《鐵道信號(hào)遠(yuǎn)程控制》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

-PAGE2-《鐵道信號(hào)遠(yuǎn)程控制》課程設(shè)計(jì)報(bào)告專(zhuān)業(yè)通信工程（鐵道信號(hào)）班級(jí)姓名學(xué)號(hào)成績(jī)大連交通大學(xué)電氣信息學(xué)院目錄1課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 12課程設(shè)計(jì)的具體要求 12.1技術(shù)要求 12.2報(bào)告撰寫(xiě)要求 13課程設(shè)計(jì)的任務(wù)分配 14原理描述及任務(wù)實(shí)現(xiàn) 24.1構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案 24.2設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道 34.3確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 44.4分配IP地址 44.5連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 54.6連接FZ-CTC系統(tǒng)設(shè)備 64.7設(shè)計(jì)FZ-CTC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口 65總結(jié) 7附圖1FZ-CTC系統(tǒng)組網(wǎng)方案 8附圖2FZ-CTC系統(tǒng)通道連接圖 8附圖3FZ-CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 9附圖4FZ-CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接圖 10附圖5FZ-CTC系統(tǒng)車(chē)站設(shè)備連接圖 11《鐵道信號(hào)遠(yuǎn)程控制》課程設(shè)計(jì)報(bào)告1課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本課程設(shè)計(jì)的目的是完成在寶雞到成都線(xiàn)路管轄范圍內(nèi)的若干個(gè)車(chē)站上裝備分散自律調(diào)度集中（以下簡(jiǎn)稱(chēng)FZ-CTC）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度集中控制，提高行車(chē)指揮效率。主要任務(wù)是根據(jù)具體的應(yīng)用需求構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備連接，設(shè)計(jì)預(yù)留接口等。具體內(nèi)容有以下七部分：(1)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案；(2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道；(3)確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；(4)分配IP地址；(5)連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；(6)連接FZ-CTC系統(tǒng)設(shè)備；(7)設(shè)計(jì)FZ-CTC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口。2課程設(shè)計(jì)的具體要求2.1技術(shù)要求(1)根據(jù)我國(guó)高速鐵路CTCS的要求完成FZ-CTC系統(tǒng)相應(yīng)的設(shè)計(jì)；(2)設(shè)備名稱(chēng)、具體功能、技術(shù)指標(biāo)等遵循FZ-CTC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；(3)設(shè)備間的連接應(yīng)使用規(guī)范、明確的線(xiàn)纜；(4)系統(tǒng)間應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享；(5)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量考慮冗余措施來(lái)提高系統(tǒng)設(shè)備和信息傳輸?shù)目煽啃浴?.2報(bào)告撰寫(xiě)要求(1)正文格式要求正文及圖表中的字體統(tǒng)一為：中文宋體，英文TimesNewRoman；正文字號(hào)統(tǒng)一為小四，圖表中字體為五號(hào)。圖和表的要求為：圖名在圖的下方，表名在表的上方，按順序編號(hào)，圖表與上文應(yīng)留一行空格。(2)圖紙要求圖紙使用VISIO或CAD軟件繪制，幅面為A4，可以分頁(yè)繪制。3課程設(shè)計(jì)的任務(wù)分配以小組為單位，完成設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)中規(guī)定的內(nèi)容。