《铁道信号远程控制》课程设计报告Word下载.docx
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主要任务是根据具体的应用需求构建网络系统,实现硬件设备连接,设计预留接口等。
具体内容有以下七部分:
(1)构建网络系统方案;
(2)设计系统数据传输通道;
(3)确定网络拓扑结构;
(4)分配IP地址;
(5)连接网络设备;
(6)连接FZ-CTC系统设备;
(7)设计FZ-CTC系统与其他系统的接口。
2课程设计的具体要求
2.1技术要求
(1)根据我国高速铁路CTCS的要求完成FZ-CTC系统相应的设计;
(2)设备名称、具体功能、技术指标等遵循FZ-CTC系统标准;
(3)设备间的连接应使用规范、明确的线缆;
(4)系统间应采用标准接口实现数据的共享;
(5)系统设计应尽量考虑冗余措施来提高系统设备和信息传输的可靠性。
2.2报告撰写要求
(1)正文格式要求
正文及图表中的字体统一为:
中文宋体,英文TimesNewRoman;
正文字号统一为小四,图表中字体为五号。
图和表的要求为:
图名在图的下方,表名在表的上方,按顺序编号,图表与上文应留一行空格。
(2)图纸要求
图纸使用VISIO或CAD软件绘制,幅面为A4,可以分页绘制。
3课程设计的任务分配
以小组为单位,完成设计指导书中规定的内容。
本人完成设计内容中的第(6)部分系统设备的连接,其中,第
(1)、
(2)部分及报告的整体撰写完成,第(3)、(4)部分由完成,第(5)、(7)部分由完成,第(6)部分、完成。
4原理描述及任务实现
4.1构建网络系统方案
本次课程设计主要以《中长期铁路网规划》(2008年)中提出的“四纵四横”高速铁路为应用背景进行设计的。
主要内容应包括以下几个方面:
(1)线路描述
宝成铁路北起陕西省宝鸡,南行达四川省成都,与成渝、成昆两线衔接,全长669公里,是沟通西北与西南地区的第一套山岳铁路,1952年7月1954年1月分别在成都和宝鸡两段开工1956年7月12日在黄沙河接轨,1958年元旦全线交付运营。
1975年全线完成电气化改造。
这条铁路的建成,改变了“蜀道难”的局面,为发展西南地区经济建设创造了重要条件。
是沟通西北与西南的第一条铁路干线。
也是突破“蜀道难”的第一条铁路。
宝成铁路是新中国第一条工程艰巨的铁路。
为了克服地势高差,以3个马蹄形和1个螺旋形的迂回展线上升,线路重列3层,高达817米,随后以2000多米长的隧道穿过秦岭垭口,进入嘉陵江流域。
宝成铁路主要承担西南、西北两大地区间的物资交流,是全国铁路网的骨架,对于沿线工农业经济的发展起了不小作用。
本组的课程设计选取宝成铁路,途中所经共有29个车站,我们组选择其中自北向南的22个车站进行网络结构的设计,这些车站分别为:
宝鸡站、宝鸡南站、杨家湾站、观音山站、青石崖站、秦岭站、黄牛埔站、油坊沟站、凤州站、七里坪站、双石铺站、李家河站、白水江站、马蹄湾站、略阳站、高潭子站、燕子砭站、大滩站、沙溪坝站、马鞍塘站、新兴场站、成都站。
设置2个调度区段,分别为由宝鸡站到章丘站
设置2个调度区段,分别为由宝鸡站到双石铺站(调度中心为宝鸡),由李家河站到成都站(调度中心为成都)。
(2)网络设计规划
该课程设计中,宝成铁路专线采用调度中心局域网,车站局域网,车站与车站、车站与调度中心广域网的组网方式。
并采用双环形的网络结构,相邻两站间采用物理通道直连。
调度中心与车站内部均采用同轴电缆与双绞线连接;
C3车站与调度中心之间采用GSM-R无线通信方式。
网络数据传输要求为主干传输1000MHz,用户传输10-100MHz。
站间采用双2M数字通道连接,端头站与调度中心连接也采用双2M数字通道。
中心局域网采用100M或1000M自适应以太网。
调度中心的路由器、交换机、防火墙之间采用交叉连接方式,使系统具有很高的可靠性。
站间广域网采用环形通道时,每8至15个车站应有一套通道返回调度中心。
中心到车站、车站之间通过高性能的路由器组成双环路广域网,保证高速可靠的数据传输,防止单点故障造成的通信中断。
调度中心和沿线各车站使用2M传输通道,实现调度中心和车站行车命令及车站信息传输,全线广域网采用双网环形结构,在抽头站与调度中心连接有2M传输通道。
车站局域网采用双套局域网冗余热备机制。
各设备交换机之间的网络设备,采用高可靠的双绞线连接器,提高了网段的可靠性和抗干扰能力。
每台计算机设备的两个以太网适配器分别连至双交换机,2套网络之间为无缝切换方式。
各站通过路由器和交换机组成开放且支持TCP/IP协议的以太局域网,完成车站终端设备各节点间的网络互连。
可参照附图1:
FZ-CTC系统组网方案。
(3)技术选择
C3站的联锁系统采用计算机联锁。
全线采用美国通用电气公司(GE)的列车超速防护控制系统,全线采用国内卡斯柯信号有限公司北京分公司的调度集中(CTC)系统。
基于GSM-R无线传输平台,实现列控系统车地双向通信。
装备有C3的车站均采用计算机联锁,车站联锁通过控显机接入CTC车站局域网。
