《列車控制系統(tǒng)》主要內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)新課講授本節(jié)小結(jié)本節(jié)習(xí)題

【主要內(nèi)容】

【主要內(nèi)容】列車運(yùn)行控制系統(tǒng)ATC（AutomaticTrainControl）ATC包括三個(gè)子系統(tǒng)：列車自動(dòng)監(jiān)控ATS（AutomaticTrainSupervision）列車自動(dòng)防護(hù)ATP（AutomaticTrainProtection）列車自動(dòng)運(yùn)行ATO（AutomaticTrainOperation）

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（列控）作用：

保障行車安全

提高運(yùn)行效率列控如何實(shí)現(xiàn)其作用？

采用技術(shù)方法，對(duì)運(yùn)行列車進(jìn)行間隔控制。（時(shí)間或空間）

復(fù)線追蹤運(yùn)行：滿足安全制動(dòng)距離的前提下，盡可能縮短追蹤間隔采取的技術(shù)：閉塞與防護(hù)。

一．閉塞與防護(hù)閉塞技術(shù)分類：

站間閉塞自動(dòng)閉塞裝備列控系統(tǒng)的自動(dòng)閉塞

固定閉塞準(zhǔn)移動(dòng)閉塞虛擬閉塞移動(dòng)閉塞1．固定閉塞

對(duì)應(yīng)固定閉塞方式，列控系統(tǒng)采取分級(jí)速度防護(hù)模式。我國鐵路車載防護(hù)設(shè)備為“機(jī)車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置”LKJ-2000。圖1-1固定閉塞示意圖

2．準(zhǔn)移動(dòng)閉塞準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式的列控系統(tǒng)采取目標(biāo)距離防護(hù)模式。

圖1-2準(zhǔn)移動(dòng)閉塞示意圖3虛擬閉塞圖1-3虛擬閉塞示意圖虛擬閉塞的閉塞分區(qū)和軌旁信號(hào)機(jī)都是虛擬的、邏輯的。追蹤列車的目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部，空間間隔的長度是不固定的，所以稱為移動(dòng)閉塞。圖1-4移動(dòng)閉塞示意圖4.移動(dòng)閉塞二．速度防護(hù)模式

兩種類型：階梯速度防護(hù)模式曲線速度防護(hù)模式國外典型的列控系統(tǒng)

日本新干線：ATC系統(tǒng)法國TGV：TVM300及430系統(tǒng)德國ICE：LZB系統(tǒng)瑞典鐵路：EBICA900系統(tǒng)等階梯速度防護(hù)的兩種方式入口速度檢查出口速度檢查階梯控制出口速度檢查方式2.1.1出口速度檢查控制方式圖2-1階梯速度出口檢查方式示意圖

法國TVM300系統(tǒng)采用階梯速度防護(hù)出口檢查方式，雙紅燈防護(hù)TVM300系統(tǒng)是TGV的早期技術(shù)，地面采用UM71軌道電路我國鐵路UM71裝備情況：京鄭、鄭武、沈大、廣深（含TVM300

）階梯控制入口速度檢查方式圖2-2階梯控制入口速度檢查方式原理示意圖日本新干線早期ATC系統(tǒng)采用的就是這種速度分級(jí)，入口檢查，快速制動(dòng)，自動(dòng)緩解的控制方式。2.1.3分級(jí)速度制動(dòng)方式存在的問題（1）制動(dòng)距離長（2）旅行舒適度差（3）多段制動(dòng)方式連續(xù)速度曲線防護(hù)兩種方式：分級(jí)曲線防護(hù)方式目標(biāo)距離模式方式。2.2.1分級(jí)速度曲線模式圖2-4法國TVM430曲線控制方式示意圖法國TVM430系統(tǒng)采用了分級(jí)速度防護(hù)方式，TVM430是300的換代產(chǎn)品，地面采用UM2000型數(shù)字軌道電路我國鐵路TVM430裝備：秦沈客專目標(biāo)距離曲線模式目標(biāo)距離模式（DISTANCETOGO）---連續(xù)速度曲線防護(hù),列車實(shí)行一次制動(dòng)方式,是一種更理想的運(yùn)行控制模式?？s短了運(yùn)行間隔，提高了運(yùn)輸效率，增加了旅行舒適度。典型系統(tǒng)：德國LZB系統(tǒng)日本數(shù)字ATC系統(tǒng)德國LZB系統(tǒng)圖2-5德國LZB系統(tǒng)列車速度—距離方式示意圖

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)交叉回線發(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，用于確定列車的實(shí)際位置。日本新干線數(shù)字ATC圖2-6日本新干線數(shù)字ATC曲線控制方式示意圖歐洲鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

