提速线路通信信号新技术设备及运用之GSMR.ppt

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1、提速线路通信信号新技术设备及运用之三 GSM-R 李绍斌 bli 北京交通大学电子信息工程学院内容提要n列控模式的发展n列控信息传输技术的发展n三条试验线GSM-RnGSM-R规划与发展nCTCS3与GSM-R一、列控模式的发展n三显示模式n四显示模式n阶梯速度模式n连续速度模式n列控发展趋势（一）三显示模式 三显示自动闭塞就是通过信号机具有三种显示，能预告列车前方两个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有三种显示；能预告列车前方两个闭塞分区状态；分二个速度等级，一个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。运行方向列车1列车2信号灯信号灯信号灯闭塞分区闭塞分区闭塞分区闭塞分区（二

2、）四显示模式 四显示自动闭塞就是通过信号机具有四种显示，能预告列车前方三个闭塞分区状态的自动闭塞。其特征为：通过信号机具有四种显示；能预告列车前方三个闭塞分区状态；分三个速度等级，二个闭塞分区的长度满足从规定速度到零的制动距离。闭塞分区闭塞分区闭塞分区闭塞分区列车1信号灯信号灯信号灯信号灯列车2列车2运行方向列车1信号灯信号灯信号灯信号灯闭塞分区（三）阶梯速度模式1302009017030出口检查入口检查001702000190130VL阶梯速度模式示意图1302009017030出口检查入口检查001702000190130VL（四）连续速度模式S1+S2S3S4S制动性能差的车制动性能好的

3、车设备监督曲线目标速度连续速度控制模式示意图（五）列控发展趋势n控制精度不断提高；n时间响应越来越快；n信息传输量不断增大；n双向闭环控制；n无线传输通道；二、列控信息传输技术的发展n模拟/数字轨道电路n轨道环线n有源/无源应答器n应答器+点式轨道环线n泄漏电缆n无线通信(GSM-R,WiMax,等)二、列控信息传输技术的发展 性能传输方式传输信息连续性信息传输方向 信息量传输介质完整性检查及轨道占用检查列车定位模拟轨道电路连续单向（地 车）少钢轨电特性差有以闭塞分区为单位数字轨道电路连续单向（地 车）较大钢轨电特性差有以闭塞分区为单位连续轨道环线连续双向（地 车）较大钢轨电特性好无以电缆交叉

4、为单位泄漏电缆连续单向（地 车）较大电缆电特性好无无点式轨道环线点式单向（地 车）或（车 地）较大电缆电特性好无以轨道环线为单位应答器点式单向（地 车）或（车 地）大空气无以线路某点坐标为单位无线通信连续双向（地 车）很大电缆电特性较好无根据不同无线方式确定；GSM-R无定位功能三、三条试验线GSM-RnGSM-RGSM-R在中国的发展在中国的发展n青藏线青藏线n大秦线大秦线1 1、GSM-RGSM-R在中国的发展在中国的发展三个阶段：n可行性论证(技术政策，频率资源)；n技术试验(青藏线、大秦线、胶济线)；n工程建设实施。2 2、青藏线、青藏线三大难点：n高原缺氧；n生态脆弱(环保)；n冻土

5、(青藏铁路穿过冻土区有550公里，真正的冻土地段400公里；属于较不稳定、不稳定多年冻土地区190公里，极不稳定高温冻土地段100公里)。技术难点：n替代轨道电路，传送列车控制系统数据；n冻土地区的基站建设；n高原缺氧，减少维护、免维护；n三性：可靠性、有效性、可维护性。(1)调度通信n行车调度员、车站值班员、机车司机之间的通信。n车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信。n站内组呼：210/211 仅限于车站本小区n紧急组呼：299 发起者所在小区及前后各一个小区n邻站组呼：220/221 发起者所在车站及前后各一个车站(2)基于GSM-R的行车指挥系统n行车业务信息行车业务信息车次号校核信

6、息车次号校核信息调度命令信息调度命令信息(含行车凭证含行车凭证)调车作业信息调车作业信息列车启动和停稳信息列车启动和停稳信息n车次号与调度命令数据传输采用车次号与调度命令数据传输采用GPRS分组数据方式分组数据方式 nIP地址信息地址信息nIP地址查询信息地址查询信息nIP地址更新信息地址更新信息GPRS与铁路信息网与铁路信息网3 3、大、大 秦秦 线线内容大纲1)重要地位2)机车同步操控系统3)调度通信4)无线车次号传输5)尾部风压传输1)重要地位n大秦线是我国西煤东运的大通道，是中国能源经济的生命线。它承担着全国六大电网、五大发电公司、380多家主要发电厂、十大钢铁公司等的生产用煤和民用煤

