列车运行控制系统 - 4.3 列控地面设备C3地面设备

中国高速铁路信号系统CTCS3级简介为了实现中国高速铁路的快速发展，铁道部根据ETCS系统技术组织编制了中国列车运行控制系统（CTCS）的技术规范，着手全力发展和装备列车控制系统。

CTCS根据功能要求和设备配置划分为0～4级，其中CTCS-2列控系统是基于轨道电路和点式设备传输信息的系统，目前在第六次铁路大提速的所有线路上已经应用，满足既有线200km/h时速的列车控制。

随着客运专线的规划方案的日益成熟，CTCS 3级列控系统在客运专线的应用也提上日程。

在CTCS2级基础上，地面增加RBC设备实现基于GSM-R的列控信息传输，车载设备增加GSM-R无线信息接收模块，构成CTCS 3级列控系统，适用于300-350km/h客运专线。

对于CTCS 3级列控系统铁道部暂时还没有制定正式的规范，所以本文根据正在实施的客运专线列控系统描述了对CTCS 3级的初步认识。

1、总体描述和特点●CTCS 3级是基于无线信息传输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。

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。

●CTCS3级集成了ETCS2和CTCS2。

ETCS2列控系统保证高速动车组的运行安全，运行速度300-350km/h；CTCS2列控系统用来兼容既有动车组的线路，并作为ETCS2列控系统的后备系统。

●ETCS2和CTCS2共用了应答器和轨道电路来实现列车完整性检查和列车定位功能，共用应答器里同时写入ETCS和CTCS报文。

●CTCS3级满足不同等级的动车组混合运行和互联互通的运用需求。

装备了CTCS3级车载设备的动车组可在CTCS2级线路上按照CTCS2级运行，需要级间转换；装备了CTCS2级车载设备的动车组可以在CTCS3级线路上按照CTCS2级模式运行，无需级间转换。

