1、華東交通大學理工學院本科生畢業(yè)設計（論文）資料袋題目名稱學生姓名學號專 業(yè)分院指導教師姓名職 稱序號資料名稱袋內有者劃并寫明份數序號資料名稱袋內有者劃并寫明份數1任務書7答辯專家評審2開題報告8答辯評分表3原創(chuàng)性申明9成績匯總表4畢業(yè)設計（論文）10圖 紙（）張5指導教師評審表11軟件或程序光盤軟盤（）張6評閱人評審表12其 它綜合評定成績華東交通大學理工學院Institute ofTechnology.EastChinaJiaotongUniversity 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） GraduationDesign （Thesis）（2020年）題目CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析

2、分院： 專業(yè)： 班級： 學號： 學生姓名： 指導教師： 起訖日期： 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是本人在導師指導下獨立進行的研究工作所取得的研究成果。設計（論文）中引用他人的文獻、數據、圖件、資料，均已在設計（論文）中特別加以標注引用，除此之外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。畢業(yè)設計（論文）作者簽名：日期：年月日畢業(yè)設計（論文）版權使用授權書本畢業(yè)設計（論文）作者完全了解學院有關保留、使用畢業(yè)設計（論文

3、）的規(guī)定， 同意學校保留并向國家有關部門或機構送交設計（論文）的復印件和電子版，允許設計（論文）被查閱和借閱。本人授權華東交通大學理工學院可以將本設計（論文）的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編畢業(yè)設計（論文）。（保密的畢業(yè)設計（論文）在解密后適用本授權書）畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 指導教師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日摘要摘要我國鐵路近年來得到迅速發(fā)展，在鐵路行業(yè)的方方面面中計算機和通信等高新方面的技術得到了較為寬泛地應用，為保障我國鐵路運營行車安全、提高行車效率將列車運行控制系統(tǒng)作為重要手段，并在大量引進國外先進設備、

4、技術的基礎上實行了諸多創(chuàng)新技術。 CTCS-2 級列車運行控制系統(tǒng)作用是保證鐵路的行車安全，所以其自身必須具備相當高的可靠性。本學位論文首先介紹列控系統(tǒng)的概念與發(fā)展、再從其結構和與功能，特別介紹 ATP 車載設備與控車基本工作原理的。文章最后重點對 CTCS-2 級系統(tǒng)的安全影響因素進行分析并提出改進辦法。關鍵詞：CTCS-2，列控，安全，防護ABSTRACTABSTRACTRailway in our country in recent years the rapid development of computer and communication in all aspects of th

5、e railway industry, such as high and new technology had been used more broadly, in order to ensure the security of railway traffic in our country, will improve the efficiency of the driving train operation control system as an important means, and in a lot on the basis of the introduction of foreign

6、 advanced equipment, technology has introduced many innovative technologies.CTCS - 2 levels of train operation control system function is to ensure the safety of railway traffic, so its must have very high reliability.This dissertation first introduces the concept and development of the train contro

7、l system, and from its structure and function, especially introduce the ATP on-board equipment and basic working principle of the car.Finally key factors affecting the safety of the CTCS - level 2 system is analyzed and put forward improvement measures.Keywords: CTCS - 2, train control, safety and p

8、rotection目錄目錄第 1 章CTCS 列控系統(tǒng)概述與發(fā)展91.1 CTCS 列控系統(tǒng)簡介91.2 CTCS 列控系統(tǒng)發(fā)展簡介10第 2 章CTCS 的功能和系統(tǒng)結構132.1 中國列控 CTCS 系統(tǒng)132.2 CTCS-2 級列控系統(tǒng)各部分結構及功能142.2.1 CTCS-2 級列控系統(tǒng)總體結構142.2.2 CTCS-2 級列控系統(tǒng)的功能結構分析14第 3 章ATP 車載設備的技術條件和控車原理，193.1 車載設備簡圖193.1.1 車載設備組成203.2 速度距離模式213.3 車載設備控制模式213.3.1 完全監(jiān)控模式213.3.2 部分監(jiān)控模式（側線發(fā)車）223.3.3