ETCS

1993年,歐洲鐵路制定了歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)ERTMSERTMS中的通信信號(hào)部分：歐洲鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)ETCS（EuropeanTrainControlSystem）。歐洲鐵路綜合移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R

ETCS-0

ETCS-0主要特征ETCS-0級(jí)：列車裝備了ETCS設(shè)備，車載設(shè)備不提供機(jī)車信號(hào)功能.司機(jī)憑地面信號(hào)行車。ETCS-0+級(jí)：加裝車載STM，提供通用機(jī)車信號(hào)功能。

ETCS-1ETCS-1主要特征：列車占用檢測和列車完整性檢查由既有地面信號(hào)系統(tǒng)等完成應(yīng)答器車地通信ETCS車載設(shè)備，可憑車載信號(hào)行車準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ETCS-2ETCS-2主要特征鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R無限閉塞中心RBC根據(jù)地面信號(hào)對(duì)列車移動(dòng)授權(quán)，列車占用檢測和列車完整性檢查由既有地面信號(hào)系統(tǒng)等完成ETCS車載設(shè)備專用傳輸模塊STM準(zhǔn)移動(dòng)閉塞ETCS-3ETCS-3主要特征鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R無線閉塞中心RBC跟蹤列車位置，根據(jù)車載信息進(jìn)行列車的移動(dòng)授權(quán)，列車定位和列車完整性檢查由地面無線閉塞中心RBC和列車完整性驗(yàn)證系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的地面信號(hào)系統(tǒng)，ETCS車載設(shè)備移動(dòng)閉塞中國鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)CTCS

（ChineseTrainControlSystem）參照歐洲鐵路ETCS，根據(jù)中國鐵路特點(diǎn)中國鐵路CTCS體系的構(gòu)建原則是以地面設(shè)備為基礎(chǔ)，采用車載與地面設(shè)備統(tǒng)一設(shè)計(jì)。CTCS簡介CTCS體系結(jié)構(gòu)CTCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中國鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)CTCS

（ChineseTrainControlSystem）CTCS系統(tǒng)構(gòu)成圖

CTCS應(yīng)用等級(jí)CTCS列控系統(tǒng)劃分為了5個(gè)應(yīng)用等級(jí)，即0～4級(jí)，其中:CTCS系統(tǒng)對(duì)既有線的兼容能力是通過0級(jí)和1級(jí)來反映的2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)則是對(duì)現(xiàn)代列控系統(tǒng)技術(shù)的展現(xiàn)。CTCS各級(jí)均可通過技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)向下兼容。

CTCS-0CTCS-0級(jí)應(yīng)用于既有鐵路160km/h及以下的區(qū)段，裝備為既有鐵路信號(hào)設(shè)備地面國產(chǎn)軌道電路、自動(dòng)閉塞系統(tǒng)車載通用機(jī)車信號(hào)＋列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置固定閉塞CTCS-1CTCS-1級(jí)應(yīng)用于既有鐵路160km/h及以下的區(qū)段，裝備為既有鐵路信號(hào)設(shè)備地面國產(chǎn)化軌道電路ZPW-2000固定閉塞系統(tǒng)車載主體機(jī)車信號(hào)＋列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置（增強(qiáng)型）固定閉塞CTCS-2用于提速干線、高速客專和特殊線路車站列控中心TCC，由應(yīng)答器、ZPW-2000A軌道電路完成車地通信。車載ATP+LKJ2000，憑車載信號(hào)行車，可下線在CTCS1/0線路準(zhǔn)移動(dòng)閉塞CTCS-3用于提速干線、高速客專和特殊線路無線通信（GSM-R）傳輸車地信息軌道電路檢查列車占用，車站無線閉塞中心RBC根據(jù)地面信號(hào)系統(tǒng)對(duì)列車移動(dòng)授權(quán)車載ATP，憑車載信號(hào)行車，可下線在CTCS2線路準(zhǔn)移動(dòng)閉塞等同于ETCS-2CTCS-4級(jí)面向高速新線或特殊線路無線通信（GSM-R）車站無線閉塞中心RBC跟蹤列車位置，根據(jù)車載信息進(jìn)行列車移動(dòng)授權(quán)，列車定位和列車完整性檢查由地面無線閉塞中心RBC和列車完整性驗(yàn)證系統(tǒng)完成，取消了傳統(tǒng)的地面信號(hào)機(jī)CTCS車載設(shè)備，憑車載信號(hào)行車移動(dòng)閉塞等同于ETCS-3CTCS級(jí)間轉(zhuǎn)換技術(shù)級(jí)間轉(zhuǎn)換原則上在區(qū)間自動(dòng)轉(zhuǎn)換；僅當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換失效時(shí)，司機(jī)可手動(dòng)轉(zhuǎn)換

