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1、2023/3/61CTCS3-300S列控车载系统介绍2023/3/62主要内容主要内容一 缩略语及名词二列控系统总体描述三 车载系统构成四 车载系统功能五 车载系统控车模式一、缩略语nPWU：电源供电单元（Power Unit）nPDU：断路器单元单元（Power Breakdown Unit）nTCR：轨道电路接收模块（Track Circuit Receiver）nGSM-R：应用于的铁路的GSM（GSM for railway application）nEVC：欧洲安全计算机（European Vital Computer）nALM：ATP 逻辑单元(ATP Logical Modul
2、e)nGSM-R电台：用于接收GSM-R网络发送的信息2023/3/63一、缩略语nRIM：无线接口模块（radio interface module）nTIU：列车接口单元（train interface unit）nTMM：列车管理模块（train management module）nDMI：人机接口（driver machine interface）nALA：ATP逻辑设备（ATP logic apparatus）nJRU：司法记录单元（juridical recorder unit）nBTM：应答器信息传输模块（BaliseTransmission Module）2023/3/64n
3、LRBG：最近相关应答器n估计前端：设备认为列车车头的位置n最大安全前端：设备考虑测距误差的情况下车头 所在的最远位置；n最小安全前端：设备考虑测距误差的情况下车头 所在的最不利位置；nRBC：无线闭塞中心2023/3/652023/3/662023/3/67二、车载系统体系结构nCTCS-3车载设备的结构是基于2X2取2的结构。n每个安全模块（例如RIM模块、EVC模块、TMM模块、ALM模块、BTM模块）均按照2X2取2的结构设计和实施。n每个安全模块组成一个故障安全区。n为了保证可用性，ALA机柜包含2套独立的安全模块。2023/3/68车载系统构成nALA：ATP逻辑单元；nPDU：包
4、含断路器、开关和接插件的电源分配盘；nPWU：电源转换单元，将110V转换为24V；nBTM：应答器传输模块，包含主和备BTM，每一个带一个天线；nGSM-R电台：系统的无线通讯单元，该单元负责进行与无线闭塞系统（RBC）信息的交互。nTIU：列车接口单元，用于对车体的采集和输出接口；nDMI：包含主和备DMI，均安装在驾驶台上；nJRU：司法记录仪，用于记录系统运行的信息。2023/3/69车载系统构成n车载外部 1、速度传感器（T1端在1、4、6位；T2端在7、4、6位）2、TCR天线 3、BTM天线 4、GSM-R天线2023/3/610车载系统构成n结构图2023/3/611车载系统构
5、成2023/3/612车载系统构成2023/3/613JRUnJRU（司法记录组）负责记录所有具有法律效力事件的必要信息。nJRU通过MVB总线同TMM连接。2023/3/6142023/3/615JRUnJRU模块模块（司法记录仪）用于记录从ERTMS/EVC模块获得的按照适用标准所定义的事件。如标准中所要求的，分析运行过程中发送的情况所必需的信息应记录在JRU内。n该模块同时通过GPS向TMM提供标准时间。n该模块也用于记录CTCS2中的数据信息。2023/3/616DMI CTCS3-300S型列控车载显示装置是郑西C3客运专线的人机界面（DMI）交互设备，安装在驾驶台上，实现司机与车载
6、设备的交互。通过声音、图象等方式将车载设备的状态通知司机。司机可以通过DMI上的按键来切换ATP装置的运行模式或是输入必要的信息。2023/3/617ALA cabinetRESERVENORMALTMMFANSCONNECTIONSRIM,EVC,ALM(TCR)2023/3/618TMM 该模块包含在ALA机柜内，实现与列车的功能接口。而且，它计算和控制列车的参数（时间基准、覆盖的距离、速度、加速度）和其它辅助功能。从功能角度上看，实施的功能如下：n时钟控制n运行距离和速度计算n与机车的接口n该模块由以下板件组成该模块由以下板件组成：nCPU2板 中央处理单元nWDOU板 看门狗+4个安全