9、 部分監(jiān)控模式（引導接車）233.3.4 目視行車模式233.3.5 調車模式243.3.6 隔離模式243.3.7 待機模式243.4 “機控”與“人控”優(yōu)先253.4.1 “機控”優(yōu)先控車模式253.4.2 “人控”優(yōu)先控車模式263.5 CTCS 級間轉換27第 4 章常見的故障及處理的辦法。284.1 CTCS-2 級系統(tǒng)運用的可靠性影響因素分析284.2 影響系統(tǒng)運用可靠性的因素分類294.2.1 人的不安全因素294.2.2 機(設備)的不安全因素304.2.3 管理中的不安全的因素304.2.4 環(huán)境的不安全的因素30第 5 章提高列控系統(tǒng)運用可靠性的措施325.1 提高列控硬件

10、設備的可靠性325.2 提高工作人員的作業(yè)水平335.3 加強管理制度的制定及實施工作345.4 改善內部作業(yè)環(huán)境、提高對外部環(huán)境的應對能力34致謝35參考文獻36華東交通大學理工學院畢業(yè)設計第 1 章CTCS 列控系統(tǒng)概述與發(fā)展1.1 CTCS 列控系統(tǒng)簡介列控系統(tǒng)是列車運行控制系統(tǒng)的簡稱，它是根據鐵路線路列車運行情況對列車運行的速度和制動方式等進行監(jiān)督和調控的技術設備。它包括車載設備子系統(tǒng)和地面設備子系統(tǒng)，地面設備子系統(tǒng)主要完成對速度和線路信息的傳遞，而車載設備子系統(tǒng)完成對這些信息的接收處理，形成速度控制的數據，實時監(jiān)控列車速度，當列車速度超過限制速度時將進行有效的制動控制，以保證列車在線

11、路中安全運行。由以下部分結構組合成了地面子系統(tǒng)：軌道電路、應答器、無線通信網絡（GSM-R）、列車控制中心（TCC）/無線閉塞中心（RBC）。其中 GSM-R 不屬于 CTCS 設備，但是重要組成部分。 應答器作用是一種傳輸設備，向車載子系統(tǒng)傳送報文信息。既能傳輸一定的信息， 同樣也能向連接軌旁單元傳送可變信息。 軌道電路擁有檢查軌道是否占用、始終沿軌道傳送地車消息模塊功能，則采取 UM 系列軌道電路或數字軌道電路。 無線通信網絡（GSM-R）架設于列車控制中心和車載子系統(tǒng)用于信息的雙向車地通信系統(tǒng)傳輸。列車控制中心為安全控制系統(tǒng)架于計算機系統(tǒng)安全中，工作時據外界地面信息傳輸或地面子系統(tǒng)信息，

12、例如在聯(lián)鎖狀態(tài)、列車軌道占用時等發(fā)生列車行車命令許可，同時利用車地信息傳輸系統(tǒng)傳送給車載子系統(tǒng)，保障列車控制中心內管轄的列車運作行駛安全。由一下各部分模塊構成車載子系統(tǒng)：CTCS 車載設備、無線系統(tǒng)車載模塊。 CTCS 車載設備為安全控制系統(tǒng)架設于計算機系統(tǒng)安全中，利用與內外界地面子系統(tǒng)相互傳輸信息以控制列車運作，保障安全。 無線系統(tǒng)車載模塊通過利用雙向信息互換，來達到車載子系統(tǒng)和列車控制中心雙方面信息成功傳輸。 TDCS 是鐵路管理調度信息用來指揮的系統(tǒng)，主要功能模塊目標為：管理調整指揮信息的記載、整理、核對列車車次號、報點自動化、正晚點時間統(tǒng)計、自動繪制運行圖、調度計劃及下達命令、行車日志

13、自動生成等功能。換句話來說，以前由列車行車工作人員，如車站值班員等在工作期間要完成記錄的行車筆記現可由 TDCS 自動完成。 XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析圖 1-1 CTCS-2 級列控系統(tǒng)總體結構參考歐洲 ETCS 規(guī)范，中國逐步形成了自己的 CTCS（Chinese Train Control System）標準體系。現在要深入的研究 CTCS 并根據我國實際國情、規(guī)范吸收使用 CTCS， 據此加深靈活應用創(chuàng)新技術是我們要探究的課題。運輸業(yè)特別是鐵路系屬于我國國民經濟的主體大動脈，是要高速發(fā)展經濟與中國特色社會先驅支柱，是大眾社會人民的基本設施，我國很重視國民經濟，然而作為

