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12月22日,G次动车组列车从合肥南站始发,驶向沿江千年古城、“黄梅戏”故乡—安庆,标志着中国通号高铁列车运行控制系统(CTCS-3)全套自主化设备实现工程应用,助力合安高铁建成精品工程,为后续自主化设备在雅万高铁全线应用提供了良好范例,推动中国高铁及全套技术标准走出去,服务国家“一带一路”倡议,向世界展示“中国高铁”这一靓丽的国家名片。
合安高铁是一条连接安徽省合肥市与安庆市的高速铁路,是《中长期铁路网规划》(年版)中“八纵八横”高速铁路主通道之一“京港(台)通道”的重要组成部分。线路全长余公里,新建车站(线路所)8座、中继站9座,共设置8套联锁、17套TCC、2套RBC、1套TSRS、应答器千余台,全部采用中国通号自主化设备。合安高铁的建成,对完善长江经济带区域路网布局,提高路网质量和能力,带动沿线地区经济社会发展具有重要作用。
中国通号深入学习贯彻落实习近平总书记关于提高自主创新能力、加快关键核心技术攻关的重要讲话和指示批示精神,坚持把创新作为第一动力,聚焦突破关键核心技术、卡脖子技术,加强行业发展战略性技术攻关、前沿性技术和颠覆性技术创新。自主化CTCS-3列控系统的成功研制,填补了国内空白,摆脱了列车运行控制系统部分核心设备长期受制于人的不利局面,保障了我国高速铁路健康和可持续发展。
合安高铁是中国通号全套自主化装备的全家福首秀,经过完整的现场验证后,这套系统后续还将应用于海外雅万高铁、匈塞高铁等海外工程。面向未来,中国通号将秉承自主创新的初心,以发展民族通信信号列控科技为己任,为引领全球轨道交通科技前沿,助力智能高铁和交通强国建设,推动中国高铁技术和标准“走出去”贡献力量。
自主化列控系统创新历程
中国通号自主化高铁列车运行控制系统(CTCS-3)是保障高速列车安全运行、提高运输效率的核心安全装备,该系统依据中国列控标准,彻底根治既有设备运营与维护中遇到的难以突破的问题,提升中国列控装备的国际竞争力和信息安全等级,实现了安全可靠、技术先进、自主可控的目标。
我国自年开展CTCS-3级列车运行控制系统攻关以来,中国通号确定了“引进消化吸收”的技术路线,取得了一系列的技术创新成果。从年第一条采用CTCS-3级列车运行控制系统的武汉-广州客运专线开通至今,已建成CTCS-3级线路上万公里。但由于当时部分核心部件、核心技术仍然被国外厂商垄断,导致在线运营的列控系统存在关键器材采购受外方限制、运营维护难度大、系统级安全和信息安全掌控能力差等问题,不利于我国高铁建设及高铁技术发展。
年,中国通号把引进消化吸收的技术路线转移到自主创新的技术路线上来,经过集中攻关,实现了高铁列车运行控制系统的完全自主化,并建立了中国列车运行控制技术标准体系(CTCS-3),实现了系统平台及关键技术%自主化、核心软件%自主化、成套列控装备%自主化,能够对国外技术和装备进行全面替代。
此后,中国通号列控系统科研工作迅猛推进,科研成果实现跨越式突破!
★年,中国通号组建核心研发团队、产品技术转化团队,全面开展CTCS—3级列控系统关键技术和装备自主创新工作;
★年9月,中国通号完成自主化无线闭塞中心(RBC)和列车自动防护系统(ATP)研发,通过欧洲独立第三方安全确认;
★年10月,中国通号完成自主化临时限速服务器的研发,并通过欧洲独立第三方SIL4级安全认证;
★年11月,中国通号自主化计算机联锁获得CRCC铁路产品认证证书;
★年7月,中国通号自主化无线闭塞中心(RBC)和列车自动防护系统(ATP)在大西客专高速试验段完成现场试验,专家给出高度评价:中国通号自主化CTCS-3级列控系统试验成功是继中国标准动车组km/h交汇试验后中国高速铁路技术自主化的又一阶段性成果,该系统功能齐全、状态良好,比国产化系统达到了更高的标准化水准和技术先进性;
★年4月,中国通号自主化无线闭塞中心(RBC)和列车自动防护系统(ATP)通过了欧盟互联互通(TSI)认证,具备出口海外条件;
★年4月,中国通号在自主化CTCS-3级列控系统基础上成功研发自动驾驶功能,形成全球首套公里时速的高速铁路自动驾驶系统(C3+ATO系统);
★年8月,中国通号自主化车站列控中心在沈阳局白乌线完成试用考核,获得CRCC铁路产品认证证书;
★年10月,中国通号自主化无线闭塞中心(RBC)和列车自动防护系统(ATP)、C3+ATO系统在京沈高速综合试验段完成现场试验;
★年12月,中国通号自主化无线闭塞中心(RBC)、C3+ATO系统在京沈客专投入工程应用,开展试用考核;
★年6月,中国通号自主化列车自动防护系统(ATP)在综合检测车上开展试用考核;
★年8月,中国通号自主化临时限速服务器在京包客专呼包段开展试用考核;
★年11月,中国通号自主化临时限速服务器完成试用考核,获得CRCC铁路产品认证证书;
★年12月,中国通号高铁列车运行控制系统全套自主化设备在合安高铁成功实现工程应用。
自主化列车运行控制系统创新点
中国通号自主化CTCS-3级列车运行控制系统吸收继承了既有系统大量安全可靠的运用经验,在解决自主知识产权问题的基础上,依据中国列控标准,面向未来发展需要,重点考虑了系统装备的标准化和技术先进性,以支撑当前在用设备的长期运用维护,支撑新建高铁自主化列控系统的应用,支撑高铁技术的可持续发展。
