无线闭塞中心原理、结构及功能讲解课件.ppt
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1、RBC系统原理、结构及功能无线闭塞中心在无线闭塞中心在C3中的作用中的作用无线闭塞中心系统功能无线闭塞中心系统功能移动自动闭塞基本原理移动自动闭塞基本原理无线闭塞中心系统结构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主要利用轨道电路传送地面至车上的信息为什么需要在列控系统中引入为什么需要在列控系统中引入RBCRBC以及以及RBCRBC具有什么特殊性?具有什么特殊性?既有线提速和既有线提速和250km/h客运专线。基于轨道电客运专线。基于轨道电路信息的路信息的ATP系统系统CTCS-2CTCS-2级级300km/h及以上客
2、运专线。基于轨道电路和无及以上客运专线。基于轨道电路和无线通信线通信(GSM-R)的的ATP系统系统CTCS-3CTCS-3级级面向未来的列控系统面向未来的列控系统.完全基于无线通信完全基于无线通信(GSM-R)的的ATP系统系统CTCS-4CTCS-4级级既有线控制模式:区间轨道电路既有线控制模式:区间轨道电路+站内电码化站内电码化+通用机车信号通用机车信号+列车运行监控装置。列车运行监控装置。CTCS-0CTCS-0级级为什么在列控系统中引入为什么在列控系统中引入RBCRBC CTCS-2CTCS-2级目前列车控制系统级目前列车控制系统 特点:基于点式应答器特点:基于点式应答器 连续轨道电
3、路传输列车运行控制信连续轨道电路传输列车运行控制信息的点息的点-连式列车超速防护系统,已经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,在提速线路和客运专线获得成功应用,适用于适用于200km/h250km/h200km/h250km/h的线路。的线路。基于轨道电路的列车控制系统主要利用轨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。道电路传送地面至车上的信息。n列车速度的提高需要对列车实施更为精确的控制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,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
4、求,轨道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。电路只能传输较少的信息量。n轨道电路的工作稳定性易受环境的影响,如轨道电路的工作稳定性易受环境的影响,如:道砟道砟阻抗变化、天气变化。阻抗变化、天气变化。n在用轨道电路构成自动闭塞系统时,闭塞分区长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,影响铁路度固定,对不同类型的列车适应性差,影响铁路运输效率。运输效率。n在用轨道电路构成自动闭塞系统时很难用轨道电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
5、难以实现双向通信的,也就无法实现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。真正意义上的列车闭环控制。n轨道电路构成闭塞分区时的分割,对长钢轨的应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,还需消除补偿电容抵消钢轨衰耗的影响,此外,还需消除死区段。死区段。n轨道电路需要大量电缆以便采集轨道电路发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,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其投资费用占整个自动
6、闭塞系统的40%-60%40%-60%n通过轨道电路只能判断闭塞分区是否被占用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,而无法实现对列车精确定位,严重影响列车运行效率。车运行效率。重要结论n“闭塞分区闭塞分区”是任何列车运行控制系统必须遵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,只是在自我保护的基本距离单位,只是在TBTC-FASTBTC-FAS系系统中,统中,“闭塞分区闭塞分区”的长度和地段在确定之后的长度和地段在确定之后就固定不变,是它的不足。就固定不变,是它的不足
7、。1.系统存在如下需改进的方面系统存在如下需改进的方面n铁路沿线地面设备过多铁路沿线地面设备过多n地面向列车传送信息的信息量不足地面向列车传送信息的信息量不足n实时性不够实时性不够n车地之间不能实现双向通信车地之间不能实现双向通信 铁路沿线地面设备过多铁路沿线地面设备过多n 地面设备和线路检查设备沿铁路全线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,维护的困是一些地理环境恶劣的区域,维护的困难很大。难很大。地面向列车传送信息的信息量不足地面向列车传送信息的信息量不足n列车在站间反向运行时,只能采用自动站间列车在站
8、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。闭塞,列车不能追踪运行,影响运行效率。n目前的目前的ZPW2000ZPW2000轨道电路最多只能显示前方轨道电路最多只能显示前方七个闭塞分区空闲,难以支持七个闭塞分区空闲,难以支持350350公里以上公里以上时速高速列车的运行需要。时速高速列车的运行需要。实时性不够实时性不够n临时限速和解除临时限速信息只能通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候临时限速条件解除后列车又不能
9、及时加速,影响列车运行安全和运行效时加速,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率。同样,一些紧急信息也难以实时地传递给列车。地传递给列车。车地之间不能实现双向通信车地之间不能实现双向通信 n只能从地面向列车单向传输信息,列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车的信息无法传输到地面n所以地面不能区分列车,只能对列车所以地面不能区分列车,只能对列车进行粗放型的控制。进行粗放型的控制。2.解决方案解决方案n尽量减少地面设备尽量减少地面设备n采用无线传输方式来实现车地之间的采用无线传输方式来实现车地之间的双向、大容量、实时的信息传递双向、大容量、实时的信息传递3.