14、發(fā)展國民經濟，鐵路運輸部門是一個很重要部門，我國很多要運輸的國民經濟各種物資都是由此部門負擔著重任，由此可見此舉會對我國特色社會主義建設工程事業(yè)的發(fā)展起到較為舉足輕重的作用。根據目前國民在運輸行業(yè)對著鐵路有著很大的要求，在進入二十一世紀階段后，我國鐵路部門在建設各項工作中有著驕人的巨大成績，比如說鐵路部門專治于客運專線的建設和高速鐵路的架設開運。根據當前大發(fā)展的大要求環(huán)境下，為滿足鐵運專線的運輸、客運專線的惠民、高速鐵路發(fā)展的安全保證等需求，鐵道部有關部門研制成功了“CTCS 系統(tǒng)”（即：鐵路列車控制系統(tǒng)，是 Chinese Train Control System 的縮寫“CTCS”） 1.

15、2 CTCS 列控系統(tǒng)發(fā)展簡介隨著高節(jié)奏的生活列車行運速度不斷提升，以往光是靠地面?zhèn)鬏斝熊囍噶畹刃盘栆巡蛔銇肀Ｕ狭熊囋谛旭傊械陌踩珕栴}，所以據技術的推進，目前對列車行運運用控制則由車載信號設備來完成，在行車安全保障中 ATP 已成為不可缺少的重要技術裝備。歐洲早期的鐵路列車運行受于控制的系統(tǒng)種類很多，而且世界上各個國家實行的信 號控制制度相對來說較為復雜，設備大部分不相互兼容。因為各種列車在行運控制中的 信息制度不相互兼容等問題，為有效解決各種列車控制系統(tǒng)之間的兼容性問題，歐洲鐵 路運輸相關責任部長會議于 1982 年 12 月做出決定，就歐洲大陸鐵路問題尋找解決方案，華東交通大學理工學院畢業(yè)

16、設計來解決各大陸互聯(lián)互通中的技術問題。保障歐洲鐵路在高速行駛中實現網內跨線行運、運行中與跨越國界，并達到行車安全。 鄭武線采取新技術引進來思想于 80 年代末期引進了法國 U-T 系統(tǒng)，于是中國開始使用裝配了 ATP 系統(tǒng)，從此之后 ATP 在中國的發(fā)展開拓了思路，但是在使用中有較多的因素等未能在預期中達到使用目的，但在本國為日后的工作研發(fā)，開拓了其研發(fā)工作。中國鐵道科學院于 1995 年研發(fā)開展了 LSK 分級速度控制系統(tǒng)，并在 95 年于廣深線行運 160200km/h 的列車上投入使用，試用狀況報告良好。1998 年在京九線進行了由北方交大研發(fā)開展的 LCF 模式曲線超速防護系統(tǒng)控制試驗

17、，可是并沒有取得推廣應用?？墒谴藭r獲得推廣人們普及的是在既有線，“既有機車信號+運行監(jiān)控裝置”的控車模式。 因為此控車模式可以與機車司機的管理聯(lián)系緊密，在“兩冒一超”列車運行中起到了關 鍵作用，所以在機車相關部門中受到普遍歡迎。 可以它的缺點也是顯而易見的，信息源頭和非系統(tǒng)化設計不是安全穩(wěn)定的，因而會使控制系統(tǒng)在穩(wěn)定上與安全上并不是很可靠， 不符合系統(tǒng)故障安全原則，需要改造和升級。歐洲鐵路快速發(fā)展，隨之而來的是歐盟各國都面臨著如何處理列車運行中實現 ATP 的跨國兼容問題。據此，為了解決此問題歐洲各個鐵路信號公司于 20 世紀 90 年代中期， 經歷幾年，共同規(guī)范了 ETCS 技術制度。日前，

18、歐盟各國鐵路實施強制規(guī)范，使 ETCS 已通過歐盟立法，完成各制度設立。并在裝備形式上主要分為 ETCS 一、二、三級。 在此 其中對 ETCS 的研討中，可以在其中獲得以下幾點啟示。2001 年歐盟通過立法形式確定 ETCS（European Train Control System）為強制性技術規(guī)范。規(guī)范設立 ETCS 的最主要的目的是互相通用、成本有所下降、開拓市場、提高了安全防護，歐洲在各主要列車控制系統(tǒng)模塊上進行了規(guī)范設，完成了一種較為完整的互聯(lián)互通的接口。在歐洲同盟各國鐵路公司和商戶供貨商中認知使用中 ETCS 系統(tǒng)目前已經較為嫻熟，得到了他們廣泛的認知認可。 中國城市化迅猛發(fā)展，

