CTCS3级列控系统标准体系及需求规范 ppt课件

系统接口组
仿真测试 实验室
国产化制 造小组
GSM-R 接口小组
通号集团专家团队（支撑）
目录
1 2 3 4
CTCS-3列控攻关背景
CTCS-3列控系统介绍
CTCS-3列控车载设备介绍 CTCS-3列控车载模式介绍
CTCS-3列控系统介绍—CTCS列控系统分级
CTCS-4 CTCS-3 CTCS-2 CTCS-1 CTCS-0
轨旁 电子单元
ZPW-2000 车车车车
ZPW-2000 车车车车
轨旁 电子单元
车车 车车
CTC车 车 车车车车
车车 车车车车
车车 车车
车车车 车车车车
车车 车车 信号集中监测数据通信以太网 列控中心安全数据通信局域车
车车 车车
车车 车车车车
CTC车 车 车车车车
车车 车车
信号安全数据通信以太网 调度集中数据通信以太网
Profibus RS-485
车车车 车车车
车车车车车
车车
PG
车车
PUC
CAU
车车车车车车车车
车车车车车车车车 车车车车车车车
车车 车车车
车车 车车车
车车车车 车车
BTS
OTE 车车 车车
CAU PUC
BTS
OTE
BTS
OTE
BTS
OTE
BTS
OTE
车 车 车 车
轨旁 电子单元
ZPW-2000 车车车车
CTCS-3列控系统介绍—主要技术原则
（ 5 ） CTCS-2 级作为 CTCS-3 级的后备系统。无线闭 塞中心或无线通信故障时， CTCS-2 级列控系统控制 列车运行。

TCC限速
RBC
RBC限速
RBC限速
CTCS-3级列控系统构成－TSRs界面
17
CTCS-3级列控系统构成－GSM-R结构
SSS EIR 铁路电路域 应用系统 D SS1 F SM SC N o.7 M SC/V LR E/G H LR/A uC C/D AC L Gr TCP/IP IN SCP SM P SCEP
RBC GSM-R
主机 备机 协议 转换器 RBC本地 操作终端 维护 终端 司法 记录器 ISDN 服务器 TRAU
移动 交换中心 OTE
通信 服务器
数据库 服务器
应用 服务器
接口 服务器
BSC
7
CTCS-3级列控系统构成－GSM-R网络
GSM-R室内设备 RBC ISDN 服务器 移动 交换中心 TRAU BSC OTE
GSM-R网络，实现车地双向无线
通信
8
CTCS-3级列控系统构成－信号安全数据网
中继器
二层交换机R 二层交换机R 三层交换机R 三层交换机R 二层交换机R 二层交换机R 二层交换机R 二层交换机R 二层交换机R 二层交换机R
CBI
车站 TCC
中继站 TCC
中继站 TCC
CBI
车站 TCC
中继站 TCC
临时限服务器 维护终端
CTC系统通信网
专用传输通道
TCC限速
RBC限速
中继站 列控中心
•TSRs采用了与RBC相同的信号安全平台 •TSRs应用软件完全自主研制，并通过独立第三方SIL4级安全认证
16
TCC限速
CTC车站 自律分机 车站 列控中心 LEU
车站 联锁 ISDN 服务器 LEU GSM-R