10、CTCS-43.CTCS-4级列控系统的出现级列控系统的出现系统特点:系统特点:n连续式列车速度监控,信息通道是无线通信连续式列车速度监控,信息通道是无线通信(GSM-RGSM-R)方式)方式n地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况地面不设区间传统信号设备和检查轨道状况的设备的设备n列车运行控制功能集中于车上,列车具有自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于列车定位校准n列车的位置由列车传至列车的位置由列车传至RBCRBC,并由,并由RBCRBC传送至后续列车,实现移动闭传送至后续列车,实现移动闭塞方式
11、的间隔控制。塞方式的间隔控制。n列车运行安全速度是根据地面设列车运行安全速度是根据地面设备传递的信息,由车上设备进行备传递的信息,由车上设备进行自动控制。自动控制。4.CTCS-44.CTCS-4级列控系统级列控系统n车地之间大数据量的传输可以支持高车地之间大数据量的传输可以支持高速列车的运行需要,列车运行的时速速列车的运行需要,列车运行的时速可以达到可以达到350350公里以上;公里以上;n取消地面信号和轨道区段空闲检查设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;备及相应电缆,可以降低设备成本;n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
12、度,从而大大提高铁路运输效率;n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;RBCRBC具有什么特殊性具有什么特殊性n地面可以根据列车报告的具体情况进行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)。同等级的列车施加不同的临时限速)。n此外,还可以通过此外,还可以通过RBCRBC将列车信息和防将列车信息和防护信息发送给其他相关信息管理系统,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。实现调度系统全方位的集成。从从CTCS-2CTCS-2级级CTCS-3
13、CTCS-3到到CTCS-4CTCS-4级级CTCS-3CTCS-3的出现的出现n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。n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。nCTCS-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。CTCS-3CTCS-3级列控系统使用的地面设备等于级列控系统使用的地面设备等于全套的全套的CTCS-2CTCS-2级
14、地面设备加上级地面设备加上RBCRBC和大和大量的量的GSM-RGSM-R基站,经济性并不是很高,基站,经济性并不是很高,但是但是CTCS-3CTCS-3级系统是级系统是CTCSCTCS体系结构中不体系结构中不可缺的一个重要环节。可缺的一个重要环节。目标:为实现更为理想的目标:为实现更为理想的CTCS-4CTCS-4级列控级列控系统。系统。RBCRBC特点:特点:nRBC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nCTCS-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nRBC是利用开放的通信环境(GSM-R)来传输列控信息的列
15、控设备。n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-3CTCS-3级级RBCRBC与其他地面与其他地面设备的连接关系设备的连接关系n CTCS-3CTCS-3级列控系统地面设备组成:级列控系统地面设备组成:n由列控中心由列控中心n轨旁电子单元(轨旁电子单元(LEULEU)n轨道电路轨道电路n临时限速服务器(临时限速服务器(TSRTSR)nRBCRBC等组成等组成n与联锁、与联锁、CTCCTC、集中监测系统、集中监测系统、GSM-RGSM-R等
16、设备等设备/子系统共子系统共同构成地面系统。同构成地面系统。n其中,其中,RBCRBC是车地之间联系的纽带。一台是车地之间联系的纽带。一台RBCRBC可以连接多可以连接多台联锁,(通过联锁)连接多台列控中心,同时控制多台联锁,(通过联锁)连接多台列控中心,同时控制多列列车。列列车。n在在RBCRBC和和GSM-RGSM-R网络均正常的情况下,车载应网络均正常的情况下,车载应主要使用来自主要使用来自RBCRBC的信息监控列车运行。的信息监控列车运行。n只有当只有当RBCRBC或者或者GSM-RGSM-R网络出现故障时,车载网络出现故障时,车载才应该降级使用才应该降级使用CTCS-2CTCS-2级