本人完成設(shè)計(jì)內(nèi)容中的第(6)部分系統(tǒng)設(shè)備的連接，其中，第(1)、(2)部分及報(bào)告的整體撰寫(xiě)完成，第(3)、(4)部分由完成，第(5)、（7）部分由完成，第(6)部分、完成。,4原理描述及任務(wù)實(shí)現(xiàn)4.1構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案本次課程設(shè)計(jì)主要以《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》（2008年）中提出的“四縱四橫”高速鐵路為應(yīng)用背景進(jìn)行設(shè)計(jì)的。主要內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：線(xiàn)路描述寶成鐵路北起陜西省寶雞，南行達(dá)四川省成都，與成渝、成昆兩線(xiàn)銜接，全長(zhǎng)669公里，是溝通西北與西南地區(qū)的第一套山岳鐵路，1952年7月1954年1月分別在成都和寶雞兩段開(kāi)工1956年7月12日在黃沙河接軌，1958年元旦全線(xiàn)交付運(yùn)營(yíng)。1975年全線(xiàn)完成電氣化改造。這條鐵路的建成，改變了“蜀道難”的局面，為發(fā)展西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)創(chuàng)造了重要條件。是溝通西北與西南的第一條鐵路干線(xiàn)。也是突破“蜀道難”的第一條鐵路。寶成鐵路是新中國(guó)第一條工程艱巨的鐵路。為了克服地勢(shì)高差，以3個(gè)馬蹄形和1個(gè)螺旋形的迂回展線(xiàn)上升，線(xiàn)路重列3層，高達(dá)817米，隨后以2000多米長(zhǎng)的隧道穿過(guò)秦嶺埡口，進(jìn)入嘉陵江流域。寶成鐵路主要承擔(dān)西南、西北兩大地區(qū)間的物資交流，是全國(guó)鐵路網(wǎng)的骨架，對(duì)于沿線(xiàn)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起了不小作用。本組的課程設(shè)計(jì)選取寶成鐵路，途中所經(jīng)共有29個(gè)車(chē)站，我們組選擇其中自北向南的22個(gè)車(chē)站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這些車(chē)站分別為：寶雞站、寶雞南站、楊家灣站、觀音山站、青石崖站、秦嶺站、黃牛埔站、油坊溝站、鳳州站、七里坪站、雙石鋪站、李家河站、白水江站、馬蹄灣站、略陽(yáng)站、高潭子站、燕子砭站、大灘站、沙溪壩站、馬鞍塘站、新興場(chǎng)站、成都站。設(shè)置2個(gè)調(diào)度區(qū)段，分別為由寶雞站到章丘站設(shè)置2個(gè)調(diào)度區(qū)段，分別為由寶雞站到雙石鋪站（調(diào)度中心為寶雞），由李家河站到成都站（調(diào)度中心為成都）。(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃該課程設(shè)計(jì)中，寶成鐵路專(zhuān)線(xiàn)采用調(diào)度中心局域網(wǎng)，車(chē)站局域網(wǎng)，車(chē)站與車(chē)站、車(chē)站與調(diào)度中心廣域網(wǎng)的組網(wǎng)方式。并采用雙環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相鄰兩站間采用物理通道直連。調(diào)度中心與車(chē)站內(nèi)部均采用同軸電纜與雙絞線(xiàn)連接；C3車(chē)站與調(diào)度中心之間采用GSM-R無(wú)線(xiàn)通信方式。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸要求為主干傳輸1000MHz，用戶(hù)傳輸10-100MHz。站間采用雙2M數(shù)字通道連接，端頭站與調(diào)度中心連接也采用雙2M數(shù)字通道。中心局域網(wǎng)采用100M或1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)。調(diào)度中心的路由器、交換機(jī)、防火墻之間采用交叉連接方式，使系統(tǒng)具有很高的可靠性。站間廣域網(wǎng)采用環(huán)形通道時(shí)，每8至15個(gè)車(chē)站應(yīng)有一套通道返回調(diào)度中心。中心到車(chē)站、車(chē)站之間通過(guò)高性能的路由器組成雙環(huán)路廣域網(wǎng)，保證高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸，防止單點(diǎn)故障造成的通信中斷。調(diào)度中心和沿線(xiàn)各車(chē)站使用2M傳輸通道，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和車(chē)站行車(chē)命令及車(chē)站信息傳輸，全線(xiàn)廣域網(wǎng)采用雙網(wǎng)環(huán)形結(jié)構(gòu)，在抽頭站與調(diào)度中心連接有2M傳輸通道。車(chē)站局域網(wǎng)采用雙套局域網(wǎng)冗余熱備機(jī)制。