运基信号[2008]499号
10 客运专线信号系统安全数据网络技术方案（V1.0）
运基信号[2009]223号
11 CTCS-3级无线通信报文定义及应用原则
正在编制
一、标准体系结构：系统规范—设备规范
7
序号
规范名称
文号/进展情况
1
CTCS-3级列控车载设备人机界面（DMI）显 示规范（V1.0）
运基信号[2008] 670号
0
二、功能需求规范（FRS）：概述
FRS主要内容 ➢ 第一章 序言 ➢ 第二章 适用范围 ➢ 第三章 总体要求 ➢ 第四章 功能 ➢ 第五章 故障和降级
1
二、功能需求规范（FRS）：第一章 序言
① 描述了CTCS-3级的定义 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，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CTCS-2级功能的列车运行控制系 统。
0
二、功能需求规范（FRS）：第三章 总体要求
④ 配置参数(O) ➢ CTCS-3级车载设备应能从地面设备接收配置参数，以适 应运营要求。 ➢ CTCS-3级车载设备的配置参数应在所规定的线路上应用。
⑤ 默认值 ➢ 默认值应能保证行车安全，并永久存储在CTCS-3级车载 设备中。(M) ➢ 如果CTCS-3级车载设备在当前位置未收到配置参数，应 使用默认值。(M)
规范名称 铁路列车调度指挥及调车集中系统设计暂行规定 铁路CTCS-2级列车运行控制系统应答器工程技术暂行规定 铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见
一、标准体系结构：既有标准—施工验收规范
17

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
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
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。
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
雷达传感器
车站列控中心
车站联锁
LEU
ZPW-2000 轨道电路

.
27
车载系统的功能
6、速度控制 7、无电区管理 8、防溜逸 9、CTCS-2控制模式管理 10、CTCS-3无线电GSM-R传输管理和解码
21.03.2021
.
18
紧急停车区域
如果紧急停车区域处于激活状态，联锁装 置会向RBC发送报告。
紧急停车区域可以是无条件的，也可以是 有条件的。如果是无条件，RBC会向每一 列到达那里的列车发送紧急停车消息。如 果是有条件的，只有接近该区域的列车才 会收到紧急信息。已经到达那里的列车应 该离开该区域（可能是隧道内起火或出现 烟气）。
.
6
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பைடு நூலகம்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
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
BTS
OTE
BTS
OTE
BTS

轨道电路天线
雷达传感器
GSM-R 无线网络
无线闭塞中心 （RBC）
调度集中 CTC
TSR服务器
列控中心 LEU
车站联锁
ZPW-2000 轨道电路
应答器
列控系统 地面设备
CTCS体系结构
武汉高速铁路 职业技能训练段
❖ CTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传 输层、地面设备层和车载设备层配置。
铁路运输管理层
列控中心
车站联锁
LEU
轨Z轨P道W道电2电0路0路0
地面应答器
车载设备组成
武汉高速铁路 职业技能训练段
车载安全计算机 轨道电路接收单元STM 应答器BTM 测速测距单元 记录单元 接口单元 人机显示界面DMI 列车运行监控记录装置LKJ 外围设备：应答器天线、轨道电路天线、车轮速度传感器用于 CTCS2、TVM秦沈线的连续传输传感器和CTCS0/1级的连续传输传 感器等
一、系统背景——C3系统构建职武业汉技高能速训铁练路段
一、系统背景——用户需求
武汉高速铁路 职业技能训练段
CTCS-3级列控系统概述
目录武汉高速铁路 职业技能训练段
CTCS 3级
武汉高速铁路 职业技能训练段
CTCS 3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系 统；CTCS 3级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚 拟自动闭塞；CTCS 3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员 凭车载信号行车。
轨道电路
主要用于列车占用检测及列车完整性检查。
(2) 车载子系统组成
无线通信（GSM-R）车载设备 作为系统信息传输平台完成车－地间大容量的信息交换。

