临时限速
RBC切换
分相区、调车、紧急消息等
17
数据配置
数据配置
线路描述信息:信号机、应答器、道岔的位置 及关系
进路信息：RBC进路与联锁进路对应的编号， 名称、起止位置、通过的道岔
BTS
OTE
ZPW- 2000 轨道电路
轨旁 电子单元
微机 监测
车站 列控中心
CTC 车站 自律分机
车站 联锁
RBC
监测接口 服务器
RBC中心
GSM- R TRAU
BSC
移动 交换中心
OTE
地面设备示意图
联锁车站
15 Km
区间中继站
15 Km 2 Km
联锁车站
轨道电路
车站监测局域网
列控 车站 调度集中 微机 中心 联锁 （车站） 监测
链接距离
正向/反向
链接信息
位修正，并更新一次应答器坐标系，并称列车经
反向
正向
过并正确读取的最后一个应答器组为LRBG（最近
相关应答器组，Last Relevant Balise Group）
带有内在坐标系 的参考应答器组
由链接信息分配坐标系的
单应答器组
20
运行许可（2）—行车许可描述
列车位置描述：列车方向对应的机车前端位置距LRBG
雷达传感器
车站列控中心
车站联锁
LEU
ZPW-2000 轨道电路
应答器
列控系统 地面设备
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，GSM -R 无线
通信模块及天线
✓ 如果列车可以在指定位置前停车，车载设备实施常用（或紧急）制动停车 ✓ 如果列车不能在该位置前停车，车载设备实施紧急制动，直至列车停稳。 ✓ 如果列车前端已经越过指定位置，车载设备将拒绝该消息并继续遵照已收 26 到的行车许可行车。
RBC中心
GSM-R 无线通信
密钥 管理中心
CTCS-3级列控系统控车原理
速度-距离控制方式
C3行车许可包括：
➢目标距离：距行车许可终点的距离 ➢目标速度：通过行车许可终点时的速度 ➢线路数据：坡度、静态限速、线路条件（过分相信息、 等级转换点等） ➢临时限速信息 问题：
➢通过什么来传输行车许可信息？ ➢哪个设备负责生成行车许可信息？ ➢如何生成行车许可？
微机 监测
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
BTS
OTE
临时限速信息：区间车站分界点、线路号信 息
灾害区信息：灾害区位置及长度、包含的设 备列表
接口描述信息:网络地址、端口、设备对象编 号
RBC设备信息:RBC设备编号、配置参数、MA 最大长度
18
地面动态状态映射
进路映射技术:根据来自联锁的进路编号和进 路状态
地面动态状 态映射
临时限速映射技术：来自临时限速服务器的限 速命令，将限速设置到内部拓扑图上的对应区
CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传 输，轨道电路实现列车占用检查，无线闭塞中心（RBC）生成行车 许可，应答器实现列车定位，同时具备CTCS-2级功能的列车运行 控制系统。
GSM-R 无线网络
调度集中 CTC
无线闭塞中心（RBC）
列控系统 车载设备
速度传感器
应答器天线
轨道电路天线
的距离。
LRBG 方向
orientation
反向
正向
d) 相对于 LRBG 的列车方向
反向
正向
激活驾驶台
c)
LRBG 标识号
a) 估计的运行距离
LRBG 方向
正向
反向
c) LRBG 标识号
b)置 过读 欠读
信区间 误差 误差
d) 相对于 LRBG 的列车方向
正向
反向
激活驾驶台
a) 估计的运行距离
b) 置信 过读 欠读
列控 微机 中心 监测
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 集中监测数据通信以太网
车站调度集中局域网
列控 车站 调度集中 微机 中心 联锁 （车站 ） 监测
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
E 1
临时限速 服务器
3
SII
4
Xn
4G
X4
S
S4
EOA
121
122
广 州 方 向
22
运行许可（4）—行车许可生成
➢ 发车进路、接车进路和通过进路： 调度集中（CTC）办理列车进路，联
锁根据进路信息和轨道电路状态向
RBC发送信号授权（SA），RBC根据 信号授权和列车位置生成行车许可 （MA），并将行车许可发送给车载
行车 许可
满足后备系统的需要
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
无线接口 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
