列控ATP系統(tǒng)原理講座

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)200km/h動(dòng)車組2023/9/221第7章列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

〔司機(jī)版〕鐵路信號(hào)系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸?shù)母自O(shè)施，是保證列車運(yùn)行平安、提高運(yùn)輸效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)鐵路統(tǒng)一指揮調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，也是鐵路信息化技術(shù)的重要技術(shù)領(lǐng)域。2023/9/222現(xiàn)代信息類技術(shù)的迅速開展。對(duì)鐵路信號(hào)、通信產(chǎn)品和效勞產(chǎn)生了重要影響。鐵路通信和信號(hào)技術(shù)，以及現(xiàn)代鐵路信息化系統(tǒng)之間的關(guān)系和作用變得密不可分。車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)，沖破了功能單一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動(dòng)了鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向開展。2023/9/223在列車運(yùn)行控制技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)與信號(hào)技術(shù)集成為一個(gè)自動(dòng)化水平很高的列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)〔簡(jiǎn)稱列控系統(tǒng)〕。列控系統(tǒng)不僅在行車平安方面提供了根本保障，而且在行車自動(dòng)化控制、運(yùn)營效率的提高及管理自動(dòng)化等方面，提供了完善的功能，并向著運(yùn)輸綜合自動(dòng)化的方向開展。列控系統(tǒng)技術(shù)是現(xiàn)代化鐵路的重要標(biāo)志之一。2023/9/224隨著列車速度的提高，列車的運(yùn)行平安除了以進(jìn)路保證外，還必須以專用的平安設(shè)備，監(jiān)督、強(qiáng)迫列車(司機(jī))執(zhí)行。這些平安設(shè)備從初級(jí)的列車自動(dòng)停車裝置、自動(dòng)告警裝置、列車速度自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)(或列車速度自動(dòng)檢查裝置)開展到列車速度自動(dòng)控制系統(tǒng)。2023/9/225列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)(ATC)—般指系統(tǒng)設(shè)備〔包括地面設(shè)備和車載設(shè)備〕，主要包括：1．以調(diào)度集中系統(tǒng)CTC為核心，綜合集成為調(diào)度指揮控制中心。2023/9/2262．以車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為核心，綜合集成為車站控制中心。3．以列車速度防護(hù)與控制為核心，綜合集成為列車〔車載〕運(yùn)行控制系統(tǒng)。4、以移動(dòng)通信〔GSM-R〕平臺(tái)，構(gòu)建通信信號(hào)一體化的總成系統(tǒng)〔例如CTCS〕。2023/9/227列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(ATC)的主要功能有四項(xiàng)：檢查列車在線路上的位置(列車檢測(cè))。形成速度信號(hào)(調(diào)整列車間隔)。向列車發(fā)送速度信號(hào)或目標(biāo)距離信號(hào)(信號(hào)傳輸)。按速度或目標(biāo)距離信號(hào)控制列車制動(dòng)(制動(dòng)控制)。2023/9/228上述一至三項(xiàng)功能由地面沒備完成，第四項(xiàng)功能由車載設(shè)備完成。講座主要內(nèi)容為200km/h動(dòng)車組司機(jī)駕駛所需要的列控ATP技術(shù)和GSM-R系統(tǒng)中的無線列調(diào)功能。2023/9/229第一節(jié)列控ATP系統(tǒng)技術(shù)原理一．列控ATP系統(tǒng)的組成與功能列控ATP是列車超速防護(hù)和機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)。列控ATP系統(tǒng)主要由車載設(shè)備及地面設(shè)備兩大局部組成，地面設(shè)備與車載設(shè)備一起才能完成列車運(yùn)行控制的功能。圖是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)地面設(shè)備原理框圖。2023/9/2210圖7.1.1列車運(yùn)行控制系統(tǒng)地面設(shè)備原理框圖2023/9/2211地面控制中心通過電纜與鐵路線上的軌道電路、信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器等設(shè)備相連。主要完成列車位置檢測(cè)、形成速度信號(hào)及目的距離等信號(hào)，并將此信號(hào)傳遞給列車，車載設(shè)備將按照速度信號(hào)控制列車制動(dòng)。列控ATP系統(tǒng)車載設(shè)備原理框圖見圖。