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京津城际铁路装备:最先进的通信信号系统

时间:2010-08-27 09:46:00 来源:人民铁道网-人民铁道报 作者:中国铁路通信信号集团公司
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SM—R系统铁塔。

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系统调试现场。

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京津城际铁路调度中心。

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信号集装箱箱内设备。

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作业人员正在操作CTCS—3D车载设备。

  项目名称

  京津时速350公里通信信号系统集成创新及应用

  主要完成单位

  铁道部运输局  中国铁路通信信号集团公司
  北京铁路局  京津城际铁路有限责任公司

  主要完成人

  刘朝英 马 芳 唐抗尼 莫志松 刘大为 李 凯
  张季良 路晓彤 张 锐 束维京 邢世佩 丁学军
  缪伟忠 张 苑 张景方 张秀广 张文汇 陆红群
  赵文丽 禹志阳

  项目简介

  “京津城际铁路通信信号系统集成创新及应用”项目组通过借鉴国外系统集成技术和经验,创新性地建成了CTCS—3D高速铁路列车运行控制系统,开发了高速铁路通信信号系统集成关键技术,科学有效地集成了各子系统间的关系,实现集成创新,保证了京津城际铁路按时开通运营。

  本项目以CTCS—2级列控系统为基础,采用ZPW—2000A轨道电路,创造性地补充轨道电路连续信息,克服列控信息不连续的缺陷,实现了应答器报文兼容,集成创新建成CTCS—3D列车运行控制系统,满足了京津城际铁路列车最高时速为350公里、最小追踪间隔为3分钟、全程直达只需30分钟的运营要求,成功解决了既有线动车组跨线运行难题,实现了高速线与既有线的互联互通。全线采用GSM—R铁路数字移动通信系统,实现了高速移动语音通信和无线数据传输。在全面掌握集成关键技术的基础上,项目组完成了天津到滨海新区区段的系统集成和调试工作,同步实现了将京津城际铁路高速动车组延长运营至滨海新区的目标。

  本项目实现了通信信号系统方案、性能和功能上的突破,技术达到国际先进水平,创新成果如下:

  首次以CTCS—2级列控系统为基础,借鉴国外先进系统集成技术,形成CTCS—3D列控系统,初步形成我国高速铁路列控系统的技术体系。

  CTCS—3D列控系统攻克了技术难题,满足了本线列车时速350公里的运营要求。该系统为我国首创。

  首次在无砟轨道条件下实现ZPW—2000A无绝缘轨道电路的规模应用。

  通过应答器实现本线和跨线动车组共享应答器数据的目标,解决了既有线动车组跨线运行难题,实现了高速线与既有线的互联互通。
  基于京津城际铁路系统集成创新成果,自主完成了天津到滨海新区延长线CTCS—3D列控系统的系统集成。

  京津城际铁路CTC系统实现了运输指挥的高度集中和自动控制。系统投入运用后,沿线车站值班员岗位被取消,成为适应铁路运输生产力布局调整的典范。

  全线采用GSM—R铁路数字移动通信系统,实现了高速移动语音通信和无线数据传输。

  首次进行了通信信号集成调试和系统调试,验证了通信信号系统的各项功能及系统的安全性和可靠性。

  从2006年5月开始,本项目历经了系统集成总体方案设计、初步设计、详细设计、施工图设计、生产、施工安装、集成调试、系统调试和试运行等阶段。2008年8月1日,京津城际铁路正式运营。目前,京津城际铁路全线通信信号设备已经稳定运行了两年时间,满足了京津城际铁路运输要求。

  本项目依托京津城际铁路工程的实施,全面研究高速铁路系统集成技术,通过借鉴国外系统集成先进经验,形成系统设计、生产制造、施工安装、调试开通的自主集成能力,建立了具有自主知识产权的系统集成技术和配套技术体系,打造了中国通信信号系统集成商队伍,具备了高速铁路通信信号系统自主集成能力。

  推广应用情况

  目前拥有高速系统集成经验的主要有德国、法国和日本。这些国家通过在本国建设高速铁路和承包国外高速铁路工程,积累了丰富的系统集成方面的成功经验和成熟技术。

  本项目遵照铁道部决策,依托京津城际铁路工程的实施,全面学习和探索高速铁路系统集成技术,通过集成创新,具备了设计开发、生产制造、施工安装、调试开通的自主能力,形成具有自主知识产权的系统集成配套体系和系统,打造了中国的系统集成商。