变 电 系 统
接 触 网 系 统
电 力系统 统
远程监控系列控系统
联 锁 系统 统
调 度 统集 中 系
集 中 监 测 系通 信 系 统
总 成
车 体
转 向 架
牵 引 系 统
制 动 系统 统
列 车 网 络 系运 输 计 划
运 行 管 理
车 辆 管 理
供 电 管 理
客 运 调 度
综 合 维 修
票 务系统 统
列车转 换网关
司法记 录器
车载设备
输出 接口 MVB总线
＋
输入
接口
动车组
C3 控制单元
测速智能 单元
C2 控制单元
车载安全计算机
应答器 信息接 收模块
CAU 应答器天线
ProfiBus总线 RS-485总线 MVB总线
C2 控制单元
测速智能 单元
C3 控制单元
应答器 信息接 收模块 车载安全计算机
CAU 应答器天线
3210
RBU2 VPC_A Intel VPC_B PowerPC VPC_C Intel
3210
联锁 相邻RBC
CSM-RBC接 口服务器
VIA L ESW2
司法记录单元
ISDN服务器
ESW1
TSRS
GSM-R 网络
精选ppt课件2021
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二、C3系统技术方案——临时限速系统
临时限速系统采用硬件安全比较冗余结构，包括：临时限速服务器、临时限速 操作终端、临时限速维护终端等设备组成。
精选ppt课件2021
23
二、C3系统技术方案——列控中心
列控中心采用硬件安全比较冗余结构，包括：冗余电源、主机单元、输入输出 接口单元、通信接口单元和监测维护终端等设备组成。

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(2)人机界面
能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行 速度、允许速度、目标速度和目标距离。
能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表 示以及设备故障状态的报警。
机车乘务员输入装置应配置必要的开关、按钮 和有关数据输入装置。
具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和 安全控制要求对输入数据进行有效性检查。
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CTCS的定义
CTCS是Chinese Train Control System的缩写， 即中国列车运行控制系统，它以分级的形式满足 不同线路运输需要，在不干扰机车乘务员正常驾 驶的前提下有效地保证列车运行的安全。即为了 保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路 运输需求的强制性技术规范。
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14
地面子系统由以下部分组成：应答器、轨道电路、无线通信网络 (GSM-R)、列车控制中心(TCC)／无线闭塞中心(RBC)。其中GSM-R 不属于CTCS设备，但是CTCS的重要组成部分。
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国外列车运行控制系统的发展
由各国铁路行车事故的分析看出，由列车冒进信号所引起的重大事故 所占比重最多，而作为这一事件的行为主题即司机受心理和生理多因 素的影响，失误是难免的，如1978年和1979年在我局杨庄车站和哈 尔滨铁路局沈家车站先后发生的两起严重撞车事故。所以，各国铁路 普遍采用先进的列车自动控制（ATC）设备或列车超速防护（ATP） 设备，以防止这一事件的发生。
列车运行控制系统是将先进的控制技术、通信技 术、计算机技术与铁路信号技术溶为一体的行车 指挥、控制、管理自动化系统。
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10
基本功能
(1) 安全防护
在任何情况下防止列车无行车许可运行。 防止列车超速运行。

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我国列车运行控制系统的发展
我国铁路运用的列车运行控制系统经过了只有地面信号、 以地面信号为主机车上装备三大件（机车信号、自动停车、 无线列调）到以地面信号为主机车上装备通用（或兼容式） 机车信号、列车运行监控记录装置、无线列调的发展过程。
列车速度的提高使通过传统设备，靠司机了望地面信号控 制行车已不能保证安全。既有线提速、客运专线建设和高 速铁路研究，提出了机车信号要尽快实现主体化的新要求， 促进了ATP技术的发展，特别是欧盟GSM-R/ETCS已进入 实际运作阶段，给我们提供了良好的技术借鉴，推动了中 国列车运行控制系统（CTCS）的加快发展。
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(2)人机界面
能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行 速度、允许速度、目标速度和目标距离。
能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表 示以及设备故障状态的报警。
机车乘务员输入装置应配置必要的开关、按钮 和有关数据输入装置。
具有标准的列车数据输入界面，可根据运营和 安全控制要求对输入数据进行有效性检查。
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25
CTCS分级
CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等 级，分为0—4级。
CTCS0级（L0）:由通用机车信号+列车运 行监控装置组成，为既有系统。
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26
CTCS1级
CTCS1级（L1）:由主体机车信号+安全型运行监控记录装 置组成。面向160km/h以下的区段，在既有设备基础上强 化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现 列车运行安全监控功能。
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22
虚拟闭塞方式非常有条件将闭塞分区划分 得很短，当短到一定程度时，其效率就很 接近于移动闭塞。