2023/9/2212圖列控系統(tǒng)車載設(shè)備原理框圖2023/9/2213車載設(shè)備主要由天線、信號(hào)接收單元、制動(dòng)控制單元、司機(jī)顯示器、速度傳感器等組成。2023/9/2214機(jī)車頭部的天線接收到地面的速度命令及目的距離等信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)接收單元放大、濾波、解調(diào)后，將此命令的數(shù)據(jù)送到司機(jī)顯示器和制動(dòng)控制單元。制動(dòng)控制單元收到速度傳感器傳送的信號(hào)，測(cè)量出列車的實(shí)際速度，將實(shí)際速度與信號(hào)命令比較，如果判斷列車需要制動(dòng)，那么產(chǎn)生制動(dòng)信號(hào)，直接控制列車制動(dòng)系統(tǒng)。列車就會(huì)自動(dòng)減速或停車。2023/9/2215列控ATP系統(tǒng)主要功能是：1．防止列車冒進(jìn)關(guān)閉的信號(hào)機(jī)；2．防止列車錯(cuò)誤出發(fā)；3．防止列車退行；4．防止列車超速通過道岔；2023/9/2216列控ATP系統(tǒng)主要功能〔續(xù)〕5．防止列車超過線路允許的最大速度；6．監(jiān)督列車通過臨時(shí)限速區(qū)段；7．在出入庫無信號(hào)區(qū)段限制列車速度。2023/9/2217列控ATP的監(jiān)視功能為保證列車運(yùn)行控制系統(tǒng)不間斷地工作和加強(qiáng)設(shè)備的維修與管理，在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的地面和車上都安裝有監(jiān)視設(shè)備。2023/9/2218列控ATP的監(jiān)視功能地面監(jiān)視系統(tǒng)可以檢測(cè)信號(hào)機(jī)、軌道電路、地面控制中心的接收和發(fā)送設(shè)備等。檢測(cè)結(jié)果可以在維修工區(qū)顯示及儲(chǔ)存，也可以通過通信網(wǎng)送往維修基地和調(diào)度中心。設(shè)備異常前數(shù)小時(shí)內(nèi)信號(hào)設(shè)備動(dòng)作情況可以保存下來，供故障分析用。2023/9/2219列控ATP的監(jiān)視功能車上監(jiān)視設(shè)備可以將列車運(yùn)行過程中速度信號(hào)、制動(dòng)裝置動(dòng)作以及列車實(shí)際速度和司機(jī)操作等狀態(tài)保存下來。一般可保存12～72h有關(guān)運(yùn)行平安的資料。2023/9/2220二．列控ATP系統(tǒng)技術(shù)原理國外鐵路采用的列控系統(tǒng)主要有：日本新干線ATC系統(tǒng)法國TGV鐵路和韓國高速鐵路的TVM300及TVM430系統(tǒng)德國及西班牙鐵路采用的LZB系統(tǒng)瑞典鐵路的EBICA900系統(tǒng)等。各國的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)都具有自己的特點(diǎn)，有不同的技術(shù)條件和適應(yīng)范圍。2023/9/22211．列控ATP系統(tǒng)技術(shù)的分類(1)按照地面向機(jī)車傳送信號(hào)的連續(xù)性來分類，分為兩種類型：①連續(xù)式列控系統(tǒng)如：德國LZB系統(tǒng)、法國TVM系統(tǒng)、日本數(shù)字ATC系統(tǒng)。②點(diǎn)式列控系統(tǒng)如：瑞典EBICAB系統(tǒng)。2023/9/2222①連續(xù)式列控系統(tǒng)連續(xù)式列控系統(tǒng)的車載設(shè)備可連續(xù)接收到地面列控設(shè)備的車-地通信信息，是列控技術(shù)應(yīng)用及開展的主流。采用連續(xù)式列車速度控制的日本新干線列車追蹤間隔為5min法國TGV北部線區(qū)間能力甚至到達(dá)3min連續(xù)式列控系統(tǒng)可細(xì)分為階梯速度控制方式和曲線速度控制方式。2023/9/2223②點(diǎn)式列控系統(tǒng)

點(diǎn)式列控系統(tǒng)接收地面信息不連續(xù)，但對(duì)列車運(yùn)行與司機(jī)操縱的監(jiān)督并不間斷，因此也有很好的平安防護(hù)效能。2023/9/2224〔2〕按照列車速度防護(hù)方式按照列車速度防護(hù)方式，分為兩種類型：①階梯控制方式出口速度檢查方式如：法國TVM300系統(tǒng)入口速度檢查方式如：日本新干線傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)2023/9/2225②曲線控制方式分級(jí)曲線模式如：法國TVM430系統(tǒng)、速度-距離模式如：德國LZB系統(tǒng)，日本新干線數(shù)字ATC系統(tǒng)2023/9/2226〔3〕按照人機(jī)關(guān)系來分類分為兩種類型：①設(shè)備優(yōu)先控制的方式。如：日本新干線ATC系統(tǒng)。②司機(jī)優(yōu)先控制方式如：法國TVM300／430系統(tǒng)、德國LZB系統(tǒng)2023/9/22272．階梯控制方式技術(shù)原理每個(gè)閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)為一個(gè)目標(biāo)速度。在一個(gè)閉塞分區(qū)中無論列車在何處都只按照固定的速度判定列車是否超速。2023/9/2228階梯控制方式階梯控制方式可不需要距離信息，只要在停車信號(hào)與最高速度間增加假設(shè)干中間速度信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)階梯控制方式。