各設(shè)備交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，采用高可靠的雙絞線(xiàn)連接器，提高了網(wǎng)段的可靠性和抗干擾能力。每臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備的兩個(gè)以太網(wǎng)適配器分別連至雙交換機(jī)，2套網(wǎng)絡(luò)之間為無(wú)縫切換方式。各站通過(guò)路由器和交換機(jī)組成開(kāi)放且支持TCP/IP協(xié)議的以太局域網(wǎng)，完成車(chē)站終端設(shè)備各節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)互連?？蓞⒄崭綀D1：FZ-CTC系統(tǒng)組網(wǎng)方案。(3)技術(shù)選擇C3站的聯(lián)鎖系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。全線(xiàn)采用美國(guó)通用電氣公司（GE）的列車(chē)超速防護(hù)控制系統(tǒng)，全線(xiàn)采用國(guó)內(nèi)卡斯柯信號(hào)有限公司北京分公司的調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)?；贕SM-R無(wú)線(xiàn)傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)列控系統(tǒng)車(chē)地雙向通信。裝備有C3的車(chē)站均采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，車(chē)站聯(lián)鎖通過(guò)控顯機(jī)接入CTC車(chē)站局域網(wǎng)。車(chē)地通信技術(shù)利用GSM-R無(wú)線(xiàn)通信。(4)設(shè)備選型所選部分設(shè)備的規(guī)格、價(jià)格、數(shù)量、生產(chǎn)商等如表1所示：表1單個(gè)車(chē)站的主要設(shè)備的選擇設(shè)備名稱(chēng)單位型號(hào)價(jià)格（￥）數(shù)量生產(chǎn)商交換機(jī)臺(tái)Ciscows-c2960-24TT-L36002思科公司協(xié)議轉(zhuǎn)換器臺(tái)YG-CON0130004廣州銀光通信設(shè)備公司路由器臺(tái)cisco815-k940004思科公司機(jī)柜架600*650*180012301東方松柏科技有限公司服務(wù)器套IBM5701578601IBM國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司4.2設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道FZ-CTC系統(tǒng)采用雙通道(主信道和迂回信道)提高信息傳輸?shù)目煽啃?。首先根?jù)調(diào)度區(qū)段的劃分，各車(chē)站分別歸屬于不同的調(diào)度區(qū)段，再根據(jù)采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就可將車(chē)站與調(diào)度中心連接起來(lái)，最后完成迂回信道的連接。備用信道既可以鋪設(shè)電纜，也可使用無(wú)線(xiàn)方式連接。根據(jù)現(xiàn)階段的信息量，專(zhuān)線(xiàn)寬帶通道每條至少為2Mbps，通信接口為V.35。詳見(jiàn)附圖2：FZ-CTC系統(tǒng)通道連接圖。4.3確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FZ-CTC系統(tǒng)采用星型或雙環(huán)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在樞紐站或特殊車(chē)站常采用星型結(jié)構(gòu)，其他情況一般采用雙環(huán)型結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)采用雙環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。調(diào)度中心采用兩臺(tái)高性能100M交換機(jī)構(gòu)成中心冗余局域網(wǎng)的主干，兩臺(tái)高端CISCO路由器與車(chē)站基層廣域網(wǎng)連接，路由器具有足夠的帶寬和高速端口以滿(mǎn)足通信要求，同時(shí)為了保證中心局域網(wǎng)的安全，路由器和交換機(jī)之間應(yīng)加裝防火墻隔離設(shè)備。車(chē)站系統(tǒng)采用兩臺(tái)高性能交換機(jī)或集線(xiàn)器構(gòu)成車(chē)站局域網(wǎng)主干，車(chē)站調(diào)度集中自律機(jī)、值班員工作站、信號(hào)員工作站等設(shè)備均配備了兩個(gè)以太網(wǎng)口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。車(chē)站系統(tǒng)也需要配備兩臺(tái)路由器和車(chē)站基層廣域網(wǎng)連接，每個(gè)環(huán)應(yīng)交叉連接到局域網(wǎng)兩臺(tái)路由器上車(chē)站系統(tǒng)中。