CTCS-2級(jí)與CTCS-0/1級(jí)之間轉(zhuǎn)換CTCS-3級(jí)與CTCS-2級(jí)間轉(zhuǎn)換CTCS-2示意圖CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)框圖軌道電路車地通信軌道電路信息碼的補(bǔ)充規(guī)定CTCS-2區(qū)段軌道電路低頻信息碼做了補(bǔ)充規(guī)定：（1）既有提速干線CTCS-2級(jí)區(qū)段，修訂2個(gè)低頻信息定義，即：UU碼（18.0Hz）：表示進(jìn)路開通道岔側(cè)向，默認(rèn)道岔允許速度45km/h。UUS碼（19.1Hz）：表示進(jìn)路開通道岔側(cè)向，默認(rèn)道岔允許速度80km/h。提速線ZPW-2000A軌道電路信息碼（2）客運(yùn)專線CTCS-2區(qū)段，規(guī)定了3個(gè)軌道電路低頻信息定義，即：L3碼：10.3Hz，前方5個(gè)閉塞分區(qū)空閑。L4碼：23.5Hz，前方6個(gè)閉塞分區(qū)空閑。L5碼：21.3Hz，前方至少7個(gè)閉塞分區(qū)空閑。客運(yùn)專線軌道電路信息碼點(diǎn)式應(yīng)答器圖5－24點(diǎn)式應(yīng)答器點(diǎn)式應(yīng)答器歐標(biāo)應(yīng)答器可存儲(chǔ)1023位數(shù)據(jù)報(bào)文，利用應(yīng)答器主要可以傳送以下信息：線路基本參數(shù)：如線路坡度、軌道區(qū)段長度、軌道區(qū)段編號(hào)等；線路速度信息：如線路最大允許速度、列車最大允許速度等：臨時(shí)限速信息：如因施工、天氣等原因引起的臨時(shí)限速信息；車站進(jìn)路信息：如接發(fā)車進(jìn)路信息，以及相關(guān)的線路參數(shù)；道岔限速信息：如給出前方道岔的側(cè)向限速值；特殊定位信息：如變相點(diǎn)、進(jìn)出隧道、列車停位等；其他信息：如固定障礙物信息、列車運(yùn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)、鏈接數(shù)據(jù)等。應(yīng)答器布置示意圖臨時(shí)限速1．臨時(shí)限速調(diào)度命令發(fā)送臨時(shí)限速由調(diào)度中心集中管理，通過TDCS

、CTC向臨時(shí)限速管轄車站及鄰站下達(dá)調(diào)度命令。兩站一區(qū)間范圍內(nèi)只允許設(shè)置一處區(qū)間或站內(nèi)臨時(shí)限速；若遇兩處及以上限速，調(diào)度中心應(yīng)將其視為一處連續(xù)的限速，并按最低限速值下達(dá)調(diào)度命令。

為提高臨時(shí)限速調(diào)度命令傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，便于車站列控中心從調(diào)度命令中自動(dòng)獲取控制信息，臨時(shí)限速調(diào)度命令在調(diào)度中心以統(tǒng)一的“窗口方式”輸入、顯示、確認(rèn)及回執(zhí)。臨時(shí)限速設(shè)置情況在運(yùn)行圖終端和站場顯示終端上有明確顯示。在CTC或TDCS的車站車務(wù)終端上增加了列控中心人機(jī)界面。在CTC或TDCS調(diào)度中心與車站失去聯(lián)系或需對(duì)臨時(shí)限速命令進(jìn)行修正時(shí)，車站車務(wù)終端進(jìn)行人工輸入，其輸入方式采用與調(diào)度中心基本相同的“窗口方式”。臨時(shí)限速設(shè)置情況顯示在車務(wù)終端上。臨時(shí)限速調(diào)度命令須經(jīng)車站值班員簽收后，方可由CTC或TDCS車站設(shè)備傳至列控中心。車站值班員簽收時(shí)確認(rèn)限速起點(diǎn)里程、速度、長度、車次、執(zhí)行時(shí)間等；對(duì)于CTC無人職守車站，按規(guī)定在車站綜合維修終端進(jìn)行簽收。對(duì)于站內(nèi)正線臨時(shí)限速，系統(tǒng)須前方站簽收后，本站方可簽收；若前方站為無人職守車站，本站簽收后，由CTC中心設(shè)備向前方站下達(dá)臨時(shí)限速調(diào)度命令并直接向列控中心發(fā)送。臨時(shí)限速調(diào)度命令通過無線調(diào)度命令系統(tǒng)向列車發(fā)送時(shí)維持既有方式。2．臨時(shí)限速設(shè)置精度動(dòng)車組限速區(qū)起點(diǎn)精度100m、限速區(qū)長度8檔（100、300、500、800、1000、1200、1500、2000m）、限速速度5檔（45、60、80、120、160km/h）。限速區(qū)長度超過2000m時(shí)，可按區(qū)間限速處理。若遇限速速度小于45km/h的特殊情況，由司機(jī)按調(diào)度命令控車。3．車站臨時(shí)限速控制范圍