19、然而我國人口基數大、人員居住密集，資源有限。鐵路行業(yè)目前一直處于發(fā)展的道路中，在鐵路運輸量和運作能中始終有著較為明顯的矛盾。時至今日國民經濟發(fā)展的高速提升始終要依靠著鐵路運輸，但是在我國國民經濟發(fā)展中鐵路運輸仍是的一個單薄環(huán)節(jié)。根據此鐵路部門為使鐵路上的運輸壓力得到緩解降低，在此實施了先后六次大提速。 同時同步，快速發(fā)展的高速鐵路，信號系統(tǒng)為鐵路的中樞神經，相應的對信號控制系統(tǒng)提出了新的高標準要求?？墒怯捎谖覈F路中有著較多歷史及技術等遺留問題等原因，在中國鐵路存在各式各樣的信號系統(tǒng)，對了運輸有著較為嚴重的影響。所以，統(tǒng)一信號技術標準迫在眉睫，鐵路信號系統(tǒng)應需要建立統(tǒng)一的技術標準，明確發(fā)展方向

20、、研發(fā)標準、確立數字化、網絡化、智能化、一體化等高新技術，尤其是國產高速鐵路列車運行制定嚴格的信息化標準控制系統(tǒng)刻不容緩。針對現狀實現高鐵戰(zhàn)略，鐵道部相關部門組織相關專家開始制定符合我國國情的中國列車控制系統(tǒng) CTCS（Chinese Train Control System）。 XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析在系統(tǒng)配置中根據在 CTCS 技術規(guī)范分功能劃分，可以將 CTCS 可劃分為 5 級。為達到架設高速鐵路與客運專線建設目標，利用對 ETCS 標準化的學習、理解、運用，實際應用到列車 CTCS-2 級列車運營行駛經驗中，結合控制系統(tǒng)的建設總結，構建我國擁有自主知識產權的 C

21、TCS-3 級列控系統(tǒng)標準。在我國鐵路中現代化裝配和鐵路技術體系化核心組裝部分中，CTCS-3 級列車運行控制系統(tǒng)是重要的基于 GSM-R 無線通信的技術裝備，是保障行駛高速列車運行高速、性能高效、安全可靠的重要技術之一。 在研究調查論證與相關專家實際研討，對借鑒歐洲發(fā)展 ETCS 技術成果的分析中，我們可以在合理的學習他們的成功經驗，適合的對 CTCS 規(guī)劃作出一定的研究規(guī)劃。針對我國未來鐵路事業(yè)的發(fā)展，在考慮別人成功經驗中，對發(fā)展 CTCS 技術同時要兼顧到現有設備的現狀，也要有自己我們隊未來的規(guī)劃考慮，減少對人力物力的不合理浪費和制式的紊亂。華東交通大學理工學院畢業(yè)設計第 2 章CTCS

22、 的功能和系統(tǒng)結構2.1 中國列控 CTCS 系統(tǒng)CTCS 是以分級形式保證不同線路運輸安全的列車控制系統(tǒng)，CTCS 是借鑒歐洲 ETCS 系統(tǒng)分級標準，并從我國鐵路運營的實際情況而發(fā)展起來的。將列控系統(tǒng)按功能戈 d 分為五級，分別為 CTCS-0, CTCS-1, CTCS-2, CTCS-3 , CTCS-4 級，不僅能夠滿足我國既有線鐵路的需要，且也能滿足高速鐵路發(fā)展的需求，如表 所示。表 2-1 CTCS 系統(tǒng)分級比對技術內容CTCS-0CTCS-1CTCS-2CTCS-0CTCS4完整性檢查軌道電路列車自身信息傳輸方式自動閉塞車載感應接收列車定位測速測距應答器進路存儲數據存儲數據+應