7、数字输出nIDVI板 12个安全数字输入nTACU板 4个双通道光磁编码器的测速接口nMULU板 多功能卡，带有16个非安全数字输出、4个继电器触点式数字输出、4个速度可达115Kbps的HD RS485串行端口、个非安全输入、个风扇的诊断电路和个过热传感器。nMULE板 多功能卡，带有个非安全数字输出、个安全数字输出、个继电器触点式数字输出、个速度可达115Kbps的RS485 HD串行端口、个非安全数字输入和个安全数字输入。nMVBV板 同MVB车辆总线的网关。2023/3/619与列车接口TMM单元包含信息：驾驶台开启；牵引；制动；方向前；方向后；零位。紧急制动紧急制动EB常用制动常用制
8、动NB2023/3/620TMM AL24VNORMALRESERVE24V电源2023/3/621TMM MVBVNORMALRESERVEMVB总线接口MVBVn商业板，第三方采购n用于MVB接口转换n与CPU2的接口通过VME总线2023/3/6222023/3/623TMM CPU2NORMALRESERVE中央处理单元CPU2nCPU2是“2取2”结构的微型计算机中央处理单元板。n该板由相互独立和电隔离的两个微处理器的微型计算机 A和B构成。n通过冗余PROFIBUS总线构成的通信网络与其它系统的中央单元通信。n通过两个I/O MS9E并行总线部分对系统进行访问2023/3/6242
9、023/3/625TMM WDOUNORMALRESERVE看门狗和关键输出WDOUn基于二取二结构n与CPU2采取MS9E总线通信n属于TMM单元的看门狗电路n具有四路安全输出信号 EB输出 2023/3/6262023/3/627TMM IDVINORMALRESERVE关键数字输入IDVIn与CPU2采取MS9E总线通信n具有12个安全输入通道 EB反馈 启动驾驶台2023/3/6282023/3/629TMM MULENORMALRESERVE关键和非关键数字输入和输出，RS485半双工串行线路。MULEn具有4路非安全24VDC数字输出通道n一路安全电压输出通道n一路非安全继电器输出
10、通道n8路非安全输入通道n3路安全输入通道n3路RS485通信通道（300S未用）n所有的输出受控于WD电路2023/3/630MULEn输入信号包括：向前；向后；B7反馈；手柄零位；休眠2。n输出信号包括：B7制动；过分相命令；2023/3/6312023/3/632TMM TACUNORMALRESERVE测速变送器输入TACUn采集安装与车轴的速传信号并进行处理n每个速传相位为90度nTACU板通过板上的DC/DC转换器提供速传电源（DC24V）2023/3/6332023/3/634TMM MULUNORMALRESERVE非关键数字输入和输出，RS485半双工串行线路MULUn16
11、非关键数字输出通道n4 继电器非关键数字输出通道n4 RS485 半双工串行线路（未使用）n8电路适用于4风机诊断n2电路探测温度2023/3/635MULUn输出信号：切除牵引；B1；B4；过分相有效n输入信号：休眠12023/3/636EVCnEuropean Vital Computer 欧洲安全计算机n这是至关重要的（与安全有关的）机载计算机，执行相关的ERTMS逻辑功能。n这包括以下类型的板（在底架中）nCPUE/EVC板中央处理器同CPU2但已升级nWDRS板看门狗监控设备2023/3/6372023/3/638EVCNORMALRESERVEWDRSCPUE中央处理单元看门狗和关
12、键输出RIMn通过串行渠道管理无线电设备间的通信。n这包括以下类型的板（在底架中）nRIM板中央处理器nRIME板移动端口和监视器的接口板2023/3/6392023/3/640RIMNORMALRESERVERIMERIM2023/3/6412023/3/642GSM-R电台nGSM-R电台子系统与RIM配合来负责实现与地面无线系统的GSM-R无线连接。RSS模块包含移动终端、电源和滤波器来实现GSM-R调制解调器功能。它与放置在轨道车辆车顶上的GSM-R天线相连。nGSM-R无线电台无线电台-车载的GSM-R电台将提供两个数据通道，这样ETCS-2从一个RBC区域转换到另一个RBC区域时,
13、可同时连接两个RBC（自动交权功能）。2023/3/643GSM-R电台GSM-R电台nGSM-R 适配器模块（TM6412）主要负责RIME 通信数据和TM6440 通信数据之间的协议转换nGSM-R 12V 电源模块（TM6420）将车载110V DC 转变为12V DCnGSM-R 5V 电源模块（TM6421）将车载110V DC 转变为5V DC2023/3/644GSM-R电台nGSM-R 记录模块（TM6431）负责记录两系中适配器模块与TM6440 模块、适配器模块与RIME 模块之间的n通信数据；通信数据被保存在CF 卡中，可通过配套的GSM-R 分析软件进行n数据分析。nG