調(diào)度中心機(jī)房中應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、通信前置服務(wù)器、和接口服務(wù)器口采用雙機(jī)熱備方式，而運(yùn)轉(zhuǎn)室中列調(diào)工作站和助調(diào)工作站采用雙機(jī)熱備方式。車(chē)站系統(tǒng)中車(chē)站自律機(jī)和車(chē)務(wù)終端為雙機(jī)熱備。有人站和無(wú)人站的設(shè)備略有不同，有人站包含完整的車(chē)務(wù)子系統(tǒng)設(shè)備，有車(chē)務(wù)終端，無(wú)綜合維修終端；無(wú)人站有綜合終端，無(wú)車(chē)務(wù)終端。本次設(shè)計(jì)我們組設(shè)計(jì)的為C3有人站。詳見(jiàn)附圖3：FZ-CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。4.4分配IP地址FZ-CTC系統(tǒng)中廣泛采用了計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為了能夠更好地獲得數(shù)據(jù)傳輸效率，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源，需要為計(jì)算機(jī)設(shè)備和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配合適的IP地址。按車(chē)站名、網(wǎng)絡(luò)號(hào)、可用地址范圍、對(duì)應(yīng)網(wǎng)段號(hào)列表寫(xiě)出。FZ-CTC系統(tǒng)車(chē)站計(jì)算機(jī)IP地址表如表1所示。表1青太線(xiàn)車(chē)站計(jì)算機(jī)IP地址表車(chē)站名網(wǎng)絡(luò)號(hào)可用地址范圍對(duì)應(yīng)網(wǎng)段號(hào)寶雞~000000(0)寶雞南23~200001(1)楊家灣45~400010(2)觀音山67~2600011(3)青石崖2829~5800100(4)秦嶺6061~9000101(5)黃牛埔9293~2200110(6)油坊溝2425~5400111(7)鳳州~001000(8)七里坪23~201001(9)雙石鋪45~401010(10)李家河67~2601011(11)白水江2829~5801100(12)馬蹄灣6061~9001101(13)略陽(yáng)9293~2201110(14)高潭子2425~5401111(15)燕子砭~010000(16)大灘23~210001(17)沙溪45~410010(18)馬鞍塘67~2610011(19)新興場(chǎng)2829~5810100(20)成都60172..18.2.161~9010101(21)4.5連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備FZ-CTC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有交換機(jī)、防火墻、路由器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等，采用雙套交叉連接的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸。路由器的一個(gè)作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)作用是選擇信息傳送的線(xiàn)路。現(xiàn)在常用的路由器有低端的Cisco1700系列，Cisco2600系列，高端的有3600系列和7200系列。交換機(jī)是一種基于MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。一般情況下交換機(jī)不用配置?，F(xiàn)在還有一種高端的三層交換機(jī)，解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴(lài)路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問(wèn)題。協(xié)議轉(zhuǎn)換器是一種將以太網(wǎng)信號(hào)或V.35信號(hào)轉(zhuǎn)換為E1信號(hào)，以E1信號(hào)形式在同步/準(zhǔn)同步數(shù)字網(wǎng)上進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸?shù)脑O(shè)備。主要目的是為了延長(zhǎng)以太網(wǎng)信號(hào)和V.35信號(hào)的傳輸距離，是一種網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。路由器與光通道間需經(jīng)由V.35-G.703的相互轉(zhuǎn)換才能互相對(duì)接。在路由器與鐵通2M光設(shè)備間線(xiàn)路距離小于150米時(shí)可直接用2M電纜通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器與路由器相連。