第23讲CTCS-3级列控系统地面设备CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。

地面设备由移动闭塞中心（RBC）、列控中心（TCC）、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器（含LEU）、GSM-R通信接口设备等组成；图1 CTCS-3级地面设备结构示意图1、应答器应答器用于向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，同时对CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。

应答器报文信息格式采用铁道部统一的技术标准，应答器设置满足CTCS-3系统、兼容CTCS-2系统的要求。

●无源应答器无源应答器存储固定信息，当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中的电子电路工作，把存储在地面应答器中的数据循环发送出去，直至电能消失（即车载天线已经离去）。

●有源应答器有源应答器通过专门电缆与地面电子单元（LEU）连接，可实时发送LEU传送的数据报文。

当列车经过有源应答器上方时，有源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中发射电路工作，将LEU传输给有源应答器的数据循环实时发送出去。

直至电能消失（即车载天线已经离去）。

当与LEU通信故障时，有源应答器变为无源应答器工作模式，发送存储的固定信息（默认报文）。

2、LEULEU通过串行通信接口与TCC设备连接，将来自TCC的报文连续向有源应答器发送，从而实现向车载设备发送可变信息。

当LEU与TCC通信故障或接收的数据无效时，LEU向有源应答器发送默认报文。

3、轨道电路●区间轨道电路区间采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列无绝缘轨道电路，轨道电路的传输长度满足相关技术条件的要求。

轨道电路的正常码序为：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，满足CTCS-2级300km/h速度列车安全运行的要求。

●站内轨道电路复杂大站：正线及股道区段采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列有绝缘轨道电路，其它区段采用25Hz轨道电路。

日期 2008.02 2008.03.23 2008.04.08 2008.08.07
2008.08.15 2008.10.20
V1.0
CTCS-3 级列控系统 GSM-R 网络需求规范
第 I页
CTCS-3 级列控系统标准规范
目录
修改记录 ....................................................................................................................I.... 目 录 ............................................................................................................................ 2 1. 引言 ........................................................................................................................... 4
科技运［ 2008］168 号
CTCS-3 级列控系统 GSM-R 网络需求规范
（ V1.0 .1 V0.2 V0.3 V0.4
V0.5 V1.0
CTCS-3 级列控系统标准规范
修改说明 新创建 根据北京全路通信信号研究设计院的讨论意 见修改 根据铁道部 C3 技术攻关组的讨论意见修改 根据铁道部 C3 接口组通信小组的讨论意见 修改 根据铁道部 C3 标准组、接口组、车载组的 讨论意见修改 根据专家评审意见修改
3.1.1 数据承载业务 ...................................................................................... 8 3.1.2 数据承载业务特性 .............................................................................. 8 3.2 补充业务 ......................................................................................................... 8 3.2.1 补充业务 .............................................................................................. 8 3.2.2 补充业务类型 ...................................................................................... 8 3.3 铁路特殊业务 ................................................................................................. 9 3.4 需要特殊说明的问题 .................................................................................... 9 4. GSM-R 网络 QOS 要求 .......................................................................................... 10 4.1 一般规定 ....................................................................................................... 10 4.2 网络注册时延 ............................................................................................... 10 4.2.1 定义 .................................................................................................... 10 4.2.2 指标要求 ............................................................................................ 10 4.2.3 其它说明 ............................................................................................ 10 4.3 连接建立时延 ............................................................................................... 11 4.3.1 定义 .................................................................................................... 11 4.3.2 指标要求 ............................................................................................ 11