17、地面设备提供的信级地面设备提供的信息监控列车运行。息监控列车运行。二、二、无线闭塞中心在无线闭塞中心在C3C3中的作用中的作用什麽是无线闭塞中心什麽是无线闭塞中心(RBC)(RBC)n基于安全计算机平台的信号基于安全计算机平台的信号控制系统,属于控制系统,属于CTCS-3CTCS-3级列级列控系统的地面核心设备。控系统的地面核心设备。无线闭塞中心:无线闭塞中心:根据所控制的列车的状态根据所控制的列车的状态n控制范围内的轨道占用控制范围内的轨道占用n列车进路状态临时限速命令列车进路状态临时限速命令n灾害防护和线路参数等信息灾害防护和线路参数等信息n产生针对所控列车的移动授权(产生针对所控列车的移
18、动授权(MAMA)信息,并通过)信息,并通过GSM-RGSM-R无线通信系统传输给车载子系统,保证管辖范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。围内列车的运行安全。GSM-R无线无线通信模块及天线通信模块及天线 CTCS-3 CTCS-3级列控系统主要设备级列控系统主要设备n密钥管理系统(本工程不含此设备)密钥管理系统(本工程不含此设备)n无线闭塞中心(无线闭塞中心(RBCRBC)n临时限速服务器及操作终端临时限速服务器及操作终端n地面列控中心(地面列控中心(TCCTCC)n轨道电路轨道电路n应答器应答器n电子编码器(电子编码器(LEULEU)n车载设备车载设备nGSM-R
19、GSM-R网络等组成网络等组成C3C3系统总体结构图系统总体结构图 CTCS-3级级系统是基于系统是基于GSM-R无线通无线通信实现车信实现车-地信息双向传输,无线闭塞中心地信息双向传输,无线闭塞中心(RBC)生成行车许可,轨道电路实现列车)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 制级 功 能 的 列 车 运 行 控 制系统。系统。包括:无线闭塞中心包括:无线闭塞中心RBC、GSM-R网络、轨网络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等道电路、应答器、列控中心、车载设备等。调度
20、中心调度中心CTC车站联锁车站联锁道岔道岔信号机信号机轨道电路轨道电路列控中心列控中心应应答答器器车载设备车载设备无线闭塞中无线闭塞中心心RBCGSM-R室内设备室内设备无线闭塞中无线闭塞中心心RBCGSM-R室内设备室内设备(1)地面设备增加无线闭塞中心地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络;无线通信网络;(2)车载设备增加车载设备增加GSM-R无线通信单元及无线通信单元及天线;天线;(3)车载设备根据车载设备根据RBC的行车许可,生成的行车许可,生成连续速度控制模式曲线,实时监控列连续速度控制模式曲线,实时监控列车安全运行。车安全运行。调度中心调度中心CTC车站联锁车站联锁
21、轨道电路轨道电路列控中心列控中心应应答答器器道岔道岔信号机信号机RBC为为CTCS-3提供行车许可提供行车许可速度曲线速度曲线GSM-R无线无线通信模块及天线通信模块及天线车载设备车载设备C3C3地面设备总体结构示意图地面设备总体结构示意图根据轨道电路、联锁根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车进路等信息生成行车许可许可无线闭塞中心无线闭塞中心RBC应答器应答器通过通过GSM-R无线通无线通信系统将行车许可、信系统将行车许可、线路参数、临时限速线路参数、临时限速传输给传输给CTCS-3级车级车载设备载设备通过通过GSM-R无线通无线通信系统接受车载设备信系统接受车载设备发送的位置和列车数发送的位
22、置和列车数据等信息据等信息向车载设备传输定位向车载设备传输定位和等级转换信息和等级转换信息向车载设备传送线路向车载设备传送线路参数和临时限速等信参数和临时限速等信息,满足后备系统的息,满足后备系统的需要需要用于实现车载设备与用于实现车载设备与地面设备的双向通信地面设备的双向通信GSM-R核心网包括核心网包括移动交换子系统、移动交换子系统、GPRS子系统、智能子系统、智能网接口网接口GSM-R网络网络采用冗余交叉覆盖的采用冗余交叉覆盖的方式进行布置,提高方式进行布置,提高了车地通信的可靠性了车地通信的可靠性根据地面设备提供的根据地面设备提供的行车许可、线路参数行车许可、线路参数、临时限速等信息和
23、、临时限速等信息和列车参数,按照目标列车参数,按照目标距离连续速度控制模距离连续速度控制模式生成动态速度曲线式生成动态速度曲线,监控列车的安全运,监控列车的安全运行行车载安全计算机车载安全计算机轨道电路轨道电路实现列车占用检查实现列车占用检查发送行车许可信息,满足后备系统的需要发送行车许可信息,满足后备系统的需要无线闭塞中心(无线闭塞中心(RBC)n是是CTCS-3CTCS-3级列控系统核心,是基于信号故障安全级列控系统核心,是基于信号故障安全计算机的控制系统计算机的控制系统n主要功能:负责根据线路特性(如坡度、线路固主要功能:负责根据线路特性(如坡度、线路固定限速)、运输条件(列车间隔)和其
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