14、SM-R 模块（TM6440）负责GSM-R 单元设备中无线数据的发送和接收。2023/3/645ALMnATP的C2逻辑控制单元n实现CTCS2逻辑功能，解码轨道电路信号n这包括以下类型的板（在底架中）nCPU2中央处理器nTCR板轨道电路信息读取器2023/3/6462023/3/647ALMNORMALRESERVETCRCPU2BTMn通过应答器信息接收天线，从地面应答器获取应答器编号和存储在里面的报文信息。nCTCS3下主要起到列车定位的作用。2023/3/6482023/3/649Balise Transmission Module(BTM)BTM天线2023/3/650对外接口2
15、023/3/651对外接口nJ98：DMI、TCR、DMS信号接口nJ100：电源接口nJ102：车辆继电器接口nGT-1：速度传感器1接口nGT-2：速度传感器2接口nGT-3：速度传感器接口2023/3/652TIU单元2023/3/653TIU单元nHIRM 模块：共有14 路数字量输入通道，主要实现车体信息的采集，将车体输入的110V 数字量信号转变为继电器的接点供ALA 单元采集。2023/3/6542023/3/655nSROM安全输出继电器转换模块主要实现与外部设备的数字量安全输出接口功能，其将24V 信号转换为继电器接点对外输出。安全输出有两个继电器，一个继电器接收A 系的驱动
16、信号，一个继电器接收B 系的驱动信号，两个继电器的接点串联来实现安全输出功能。2023/3/6562023/3/657TIU单元nNORM非安全输出继电器转换模块主要实现ATP 与外部设备的数字量（非安全信号）输出接口功能，其将24V 信号转换为继电器触点110V 对外输出，NORM 在300S 系统中使用两块板卡。介绍分别以NORM（左）与NORM（右）来进行区分。2023/3/658NORM（左）2023/3/659NORM（右）2023/3/660TIU单元nDSTM 模块主要完成的功能为转接板的功能，将底板信号传递至前出线的连接器上。TIU 单元配有四个DSTM 模块，四个DSTM 模
17、块面板连接器上有防混销，对应的移动端也有防混销，因此四个DSTM 模块不能混插。2023/3/661TIU单元nMFRM 多功能继电器模块主要功能为；两路DMI 供电控制电路；（如果以后CTCS3-300S ATP 系统配有LKJ 后，ATP 和LKJ 设备输出制动命令的切换）。2023/3/662MFRM2023/3/663PWU单元2023/3/664PWU单元nPWU 电源单元是ATP系统的供电单元。该单元完成的功能为将车体提供的110VDC 输入转化为ATP 使用的24V 输出与110V 输出。2023/3/665PDU单元2023/3/666n断路器PDU 单元为2 路直流输入，多路
18、直流输出模块。断路器单元的两路输入，分别为24VDC、110VDC。首先通过直流接触器起到总电源开关器的作用，接触器导通将24VDC、110VDC 引入接触器后端，然后通过空气开关分别控制ALA-N、ALA-R、DMI1、DMI2、RADAR-N、RADAR-R、LKJ、BTM-N、BTM-R、MT1 和TM6440 输出电压。n在实际应用中需要将隔离开关有ISOLATED 位逆时针操作打到ON 位。对于300S 系统，RADAR,LKJ 的空开预留。2023/3/6672023/3/668隔离开关2023/3/6692023/3/670四、车载系统的功能n超速防护 列控车载设备的超速防护功能
19、监控列车允许的速度，具体包括：动车组构造速度，线路允许速度，进路允许速度，临时限速和紧急限速。动车组的构造速度通过车载设备的配置文件获得；线路允许速度，临时限速和紧急限速通过无线电台从RBC获得。车载设备根据这些限速信息，生成相应的速度限制曲线。2023/3/671车载系统的功能n无线通信管理 列控车载设备通过无线电台与RBC进行信息交互，报告列车数据，列车位置，各种请求和确认信息；获得来自RBC的移动授权，模式信息，紧急信息，各种确认和请求信息。2023/3/672n应答器信息接收与处理 列控车载设备通过应答器信息接收天线和应答器信息接收单元（BTM），从地面应答器获取应答器编号和存储在里面