因此軌道信息量較少，設(shè)備相比照較簡(jiǎn)單，這種傳統(tǒng)的控制方式是目前高速鐵路最普遍采用的控制方式。階梯控制又分為出口速度檢查和入口速度檢查兩種方式。2023/9/2229〔1〕出口速度檢查控制方式法國TGV300系統(tǒng)采用了這種方式，該方式要求列車在閉塞分區(qū)內(nèi)將列車速度降低到目標(biāo)速度，設(shè)備在閉塞分區(qū)出口進(jìn)行檢查。如果列車實(shí)際速度未到達(dá)目標(biāo)速度以下那么設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)。階梯控制出口速度檢查方式示意圖見圖7-1-3。2023/9/2230圖7-1-3階梯控制出口速度檢查方式示意圖2023/9/2231TVM300系統(tǒng)是其早期產(chǎn)品，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，地對(duì)車信息傳輸容量?jī)H有18個(gè)，因此它的速度監(jiān)控是階梯式的(見圖4—1)，它只檢查列車進(jìn)入軌道區(qū)段的出口速度，不檢查入口速度，因此為保證平安，它需要有一個(gè)保護(hù)區(qū)段，這對(duì)線路的通過能力有一定的影響，同時(shí)這種階梯監(jiān)控分段制動(dòng)的方式也不符合一般列車的連續(xù)制動(dòng)模式。TVM300系統(tǒng)的速度監(jiān)督模式曲線如圖7-1-4所示。2023/9/2232圖7-1-4法國TVM300系統(tǒng)階梯控制出口速度檢查方式示意圖2023/9/2233

TVM300車載設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-1-5所示。2023/9/2234TVM300車載設(shè)備主要包括連續(xù)式信號(hào)傳感器及接收機(jī)、點(diǎn)式信息傳感器及接收機(jī)、速度傳感器及處理單元及速度顯示器、音響報(bào)警器、制動(dòng)閥轉(zhuǎn)換開關(guān)、輔助表示燈等。2023/9/2235連續(xù)式機(jī)車信號(hào)接收機(jī)接收地面連續(xù)信息，通過處理給出目標(biāo)速度和監(jiān)督速度，同時(shí)把來自測(cè)速單元的列車實(shí)際速度和監(jiān)督速度進(jìn)行比較，如果列車實(shí)際速度超過監(jiān)督速度，那么控制列車實(shí)施制動(dòng)。連續(xù)式機(jī)車信號(hào)是車載設(shè)備的核心，采用了主備方式的雙重結(jié)構(gòu)。2023/9/2236連續(xù)式機(jī)車信號(hào)的接收其主備兩套設(shè)備完全相同，從感應(yīng)器、接收機(jī)到顯示器都是分開的，兩套同時(shí)工作接收地面信息。兩套設(shè)備正常工作時(shí)，主備兩機(jī)的速度控制繼電器以并聯(lián)方式控制制動(dòng)繼電器使之得電，主顯示器和主機(jī)接通工作，各顯示器備機(jī)電路斷開備用，報(bào)警電路只接入主機(jī)，當(dāng)主機(jī)或備機(jī)發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)繼電器失電而自動(dòng)停車。2023/9/2237這種概率很小，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，通過自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，把備顯示器接人備機(jī)，報(bào)警電路也由主機(jī)轉(zhuǎn)到備機(jī)；如果備機(jī)故障，主機(jī)原來的工作狀態(tài)，主備機(jī)均有故障報(bào)警；僅主顯示器故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路還在工作，由司機(jī)用轉(zhuǎn)換開關(guān)手動(dòng)接通輔助顯示器。2023/9/2238測(cè)速設(shè)備由測(cè)速電機(jī)和測(cè)速單元組成，只采用一個(gè)測(cè)速電機(jī)，但是測(cè)速單元為兩路，只選擇一路輸出至機(jī)車信號(hào)接收器。設(shè)有兩路檢查工作情況的電路，如果測(cè)速電路故障，兩路速度相差很大，那么發(fā)出燈光報(bào)警，司機(jī)通過開關(guān)選擇速度較高一路作為平安輸出。2023/9/2239法國TGV地面信號(hào)傳輸設(shè)備為UM71(或UM2000)型軌道電路。地面不設(shè)信號(hào)機(jī)，只在閉塞分區(qū)分界點(diǎn)處設(shè)停車標(biāo)。司機(jī)駕駛列車完全根據(jù)機(jī)車信號(hào)的速度顯示，視機(jī)車信號(hào)為主體信號(hào)。2023/9/2240TVM300每一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)只按照一個(gè)允許速度進(jìn)行控制。列車的允許速度為本區(qū)段的人口速度，即上一區(qū)段的目標(biāo)速度。機(jī)車信號(hào)顯示器給出的是目標(biāo)速度，要求列車在區(qū)段的出口處必須保持或降低到此速度。如果司機(jī)按照機(jī)車顯示給出的目標(biāo)速度運(yùn)行，速度監(jiān)督設(shè)備不干預(yù)司機(jī)操作。當(dāng)列車速度超過規(guī)定的允許速度時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備那么自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。2023/9/2241TVM300型設(shè)備包括連續(xù)式機(jī)車信號(hào)、點(diǎn)式信息接收設(shè)備以及列車速度監(jiān)督設(shè)備。