23、答器應答器應答器+RBCRBC線路、限速、過分相應答器應答器+RBCRBC移動授權自動閉塞自動閉塞軌道電路軌道電路+RBCRBC通信方向地車地車地車地車車地地車車地傳輸通道軌道電路軌道電路+應答器軌道電路+應答器軌道電路+應答器+RBC應答器+RBC速度模式分級式分級式連續(xù)式目標速度距離連續(xù)式目標速度距離移動閉塞CTCS 系統(tǒng)的主要功能有：1) 安全防護。在出現任何情況的時候，都要保證列車按行車許可運行，防止列車超速運行。2) 人機界面。在機車提供給人員必要的信息、數據輸入及操作裝置。3) 檢測功能。具有開機自檢和動態(tài)檢測功能；關鍵數據和動作的記錄功能。4) 可靠性和安全性。按照故障導向安全側

24、來進行系統(tǒng)的設計；采用冗余結構。XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析2.2 CTCS-2 級列控系統(tǒng)各部分結構及功能2.2.1 CTCS-2 級列控系統(tǒng)總體結構CTCS-2 級列控系統(tǒng)是基于軌道電路和點式應答器的，根據軌道電路和點式應答器信息對列車運行進行控制，并采用目標一距離曲線對列車運行進行監(jiān)督，保證列車安全運行的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由地面設備子系統(tǒng)和車載設備子系統(tǒng)等構成。其總體結構如圖 所示。圖 2-1 CTCS-2 級系統(tǒng)結構圖2.2.2 CTCS-2 級列控系統(tǒng)的功能結構分析由圖 3.2 可以看出地面子系統(tǒng)包括車站列控中心、LEU(Lineside Electronic U 你

25、it，地面電子單元)、點式應答器、ZPW-2000(UM)系列軌道電路等。（1）列控中心列控中心適用于客運專線的聯(lián)鎖車站、中繼站或無岔站，列控中心與 ZPW-2000 系列軌道電路、車站聯(lián)鎖、臨時限速服務器、相鄰列控中心、地面電子單元、集中監(jiān)測都有 通信配置接口。列控中心的硬件結構由 A 系和 B 系組成。在設備正常時，一系工作，另一系備用。機采用二乘二取二可靠性和安全性冗余結構。列控中心主要由列控中心主機、維護終端和電源部分組成。列控中心的主要功能有： 控制對軌道電路編碼、控制對應答器報文、控制區(qū)間信號機、控制區(qū)間運行方向及閉塞等，在此上功能的模塊中會有所重 復影響，因此分析功能故障的時候，

26、會在選擇控制的兩個核心模塊來闡述開展：軌道電 路編碼控制和應答器報文的控制。各部件途徑與列控中心結構如表所示。華東交通大學理工學院畢業(yè)設計表 1-2 列控中心結構及部件功能一覽表序號單元名稱主要用途1電源單元提供列控中心內部冗余直流供電電源2維修終端提供列控中心的維修診斷、故障狀態(tài)記錄，與集中報警系統(tǒng)通信功能3采集驅動單元提供開關量的狀態(tài)采集驅動功能4LEU 通信接口單元提供列控中心對 LEU 等外部設備的通信接口功能5軌道電路通信接口單元提供列控中心對軌道電路的通信接口功能6主機單元提供列控中心的數據通信、邏輯運算和輸出控制功能7主備機切換單元提供手動切換主備機及狀態(tài)顯示功能8以太網交換機提

27、供列控中心站間通信9LEU 電子單元提供列控中心報文的輸出驅動及狀態(tài)檢測功能10LEU 切換單元提供自動切換 LEU 輸出功能（2） LEULEU 實現相連是利用串行通信接口與列控中心設備相通，向車載設備發(fā)送可變信息功能的實現依賴于列控中心向有源應答器發(fā)送實時有效的信息報文。LEU 構成模塊主要由發(fā)碼主備板、電源板、功放板，選擇采用二乘二取二冗余模式。（3）應答器設備無源應答器和有源應答器構成了地面應答器設備。無源應答器內部存儲有著固定信息而不依靠連接外部電源，其向車載設備循環(huán)發(fā)送固定報文主要依靠于列車經過無源應答器上方時，無源應答器由車載應答器天線激活， 實現列車的精準定位。在一定范圍內的線