20、的报文信息。2023/3/673车载系统的功能n防溜功能 列控车载设备在列车停车的状态下，会对列车进行溜逸防护。如果列车在停车状态下发生了非预期的前后移动，车载设备将会输出制动。车载系统的功能n速度距离计算及防滑行防空转 列控车载设备的列车接口模块将实时计算列车的运行速度和行走距离，并将此速度距离信息发送至各个子模块。以及进行空转或滑行的校正，以减小对测速测距的影响。2023/3/674车载系统的功能n级间切换 列控车载设备将根据地面应答器的信息包和来自RBC的无线消息进行CTCS-3级和CTCS-2级之间的等级切换管理。需要进行级间切换的可能有：从CTCS-3级区域进入CTCS-2级区域；从
21、CTCS-2级区域进入CTCS-3级区域；在CTCS-3等级下发生无线或RBC故障；车载设备可以以CTCS-2级运行。2023/3/675车载系统的功能n紧急消息功能 列控车载设备将处理来自RBC的紧急消息，当收到无条件紧急消息时，列控车载设备将输出紧急制动，并进入冒进防护模式；当收到有条件紧急停车消息时，列控车载设备将根据实际情况选择接受或拒绝此紧急停车消息，并输出相应的控制命令。2023/3/6762023/3/677五、车载系统控车模式n每一时刻仅有一种控车模式有效。nCTCS2与CTCS-3的切换，由来自于从应答器和RBC向EVC发出的信息所控制。nCTCS-3的EVC将向CTCS2逻
22、辑单元发出指令,启动和停止其列车监控。2023/3/678车载系统控车模式C2控制模式顶棚速度临时限速LMA备注0否否否否300 km/h是是是是行行车许车许可的可的计计算基于算基于实时线实时线路数据和路数据和TSR45 km/h否否否否300km/h是是是是行行车许车许可的可的计计算基于算基于实时线实时线路数据和路数据和TSR40 km/h否否否否40 km/h否否否否40 km/h否否否否否否否否80 km/h否否否否2023/3/679CTCS-3级列控车载设备（含CTCS-2级功能）有9种主要工作模式，其中通用的模式有完全监控模式（FS）、目视行车模式（OS）、引导模式（CO）、调车模
23、式（SH）、隔离模式（IS、待机模式（SB）和休眠模式（SL）等7种模式；仅适用CTCS-2级的模式有部分监控模式（PS）和机车信号模式（CS）。车载系统控车模式车载系统控车模式n完全监控模式（FS）当车载设备具备列控所需的全部基本数据（包括列车数据、行车许可和线路数据等）时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监控列车安全运行。2023/3/680车载系统控车模式n目视行车模式（OS）当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备按固定限制速度
24、40km/h监控列车运行，列车每运行一定距离（200米）或一定时间（50秒）司机需确认一次。2023/3/6812023/3/682车载系统控车模式n引导模式（CO）当开放引导信号或出站信号机开放且列车前端距离出站信号机较远（大于250米）发车时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。车载系统控车模式n 隔离模式（IS）当列控车载设备停用时，需在停车情况下，经操作隔离列控车载设备的制动功能。在该模式下，车载设备不具备安全监控功能。列控车载设
25、备应能够监测隔离开关状态。2023/3/683车载系统控车模式n待机模式（SB）当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于待机模式，车载设备禁止列车移动。当司机开启驾驶台后，列控车载设备中的DMI投入正常工作。2023/3/6842023/3/685n调车模式（SH）当进行调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚）监控车列前进或折返运行。当工作在CTCS-3级时，经RBC同意，列控车载设备转入调车模式（SH）后与RBC断开连接，退出调车模式（SH）后再重新与RBC连接。车载系统控车模式n休眠模式（SL）该模式用于非本务端列控车载设备。在该模式下