2、CTCS3级系统组成与结构1)地面子系统组成●无线闭塞中心（RBC）：使用无线通信手段的地面列车间隔控制系统。

列车运行控制系统（CBTC）- 列控地面设备简介列车运行控制系统（CBTC）是一种先进的铁路列车控制系统，用于实现高度自动化和精确的列车运行。

CBTC系统通过地面设备，如无线通信系统、轨道电路和传感器等，与列车上的控制单元相互配合，实现列车位置、速度和通信的实时监控和调度。

本文档将重点介绍CBTC地面设备的功能和应用。

功能CBTC地面设备主要负责与列车进行通信并监控列车位置、速度和运行状态等信息。

下面是CBTC地面设备的主要功能：1. 无线通信系统CBTC地面设备使用无线通信系统与列车进行双向通信。

通过无线通信系统，地面设备可以向列车发送控制指令，如改变速度、停止或启动等。

同时，地面设备还可以接收列车发送的状态和监测数据，以实时监控列车的运行状态。

2. 轨道电路CBTC地面设备还包括轨道电路，用于监测列车的位置和速度。

轨道电路通过电路激活器和传感器来检测列车经过的位置，并将数据发送到地面设备。

地面设备可以根据轨道电路提供的数据计算列车的精确位置，从而实现精确的列车控制和运行管理。

3. 运行管理系统CBTC地面设备通常还配备运行管理系统，用于实时监控和调度列车的运行。

运行管理系统可以通过与地面设备和列车控制单元的通信，获取列车位置、速度和通信状态等信息，综合判断并做出相应的调度决策。

例如，当有多列列车接近同一区段时，运行管理系统可以通过地面设备向列车发送指令，使它们保持安全的间隔和运行速度。

应用场景CBTC地面设备广泛应用于城市轨道交通系统和高速铁路等领域。

以下是CBTC 地面设备的一些典型应用场景：1. 地铁系统CBTC地面设备在地铁系统中发挥着关键作用。

通过与列车的无线通信和轨道电路等设备配合，CBTC地面设备可以实时监控和调度地铁列车的运行。

地面设备可以根据列车位置和速度等数据，调整信号灯的状态，控制列车的运行速度和安全间隔，确保地铁系统的安全和高效运行。

2. 高速铁路系统CBTC地面设备也被广泛应用于高速铁路系统中。

CTCS-3级列控系统介绍2008年9月目录一、CTCS-3级列控系统的系统结构 (2)1系统概述 (2)2系统结构 (3)2.1CTCS-3级列控系统总体结构图 (3)2.2CTCS-3级列控系统地面设备总体结构图 (4)2.3CTCS-3级列控系统车载设备总体结构图 (5)3系统设备组成及功能描述 (1)3.1列控车载设备 (1)3.2RBC (7)3.3GSM-R通信网络 (8)3.4信号数据传输网络 (8)3.5TCC (9)3.6轨道电路 (9)3.7应答器与LEU (9)3.8车站联锁 (10)3.9临时限速服务器及操作终端 (10)3.10CTC (10)3.11信号集中监测 (10)3.12信号电源 (10)二、CTCS-3级列控系统运营需求 (11)1主要技术原则 (11)2主要工作模式 (12)2.1完全监控模式（FS） (12)2.2目视行车模式（OS） (12)2.3引导模式（CO） (12)2.4调车模式（SH） (13)2.5隔离模式（IS） (13)2.6待机模式（SB） (13)2.7休眠模式（SL） (13)2.8部分监控模式（PS） (13)2.9机车信号模式（CS） (14)2.10模式转换 (15)3主要运营场景 (17)3.1注册与启动 (17)3.2注销 (18)3.3进出动车段 (19)3.4等级转换 (20)一、CTCS-3级列控系统的系统结构1系统概述CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。

地面设备由RBC、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；车载设备由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信单元（RTU）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录单元（JRU/DRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等组成。

RBC根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可，并通过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；同时通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息。

CH0:1、现代铁路信号系统，是集计划(管理)、控制、监测、维护为一体的综合化、集成化的复杂系统、安全-关键系统。

2、铁路信号关键技术——故障-安全技术3、CTCS-2系统限速设置流程：a、调度中心向车站下达限速调度命令b、车站值班员签认限速调度命令c、向车站列控中心传送限速调度信息d、列控中心选择限速报文并向应答器传送e、列车在经过有源应答器时接收限速信息4、基于固定闭塞的目标距离控制—点连式5、基于移动闭塞的目标距离控制，行车许可生成原理：列车的占用检查由车载设备自行计算；地面设备根据列车发送的位置计算和给出行车许可；两车追踪，后车根据地面给出的限速信息向前搜索障碍点，计算允许速度。

行车许可生成过程：在移动闭塞方式下，两车追踪的情况中，列车实时计算自身的位置，并通知地面设备，地面设备将前车的位置连同本列车前方所有障碍点、限速点等信息发送给本列车，可见前车的位置对于本列车来说等同于线路上其他障碍点，只是限速为零，本列车从自身车头开始向前搜索，将所有障碍点的限速信息综合考虑，计算当前的允许速度，进行速度监控。

6、固定闭塞列控系统特点：依靠地面检查列车占用情况，两车追踪时以前车为参考点向后顺序开放信号，为后续的列车生成行车许可。

移动闭塞列控系统特点：依靠列车自行实现精确定位并报告给地面，两车追踪时后车获取前方信息后向前计算行车许可。

7、移动闭塞列控系统运行过程：列车实时计算自身的位置，并且依赖点式应答器的定位信息实现精确定位，并通过无线传输发送到地面子系统，地面子系统将目标停车点（前方列车尾部）连同其他线路上的障碍点信息（位置、限速等）发送给列车，车载子系统利用这些信息进行相应的计算，将计算的允许速度通过人机界面通知司机，按照允许速度进行驾驶。

8、移动闭塞列控系统地面设备：增加了无线传输方式，地面设备没有轨道电路设备而是增加了无线闭塞中心，车载子系统也不依靠信号行车。

地车信息传输方式仍然采用的是点-连式传输方式，包含连续式的无线传输，也包含点式的应答器等方式。

北京交通大学考试参考答案（A卷）课程名称：列车运行控制系统学年学期：2013—2014学年第1学期课程编号：50L274Q开课学院：交通运输出题教师：课程组一、名词解释（共3小题，每题3分，共9分）1．虚拟闭塞:是固定闭塞的一种特殊形式，以虚拟方式（设置通信模块和定位信标）将区间划分为若干个虚拟闭塞分区，并设置虚拟信号机进行防护。

