鐵道信號(hào)與通信設(shè)備-課件 列車運(yùn)行控制系統(tǒng) - 課用

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)列車運(yùn)行控制（簡(jiǎn)稱“列控”）系統(tǒng)將先進(jìn)的控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與鐵路信號(hào)技術(shù)融為一體的行車指揮、控制、管理自動(dòng)化系統(tǒng)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，是一種利用地面發(fā)送設(shè)備，向運(yùn)動(dòng)中的列車傳送各種信息，使司機(jī)了解地面線路狀態(tài)并控制列車速度的設(shè)備。該設(shè)備用以保證行車安全，同時(shí)也提高行車效率。

列控系統(tǒng)基本原理列控系統(tǒng)是確保行車安全的信號(hào)系統(tǒng)。利用地面提供的線路信息、前車(目標(biāo))距離和進(jìn)路狀態(tài)，列控車載設(shè)備自動(dòng)生成列車允許速度控制模式曲線，并實(shí)時(shí)與列車運(yùn)行速度進(jìn)行比較，超速后及時(shí)進(jìn)行控制。組成地面設(shè)備和車載設(shè)備，具有線路空閑檢測(cè)、危及行車安全因素檢測(cè)、間隔控制和速度控制功能。分類（一）根據(jù)系統(tǒng)功能、人機(jī)分工和自動(dòng)化程度分1、ATP(列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng))：對(duì)系統(tǒng)的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，當(dāng)列車運(yùn)行速度超過(guò)最大允許速度時(shí)，自動(dòng)制動(dòng)。

一般ATP系統(tǒng)不包含列車的自動(dòng)加速和自動(dòng)減速。

作用：超速防護(hù)。ATP又稱為列車超速防護(hù)系統(tǒng)。2、ATC（鐵路列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)）：根據(jù)行車指揮命令、線路參數(shù)、列車參數(shù)等實(shí)時(shí)監(jiān)督列車運(yùn)行速度，通過(guò)控制列車多級(jí)常用制動(dòng)，自動(dòng)降低列車運(yùn)行速度，保證行車安全，可替代部分司機(jī)操作。

ATC比ATP高一級(jí)的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。（二）按照優(yōu)先等級(jí)劃分1、設(shè)備優(yōu)先的列控系統(tǒng)（日本新干線ATC系統(tǒng)）特點(diǎn)：1.減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度

2.對(duì)列車自身的制動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)以及制動(dòng)性能要求非常高

3.縮短列車運(yùn)行間隔2、人控優(yōu)先的列控系統(tǒng)（法國(guó)高速鐵路TVM300/TVM430）

1.增強(qiáng)司機(jī)的責(zé)任感

（三）按控制模式分：速度碼階梯控制方式、速度-距離模式曲線控制方式1、速度碼階梯控制方式在一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)只控制一個(gè)速度等級(jí)，列車在一個(gè)閉塞分區(qū)運(yùn)行的過(guò)程中只按照一種速度判斷列車是否超速。階梯式分級(jí)速度控制又分為出口檢查方式和入口檢查方式。一個(gè)閉塞分區(qū)的進(jìn)入速度稱為入口速度，駛離速度稱為出口速度。

（1）出口檢查方式（滯后式控制）

出口速度控制方式，給出列車的出口速度值，控制列車不超過(guò)出口速度。

（2）入口檢查方式（提前式控制）

入口速度控制方式，給出列車的入口速度值，監(jiān)控列車在本閉塞分區(qū)不超過(guò)給定的入口速度值，采取人控優(yōu)先的的方法，控制列車不超過(guò)下一閉塞分區(qū)入口速度。2、速度-距離模式曲線控制方式（1）分段速度-距離模式曲線控制2、速度-距離模式曲線控制方式（1）分段速度-距離模式曲線控制（2）一次速度-距離模式曲線控制