科技运［2008］168号CTCS-3级列控系统GSM-R网络需求规范（V1.0）2008年12月修改记录版本号修改说明日期V0.1 新创建2008.02V0.2 根据北京全路通信信号研究设计院的讨论意见修改2008.03.23V0.3 根据铁道部C3技术攻关组的讨论意见修改2008.04.08V0.4 根据铁道部C3接口组通信小组的讨论意见修改2008.08.07V0.5 根据铁道部C3标准组、接口组、车载组的讨论意见修改2008.08.15V1.0 根据专家评审意见修改2008.10.20目录I修改记录 ........................................................................................................................ 目录. (2)1.引言 (4)1.1目的和范围 (4)1.2缩略语 (4)1.3参考文献 (6)2.CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的界面 (7)3.CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的业务需求 (8)3.1数据承载业务 (8)3.1.1数据承载业务 (8)3.1.2数据承载业务特性 (8)3.2补充业务 (8)3.2.1补充业务 (8)3.2.2补充业务类型 (8)3.3铁路特殊业务 (9)3.4需要特殊说明的问题 (9)4.GSM-R网络Q O S要求 (10)4.1一般规定 (10)4.2网络注册时延 (10)4.2.1定义 (10)4.2.2指标要求 (10)4.2.3其它说明 (10)4.3连接建立时延 (11)4.3.1定义 (11)4.3.2指标要求 (11)4.3.3其它说明 (11)4.4连接建立失败概率 (11)4.4.1定义 (11)4.4.2指标要求 (11)4.5用户数据帧传送时延 (12)4.5.1定义 (12)4.5.2指标要求 (12)4.5.3其它说明 (12)4.6链路断开（失效）概率 (12)4.6.1定义 (12)4.6.2指标要求 (12)4.7传输干扰 (13)4.7.1定义 (13)4.7.2指标要求 (14)5.GSM-R网络设计要求 (15)5.1GSM-R网络与RBC 互联的要求 (15)5.1.1MSC与RBC的连接方式 (15)5.1.2MSC与RBC的接口设置 (15)5.2无线覆盖要求 (15)5.2.1无线覆盖指标要求 (15)5.2.2无线覆盖范围要求 (16)5.2.3越区切换要求 (17)5.3无线小区容量要求 (17)5.3.1RBC切换区无线容量要求 (17)5.3.2枢纽和大站无线容量要求 (18)1.引言1.1目的和范围1.1.1.1为明确CTCS-3级列控系统与GSM-R网络之间的接口界面，并为承载CTCS-3级列控业务的GSM-R网络设计、测试及产品研发提供技术依据，特制订本规范。

第23讲CTCS-3级列控系统地面设备CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。

地面设备由移动闭塞中心（RBC）、列控中心（TCC）、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器（含LEU）、GSM-R通信接口设备等组成；图1 CTCS-3级地面设备结构示意图1、应答器应答器用于向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，同时对CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。

应答器报文信息格式采用铁道部统一的技术标准，应答器设置满足CTCS-3系统、兼容CTCS-2系统的要求。

●无源应答器无源应答器存储固定信息，当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中的电子电路工作，把存储在地面应答器中的数据循环发送出去，直至电能消失（即车载天线已经离去）。

●有源应答器有源应答器通过专门电缆与地面电子单元（LEU）连接，可实时发送LEU传送的数据报文。

当列车经过有源应答器上方时，有源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中发射电路工作，将LEU传输给有源应答器的数据循环实时发送出去。

直至电能消失（即车载天线已经离去）。

当与LEU通信故障时，有源应答器变为无源应答器工作模式，发送存储的固定信息（默认报文）。

2、LEULEU通过串行通信接口与TCC设备连接，将来自TCC的报文连续向有源应答器发送，从而实现向车载设备发送可变信息。

当LEU与TCC通信故障或接收的数据无效时，LEU向有源应答器发送默认报文。

3、轨道电路●区间轨道电路区间采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列无绝缘轨道电路，轨道电路的传输长度满足相关技术条件的要求。

轨道电路的正常码序为：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，满足CTCS-2级300km/h速度列车安全运行的要求。

●站内轨道电路复杂大站：正线及股道区段采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列有绝缘轨道电路，其它区段采用25Hz轨道电路。