1
自主化设备系列标准制定
针对设备运用维护过程中存在的问题,制定了自主化设备系列标准规范,使自主化列控设备在既有基础上标准化程度更高、功能更完善、安全性更高、适应性更强,提高了系统可维护性、兼容性及不同厂家设备的可互换性。
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自主安全计算机平台技术突破
为了满足铁路信号列车控制领域的高安全性与高可靠性要求,针对安全计算机平台的安全采集、安全计算、安全通信、安全驱动以及智能检测维护等方面,攻克一系列核心技术,研制了完全自主知识产权的安全计算机平台,提升了系统安全性和可靠性。
3
自主专用芯片技术突破
针对铁路信号系统的应用场景与需求,攻克功能安全芯片设计技术、低功耗片上系统设计技术和先进封装技术,同时攻克列控专用通信总线的片上快速实时编解码技术,成功研制符合国际IEC标准的专用通信芯片,并在列控装备中获得成功应用,提升了中国列控装备的国际竞争力。
4
国密算法首次使用
首次在列车运行控制系统安全相关设备中采用国密局推荐的国密算法,具有更高安全性和实时性,提高了列车运行控制系统的信息安全等级。
5
车载全功能无缝切换技术突破
自主化CTCS-3级列控车载设备突破了全系统/功能无缝切换技术,主机、BTM、TCR等设备故障后均可在不停车情况下自动切换到另一系,提升系统可靠性,保障运营效率。
6
高速测速测距技术突破
针对高速列车测速测距高安全需求,提出传感器可配置的多信息融合算法,提出多源安全误差容限算法和自适应空转打滑补偿算法,并在自主化CTCS-3级列控车载设备成功应用,既保证了使用的灵活性,又能有效提高测速测距的精度和安全性。
7
工业标准化设计提升
采用产品工业设计理念和方法,开展自主化列控系统装备的设计和生产,增强装备可靠性、提升装备工艺品质、建立装备工业标准化体系,彰显自主化列控系统装备产品形象。
全套自主化设备介绍
中国通号自主化高铁列车运行控制系统(CTCS—3)由计算机联锁(CBI)、列控中心(TCC)、无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器(TSRS)、自动防护设备(ATP)组成。
1
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计算机联锁CBI——DS6-60型
计算机联锁系统是实现车站内道岔、信号机和轨道电路之间联动锁闭控制,保障铁路安全行车的核心控制装备。DS6-60型计算机联锁是中国通号自主研发的二乘二取二架构的设计的安全控制系统,目前已广泛用于国内的客运专线、普速线路,城市轨道交通以及部分海外铁路项目,已累计开通运行多个车站,系统运行安全可靠,受到用户一致好评。
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列控中心TCC——LKD2-T3型
列控中心设备根据线路情况和前车位置控制列车运行速度和运行间隔,保障列车安全、高速、平稳运行。相比于既有列控中心设备,自主化列控中心具有自主可控、成熟可靠等特点,为后续智能诊断和综合维护等功能奠定了基础。目前,自主化列控中心已在20余站2年无间断零故障运行,确保全自主列控系统安全可靠运行。
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无线闭塞中心RBC——RBC-TZ型
无线闭塞中心RBC是列控系统的核心设备,其主要功能是向列车发送行车许可,告诉列车能向前开多远,按照什么速度运行。年12月,两套自主化RBC设备在京沈客专辽宁段投入试用考核,具备接入大型枢纽业绩,实现与自主化RBC和国产化RBC设备的互联互通、实现与六种不同车型的车地互联互通。
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临时限速服务器TSRS——TSRS-TH2型
临时限速服务器负责列控系统临时限速命令的集中管理,在风雨雪和其他特殊情况下,保证车载设备控制列车安全运行。自主化TSRS延续了既有TSRS先进技术方案,应用软件成熟,能够适应复杂的枢纽场景,同时具有设备结构紧凑、接口清晰和用户安装维护简单等特点,性能强大、易于扩展,在高速铁路自动驾驶系统(ATO)和下一代列控系统中承担更多的安全功能。
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列车自动防护ATP——CTCS3-T
列车自动防护ATP是列车运行控制系统的核心安全设备,是保障列车运行安全和提高运输效率的关键技术装备。自主化CTCS3-T车载设备,是国内首个完成研制和现场试验的自主化C3车载设备,也是国内首个通过欧盟基线2与基线3双基线TSI认证的车载设备,可兼容国内外不同等级,具备自动驾驶功能。设计上采用全系统热备设计,任何单元故障均可自动切系,是国内和国际上热备功能最为完备的车载设备,目前合计运行里程已超过50万公里。
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