速度監(jiān)督設(shè)備分為兩局部，一局部是測(cè)速單元，另一局部為列車制動(dòng)控制電路。TVM300型車上設(shè)備與UM71軌道電路、地面點(diǎn)式環(huán)線系統(tǒng)構(gòu)成完整的列車運(yùn)行間隔調(diào)整系統(tǒng)，對(duì)高速列車運(yùn)行進(jìn)行平安防護(hù)。2023/9/2242地面發(fā)送設(shè)備具有18個(gè)低頻信號(hào)(TBF)。法國TGV實(shí)際只使用了14個(gè)TBF信號(hào)。此外地面還配有環(huán)線點(diǎn)式發(fā)送設(shè)備，具有14個(gè)單頻信號(hào)，向機(jī)車傳遞“列車進(jìn)入上行線〞、“列車進(jìn)入下行線〞、“絕對(duì)停車〞、“駛出TVM300控制區(qū)段〞等信息。2023/9/2243為發(fā)揮乘務(wù)員責(zé)任感及駕駛技巧，法國鐵路采用了人控為主，設(shè)備起監(jiān)督作用的控制方式。2023/9/2244出口速度檢查方式由于要在列車到達(dá)停車信號(hào)處(目標(biāo)速度為零)才檢查列車速度是否為零，如果列車速度不是零，設(shè)備才進(jìn)行制動(dòng)。由于制動(dòng)后列車要走行一段距離才能停車，因此停車信號(hào)前方要有一段平安防護(hù)區(qū)。2023/9/2245〔2〕入口速度檢查控制方式日本新干線傳統(tǒng)ATC系統(tǒng)采用這種方式，新干線采用速度分級(jí)，入口制動(dòng)，自動(dòng)緩解的控制方式。該方式要求列車在閉塞分區(qū)入口處接收到目標(biāo)速度信號(hào)后立即以此速度進(jìn)行檢查，一旦列車超速，那么進(jìn)行制動(dòng)使列車速度降低到目標(biāo)速度以下。2023/9/2246新干線ATC列車檢測(cè)采用了有絕緣音頻軌道電路。新干線ATC車載設(shè)備與我國普通機(jī)車信號(hào)不同，它不向司機(jī)預(yù)告前方地面信號(hào)的燈光顯示而是給出列車所在區(qū)間列車的目標(biāo)速度。2023/9/2247采用ATC設(shè)備后，司機(jī)按照機(jī)車上的ATC速度信號(hào)行車，普通自動(dòng)閉塞采用的地面信機(jī)就不設(shè)了。列車經(jīng)過的正線、到發(fā)線、咽喉區(qū)都發(fā)送相應(yīng)的速度信號(hào)。司機(jī)按照機(jī)車上的速度信號(hào)進(jìn)出車站。2023/9/2248階梯控制入口速度檢查方式示意圖見圖7-1-6。2023/9/2249列車在閉塞分區(qū)入口處接收到目標(biāo)速度信息后立即以此速度進(jìn)行檢查，一旦列車超速，那么進(jìn)行制動(dòng)時(shí)列車速度降低到目標(biāo)速度以下。2023/9/2250〔a〕新干線區(qū)間速度控制方式2023/9/2251〔b〕新干線進(jìn)站停車速度控制方式2023/9/2252這種方式在遇上前方停車信號(hào)時(shí)，列車在閉塞分區(qū)人口處立即制動(dòng)，對(duì)許多列車來說會(huì)過早地停車。2023/9/2253日本新干線采用了停車信號(hào)前再裝P點(diǎn)的方式，軌道電路發(fā)送30信號(hào)，只在列車收到30信號(hào)且又經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)車上才會(huì)形成停車信號(hào)。當(dāng)軌道電路發(fā)送30信號(hào)時(shí)，經(jīng)過P點(diǎn)后變?yōu)?1停車信號(hào)。2023/9/2254在車站到發(fā)線停止標(biāo)志和警沖標(biāo)之間設(shè)有環(huán)線可以發(fā)送03停車信號(hào)，列車收到03信號(hào)后非常制動(dòng)。在新干線03區(qū)段內(nèi)又加裝了點(diǎn)式冒進(jìn)檢測(cè)裝置，當(dāng)列車冒進(jìn)后關(guān)閉全站信號(hào)，軌道電路發(fā)送02E信號(hào)使列車制動(dòng)以防止發(fā)生側(cè)面沖突重大事故。2023/9/2255分級(jí)速度制動(dòng)方式的缺陷：制動(dòng)距離確實(shí)定。由于線路上運(yùn)行的各種列車制動(dòng)性能各異，為了確保平安，系統(tǒng)只能按制動(dòng)性能最差的列車性能來確定制動(dòng)距離，這對(duì)于制動(dòng)性能好的列車來說是個(gè)損失，影響進(jìn)—步提高運(yùn)行密度。2023/9/2256ATP制動(dòng)控制只進(jìn)行制動(dòng)和緩解兩種操作，不調(diào)整制動(dòng)力大小，因此列車減速度變化大，旅行舒適度差。2023/9/2257采用多段制動(dòng)方式時(shí)，每個(gè)閉塞分區(qū)都要考慮列車從人口速度降低到出口速度減速制動(dòng)距離，列車實(shí)際的減速過程要包括列車在信號(hào)設(shè)備動(dòng)作時(shí)間及制動(dòng)空走時(shí)間中走行的距離，此外還要在防護(hù)點(diǎn)之前留有一定平安距離。如果列車從200km／h分三段降到速度0，那么存在3個(gè)空走距離和3個(gè)平安距離。如果只用一次制動(dòng)的話，那么只需要一個(gè)空走距離和一個(gè)平安距離。分段制動(dòng)方式增加了列車追蹤間隔。2023/9/2258分段制動(dòng)方式和一次制動(dòng)方式示意圖見圖7-1-82023/9/22593．