28、路參數、自動過分相、級間轉換等信息提供給列控系統(tǒng)。有源應答器除此之外可接收 LEL中的數據向車載提供線路參數信息及臨時限速信息相對于具備有無源應答器的全部功能。它可實時發(fā)送 LEU 傳送的數據報文依靠與 LEL 通過專門電纜連接來實現。（4） zpw-2000A 軌道電路采用 ZPW-2000A 系列軌道電路向列車發(fā)送允許移動控制信息來實現軌道占用和列車完整性檢測。發(fā)送器、接收器、通信接口板、衰耗器、調諧匹配單元、空心線圈、匹配變壓器等構成組裝了軌道電路。ZPW-2000A 各部件用途和軌道電路結構如表 所示。表 2-3 ZPW-200 軌道電路結構及部件功能一覽表序號單元名稱主要用途1發(fā)送器

29、軌道電路信號發(fā)送2接收器軌道電路信號接收3電纜模擬網絡雷電防護、補償電纜長度XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析4調諧單元連接發(fā)送器與接收器5空心線圈用來平衡兩根鋼軌間的不平衡牽引回流6匹配變壓器實現軌道和電纜的阻抗匹配7補償電容為了抵消鋼軌的感性，保證軌道電路的傳輸距離和機車信號的可靠工作，分段加補償電容車載子系統(tǒng)主要由 VC(Vital Computer，安全計算機)、BTM(Balise TransmissionModule，應答器信息接收模塊)、STM(Specific Transmission Module，軌道電路信息接收模塊)、TIU(Train Interface Un

30、it，列車接口單元)、DRU(Data Record Unit，運行記錄單元)、DMI(Driver Machine Interface Unit，人機界面)、速度傳感器、軌道電路信息接收天線、應答器信息接收天線等部件組成。（5） VCVC 是自動生成制動模式曲線依靠各個模塊所采集的線路和速度信息來繪制，是最重要的設備在整個車載子系統(tǒng)。列車安全運行保障是由列車運行速度超過制動曲線時制動提供。VC 采用冗余結構由 VC 1, VC2 雙系統(tǒng)組成整體，分為二乘二取二，在其整體正常工作中，即使某一系統(tǒng)出現故障都可以正常進行。相同的功能兩個 CPU 組成每一個系統(tǒng)。用于接收速度傳感器、軌道電路信息的

31、OPRS-6A 板、用于接收應答器和 DMI 信息的 FSCS- 6A 板、故障一安全信號輸出電路、車體信息采集板、PCB 轉換板、電源等模塊構成了VC。（6） BTM 及天線利用 BTM 天線接收應答器報文并將其信息傳輸給安全計算機來完成應答器信息接收模塊，安全計算機生成制動模式曲線中由安全計算機提供正確的線路信息。包括有數據有線路參數信息、進路信息、臨時限速信息及級間切換等。在應答器信息的錯誤校對中，據 BTM 的結構為二取二結構完成，。傳送地面電信號給 BTM 模塊依靠 BTM 天線安裝在列車頭部，車體底部的橫向中心線上的基本模式實現。BTM 所包含電路板及電路板的作用如表所示。表 2-

32、4 BTM 所包含電路板及其功能表序號單元名稱 主要用途1電源板將 DC110V 轉換為 BTM 工作所需要的 DC24V ,DCSV 以及DC3.3V2發(fā)送器產生 27.095Hz 的能量信號并經由天線電纜傳送給電纜；接收天線從地面應答器接收到的 FSK 信號并將該信號傳送給接收器；產生 BTM 主機工作所需的時鐘信號3接收器在特殊情況下，如天線切換或系統(tǒng)自檢時，控制發(fā)送端的工作；接受由發(fā)送器傳過來的地面應答器 FSK 信號，并從該信號中解調出數字信號；將解調出的信號發(fā)送給解碼板； BTM主機工作狀態(tài)的指示華東交通大學理工學院畢業(yè)設計4解碼板對接收到的應答器報文進行解碼處理，并判斷報文的有效

33、性5通信板通過接口與列車控制計算機通信二接受 VC 發(fā)送的查詢命令；發(fā)送有效的應答器報文或系統(tǒng)狀態(tài)信息在 VC 計算機； 系統(tǒng)診斷、檢測功能依賴于診斷和檢測接口實現。（6） STM 及天線STM 結構是二乘二取二，用于接收軌道電路信息依靠每個 STM 與一個安全計算機配合實施完全工作獨立的運作，并通過模擬量輸入板傳輸給解碼板，解碼板進行解調后通過 VC1, VC2 進行發(fā)送。BTM 所包含電路板及電路板的作用如表 所示。表 2-5 STM 模塊包含的電路板及電路板的作用序號電路板名稱主要用途1電源板用于板卡的供電2解碼板與 VC 通信用來解讀軌道電路關于 STM 天線的信息3模擬量輸入與 VC