2．准移动闭塞:基于固定闭塞的目标—距离控制方式，保留固定闭塞分区，以前方列车占用闭塞分区入口确定目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。

这种闭塞方式称为准移动闭塞。

3．最限制速度: 综合考虑列车在区域各类限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最严格限制速度），简称最限制速度。

二、填空题（共 12题，每空1分，共25分）1．列车运行控制系统根据前方行车条件为每列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证。

车载设备实施速度监控，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，防止列车超速颠覆或与前方追尾，保证行车安全。

2. 铁路信号安全的广义概念是指铁路信号设备或系统具有维护铁路列车（车列）安全运行的能力。

狭义概念是指设备(或系统)应满足故障-安全设计原则的要求，当出现故障或误操作时，能远离危及行车安全的事故，或减少事故损失。

3.当轨道电路完整并空闲时,轨道电路的工作状态为调整,当轨道电路区段有车占用时, 轨道电路的工作状态为分路（开路）。

4.目标距离控制方式根据列车制动模型，直接由目标距离、目标速度、线路参数及列车制动参数等信息生成列车的速度—距离模式曲线，并以此实时监控列车和运行速度保证列车运行安全。

5.列车安全位置是在高精度定位方法得出列车估计位置的基础上增加一定的安全包络得到，分车头（或列车前端）和车尾安全位置两部分。

6. CTCS-3级列控系统基于GSM-R实现车---地信息双向传输，RBC生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器提供列车定位基准，并具备CTCS-2（或c-2）作为后备。

列车运行控制系统列车运行控制系统是列车在区间运行过程中实现自动化的设备。

一般铁路将这些设备统称为区间设备，包括各种闭塞设备、机车信号和自动停车设备。

在高速铁路上，当行车速度提高后，仍用地面区间设备来调整列车运行，将产生很大困难。

首先是地面信号机的显示不能给司机一个准确的速度限制，其中包括显示的距离和显示的数量，其次是固定的闭塞分区将影响区间的行车效率。

因此，高速运行的列车应采用新的区间设备。

1.列车运行控制系统的形式高速列车运行控制系统的构成由于系统具体应用关键技术实现方法的不同而存在很大区别。

例如，法国TVM430型列车速度监督设备采用无绝缘数字式的编码轨道电路传输列控信息；日本DS ATC系统则采用有绝缘数字式的编码轨道电路传输列控信息；ETCS2级采用铁路数字移动通信系统（global system for mobile communications for railway，GSM R）传输列控信息，采用RBC无线闭塞中心。

2.列车运行控制系统的特点（1）将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术融为一体的行车指挥、安全控制机电一体化的自动化系统。

（2）车载信号属于主体信号，直接为司机指供列车应遵循的安全速度。

（3）自动监控列车运行速度，可靠地防止由于司机丧失警惕或错误操作可能酿成的超速运行、列车颠覆、冒进信号或列车追尾等事故，它是一种行车安全控制设备。

3.列车运行控制系统的构成（1）地面设备。

地面设备包括轨旁设备、列车控制中心（train control center，TCC）和地面通信网络设备。

（2）车载设备。

车载设备包括列车运行监控模块、测速/定位模块、显示器模块、牵引制动接口、运行记录器模块等。

（3）地车信息传输通道。

地车信息传输通道包括地面信息传输设备、车载信息传输设备、地面信息传输网络和车载信息传输网络。

列车运行控制系统_华东交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.LKJ2000型监控装置可以记录距前方信号机距离。

参考答案:正确2.列车在过分相时（）参考答案:不受制动力，也不受牵引力3.CTCS-3级列控系统由（）生成行车许可参考答案:RBC4.应答器信息处理模块的英文缩写（）参考答案:BTM5.机车信号主机有两块主机板，两块电源板一块转换板和一块记录板构成参考答案:正确6.临时限速计划调度命令内容由TCC系统负责拟定参考答案:错误7.CTCS-3级列控系统，（）实现列车定位检查。