在路由器與鐵通2M光設(shè)備間線(xiàn)路距離大于150米小于2公里時(shí)，由于信號(hào)衰耗過(guò)大，無(wú)法用2M電纜直接相連，必須通過(guò)一對(duì)HDSL轉(zhuǎn)換完成路由器與光設(shè)備的連接。HDSL設(shè)備之間用一對(duì)普通銅芯通信電纜相連，在光設(shè)備一側(cè)為G.703模塊（兩個(gè)BNC插座），在路由器一側(cè)為V.35接口模塊（一個(gè)34芯孔式插座）。詳見(jiàn)附圖4：FZ-CTC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接圖。4.6連接FZ-CTC系統(tǒng)設(shè)備FZ-CTC系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置于調(diào)度中心和車(chē)站內(nèi)。調(diào)度中心和車(chē)站的設(shè)備又具體分為運(yùn)轉(zhuǎn)室設(shè)備和機(jī)械室設(shè)備，而機(jī)械室有信號(hào)機(jī)械室和通信機(jī)械室之分。新型調(diào)度集中系統(tǒng)由調(diào)度中心系統(tǒng)、車(chē)站系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)三部分構(gòu)成。其中，調(diào)度中心應(yīng)用系統(tǒng)包括列車(chē)調(diào)度員工作站、助理調(diào)度員工作站、控制工作站、調(diào)車(chē)長(zhǎng)工作站、計(jì)劃員工作站、培訓(xùn)臺(tái)工作站、打印機(jī)和繪圖儀等?？倷C(jī)房設(shè)備有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信前置機(jī)、系統(tǒng)維護(hù)工作站、接口機(jī)、實(shí)驗(yàn)分機(jī)、電源系統(tǒng)等。車(chē)站系統(tǒng)則由車(chē)站自律機(jī)、輸入/輸出板、車(chē)站值班員工作站、電務(wù)維護(hù)終端、綜合維護(hù)終端等設(shè)備。本設(shè)計(jì)要求繪制FZ-CTC系統(tǒng)車(chē)站設(shè)備的詳細(xì)連接方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)室、信號(hào)機(jī)械室、通信機(jī)械室之間的設(shè)備連接。其中，音響與機(jī)柜間采用4芯屏蔽對(duì)絞線(xiàn)連接，同軸電纜連接了通信設(shè)備和機(jī)柜，無(wú)線(xiàn)車(chē)次號(hào)解碼器與2線(xiàn)防雷設(shè)備間用2芯屏蔽對(duì)絞線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)調(diào)度命令轉(zhuǎn)接器與4線(xiàn)防雷間用4芯屏蔽對(duì)絞線(xiàn)。利用這些通信設(shè)備完成數(shù)據(jù)的交換。詳見(jiàn)附圖5：FZ-CTC系統(tǒng)車(chē)站設(shè)備連接圖。4.7設(shè)計(jì)FZ-CTC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口隨著高速鐵路的發(fā)展，F(xiàn)Z-CTC系統(tǒng)需要與更多的系統(tǒng)交換信息，提高行車(chē)指揮效率和服務(wù)質(zhì)量。FZ-CTC系統(tǒng)需要交換信息的系統(tǒng)有：聯(lián)鎖系統(tǒng)、GSM-R、TCC、RBC等。對(duì)于CTCS2的線(xiàn)路，F(xiàn)Z-CTC系統(tǒng)需要與TCC交換信息；而對(duì)于CTCS3的線(xiàn)路，F(xiàn)Z-CTC系統(tǒng)需要與RBC以及GSM-R系統(tǒng)交換信息。本小組的設(shè)計(jì)為C3系統(tǒng)，因此需要RBC和GSM-R交換信息。其中與GSM-R之間的信息交換包括：把CTC系統(tǒng)的調(diào)度命令（含許可證）、接車(chē)進(jìn)路預(yù)告信息、調(diào)車(chē)作業(yè)通知單可靠地傳送到機(jī)車(chē)上；將機(jī)車(chē)發(fā)送的車(chē)次號(hào)、列車(chē)啟動(dòng)、列車(chē)停穩(wěn)、調(diào)車(chē)請(qǐng)求、信息回執(zhí)等信息發(fā)送回CTC系統(tǒng)。CTC與RBC之間的信息交換包括報(bào)警信息、操作反饋信息、列車(chē)狀態(tài)、RBC工作狀態(tài)等信息。

5總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案為依據(jù)，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、IP地址、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接、系統(tǒng)設(shè)備連接、FZ-CTC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口等的設(shè)計(jì)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我充分運(yùn)用了