车地通信技术利用GSM-R无线通信。
(4)设备选型
所选部分设备的规格、价格、数量、生产商等如表1所示:
表1单个车站的主要设备的选择
设备名称
单位
型号
价格(¥)
数量
生产商
交换机
台
Ciscows-c2960-24TT-L
3600
2
思科公司
协议转换器
YG-CON01
3000
4
广州银光通信设备公司
路由器
cisco815-k9
4000
机柜
架
600*650*1800
1230
1
东方松柏科技有限公司
服务器
套
IBM570
157860
1
IBM国际商业机器公司
4.2设计系统数据传输通道
FZ-CTC系统采用双通道(主信道和迂回信道)提高信息传输的可靠性。
首先根据调度区段的划分,各车站分别归属于不同的调度区段,再根据采用的网络结构,就可将车站与调度中心连接起来,最后完成迂回信道的连接。
备用信道既可以铺设电缆,也可使用无线方式连接。
根据现阶段的信息量,专线宽带通道每条至少为2Mbps,通信接口为V.35。
详见附图2:
FZ-CTC系统通道连接图。
4.3确定网络拓扑结构
FZ-CTC系统采用星型或双环型的拓扑结构,在枢纽站或特殊车站常采用星型结构,其他情况一般采用双环型结构。
本系统采用双环形拓扑结构。
调度中心采用两台高性能100M交换机构成中心冗余局域网的主干,两台高端CISCO路由器与车站基层广域网连接,路由器具有足够的带宽和高速端口以满足通信要求,同时为了保证中心局域网的安全,路由器和交换机之间应加装防火墙隔离设备。
车站系统采用两台高性能交换机或集线器构成车站局域网主干,车站调度集中自律机、值班员工作站、信号员工作站等设备均配备了两个以太网口进行网络连接。
车站系统也需要配备两台路由器和车站基层广域网连接,每个环应交叉连接到局域网两台路由器上车站系统中。
调度中心机房中应用服务器、数据库服务器、通信前置服务器、和接口服务器口采用双机热备方式,而运转室中列调工作站和助调工作站采用双机热备方式。
车站系统中车站自律机和车务终端为双机热备。
有人站和无人站的设备略有不同,有人站包含完整的车务子系统设备,有车务终端,无综合维修终端;
无人站有综合终端,无车务终端。
本次设计我们组设计的为C3有人站。
详见附图3:
FZ-CTC系统结构图。
4.4分配IP地址
FZ-CTC系统中广泛采用了计算机设备和网络设备,为了能够更好地获得数据传输效率,节约网络资源,需要为计算机设备和相关的网络设备分配合适的IP地址。
按车站名、网络号、可用地址范围、对应网段号列表写出。
FZ-CTC系统车站计算机IP地址表如表1所示。
表1青太线车站计算机IP地址表
车站名
网络号
可用地址范围
对应网段号
宝鸡
172.18.0.0
172.18.0.1~172.18.0.30
00000(0)
宝鸡南
172.18.0.32
172.18.0.33~172.18.0.62
00001
(1)
杨家湾
172.18.0.64
172.18.0.65~172.18.0.94
00010
(2)
观音山
172.18.0.96
172.18.0.97~172.18.0.126
00011(3)
青石崖
172.18.0.128
172.18.0.129~172.18.0.158
00100(4)
秦岭
172.18.0.160
172.18.0.161~172.18.0.190
00101(5)
黄牛埔
172.18.0.192
172.18.0.193~172.18.0.222
00110(6)
油坊沟
172.18.0.224
172.18.0.225~172.18.0.254
00111(7)
凤州
172.18.1.0
172.18.1.1~172.18.1.30
01000(8)
七里坪
172.18.1.32
172.18.1.33~172.18.1.62
01001(9)
双石铺
172.18.1.64
172.18.1.65~172.18.1.94
01010(10)
李家河
172.18.1.96
172.18.1.97~172.18.1.126
01011(11)
白水江
172.18.1.128
172.18.1.129~172.18.1.158
01100(12)
马蹄湾
172.18.1.160
172.18.1.161~172.18.1.190
01101(13)
略阳
172.18.1.192
172.18.1.193~172.18.1.222
01110(14)
高潭子
172.18.1.224
172.18.1.225~172.18.1.254
01111(15)
燕子砭
172.18.2.0
172.18.2.1~172.18.2.30
10000(16)
大滩
172.18.2.32
172.18.2.33~172.18.2.62
10001(17)
沙溪
172.18.2.64
172.18.2.65~172.18.2.94
10010(18)
马鞍塘
172.18.2.96
172.18.2.97~172.18.2.126
10011(19)