曲線控制方式〔1〕分級(jí)曲線控制方式法國TVM430系統(tǒng)采用了這種方式，該方式要求每個(gè)閉塞分區(qū)入口速度(上一個(gè)閉塞分區(qū)的目標(biāo)速度)和出口速度(本閉塞分區(qū)目標(biāo)速度)用曲線連接起來，形成一段連續(xù)的控制曲線，曲線控制方式和階梯控制方式一樣，每一個(gè)閉塞分區(qū)只給定一個(gè)目標(biāo)速度?？刂魄€把閉塞分區(qū)允許速度的變化連續(xù)起來。2023/9/2260地面設(shè)備傳送給車載設(shè)備的信息是下一個(gè)閉塞分區(qū)的速度、距離和線路條件數(shù)據(jù)，沒有提供至目標(biāo)點(diǎn)的全部數(shù)據(jù)，所以系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)是分級(jí)連續(xù)制動(dòng)模式曲線(即以分級(jí)小曲線的變換點(diǎn)連成的準(zhǔn)一次制動(dòng)模式曲線)。TVM430是TVM300的換代產(chǎn)品，地面采用UM2000型軌道電路2023/9/2261TVM430每一個(gè)閉塞分區(qū)給定一個(gè)目標(biāo)速度，但用曲線代替原來的階梯控制線。列車速度超過限速曲線時(shí)，列控設(shè)備實(shí)施制動(dòng)。為防止冒進(jìn)信號(hào)發(fā)生追尾,仍設(shè)有保護(hù)區(qū)段。TVM430的允許速度不是固定為該區(qū)段的人口速度(上一區(qū)段的出口速度)，而是隨著列車的移動(dòng)而變化，在出口處到達(dá)目標(biāo)速度。因此超速制動(dòng)的時(shí)機(jī)要早一些，有利于縮短列車追蹤間隔。2023/9/2262此外，TVM430還增加了下一個(gè)閉塞分區(qū)的速度預(yù)告，如果下一個(gè)閉塞分區(qū)要求減速那么速度顯示閃動(dòng)，提醒司機(jī)注意。如果速度顯示穩(wěn)定那么表示下一個(gè)閉塞分區(qū)不減速。2023/9/2263法國TVM430速度曲線控制方式見圖7-1-9中曲線。2023/9/2264在曲線控制方式下，列車在一個(gè)閉塞分區(qū)中運(yùn)行時(shí),列控設(shè)備判定列車超速的目標(biāo)速度不再是一個(gè)常數(shù)，而是隨著列車行駛不斷變化，即是距離的函數(shù)。因此列控設(shè)備除了需要接收目標(biāo)速度信息外，還要接收到閉塞分區(qū)長度及換算坡度的信息。TVM430系統(tǒng)的軌道電路可以傳遞27bit信息，其中目標(biāo)速度信息6bit，距離信息8bit，坡度信息4bit。2023/9/2265法國TGV區(qū)段允許雙線雙方向運(yùn)行，反向運(yùn)行按單線自動(dòng)閉塞方式處理。TGV區(qū)段每隔25—30km設(shè)有區(qū)間渡線，用于特殊情況下組織反方向運(yùn)行。2023/9/2266圖7-1-10是渡線道岔反位時(shí)允許列車以低于160km／h的速度進(jìn)入鄰線的速度控制方式。渡線區(qū)前方設(shè)絕對(duì)停車標(biāo)和絕對(duì)停車的點(diǎn)式環(huán)線。列車通過渡線后，如果前方區(qū)間空閑那么列車可以提高速度運(yùn)行。2023/9/2267圖7-1-10列車越渡線時(shí)的列車控制2023/9/2268法國TGV線與普通線連接處設(shè)有地面信號(hào)機(jī)和TGV標(biāo)志牌，過分界的速度為160km／h。2023/9/2269圖7-1-11是列車由普通線進(jìn)入TGV的控車方式。2023/9/2270圖7-1-12是列車由TGV線進(jìn)入普通線的控車方式2023/9/2271法國TVM列控系統(tǒng)與日本新干線ATC系統(tǒng)比較有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

①采用電氣諧振式無絕緣軌道電路代替使用機(jī)械絕緣的軌道電路，既有利于無縫線路的敷設(shè)又有利于牽引電流平衡回流。②采用1.7～2.6kHz載頻，F(xiàn)SK(頻移鍵控)或FM(調(diào)頻)調(diào)制方式。用增大發(fā)送功率和提高接收端電平的方法改善抗干擾能力。2023/9/2272

③TVM300有18種TBF，可以有18種速度信號(hào)，實(shí)際使用14種。TVM430使用了報(bào)文方式，共有21bit，其中速度編碼為8位，共有256種速度信號(hào)。日本新干線采用雙頻組合方式，理論上可組成36種速度信號(hào)，實(shí)際上使用了8種。2023/9/2273④法國采用“人控優(yōu)先〞的控制原那么。列車正常運(yùn)行由司機(jī)駕駛，只有在司機(jī)失誤并可能出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況以下控設(shè)備才強(qiáng)迫列車制動(dòng)。法國鐵路認(rèn)為這種人機(jī)關(guān)系有利于發(fā)揮司機(jī)的技術(shù)能力，加強(qiáng)其責(zé)任感。日本新干線ATC系統(tǒng)采用“設(shè)備優(yōu)先〞的控制原那么。列車減速一般由設(shè)備完成，當(dāng)列車速度減到30km／h以下需要在車站停車時(shí)才由司機(jī)操縱以保證列車停在正確位置。2023/9/2274⑤法國列控設(shè)備制動(dòng)后，當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后只給出允許緩解的表示，由司機(jī)進(jìn)行緩解操作。日本新干線ATC當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后自動(dòng)緩解，這種方式要求列車制動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)屢次制動(dòng)后制動(dòng)力不衰竭。