26、，列控车载设备仍执行列车定位测速测距、记录等级转换及RBC切换信息等功能。列车立折，非本务端升为本务端后，车载设备可自动进入正常工作状态。2023/3/686车载系统控车模式n部分监控模式（PS）该模式仅用于CTCS-2级控车。在CTCS-2级，当车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车运行。2023/3/687车载系统控车模式n机车信号模式（CS）该模式仅用于CTCS-2级控车。当列车运行到地面设备配置未装备CTCS-3/CTCS-2级列控系统的区段时，根据行车管理办法（含调度命令），经司机操作后，列控车载设备按固定
27、限制速度80km/h监控列车运行，并显示机车信号。当列车越过禁止信号时触发紧急制动2023/3/6882023/3/689完全监控模式（FS）调车模式（SH）引导模式（CO）目视行车（OS）待机模式（SB）隔离模式（IS）休眠模式（SL）完全监控模式（FS）停车&调车键&RBC授权RBC授权&降低到允许速度&司机确认停车&越行键停车&关闭驾驶台停车&隔离开关隔离-调车模式（SH）-停车&（退出调车键或关闭驾驶台）停车&隔离开关隔离-引导模式（CO）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权停车&越行键停车&关闭驾驶台停车&隔离开关隔离-目视行车（OS）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC
28、授权RBC授权&停车&司机确认停车&关闭驾驶台停车&隔离开关隔离-待机模式（SB）接收到FS的行车许可停车&调车键&RBC授权RBC授权&司机确认停车&越行键停车&隔离开关隔离他端车载设备激活为本务端&关闭驾驶台隔离模式（IS）-停车&隔离开关正常-休眠模式（SL）-车载设备激活做为本务端或所有驾驶台关闭停车&隔离开关隔离2023/3/690CTCS-3级下对CTCS2信息的处理n列车根据从RBC或应答器接收的轨旁数据实现CTCS-3控车。n轨道电路编码将被忽略。n应答器中关于CTCS2信息将转送至CTCS2系统以备转换后使用。2023/3/691CTCS2级下对CTCS3信息的处理n列车将根
29、据从编码轨道电路和应答器接收的轨旁数据实现CTCS2控车。n如果与RBC的通信对话开放，列车不会让RBC发出的指令影响速度监控。n如果列车在应答器中发现CTCS-3的信息，列车将忽略该信息。n如果预告转换至CTCS-3，列车将存储CTCS-3的信息以备转换后使用。2023/3/692 联锁装置联锁装置联锁装置联锁装置RBCRBC000111001000RBC知晓轨道电路知晓轨道电路占用情况和线路的状占用情况和线路的状态态列车上的子系统可根据应答器向RBC发送位置报告（M136）。2023/3/693MA 分配原理 RBCRBCRBC知晓每列车的方知晓每列车的方位而且能够发布行进位而且能够发布行
30、进授权许可授权许可MA=是指行车许可，允许列车行进直到一特殊位置，它是根据方位而授予给列车的。2023/3/694过分相处理n对于CTCS-3级系统，牵引供电分相区信息与列车行车许可（MA）一起由RBC提供给列车，分相区信息包括：至分相点距离、分相区长度等。n车载设备接收到RBC传送的前方被激活的分相点信息后，实时监督列车运行速度及位置，并进行如下操作：n当列车前端距分相区还有10秒走行距离时，车载设备向司机发出提示；n当列车前端距分相区还有3秒走行距离时，车载设备向动车组发送过分相指令；n当列车前端越过分相区后，车载设备取消原触发动车组相关过分相的操作。n车载设备触发动车组的过分相操作时机是
31、基于使用前端受电弓，对于其它情况动作时机由动车组负责在此时间基础上适当调整。RBC切换2023/3/695RBC切换nRBC切换描述了在不同RBC边界处，实现列车在两个RBC间行车许可控制的安全切换过程。n在RBC切换过程中，RBC1（移交RBC）负责向RBC2（接收RBC）发送切换预告信息（车载设备ID、RBC边界的应答器组ID、列车数据等）、进路请求信息、切换通告信息、切换确认信息、切换取消信息。RBC2负责向RBC1发送进路信息、接管列车信息。2023/3/696RBC切换n为消除RBC切换对列车正常运行的影响，车载设备应设置两个独立GSM-R通信电台，当列车距RBC切换边界一定距离（列车走行40秒所需要的距离）时，在RBC1控制下通过另一部电台开始呼叫RCB2并进行连接注册。n当其中一部GSM-R通信电台故障时，车载设备仍能用正常电台进行RBC切换，但如果切换时间超过车地间允许通信中断时间，列车正常运行会受到一定影响。2023/3/6972023/3/698谢谢大家！谢谢大家！THANKSTHANKS！