CTCS-4D列控系统总体技术方案

低密度铁路CTCS-4D列控系统总体技术方案（讨论稿）

2018年10月

目录

1适用范围 (3)

2引用文件 (3)

3缩略语 (3)

4青藏铁路ITCS应用问题梳理 (5)

5前期工作基础 (9)

6总体要求 (12)

7系统结构及组成 (14)

8主要工作模式 (17)

9功能实现 (20)

10运营场景 (44)

11系统接口 (48)

附录1：CTCS-4D列控系统关键参数 (52)

1适用范围

本总体技术方案对CTCS-4D列控系统的总体要求、系统结构及组成、主要工作模式、基本功能要求、运营场景、系统设备功能和系统接口等进行了描述，适用于低密度铁路CTCS-4D列控系统的设计、研发、集成、测试、运用和维护。2引用文件

表1所列文件中的条款通过本总体技术方案（以下简称本文件）的引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订均不适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。

表1 引用文件汇总表

3缩略语

除《铁路工程基本术语标准》中术语外，其他相关缩略语解释见表2。

表2 缩略语汇总表

4青藏铁路ITCS应用现状

青藏铁路格拉段信号系统采用了美国GE公司提供的增强型列控系统（ITCS），2006年7月开通运营。ITCS采用了GPS定位和GSM-R无线通信，以及虚拟自动闭塞等技术，可实现单线双向追踪运行。轨旁设备极其简单，适合条件艰苦的地区。

4.1 线路概况

青藏铁路格拉段线路长1142公里，单线非电气化区段，经过地区均为高海拔地带，海拔高程大于4000米的地段有960公里。唐古拉山垭口高程5071米是全线最高处，最低为格尔木2828米。沿线气候条件恶劣，人烟稀少，生活和工作条件相当艰苦。格拉段全线共58个车站（含1个线路所），其中28个车站已采用了铁科院的计算机联锁（CBI），其余30个车站采用GE公司的联锁设备VHLC。全线采用卡斯柯的调度集中（CTC）设备，集中控制。

4.2 ITCS配置

ITCS列控系统采用了一体化的设计思想，集自动闭塞、车站联锁和列车运行超速防护控制于一身。车-地采用可双向连续传输的GSM-R无线通信，以车载信号作为列车运行的主体信号控制列车运行。ITCS系统构成见图1。

逐站配置一体化设计的完成车站联锁功能的VHLC和完成区间方向控制、向车载提供地面信号状态信息的无线闭塞

中心（RBC）。RBC通过GSM-R无线通信网络与车载设备双向通信，沿线设通信基站。

图1 青藏铁路ITCS系统构成示意图

ITCS系统的主要优势：采用虚拟技术，减少了轨旁设备。（1）区间不设轨道电路和通过信号机，采用虚拟固定闭塞，虚拟区段的占用/出清依靠列车定位由车载设备和地面无线闭塞中心（RBC）完成；（2）30个由VHLC设备完成车站联锁的车站，站内不设轨道电路和进、出站信号机，站内虚拟区段的占用/出清检查由RBC向VHLC提供。

青藏铁路格拉段自然环境条件恶劣，大部分车站住人值守困难，ITCS系统简单的轨旁设备有利于无人值守。

4.3 存在的主要问题

1. 安全运营方面

一是采用GE公司VHLC联锁设备的车站，由于站内没有轨道电路，对于未安装ITCS车载设备的机车、车辆（如轨

道车、工程车、站内存放的车辆等），在站内设备无显示，其安全完全依靠人工防护，存在安全风险。二是完整性检查设备在安全性设计方面，仅依靠列尾风压的检查信息，未能实现列尾风压、尾部定位、运动传感器信息综合检查的承若，存在安全风险。三是ITCS系统完全依靠无线传输和GPS定位，无后备运营模式设计，一旦受外界干扰，特别是军方演习时的无线屏蔽和干扰，系统工作瘫痪，完全依靠调度命令人工目视行车，存在安全隐患。

2. 运输效率方面

一是ITCS系统缓冲区占用股道有效长，浪费股道利用率。由于卫星定位的误差和运行安全存在矛盾，ITCS系统设计了缓冲区，在车站股道上会占用列车有效长度（约120米左右）。根据运输部门统计，每年因ITCS系统缓冲区占用股道有效长，减少约30万吨的运量。二是机车不能跨区段交路，限制了机车运用率。在ITCS系统控制下，所有格拉段运行的机车需安装ITCS车载设备，必须在拉萨、格尔木进行机车换挂，造成机车不能跨区段交路，限制了长交路机车的运用。三是ITCS系统主要设备为单套，设备故障后行车影响较大。四是车站改造不方便，如车站插入一组道岔，需全线数据更新，影响范围大。五是调车作业不便，ITCS系统调车作业时，需要人工确认车列的占用和出清，作业效率低。

3. 标准体系方面

青藏铁路ITCS系统是美国GE公司针对中国需要新开发的系统，与美国联邦铁路管理局FRA制定的PTC系统标准也有很大的差距；与中国列车运行控制系统（CTCS）标准体系更是不兼容。

4. 技术支持方面

ITCS系统投入运营近12年，其核心技术仍然掌握在外方手中。无论是站场改造，还是系统升级均受制于人。根据《普速铁路信号维护规则》（铁总运【2015】238号）规定，ITCS系统使用超过15年后，根据质量状态评估结果在5年内进行更新改造，且ITCS系统专利使用到2024年终止。美国GE公司交通业务被阿尔斯通公司收购，阿尔斯通公司与西门子公司合并。合并后GE公司的轨道交通业务将被停止，ITCS系统后续更加难以获得外方的技术支持。

5前期工作基础

依托铁总科研课题，铁科院、北京交大等等单位开展了下一代列控系统关键技术、自主化CTCS-3级列控系统、高速铁路ATO系统、多模车地综合移动数据传输系统、列控联锁一体化控制系统等研究工作。

5.1 铁总科研立项

与CTCS-4D列控系统有关的铁总立项课题见表3所示。

表3 科研立项情况

以上课题研究重点是青藏铁路ITCS系统自主替代，及CTCS-4D级列控系统前期工作。

课题研究取得了阶段成果，主要体现在：制定了总体技术方案；开发了基于北斗定位的列车定位单元功能样机，在