2023/9/2275⑥法國TGV線站間距長，每隔25～30km設(shè)置了區(qū)間渡線。法國列控系統(tǒng)具有完善的區(qū)間渡線平安防護(hù)功能，在特殊情況下允許列車像單線自動(dòng)閉塞那樣組織反向行車。2023/9/2276⑦法國TGV列控系統(tǒng)利用軌道內(nèi)敷設(shè)的環(huán)線發(fā)送點(diǎn)式信號(hào)。TVM300系統(tǒng)采用模擬環(huán)線信號(hào)共有14個(gè)點(diǎn)式信息。TVM430系統(tǒng)采用PSK(相移鍵控)數(shù)字環(huán)線信號(hào)。日本新干線點(diǎn)式信號(hào)為變頻方式，信息量較少。2023/9/2277⑧法國高速鐵路采用“人控優(yōu)先〞的設(shè)計(jì)原那么，系統(tǒng)采用雙重冗余方式，比日本新干線的三重冗余所用設(shè)備少，造價(jià)也較低。2023/9/2278〔2〕速度-距離模式曲線控制方式速度-距離模式曲線控制實(shí)現(xiàn)了一次制動(dòng)方式，ATC系統(tǒng)的車載設(shè)備為智能型設(shè)備，它根據(jù)目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路條件、列車性能生成的目標(biāo)-距離模式曲線進(jìn)行連續(xù)制動(dòng)，縮短了運(yùn)行間隔，提高了運(yùn)輸效率，增加了旅行舒適度。2023/9/2279為了實(shí)現(xiàn)這一方式，地面設(shè)備必須向列車發(fā)送前方列車的位置、限速條件等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以及線路條件等固定數(shù)據(jù)，數(shù)字ATC的地面設(shè)備以數(shù)據(jù)編碼向列車傳送信息，信息量明顯增加，可靠性高。2023/9/2280德國LZB系統(tǒng)和日本數(shù)字ATC系統(tǒng)采用這種控制方式，速度-距離模式曲線控制不再對(duì)每一個(gè)閉塞分區(qū)規(guī)定一個(gè)目標(biāo)速度，而是向列車傳送目標(biāo)速度、列車距目標(biāo)的距離(和TVM430不一樣，它可以包括多個(gè)閉塞分區(qū)的長度)的信息。列車實(shí)行一次制動(dòng)控制方式。列車追蹤間隔可以根據(jù)列車制動(dòng)性能、車速、線路條件調(diào)整，可以提高混跑線路的通過能力。2023/9/2281列車實(shí)行一次制動(dòng)控制方式。列車追蹤間隔可以根據(jù)列車制動(dòng)性能、車速、線路條件調(diào)整，可以提高混跑線路的通過能力。這種方式稱為目標(biāo)速度——目標(biāo)距離方式(DISTANCETOGO)，是一種更理想的運(yùn)行控制模式。2023/9/2282德國連續(xù)式列車自動(dòng)控制系統(tǒng)LZB是由軌旁設(shè)備LZBL72和車載設(shè)備LZB80構(gòu)成。所有固定數(shù)據(jù)如線路地理參數(shù)、局部的固定限速等都貯存在LZB中心。聯(lián)鎖系統(tǒng)向控制中心傳送信息顯示、道岔設(shè)置及其他數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)范圍內(nèi)的列車也向控制中心傳送它們的特殊數(shù)據(jù)，如列車長度、列車位置、實(shí)際速度等等。區(qū)間列車占用情況檢查是通過區(qū)間軌道電路或計(jì)軸設(shè)備等完成的。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，控制中心確定每列列車的最大標(biāo)稱速度，指揮列車運(yùn)行2023/9/2283德國LZB系統(tǒng)列車速度—距離方式示意圖見圖7-1-13〔a〕〔b〕。〔a〕德國LZB系統(tǒng)列車速度—距離方式示意圖2023/9/2284〔b〕德國LZB列車速度-距離控制曲線圖2023/9/2285圖7-1-13〔b〕中的曲線1為常規(guī)最大制動(dòng)，曲線2為常規(guī)最小制動(dòng)。在LZB系統(tǒng)中，地面和車上的信息是通過感應(yīng)環(huán)線相互傳送的。每個(gè)LZB地面控制中心最長可以控制12.7km的環(huán)線，每個(gè)短回線發(fā)送接收單元的環(huán)線長度為左右各300m，環(huán)線每100m交叉換位一次，以對(duì)電氣進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也用于確定列車的實(shí)際位置。2023/9/2286地面設(shè)備由控制中心和環(huán)線系統(tǒng)構(gòu)成?？刂浦行呐c調(diào)度中心、微機(jī)聯(lián)鎖、相鄰控制中心交換數(shù)據(jù)，并通過環(huán)線和列車交換數(shù)據(jù)，控制每一列車運(yùn)行。LZB地面設(shè)備配置如圖7-1-14所示。2023/9/2287圖7-1-14LZB系統(tǒng)地面設(shè)備框圖2023/9/2288日本新干線ATC系統(tǒng)已投入使用30多年，系統(tǒng)根本控制方式幾乎沒有變化。近年來為進(jìn)一步提高高速列車速度和行車密度，采用最新計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)行的ATC系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了車-地通信數(shù)據(jù)，到1993年3月，山陽新干線(新神戶至博多)全線都更換成為這種新的數(shù)字ATC系統(tǒng)。2023/9/2289其制動(dòng)曲線如圖7-1-15〔a〕〔b〕所示?！