参考答案:应答器8.CTCS-3列控系统中，计算机联锁向无线闭塞中心RBC主要传输以下哪项信息（）参考答案:进路状态信息9.CTCS-3级列控系统只能实现地对车的单向通信参考答案:错误10.CTCS-3级的最小追踪间隔是（）分钟参考答案:311.主体化设备中新的LED显示器比灯丝灯泡显示具有更高的可靠性。

参考答案:正确12.单个MA只能包括一个连续锁闭进路参考答案:错误13.双套热备是指机车信号主机内具有双套主机板及双套电源和双路接收线圈共同组成的双套热备系统。

参考答案:正确14.行车许可MA生成需要（）参考答案:列车位置模式等级_闭塞分区状态_线路描述信息_TSR15.调车模式下，牵引运行限制速度为（）Km/h参考答案:4016.GSM-R网络在CTCS-3级列控系统中无需覆盖极间转换所需要的区域参考答案:错误17.附加阻力是指在理想理想线路条件上运行受到的额外阻力参考答案:错误18.CTCS-3级列控系统工作模式有9种参考答案:正确19.LKJ2000型监控装置采用（）英寸TFT高亮度彩色液晶显示器参考答案:1020.事故状态记录器（黑匣子）将记录（）min以内的最新列车运行状态数据参考答案:3021.列车走行距离超过( ）m，事故状态记录器（黑匣子）将产生一次相关参数记录。

参考答案:522.LKJ2000型监控装置屏幕显示器显示（）参考答案:限制速度曲线_线路状态信息_实际速度曲线23.列车运行监控记录装置主要用于时速160Km/s以下的路段参考答案:正确24.列车运行监控记录装置可以提高运输效率，保证行车安全。

铁路客运专线名词术语1．什么叫CTCS？CTCS是中国列车运行控制系统（列控系统）的简称，共分4级CTCS－0/1、CTCS－2、CTCS－3、CTCS－4级，其中CTCS－2级列控系统是基于轨道电路加点式应答器传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统，包括车载设备和地面设备。

列控车载设备由车载安全计算机(VC)、轨道电路信息接收单元(STM)、应答器信息接收单元(BTM)、列车接口单元(TI U)、记录单元(DRU)、人机界面(DMI)、速度传感器、轨道电路信息接收天线、应答器信息接收天线等部件组成。

2．什么叫LKJ？LKJ是列车运行监控记录装置的简称，是用于防止列车冒进信号、列车超速事故和辅助机车司机提高操纵能力的重要行车设备。

3．什么叫TDCS？TDCS是列车调度指挥系统的简称，由车站信息采集监视操作系统、调度台工作站、路局中心机房、信息传输通道、机车无线车次号校核系统组成。

4．什么叫CTC？CTC是分散自律调度集中系统（调度集中设备）的简称。

C TC是以现代通信技术和分散自律控制为基础的分布式远程控制系统。

用列车运行调整计划自动控制列车进路，并具备人工办理进路的功能。

由调度中心子系统、车站子系统和调度中心与车站及车站之间的网络子系统三部分构成。

5．什么叫GSM-R？GSM-R是铁路数字移动通信系统的简称，由GSM-R、固定用户接入交换机（FAS）、机车综合无线通信设备（CI R）及GSM-R手持台、FAS调度终端等组成。

为列车调度指挥、安全保障、应急抢险、维修施工和列车运行工况监控等提供可靠的话音与数据传输。

能实现行车凭证、调度命令、接车进路预告信息、调车作业通知单等向机车的书面可靠传送，并能通过无线通信系统获取车次号校核、调车请求、签收回执等信息。

能实现通话者之间双向通讯。

6．什么叫VC？VC是车载安全计算机的简称。

车载安全计算机是ATP装置的核心部分，负责从ATP各个模块获取信息，依据轨道电路信息、列车制动力、线路坡度、列车运行速度等信息，按照列车牵引计算模式的要求，生成制动模式曲线并把列车运行速度与模式曲线相比较，必要时通过故障安全电路向列车输出制动信息，控制列车运行安全。