更適用于高中速混跑的線路

分級(jí)分級(jí)連續(xù)控制模式的發(fā)展一次連續(xù)350km/h（四）按照地-車信息傳輸方式分：點(diǎn)式列控系統(tǒng)、連續(xù)式列控系統(tǒng)、點(diǎn)連式列控系統(tǒng)1、點(diǎn)式列控系統(tǒng)：采用高信息容量的地面應(yīng)答器和地面軌道環(huán)線或其他感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行地面對(duì)車載設(shè)備的信息傳輸。歐洲軌道交通中應(yīng)用比較廣泛。功能：實(shí)現(xiàn)列車超速防護(hù)，又稱點(diǎn)式超速防護(hù)（點(diǎn)式ATP）2、連續(xù)式列控系統(tǒng)：采用軌間交叉環(huán)線、音頻軌道電路、GSM-R、泄露交叉環(huán)線、無(wú)線或波導(dǎo)管等方式作為信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)信息的連續(xù)傳遞。適用于高速干線和高密度的地鐵、輕軌其技術(shù)基礎(chǔ)為飛速發(fā)展的信息傳輸技術(shù)3、點(diǎn)連式列控系統(tǒng)

我國(guó)的鐵路采用點(diǎn)連式列控系統(tǒng)，以點(diǎn)式應(yīng)答器作為線路數(shù)據(jù)輸入，連續(xù)式軌道電路作為傳輸媒介。

CTCS定義:CTCS（ChineseTrainControlSystem，中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)）是為了保證列車安全運(yùn)行，并以分級(jí)形式滿足不同線路運(yùn)輸需求的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)包括地面設(shè)備和車載設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為5級(jí)CTCS-0級(jí)是既有線現(xiàn)狀，地面為自動(dòng)閉塞或半自動(dòng)閉塞，車載設(shè)備由列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置和通用式機(jī)車信號(hào)組成。

CTCS-1級(jí)由主體機(jī)車信號(hào)+加強(qiáng)型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成。面向160km/h以下的區(qū)段，在既有設(shè)備基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，達(dá)到機(jī)車信號(hào)主體化要求。增加點(diǎn)式設(shè)備，完善列車運(yùn)行安全監(jiān)控功能。利用軌道電路完成列車占用檢測(cè)及完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息。CTCS-2級(jí)是基于軌道傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。CTCS-2級(jí)面向提速干線和高速新線（200~250km/h），采用車-地一體化設(shè)計(jì)。CTCS-2級(jí)地面可不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)。CTCS-3級(jí)是基于無(wú)線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。面向提速干線和高速新線或特殊干線（300~350km/h）點(diǎn)式設(shè)備提供輔助信息。CTCS-3級(jí)地面可不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)。CTCS-4級(jí)是基于無(wú)線傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。CTCS-4級(jí)由RBC和車載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成列車定位和列車完整性檢查。CTCS-4級(jí)地面不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)

應(yīng)用于200-250km/h線路CTCS-2級(jí)用于300-350km/h線路CTCS-3級(jí)面向未來(lái)的列控系統(tǒng)CTCS-4級(jí)既有線現(xiàn)狀，面向120km/h以下區(qū)段CTCS-0級(jí)既有線改造，面向160km/h以下區(qū)段CTCS-1級(jí)列控系統(tǒng)構(gòu)成CTC/TDCS車站分機(jī)調(diào)度中心CTC車站聯(lián)鎖列控中心軌道電路調(diào)度中心下達(dá)運(yùn)行圖至車站CTC分機(jī)應(yīng)答器信號(hào)機(jī)道岔運(yùn)行圖聯(lián)鎖進(jìn)路命令臨時(shí)限速信息軌道電路編碼進(jìn)路信息應(yīng)答器報(bào)文控制計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖按照CTC下達(dá)進(jìn)路的命令，控制道岔、信號(hào)機(jī)，排列進(jìn)路。CTC分機(jī)實(shí)時(shí):向車站聯(lián)鎖聯(lián)鎖下發(fā)進(jìn)路命令向列控中心下達(dá)臨時(shí)限速信息車站聯(lián)鎖采集軌道電路的列車占用信息、道岔位置并進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖將進(jìn)路信息發(fā)送給列控中心列控中心根據(jù)進(jìn)路信息和臨時(shí)限速信息:生成軌道電路編碼和臨時(shí)限速報(bào)文軌道電路編碼發(fā)送給軌道電路;臨時(shí)限速報(bào)文發(fā)送給應(yīng)答器。車載設(shè)備接收到軌道電路碼序和應(yīng)答器報(bào)文信息后，計(jì)算生成控制模式曲線，監(jiān)控列車安全運(yùn)行。速度曲線