瞐〕日本新干線數(shù)字ATC系統(tǒng)制動(dòng)曲線2023/9/2290〔b〕日本新干線數(shù)字ATC與傳統(tǒng)ATC制動(dòng)曲線比較2023/9/2291根據(jù)增加的數(shù)據(jù)和車上線路數(shù)據(jù)結(jié)合起來，列車就可以知道自己現(xiàn)在處于什么位置、據(jù)前方停車點(diǎn)(或限速點(diǎn))還有多少距離，列車根據(jù)這些數(shù)據(jù)，結(jié)合本身的牽引及制動(dòng)性能，計(jì)算出最高允許速度，控制列車在允許速度以下運(yùn)行。這種方式只是再增加數(shù)字信息發(fā)送設(shè)備，地面接收設(shè)備和原有車上設(shè)備可保持不變，新的車上設(shè)備可以接收數(shù)字信息，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。2023/9/2292日本數(shù)字ATC系統(tǒng)采用這種方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

①由于根據(jù)數(shù)字信息可以知道距停車點(diǎn)的距離，所以，可以實(shí)現(xiàn)車上智能化，不同性能的列車可以根據(jù)自己的制動(dòng)性能進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同速度、不同性能的列車混跑；②列車能夠?qū)崿F(xiàn)一次模式曲線制動(dòng)控制，常用制動(dòng)分為最大常用制動(dòng)和一般常用制動(dòng)，提高了乘坐舒適度，縮短運(yùn)行間隔。2023/9/22934．點(diǎn)式列控ATP系統(tǒng)技術(shù)原理點(diǎn)式列控系統(tǒng)從原理上可實(shí)現(xiàn)階梯控制和曲線控制，這里只介紹速度曲線控制類型。點(diǎn)式列控系統(tǒng)造價(jià)低、維修工作少。2023/9/2294瑞典鐵路采用的列車速度控制系統(tǒng)是ABB公司生產(chǎn)的點(diǎn)式列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)營要求形成EBICAB700、800和900系列。EBICAB900系統(tǒng)是適用于高速鐵路的ATP系統(tǒng)。它可以監(jiān)督列車運(yùn)行情況和司機(jī)的操作，向司機(jī)提供有關(guān)的信號(hào)信息，幫助司機(jī)以最平安、最有效的方式駕駛列車。2023/9/2295EBICAB900系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)速度監(jiān)督采用模式曲線方式。系統(tǒng)考慮距離、速度、制動(dòng)能力和坡道參數(shù)，通過計(jì)算在距離速度坐標(biāo)平面得到一組檢查曲線，該組曲線聚集到給定的目標(biāo)點(diǎn)上。目標(biāo)速度監(jiān)督方式如圖7-1-16所示。2023/9/2296圖7-1-16瑞典EBICAB9000列車目標(biāo)速度監(jiān)督方式2023/9/2297從圖7-1-13可以看出檢查曲線組把速度距離平面分成假設(shè)干個(gè)區(qū)域，記為A～F。A區(qū)在通過應(yīng)答器開始，在顯示器上顯示目標(biāo)速度并鳴笛0．5s。B區(qū)在ATP制動(dòng)曲線之前8s開始，進(jìn)入此區(qū)顯示器閃光(120次／min)并鳴笛。C區(qū)在ATP制動(dòng)前3s開始，如果司機(jī)仍未制動(dòng)那么鳴笛2次。2023/9/2298D區(qū)在ATP制動(dòng)曲線處開始，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)，“ATP制動(dòng)〞燈點(diǎn)亮。E區(qū)在常用全制動(dòng)曲線處開始，在此區(qū)將進(jìn)行最大常用制動(dòng)。F區(qū)在緊急制動(dòng)曲線處開始，在此區(qū)將進(jìn)行緊急制動(dòng)。2023/9/2299這種制式不需要像入口階梯控制那樣要在停車信號(hào)前設(shè)置P點(diǎn)，也可以不設(shè)置出口階梯控制所必需的保護(hù)區(qū)段。2023/9/22100點(diǎn)式系統(tǒng)的主要弱點(diǎn)是信號(hào)追蹤性不佳。它只能在指定的信號(hào)點(diǎn)接收信息，如果列車經(jīng)過某信號(hào)點(diǎn)之后，先行列車位置移動(dòng)，地面信號(hào)發(fā)生了變化，車上控制系統(tǒng)不能立即知道，而必須等列車到達(dá)下一個(gè)信號(hào)點(diǎn)才能接收到。因此，點(diǎn)式列控系統(tǒng)限制了列車追蹤間隔的進(jìn)一步減少。2023/9/221015．優(yōu)先控制方式〔2〕人控優(yōu)先方式人控優(yōu)先的方式只有在列車速度超過平安運(yùn)行所允許的速度，設(shè)備才進(jìn)行懲罰性的強(qiáng)迫制動(dòng)。列車正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備不干預(yù)司機(jī)操作。人控優(yōu)先的系統(tǒng)有助于加強(qiáng)司機(jī)的責(zé)任感，發(fā)揮其駕駛技巧。2023/9/22102三．秦沈客運(yùn)專線列控ATP系統(tǒng)實(shí)例秦沈客運(yùn)專線引進(jìn)了法國的U／T系統(tǒng)。法國高速鐵路TGV區(qū)段均采用帶速度監(jiān)督的TVM300型或TVM430型機(jī)車信號(hào)，地面信息傳輸采用UM系列無絕緣軌道電路。簡(jiǎn)稱U／T系統(tǒng)。