7、、出口煤的运输任务，煤炭运量占全国铁路煤运总量的1/7。然而，煤炭运输依然处于十分紧张的状态，我国东、南部及沿海地区对煤炭的需求持续增长，让这条年轻的钢铁动脉难以招架。电煤运输吃紧，直接波及电力市场供应，2004年前10个月，我国24个省级电力网先后出现不同程度的拉闸限电。严峻的形势下，大秦铁路的扩能工程势在必行。作为我国国民经济的大动脉，铁路的运输能力直接影响着我国国民经济的发展。2)机车同步操控系统n大秦线(大同秦皇岛)作为一条重载运煤专线，采用多机车牵引模式，实现机车间的同步操控，达到年运量2亿吨。如果牵引机车操作不同步，就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象，影响运输安全，降低运输效率。为了

8、保证操作的可靠性，利用GSM-R网络提供可靠的数据传输通道，采用无线通信的方式来实现机车间的同步操控。三大难点：n无线通信(100余公里的两个长大坡道)n牵引(拉勾力、过分相)n制动纵向冲力技术优势：n不受隧道、山区、丘陵等特殊地段影响；n不受列车的编组方式的影响；n同组内机车之间的间隔距离不受限制；n同组内的机车数目不受限制。系统结构列车编组n列车启动前首先要进行编组，列车编组包括两个过程：n机车注册登记与通信连接n制动管路测试与会话链接 列车注册登记和通信连接过程 列车运行中的同步控制列车运行中的同步控制 操作指令传递 列车解编组列车解编组n列车到达目的地后，要进行列车解编组。列车解编组的

9、过程与列车编组正好相反：n制动管路测试与解除会话链接n为了保证安全，主控机车通过检查制动管路的连通性，确保指定的从控机车已经被摘挂。会话链接解除要依从控机车3、2、1的顺序执行。n通信连接拆除 n机车的通信注销由Locotrol发出，主控机车与从控机车的通信注销没有严格的顺序要求，由各个机车单独完成，应用节点接收到注销数据后，即将该机车分离出对应的数据会议组，并给相应机车返回注销确认消息。n地面应用节点在检测到全部机车完成通信注销以后，删除Locotrol数据会议组，表示该车次号列车解体。短隧道情形：HOBTSTransmissionRepeaterYagi antenna中隧道的情形：HOB

10、TSTransmissionRepeaterYagi antenna长隧道情形：HOBTSTransmissionRepeaterYagi antenna4、中国GSM-R的试验成果 通过三年多的研究开发和三条试验线的实施，除了高速铁路和ETCS2/3应用方面，中国铁路已经基本上掌握了GSM-R全部技术；除了手持终端和无线模块，GSM-R系统全部设备基本达到了国产化，一大批国内厂商、研究单位、设计和施工单位投入到GSM-R建设和发展当中。铁通公司积极参与GSM-R运营维护。这些工作为中国铁路全面建设GSM-R网络奠定了基础。根据根据中长期铁路网规划中长期铁路网规划的安排，扩大建设规模，完善路的

11、安排，扩大建设规模，完善路网结构，快速扩充运输能力和提高铁路装备水平，至网结构，快速扩充运输能力和提高铁路装备水平，至2020年，全年，全国铁路营业里程要求达到国铁路营业里程要求达到10万公里，其中：客运专线万公里，其中：客运专线1.2万公里，万公里，复线铁路复线铁路5万公里，电气化铁路万公里，电气化铁路5万公里。万公里。铁路建设和发展的核心铁路建设和发展的核心是是“铁路网络铁路网络”，铁路装备应使铁路网安全、可靠、高效地发挥，铁路装备应使铁路网安全、可靠、高效地发挥作用，首先应具备作用，首先应具备“网络要素网络要素”。GSM-R技术顺应时代的发展，技术顺应时代的发展，其固有的其固有的“网络网

12、络”特性，是铁路信息化和自动化发展的基础。特性，是铁路信息化和自动化发展的基础。四、GSM-R规划与发展规划内容规划内容一、网络规划网络规划1 1、核心网络规划、核心网络规划(组织、结构、路由组织、结构、路由)2 2、无线网络规划、无线网络规划(频率资源、蜂窝空间频率资源、蜂窝空间)3 3、智能网规划、智能网规划4 4、GPRSGPRS网规划网规划二、号码资源规划二、号码资源规划三、应用业务规划三、应用业务规划1 1、语音业务、语音业务2 2、非列控数据业务、非列控数据业务3 3、列控数据业务、列控数据业务4 4、铁路增值业务、铁路增值业务八纵八横京哈通道京兰通道沿海通道煤运北通道京沪通道煤运

13、南通道京九通道陆桥通道京广通道宁西通道大湛通道沿江通道包柳通道沪昆(成)通道兰昆通道西南出海通道GSM-R“八横八纵”示意图五、GSM-R与CTCS3n1999年年2个国家个国家n2002年年7个国家个国家n2005年年15个国家个国家德国、瑞典、意大利、英国、荷兰、西班牙、比利时、芬兰、法德国、瑞典、意大利、英国、荷兰、西班牙、比利时、芬兰、法国、挪威、斯洛伐克、瑞士、捷克、印度、中国国、挪威、斯洛伐克、瑞士、捷克、印度、中国n2008年将达到年将达到34个国家个国家国外GSMR最新进展一览表名词缩写名词缩写GSM:GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION

14、S 全球移动通信系统全球移动通信系统GSM-R:GSM for Railways 全球铁路移动通信系统全球铁路移动通信系统GSMGSM与与GSM-RGSM-R的关系的关系-业务模型业务模型GSMGSM基础设施基础设施eMLPPeMLPPVBSVBSVGCSVGCS电信业务电信业务-ASCI-ASCI功能寻址功能寻址与位置有关与位置有关的寻址的寻址 接入接入矩阵矩阵铁路运营特色铁路运营特色 铁路应用铁路应用功能号功能号的表示的表示安全综合移动信息服务安全综合移动信息服务列车自动控制列车自动控制(CTCS)(CTCS)机车同步操作控制机车同步操作控制铁路紧急救援移动服务铁路紧急救援移动服务调车作业

15、移动服务调车作业移动服务轨道维护移动服务轨道维护移动服务铁路客站综合移动信息服务铁路客站综合移动信息服务铁路货站综合移动信息服务铁路货站综合移动信息服务机车综合移动信息服务机车综合移动信息服务(无线列调无线列调)旅客列车综合移动信息服务旅客列车综合移动信息服务GSMGSM电信业务电信业务CTCS3级系统基本结构级系统基本结构车载设备车载设备机车乘务员机车乘务员无 线 闭 塞 中 心RBC联锁设备固定应答器人机界面人机界面jiemian 口口输出模块输出模块列车列车输入模块输入模块点式信息接点式信息接收模块收模块测速模块入测速模块入模块模块地面设备地面设备无线通信接无线通信接口模块口模块调度集中

16、系统地面GSM-R系统观观运行运行记录单元记录单元车载安全计算机车载安全计算机车载车载GSM-R系统系统列控中心相邻RBC轨道电路相邻RBCCTCS3与与GSM-R的接口的接口CTCS3CTCS3与与GSM-RGSM-R之间的纵向关系之间的纵向关系列控系统的安全协议栈列控系统通用安全层列控系统通用安全层无线特定的安全层无线特定的安全层无线适配无线适配/通信层通信层列控系统沿线应用层列控系统沿线应用层列控系统通用安全层列控系统通用安全层无线特定的安全层无线特定的安全层无线适配无线适配/通信层通信层通信系统通信系统列控系统沿线应用层列控系统沿线应用层列控系统应用协议列控系统应用协议列控系统通用安全

17、协议列控系统通用安全协议无线适配无线适配/通信协议通信协议特定安全层协议特定安全层协议无线闭塞中心之间的移交无线闭塞中心之间的移交六、效益1 1 1 1、新的运输模式与管理模式、新的运输模式与管理模式、新的运输模式与管理模式、新的运输模式与管理模式2 2、运输管理优化准确、迅速、便捷、运输管理优化准确、迅速、便捷、运输管理优化准确、迅速、便捷、运输管理优化准确、迅速、便捷3.3.提高服务质量提高服务质量提高服务质量提高服务质量1.1.新的运输模式与管理模式新的运输模式与管理模式轨道占用轨道占用检测检测列车完整列车完整性检测性检测旅客信息系统旅客信息系统旅客信息系统旅客信息系统系统管理系统管理系

18、统管理系统管理与决策中心与决策中心与决策中心与决策中心计划系统计划系统计划系统计划系统1.1.管理决策层管理决策层相邻相邻相邻相邻 CTC CTC CTC CTC相邻相邻 CTC CTC2.2.运营层运营层3.3.执行层执行层调度控制中心调度控制中心调度控制中心调度控制中心(CTC)(CTC)(CTC)(CTC)车载控车载控制设备制设备天线天线微机联锁微机联锁微机联锁微机联锁无线闭塞中心无线闭塞中心无线闭塞中心无线闭塞中心2.运输管理优化准确、迅速、便捷运输管理优化准确、迅速、便捷第1级第2级第3级第4级第5级时间表（12/6个月）交互式实时提前一天调度计划30天内的调度计划3.提高服务质量提

19、高服务质量 发展基于无线的列车控制系统(CTCS3)，可以克服许多技术障碍，从而在以下方面提高运输效率，改善服务质量：减少列车追踪间隔；实时追踪列车位置，提高运输调度效率；列车晚点以后,自动调整运行计划；以运行列车为中心的周边告警和前方预警系统；移动在线办公，提高对旅客的服务质量；适合于从低速至高速各种速度列车，各种运输线路；等等。七、总结七、总结是一个系统工程是一个系统工程是一个复杂系统是一个复杂系统是永恒的主题是永恒的主题1、安全、安全七、总结七、总结是一个系统工程是一个系统工程是一个复杂系统是一个复杂系统是永恒的主题是永恒的主题1、安全、安全2、发展方向、发展方向n数字化n网络化n信息化n智能化n自动化3、通信信号哲学n（关键技术）自主创新n（体制）改革开放n（管理）合作联合