基本原理
列控系统：保证列车间的安
350km/h
全间隔（相对位置)
轨道电路实现列车(列车A)占用
检查，以闭塞分区为单位
列车B报告当前位置（列车编号) 等
行车许可
无线闭塞 中心
列车位置
无线闭塞中心生成行车许可
通过无线向列车B传送行车许可
（MA)
11
轨道电路 占用信息
CTCS-3级列控系统原理
车站联锁
OTE
BTS
OTE
BTS
OTE
地 面 设 备
车站 联锁
轨旁 电子单元
ZPW- 2000 轨道电路
轨旁 电子单元
CTC车站 自律分机
车站 列控中心
微机 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
中继站 列控中心
ZPW- 2000 轨道电路
RBC主要功能
RBC根据从外部地面系统（联锁设备、相邻RBC、临时 限速服务器）接收到的信息（即股道占用、进路状态、临 时限速等）以及与车载设备交换的信息（位置报告）生成 发送给列车的控制命令，主要是提供行车许可，使列车在 RBC管辖范围内的线路上安全运行，完成列车间隔控制和 列车防护。
16
CTCS-3级列控系统地面设备 无线闭塞中心（RBC）
生成连续速度控制模式曲线， 时 实监控列 车安全运行。
RBC为CTCS-3 提供行车许可
GSM-R 室内设 备
无线闭塞中 调度中心
心RBC
CTC
列控中心
轨应
道答
电 路
器
车站 联锁
临时 限速 服务
器
道 岔
信 号 机
车载设备
速度曲线
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
信号授权
无线闭塞中心（RBC）
行调指挥中心（CTC）
临时限速信息
调度集中显示投影
列车位置
速度曲线
行车许可
轨道电路
GSM-R
12
CTCS-3级列控系统工作原理 区段追踪运行
时 速
速度限制曲线
目标停车点
(km/h)
13
CTCS-3级列控系统—系统主要特点 （1）基于GSM-R实现大容量的连续信息传输，可以提供最 远32km的目标距离、线路允许速度等信息； （2）CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。 （3）C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200~250km， C2同时作为C3的后备系统。 （4）车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车速度、位 置和工作状态等信息，并可在CTC系统上实时显示。
临时限速服务器
临时限速统一管理， 包括规则校验、设置 和取消
将临时限速拆分给列 控中心及RBC分别执 行，并反馈执行结果
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 列车参数，按照目标 距离连续速度控制模 式生成动态速度曲线 ，监控列车的安全运 行
地车信息传输
应答器&轨道电路
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
wenku.baidu.com
BTS
第四章 列控地面设备（3） CTCS-3级列控系统地面设备组成与原理
1
主要内容
装备机车信号的 固定自动闭塞系统
ZPW-2000A轨道电路
列
控 系
CTCS-2级列控系统
统
应答器 列控中心
地
面 设
CTCS-3级列控系统
无线闭塞中心
备
城市轨道交通CBTC
地面ATP设备
2
一、系统原理与组成
CTCS-2级列车运行控制系统（简称CTCS-2级列控系统） 基于轨道电路和应答器传输列车运行许可信息，采用
37G
39G
运行许可（6）—行车许可生成
紧急停车：当RBC收到CTC的紧急停车命令或在列车的行车许可内的轨道区 段异常占用时，RBC向车载设备发送紧急停车消息。紧急停车消息包括有条件 的紧急停车消息（CEM）和无条件的紧急停车消息（UEM）。 ➢ 无条件紧急停车消息（UEM）：要求列车立即制动停车，列车接收到该消息后 ，将实施紧急制动。 ➢ 有条件紧急停车消息（CEM）：要求列车在指定位置前停车，车载设备将评估 列车当前位置和新的指定位置间的关系，重新计算制动曲线，根据列车到指定 位置的距离，存在下述情况：
行车许 可终点
列车B 行车许 可终点
运行许可（5）—行车许可生成
➢ 缩短行车许可 缩短行车许可强制列车以接收到的停车位置
作为新的行车许可终点（EOA），列车将根据当前 位置，决定是否触发常用制动或紧急制动，如果列 车已经越过该位置，将立即触发紧急制动。
24
缩短行车许可实例：进路前方轨道电路故障，区间轨道非正 常占用