機(jī)車信號(hào)帶有列車速度監(jiān)督是法國U／T系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)，它是保證行車平安、防止列車超速運(yùn)行的有效手段。2023/9/22103U／T系統(tǒng)對(duì)速度的控制是采用分段(每個(gè)軌道區(qū)段)制動(dòng)的列控模式，司機(jī)按照每一個(gè)軌道電路地面信息給出的速度值運(yùn)行時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備將不干預(yù)司機(jī)正常操作，當(dāng)司機(jī)違章操作或列車速度超過規(guī)定的允許速度時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備就將自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。2023/9/22104法國第三條北方線高速鐵路，列車運(yùn)行速度已達(dá)320km／h，為此法國有關(guān)公司對(duì)原由模擬電路構(gòu)成的U／T系統(tǒng)進(jìn)行了全數(shù)字化的改造，現(xiàn)已投入使用的有TVM400系列產(chǎn)品，其中TVM430系統(tǒng)是我國最熟悉的。2023/9/22105TVM400系列采用了數(shù)字電路技術(shù)使設(shè)備結(jié)構(gòu)小型化、模塊化，采用數(shù)字通信技術(shù)使車地間的信息傳輸數(shù)字編碼化，從而使車地間的信息傳輸量有較大增加，這些信息除原有用于列車間隔的速度等級(jí)外，還可滿足線路坡道、距離等不同線路數(shù)據(jù)的要求，因此其速度監(jiān)督由過去的階梯控制方式改為分級(jí)連續(xù)模式曲線控制方式，原TVM300系統(tǒng)的保護(hù)區(qū)段可以取消，其線路通過能力有所提高，2023/9/22106同時(shí)，其控制曲線已接近連續(xù)控制模式。由于TVM430仍然是按速度等級(jí)分段制動(dòng)，其列車追蹤間隔主要與閉塞分區(qū)的劃分和車速有關(guān)，而一般閉塞分區(qū)長度確實(shí)定是以線路上最壞性能的列車為依據(jù)，因此它一般適用于像法國高速線路上運(yùn)行的列車性能根本一致的情況，而對(duì)于實(shí)行列車性能差異較大的高中速混合運(yùn)行的線路，采用這種模式能力是要受到較大影響的。2023/9/22107TVM430系統(tǒng)通常與SEI列控聯(lián)鎖一體化地面系統(tǒng)配套應(yīng)用，在法國地中海線、海峽-倫敦線，我國的秦沈客運(yùn)專線采用了此系統(tǒng)。2023/9/221081．SEI／TVM430系統(tǒng)主要功能

(1)SEI為TVM430系統(tǒng)的車站區(qū)間一體化設(shè)備，即區(qū)間地面設(shè)備與車站聯(lián)鎖集成為一體化。SEI可根據(jù)列車運(yùn)行的位置，前后列車之間的運(yùn)行間隔、固定限速和臨時(shí)限速等條件，產(chǎn)生列控車載系統(tǒng)所需要的全部地面信息，包括列車的目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路的長度和坡度等，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)設(shè)置和向車載設(shè)備提供全區(qū)間限速和臨時(shí)限速功能，并將這些信息通過軌道電路發(fā)送給車載設(shè)備。2023/9/22109(2)TVM430系統(tǒng)車載設(shè)備接收地面?zhèn)鬏攣淼男畔?，根?jù)預(yù)先輸入的列車參數(shù)(牽引總重、牽引輛數(shù)、制動(dòng)率、列車換長等)實(shí)時(shí)計(jì)算列車當(dāng)前運(yùn)行的允許速度，生成分級(jí)連續(xù)速度一距離控制曲線，同時(shí)列控車載設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)列車當(dāng)前運(yùn)行速度，司機(jī)可根據(jù)顯示器上的允許速度、目標(biāo)距離和實(shí)際速度駕駛列車運(yùn)行。2023/9/22110當(dāng)列車的實(shí)際速度超過允許速度，列控車載設(shè)備自動(dòng)控制制動(dòng)裝置，使列車制動(dòng)減速，保證列車在停車點(diǎn)前停車，或在限速點(diǎn)前速度降低到限速值以下。與列車牽引和制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車減速的自動(dòng)控制和緩解的人工控制。2023/9/221112．SEI系統(tǒng)設(shè)備(1)SEI系統(tǒng)主要特點(diǎn)①軌道電路數(shù)字化。SEI系統(tǒng)采用UM2000軌道電路，實(shí)現(xiàn)了27ht數(shù)字編碼，可以滿足基于軌道電路進(jìn)行大量平安信息連續(xù)傳輸?shù)囊蟆?023/9/22112②列控聯(lián)鎖一體化。SEI設(shè)備將車站聯(lián)鎖設(shè)備與區(qū)間的列控設(shè)備合二為一，列控、聯(lián)鎖接口由內(nèi)部通信實(shí)現(xiàn)，二者結(jié)合緊密，信息傳輸延遲小，提高了系統(tǒng)設(shè)備的可用性和可靠性，符合信號(hào)系統(tǒng)開展方向。2023/9/22113③站內(nèi)、區(qū)間軌道電路同一制式。SEI系統(tǒng)站內(nèi)及區(qū)間均采用UM2000軌道電路，即站內(nèi)、區(qū)間一體化，真正實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)列控信息無盲區(qū)，且易于