4.臨時(shí)限速應(yīng)答器控制范圍示意圖

正線通過時(shí)臨時(shí)限速示意圖

站內(nèi)正線臨時(shí)限速示意圖

CTCS-2車載設(shè)備車載設(shè)備同時(shí)配備ATP和LKJ2000兩套列控設(shè)備進(jìn)行安全防護(hù)。在CTCS-2區(qū)段由ATP防護(hù)安全當(dāng)列車下線行駛在CTCS-0/1級(jí)區(qū)段或在CTCS-2區(qū)段由ATP故障時(shí)，由LKJ2000防護(hù)安全。CTCS-2車載設(shè)備車載設(shè)備采用高可靠的安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)，ATP系統(tǒng)按照故障-安全原則設(shè)計(jì)根據(jù)地面設(shè)備提供的信號(hào)動(dòng)態(tài)信息、線路靜態(tài)參數(shù)、臨時(shí)限速信息及有關(guān)動(dòng)車組數(shù)據(jù)，生成控制速度和目標(biāo)距離模式曲線，控制列車運(yùn)行超速時(shí)，通過繼電接口對(duì)列車的制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)控制指令。同時(shí)，記錄單元對(duì)列控系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)及操作狀態(tài)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)記錄。

安全計(jì)算機(jī)安全計(jì)算機(jī)是列控系統(tǒng)的核心設(shè)備，包括車載ATP、車站列控中心和車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備均采用了安全計(jì)算機(jī)。圖5-18安全計(jì)算機(jī)安全計(jì)算機(jī)典型結(jié)構(gòu)：“3取2表決系統(tǒng)”“2×2取2切換系統(tǒng)”。圖5－17CTCS-2級(jí)動(dòng)車組運(yùn)行示意圖列控車載設(shè)備的工作模式列車運(yùn)行速度防護(hù)作為ATP最重要的功能，針對(duì)不同的運(yùn)行工況，車載ATP設(shè)備提供了6種工作模式待機(jī)模式待機(jī)模式（SB模式：StandBy）在CTCS2區(qū)段，投入電源后，ATP就直接轉(zhuǎn)入待機(jī)模式，無條件輸出制動(dòng)，以免列車發(fā)生溜逸

完全監(jiān)控模式完全監(jiān)控模式（FS模式：FullSupervision）圖5－19完全監(jiān)控模式

在完全監(jiān)控模式下，ATP車載裝置具有列車控制所需的基本數(shù)據(jù)：本列車位置、來自軌道電路顯示信息、來自應(yīng)答器的線路信息、車上列車參數(shù)等，ATP車載裝置就可生成制動(dòng)速度防護(hù)曲線一旦列車速度超過速度防護(hù)曲線，自動(dòng)輸出緊急制動(dòng)或常用制動(dòng)，列車運(yùn)行安全有此得到根本保障。固定限速SSP、臨時(shí)限速TSR部分監(jiān)控模式PS模式：PartSupervision當(dāng)ATP車載設(shè)備接收到軌道電路允許列車運(yùn)行的信息，但是由于線路數(shù)據(jù)缺損，ATP車載設(shè)備工作將處于部分監(jiān)控模式，產(chǎn)生固定限速，監(jiān)控列車運(yùn)行。部分監(jiān)控模式對(duì)應(yīng)3種運(yùn)行工況連續(xù)兩組及以上應(yīng)答器線路數(shù)據(jù)丟失當(dāng)連續(xù)兩組及以上應(yīng)答器的線路數(shù)據(jù)丟失時(shí)，ATP車載設(shè)備根據(jù)線路最不利條件，產(chǎn)生監(jiān)控速度曲線（最高限制速度120km/h），監(jiān)控列車運(yùn)行

圖5－20（a）部分監(jiān)控模式

側(cè)線發(fā)車側(cè)線發(fā)