車載系統(tǒng)列車模擬運(yùn)行CTCS-2級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS-2級(jí)是基于軌道電路和應(yīng)答器傳輸列車行車許可信息并采用目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式監(jiān)控列車安全運(yùn)行的列控系統(tǒng)。列控中心車站聯(lián)鎖調(diào)度中心CTC軌道電路應(yīng)答器道岔信號(hào)機(jī)車載設(shè)備包括:軌道電路、應(yīng)答器列控中心、車載設(shè)備等

CTCS-2級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)列車占用檢查軌道電路功能：線路允許速度和閉塞分區(qū)長(zhǎng)度等提供臨時(shí)限速和進(jìn)路信息應(yīng)答器功能：提供行車許可及閉塞分區(qū)數(shù)量綜合軌道電路、應(yīng)答器信息和動(dòng)車組參數(shù)，自動(dòng)生成連續(xù)速度控制模式曲線，實(shí)時(shí)監(jiān)控列車安全運(yùn)行車載設(shè)備功能：軌道電路為CTCS-2提供連續(xù)的行車許可速度曲線252025/2/23CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)—車載設(shè)備車載設(shè)備包括：車載安全計(jì)算機(jī)（VC）應(yīng)答器接收模塊（BTM）及天線軌道電路信息接收單元（TCR）及天線人機(jī)界面（DMI）測(cè)速設(shè)備262025/2/23CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是基于GSM-R無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)車地信息雙向傳輸，無(wú)線閉塞中心（RBC）生成行車許可，軌道電路實(shí)現(xiàn)列車占用檢查，應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車定位，同時(shí)具備CTCS-2級(jí)功能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。列控系統(tǒng)地面設(shè)備列控系統(tǒng)車載設(shè)備CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)—系統(tǒng)定義272025/2/23無(wú)線閉塞中心RBCGSM-R室內(nèi)設(shè)備地面設(shè)備增加無(wú)線閉塞中心RBC、GSM-R無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。車載設(shè)備增加GSM-R無(wú)線通信單元及天線。RBC向列車提供行車許可。車地實(shí)現(xiàn)連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸。調(diào)度中心CTC車站聯(lián)鎖軌道電路列控中心應(yīng)答器道岔信號(hào)機(jī)RBC為CTCS-3提供行車許可速度曲線GSM-R無(wú)線通信模塊及天線車載設(shè)備CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)—C3與C2的比較282025/2/23根據(jù)軌道電路、聯(lián)鎖進(jìn)路等信息生成行車許可無(wú)線閉塞中心RBC應(yīng)答器通過(guò)GSM-R無(wú)線通信系統(tǒng)將行車許可、線路參數(shù)、臨時(shí)限速傳輸給CTCS-3級(jí)車載設(shè)備通過(guò)GSM-R無(wú)線通信系統(tǒng)接受車載設(shè)備發(fā)送的位置和列車數(shù)據(jù)等信息向車載設(shè)備傳輸定位和等級(jí)轉(zhuǎn)換信息向車載設(shè)備傳送線路參數(shù)和臨時(shí)限速等信息，滿足后備系統(tǒng)的需要用于實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備與地面設(shè)備之間連續(xù)、雙向、大容量信息傳輸GSM-R網(wǎng)絡(luò)根據(jù)地面設(shè)備提供的行車許可、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息和列車參數(shù)，按照目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式生成動(dòng)態(tài)速度曲線，監(jiān)控列車的安全運(yùn)行車載設(shè)備軌道電路實(shí)現(xiàn)列車占用檢查發(fā)送閉塞分區(qū)空閑信息，滿足后備系統(tǒng)的需要。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)—各部分功能292025/2/23調(diào)度集中顯示投影車站聯(lián)鎖無(wú)線閉塞中心（RBC）行調(diào)指揮中心（CTC）限速信息列車位置信號(hào)授權(quán)軌道電路占用信息行車許可速度曲線軌道電路GSM-RCTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)—工作原理302025/2/23（1）基于GSM-R實(shí)現(xiàn)大容量的連續(xù)信息傳輸，可以提供最遠(yuǎn)32km的目標(biāo)距離、線路允許速度等信息；（2）CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)滿足跨線運(yùn)行的運(yùn)營(yíng)要求。（3）C3系統(tǒng)通過(guò)在應(yīng)答器里集成C2報(bào)文，滿足200~250km，C2同時(shí)作為C3的后備系統(tǒng)。（4）車地雙向信息傳輸，地面可以實(shí)時(shí)掌握列車速度、位置和工作狀態(tài)等信息，并可在CTC系統(tǒng)上實(shí)時(shí)顯示。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)—系統(tǒng)主要特點(diǎn)