  项目组攻克了高速铁路系统集成的关键技术,为后续高速铁路建设奠定了坚实基础,诸如ZPW—2000A轨道电路、地面列控中心、计算机联锁系统以及应答器报文编制技术等设备和技术可直接应用于后续高速铁路建设中。

  项目组依托京津城际铁路工程的实施,全面掌握高速铁路系统集成技术,通过集成创新,具备了系统设计、生产制造、施工安装、调试开通的自主集成能力,建立了拥有自主知识产权的系统集成技术和配套技术体系,打造了一支中国通信信号系统集成商队伍。京津城际铁路开通后,ZPW—2000A型无绝缘轨道电路设备又迅速应用于温福、武广等高速铁路,迅速提升了企业的装备水平和产能水平,带动了企业在相关领域的上下游产业的发展,扩大了就业。

  社会效益

  京津城际铁路通信信号系统是保证运输安全、列车正点和打造京津“半小时经济圈”的关键技术。利用先进的控车模式提高了旅客乘坐列车的舒适度,降低了司机的劳动强度。同时,利用CTC系统实现了生产力布局调整,满足了时速250公里动车组上线运行和高速动车组下线运行至滨海新区的要求。通过自主集成、集成创新,形成了自主集成能力,打造了一支强大的系统集成人才队伍,为后续高速铁路建设奠定了坚实基础。

  科技创新成果

  京津城际铁路是我国第一条开通运营的高速铁路,这条线路实现了重大集成创新。

  京津城际铁路通信信号系统是满足本线时速350公里动车组和跨线时速250公里动车组安全运行、列车最小追踪间隔时间为3分钟、全程直达只需30分钟运营条件的关键系统,该系统具有技术先进、安全可靠、能够提高运输效率等优势,能够满足线路板开通运营的要求。

  京津城际铁路通信信号系统集成及应用实现了多项技术创新,主要成果包括:

  首次以CTCS—2级列控系统为基础,借鉴国外系统集成技术,集成创新形成了CTCS—3D高速铁路列车运行控制系统,初步形成了我国高速铁路列控系统的技术体系。

  CTCS—3D列控系统利用地面轨道电路检查列车占用情况,利用地面点式应答器提供移动授权,并且辅以连续信息的注入等方式,实现向CTCS—3D车载设备提供实时的行车许可信息,克服了点式信息系统的缺陷。该系统为我国首创。

  首次在高速铁路无砟轨道条件下,实现ZPW—2000A无绝缘轨道电路的规模应用,为后续高速铁路建设奠定了坚实基础。

  项目组首次将ZPW—2000A谐振式轨道电路应用于时速350公里无砟轨道线路上,成功解决了ZPW—2000A谐振式轨道电路在无砟轨道的适应性问题,为ZPW—2000A谐振式无绝缘轨道电路在无砟轨道区段的应用积累了应用经验。此项成果填补了国内空白。

  ZPW—2000A轨道电路以钢轨作为信号通道,当信号电流通过钢轨时,钢轨周围会产生电磁场。由于无砟轨道内存在大量钢筋,如果采用传统的钢筋施工方法,那么在无砟轨道内的钢筋网会形成闭合回路,钢轨内的信号电磁场会在钢筋网内产生感应电流,影响轨道电路信号的传输,从而使轨道电路的传输长度缩短。

  ZPW—2000A轨道电路采用调谐式无绝缘轨道电路,其电气隔离是利用一段钢轨的钢轨电感和调谐单元共同构成调谐式电气绝缘接头来完成的。

  为了解决在京津城际铁路无砟轨道环境下,ZPW—2000A轨道电路的适应性问题,项目组对轨道电路进行了优化设计,并与站前工程结合,改善了轨道电路钢轨阻抗参数,提高了道床电阻。

  在项目实施过程中,项目组通过在梁厂、试验段、全线进行轨道电路最大设计长度的传输性能测试、多分支并联道岔区段轨道电路传输性能测试以及站内轨道区段邻线干扰性能测试,得出以下结论:

  对京津城际铁路无砟轨道结构条件下区间轨道电路进行最不利条件下的测试,证实能够满足调整、分路、机车信号三种工作状态下的技术要求。

  站内轨道电路采用并联线方式,在自然道床条件下满足调整、分路、机车信号三种工作状态技术要求,即使并联线断一根也不会影响轨道电路正常工作。针对站内的ZPW—2000A轨道电路,设计人员通过有效降低发送功率的方式,解决了邻线干扰问题。

  通过对应答器报文的集成,实现本线和跨线动车组共享应答器列控数据的目标,实现了高速线与既有线的互联互通,解决了既有线动车组跨线运行问题。

  CTCS—3D地面应答器设备集成了报文数据,成功解决了既有线动车组跨线运行问题。

  基于京津城际系统集成创新成果,自主完成了天津至滨海新区延长线CTCS-3D列控系统的系统集成,具备了自主集成的能力。

  项目组对天津至滨海新区延长线上的CTCS—3D列控系统进行了自主集成。他们主要集成了地面进路信息和应答器数据,构成了以国内基础信号、联锁、闭塞、列控中心等设备为基础,增加了 LEU和应答器的CTCS—3D地面系统,满足了高速动车组延长运行至滨海新区的要求。
  在京津城际铁路上运行的时速350公里高速动车组进入滨海新区的延长线时,仍按照CTSC—3D运行。

  通过应用京津城际铁路CTC系统,实现了运输指挥的高度集中和自动控制,取消了沿线车站的值班员。此举是利用集成创新适应铁路运输生产力布局调整的典范。

  京津城际铁路CTC系统接口满足建立全路统一调度指挥网的要求。系统主要功能包括:中心和本地控制、站场和运行图显示、列车运行监视与追踪显示、调度命令、临时限速、自动排列进路、列车自动调整、诊断报警和生成报告报表、离线时刻表编制和在线时刻表加载、用户权限管理、培训功能以及与铁道部、北京铁路局行车指挥调度系统联网。

  全线采用GSM-R铁路数字移动通信系统,实现了高速移动语音通信和无线数据传输。

  根据现行技术政策,京津城际铁路专用移动通信系统采用GSM—R数字移动通信制式,能够满足时速350公里运行速度下的语音、数据传输要求。该系统包括交换子系统、无线网络子系统、网络管理子系统、GPRS子系统和IN系统、GSM-R短消息系统、SIM卡管理信息系统。

  GSM—R系统是通信系统中非常重要的子系统,主要用于移动列车、移动人员、固定人员之间的调度电话和专用电话联络,并为列车调度命令、车次号传送和应用信号控制车辆运行提供必须的无线信号传送手段。

  首次进行通信信号集成调试和系统调试,验证了通信信号系统各项功能以及系统的安全性和可靠性。

  京津城际铁路通信信号系统技术先进、接口复杂,系统调试和验证工作非常复杂,难度巨大。本项目是首次在国内进行通信信号集成调试和系统调试,验证通信信号系统各项功能以及安全性和可靠性。

  通信信号系统集成调试是京津城际铁路四电系统集成的关键内容。此项工作按照自底向上、先局部后整体的步骤逐步展开,需要经历子系统仿真调试、子系统静态调试、信号系统静态调试和动态调试等几个阶段,并采用有效的调试技术,以满足京津城际铁路运营需求。

  信号系统的集成调试和系统调试结果将直接影响线路运营,根据京津全线车站及线路的设置,本项目共设计了72个动态调试场景。

  用户评价

  自2008年8月1日京津城际铁路开通运营至今,已经两年时间。两年时间里,全线通信信号设备运行稳定,确保了列车运行安全可控,各项技术指标和性能参数表现良好,列车最高运营时速达到350公里,正点率始终保持在98%以上,移动通信系统接通率达到97%,列控车载设备运行故障率小于0.3件/万公里,保证了京津城际铁路的安全运营。

  目前,京津城际铁路每天运行本线列车70对,运行跨线列车19对,自线路开通运营以来,已经运送旅客数千万人,经济效益显著。通过系统集成和技术创新,沿线车站不再设置值班员,提高了生产效率,为后续铁路生产力布局调整奠定了基础。

  项目主要完成单位中国铁路通信信号集团公司在全面掌握集成关键技术的基础上,完成了天津至滨海新区延长线上CTCS—3D列控系统的集成和调试工作。从2008年9月开始,每天有4对固定的京津城际铁路高速动车组延长运行至滨海新区,系统设备运行稳定。

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编辑: phpcms
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