新兴场
172.18.2.128
172.18.2.129~172.18.2.158
10100(20)
成都
172.18.2.160
172..18.2.161~172.18.2.190
10101(21)
4.5连接网络设备
FZ-CTC系统的网络设备主要有交换机、防火墙、路由器、协议转换器等,采用双套交叉连接的方式实现网络的可靠传输。
路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。
现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。
交换机是一种基于MAC(网卡的硬件地址)识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。
一般情况下交换机不用配置。
现在还有一种高端的三层交换机,解决了局域网中网段划分之后,网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面,解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
协议转换器是一种将以太网信号或V.35信号转换为E1信号,以E1信号形式在同步/准同步数字网上进行长距离传输的设备。
主要目的是为了延长以太网信号和V.35信号的传输距离,是一种网络接入设备。
路由器与光通道间需经由V.35-G.703的相互转换才能互相对接。
在路由器与铁通2M光设备间线路距离小于150米时可直接用2M电缆通过协议转换器与路由器相连。
在路由器与铁通2M光设备间线路距离大于150米小于2公里时,由于信号衰耗过大,无法用2M电缆直接相连,必须通过一对HDSL转换完成路由器与光设备的连接。
HDSL设备之间用一对普通铜芯通信电缆相连,在光设备一侧为G.703模块(两个BNC插座),在路由器一侧为V.35接口模块(一个34芯孔式插座)。
详见附图4:
FZ-CTC系统网络设备连接图。
4.6连接FZ-CTC系统设备
FZ-CTC系统的关键设备设置于调度中心和车站内。
调度中心和车站的设备又具体分为运转室设备和机械室设备,而机械室有信号机械室和通信机械室之分。
新型调度集中系统由调度中心系统、车站系统、网络传输系统三部分构成。
其中,调度中心应用系统包括列车调度员工作站、助理调度员工作站、控制工作站、调车长工作站、计划员工作站、培训台工作站、打印机和绘图仪等。
总机房设备有数据库服务器、应用服务器、通信前置机、系统维护工作站、接口机、实验分机、电源系统等。
车站系统则由车站自律机、输入/输出板、车站值班员工作站、电务维护终端、综合维护终端等设备。
本设计要求绘制FZ-CTC系统车站设备的详细连接方式,实现运转室、信号机械室、通信机械室之间的设备连接。
其中,音响与机柜间采用4芯屏蔽对绞线连接,同轴电缆连接了通信设备和机柜,无线车次号解码器与2线防雷设备间用2芯屏蔽对绞线,无线调度命令转接器与4线防雷间用4芯屏蔽对绞线。
利用这些通信设备完成数据的交换。
详见附图5:
FZ-CTC系统车站设备连接图。
4.7设计FZ-CTC系统与其他系统的接口
随着高速铁路的发展,FZ-CTC系统需要与更多的系统交换信息,提高行车指挥效率和服务质量。
FZ-CTC系统需要交换信息的系统有:
联锁系统、GSM-R、TCC、RBC等。
对于CTCS2的线路,FZ-CTC系统需要与TCC交换信息;
而对于CTCS3的线路,FZ-CTC系统需要与RBC以及GSM-R系统交换信息。
本小组的设计为C3系统,因此需要RBC和GSM-R交换信息。
其中与GSM-R之间的信息交换包括:
把CTC系统的调度命令(含许可证)、接车进路预告信息、调车作业通知单可靠地传送到机车上;
将机车发送的车次号、列车启动、列车停稳、调车请求、信息回执等信息发送回CTC系统。
CTC与RBC之间的信息交换包括报警信息、操作反馈信息、列车状态、RBC工作状态等信息。
5总结
本次课程设计是以网络系统方案为依据,完成系统数据传输通道、网络拓扑结构、IP地址、网络设备连接、系统设备连接、FZ-CTC系统与其他系统的接口等的设计。
通过本次课程设计我充分运用了所学知识,完成了FZ-CTC系统的初步设计,巩固和加深了所学的知识;
同时,通过熟悉设计软件,查阅相关规范、手册和技术资料等,提高了分析问题、解决问题和独立工作的能力。
本次设计过程中,通过认真听取老师的指导,和同小组的同学相互交流帮助,最终完成了本次的课程设计。
在设计的最初,由于没有对设计的内容做深刻的理解,所以遇到了一些困难,后来找老师找同学答疑终于使问题得以解决。
本次的课设对于我们以后的工作相信会有很大的帮助。
附图1FZ-CTC系统组网方案
附图2FZ-CTC系统通道连接图
附图3FZ-CTC系统结构图
附图4FZ-CTC系统网络设备连接图
附图5FZ-CTC系统车站设备连接图
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