分析CTCS的應(yīng)用等級(jí)劃分，發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

①各應(yīng)用等級(jí)均采用目標(biāo)距離控制模式，采取連續(xù)一次制動(dòng)方式。

這是由于我國(guó)的列控系統(tǒng)的應(yīng)用起步晚，起點(diǎn)高，因此一步就瞄準(zhǔn)了比較先進(jìn)的控制模式。在我國(guó)階梯式和曲線式分級(jí)速度控制都用過(guò)，取得了經(jīng)驗(yàn)，好在并未形成規(guī)模，CTCS推薦采用目標(biāo)距離控制模式是適宜的，符合國(guó)際列控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。由于列控系統(tǒng)的控制模式是其主要特征和性能之一，控制模式?jīng)Q定了閉塞方式和列車運(yùn)行間隔，從而決定了運(yùn)輸能力，所以說(shuō)除移動(dòng)閉塞外，各應(yīng)用等級(jí)的主要功能幾乎是一樣的。

②各應(yīng)用等級(jí)是根據(jù)設(shè)備配置來(lái)劃分的，其主要差別在于地對(duì)車信息傳輸?shù)姆绞胶途€路數(shù)據(jù)的來(lái)源。

CTCS級(jí)間關(guān)系CTCS車載設(shè)備向下兼容，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)級(jí)間切換可以自動(dòng)完成，級(jí)間切換不影響列車正常運(yùn)行，如既有線提速區(qū)段，配置CTCS2級(jí)車載設(shè)備的列車可以在運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)完成CTCS1/0級(jí)至CTCS2級(jí)或CTCS2級(jí)至CTCS1/0級(jí)的切換。CTCS級(jí)間關(guān)系原則符合CTCS規(guī)范的列車超速防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能滿足一套車載設(shè)備全程控制的運(yùn)用要求。系統(tǒng)車載設(shè)備向下兼容。系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)自動(dòng)完成。系統(tǒng)地面、車載配置如具備條件，在系統(tǒng)故障條件下應(yīng)允許降級(jí)使用。系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)不影響列車正常運(yùn)行。系統(tǒng)各級(jí)狀態(tài)應(yīng)有清晰的表示。常用名詞術(shù)語(yǔ)允許速度：列車運(yùn)行過(guò)程中允許達(dá)到的最高安全速度。目標(biāo)速度：列車運(yùn)行前方目標(biāo)點(diǎn)允許的最高速度。目標(biāo)距離：列車前端至運(yùn)行前方目標(biāo)點(diǎn)的距離。目標(biāo)距離模式曲線：以目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路條件、列車特性為基礎(chǔ)生成的保證列車安全運(yùn)行的一次制動(dòng)模式曲線。固定限速：由線路結(jié)構(gòu)及道岔位置決定的最高運(yùn)行速度。臨時(shí)限速：由行車人員臨時(shí)給出的列車限速。過(guò)走防護(hù)區(qū)段：為保證行車安全在禁止信號(hào)內(nèi)方設(shè)置的防護(hù)區(qū)段。冒進(jìn)防護(hù)：列車越過(guò)禁止信號(hào)立即觸發(fā)緊急制動(dòng)。車尾限速保持：為了防止列車尾部在限速區(qū)段超速，在相關(guān)區(qū)段采取的限速措施?？s寫(xiě)語(yǔ)

ATP（AutomaticTrainProtection），列車超速防護(hù)。CTC（CentralizedTrafficControl），調(diào)度集中。CTCS（ChineseTrainControlSystem），中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。DMIS（DispatchManagementInformationSystem），列車運(yùn)行調(diào)度管理信息系統(tǒng)。EMC（ElectroMagneticCompatibility），電磁兼容性。ETCS（EuropeanTrainControlSystem），歐洲列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。ETML（EuropeanTrafficManagementLayer），歐洲鐵路運(yùn)輸管理層。ERTMS（EuropeanRailwayTrafficManagementSystem），歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)。FRS（FunctionalRequirementsSpecifi