特别策划号系统在高速铁路中发挥着神经和大脑的作用，是整个高速铁路系统安全和高效运营的重要保证。

随着当前先进的通信、控制和计算机技术的快速发展，列车运行控制系统成为整个高速铁路信号系统的关键部分。

1 背景2004年，原铁道部发布《CTCS技术规范总则（暂行）》[1]，参考ETCS等国外标准，结合我国铁路具体情况给出了CTCS的定义、目标和体系框架。

CTCS-3级是总则中根据系统配置按功能划分的一个等级标准，是由无线闭塞中心（RBC）生成行车许可、GSM-R实现车-地信息双向传输、应答器用于列车定位、轨道电路用于列车占用及完整性检查，车载设备采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行。

CTCS-3级列控系统（简称C3列控系统）按兼容CTCS-2级列控系统的标准统一配置车载和地面设备。

C3列控系统由地面系统和车载系统两大部分组成。

地面系统由RBC、列控中心（TCC）、临时限速服务器（TSRS）、轨道电路、应答器、GSM-R网络及相应接口设备等组成。

车载设备由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信单元（RTU）、轨道电路信息读取器（TCR）、应答器传输模块（BTM）、司法/数据记录单元（JRU/DRU）、人机界面（DMI）等组成[2]。

其中地面RBC和车载VC是C3列控系统的核心设备。

2007年，原铁道部成立C3技术攻关组，依托武广、郑西和广深港等高速铁路建设项目，开展C3列控系统的创新研发工作，集中多家单位技术力量，对总体方案搭建、标准规范、设备国产化、系统集成等展开深入研究，在引进国外技术平台的基础上，实现了RBC和车载设备的国产化，并成功应用于武广、郑CTCS-3级列控系统关键设备自主化研究杨志杰（中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所，北京 100081）基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2017X002）作者简介：杨志杰（1961—），男，研究员，博士生导师。

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。

列车运行控制系统（CBTC）列控地面设备简介列车运行控制系统（CBTC，Communication-Based Train Control System）是一种现代化的列车运行控制系统，它利用通信技术实现对列车的实时监控和控制。

CBTC系统主要由列控地面设备和列控车载设备两部分组成，其中列控地面设备是CBTC系统的重要组成部分之一。

列控地面设备的功能列控地面设备是CBTC系统的一个重要组成部分，它主要负责以下功能：1.列车监控：列控地面设备通过与列控车载设备的通信，实时监控列车的位置、速度、运行状态等信息，以确保列车的安全运行。

2.列车调度：列控地面设备根据列车的位置和运行状态，通过分配和调整列车的运行计划，实现列车的高效运行和调度。

3.信号控制：列控地面设备负责控制信号系统，根据列车运行的需要，通过控制信号灯的状态，引导列车的运行和停车。

4.道岔控制：列控地面设备通过控制道岔的转向和锁闭，实现列车的换线和调度。

5.通信管理：列控地面设备通过与列控车载设备的通信，以及与其他列控地面设备的通信，实现系统内各个设备之间的信息交换和管理。

列控地面设备的组成列控地面设备由多个子系统组成，包括：1.中央控制器（CC）：中央控制器是列控地面设备的核心部分，负责对整个CBTC系统进行控制和管理。

它接收和处理来自列控车载设备和其他子系统的数据，根据系统的运行状态做出相应的决策和调度。

2.列车监控系统（TMS）：列车监控系统负责监控列车的位置、速度、运行状态等信息，并将这些信息传输给中央控制器。

中央控制器根据这些信息，对列车进行调度和管理。

3.信号控制系统（SCS）：信号控制系统负责控制和管理列车的信号系统。

它根据列车的位置和运行状态，通过控制信号灯的状态，引导列车的运行和停车。

4.道岔控制系统（ICS）：道岔控制系统负责控制和管理列车的道岔系统。

它根据列车的运行需求，控制道岔的转向和锁闭，实现列车的换线和调度。