34、 的通信接口用來對來自 STM 天線的軌道電路信號分配給解碼板4記錄板記錄 STM 的動作狀態(tài)、故障信息等在 CF 卡中5測試板輸出軌道電路的載頻信息，對 STM 天線進行檢測（7） TIU “或”操作的制動指令是 TIU 對車載 vc 各個系統(tǒng)的進行實施，并輸出。TIU 單元各電路板名稱及作用如表 所示。表 2-6 TIU 單元各電路板的名稱及作用序號單元名稱主要用途1RLYB-15A安裝車載設備制動指令的最終輸出繼電器2RLYB-17A安裝輸入車體的 DC110V 所用的繼電器3RLYB-18A安裝檢測系統(tǒng)故障繼電器4RLYB-19A安裝備用繼電器和定時器電路5RLYB-20A安裝車載設備

35、制動指令的最終輸出繼電器6RLYB-21 A安裝 LKJ 的接口繼電器 兩個 VC 系統(tǒng)的輸出集中管理是由于來自 TIU 進行實施的，為防止使整體動作不正常， 倘若 VC 單系出現故障，將隔離故障系達到工作正常。 （8） DRU行車及系統(tǒng)自身運行情況的信息可由 DRU 模塊記載在 PCMCIA 卡上，列車子系統(tǒng)的動作、狀態(tài)、司機操作等信息包含在其中。對設備的運行狀況進行分析是通過數據由相關讀卡器下載到地面分析管理計算機中進行的， DRU 電路板名稱及作用如表 3.6 所示。XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析表 2-7 DRU 單元各電路的名稱及作用序號單元名稱主要用途1PCR8-1A

36、在 PC 卡上記錄列控車載設備的動作狀態(tài)和故障信息2FSCB-6A接受應答器報文信息通過 BTM 進行通信完成，；與DMI 進行通信；生成模式數據3BUFB-4B采集來自 TIU 的繼電器節(jié)點的信號；采集風扇的故障信號4QXC8-1A用于和外部連接的 PCB 轉接板5QXCB-2A用于和外部連接的 PCB 轉接板6QXCB-3A用于和外界連接的 PCB 轉接板7EUR-E060BCI電源，輸入 DC110V，輸出 DCSV 和 DC24V（9） DMIDMI 安裝在駕駛臺上，在司機面前呈現出聲音和圖像來表示列控車載設備及列車運行狀態(tài)。顯示器、鍵盤、揚聲器、航空插座、電源板、主板、嵌入式 CUP

37、 構成了 DMI。各種圖形信息由顯示器提供； 司機操作及數據輸入由鍵盤進行； 語音提示由揚聲器向司機提供； A 系連接車載設備的 VC1 系，B 系連接車載設備的 VC2 系為兩系由航空插座連接車載設備電源，DM 所需的電壓則由電源板輸入的電壓轉換； 嵌入式 CPU 控制主板將其提供通信接口和采集接口鍵盤等各種連接通道，嵌入式 CPU 內部裝有嵌入式系統(tǒng)，控制 DMI 的中心。（10）速度傳感器磁電壓式速度傳感器是 200H 型車載設備所配備的，各軸轉速的計數由其完成，將數字信號轉變?yōu)榻涣黝l率實施對該信號輸出。，求解速度和距離需要 VC 對該頻率進行計數便可知道。華東交通大學理工學院畢業(yè)設計第

38、 3 章ATP 車載設備的技術條件和控車原理，ATP 是閉環(huán)高安全系統(tǒng)由車載設備和地面信號設備一同構成，車載設備的延伸性是由地面聯(lián)鎖發(fā)展的，實現了以車載設備為主的基本行車方法。故障安全的保障措施是各國鐵路在設計實施 ATP 設備過程中極其重要的一種技術條件，為使整個系統(tǒng)的高安全、高可靠得到保障，同步將技術改造實施進行更新與強化，由一個統(tǒng)一的系統(tǒng)把地面和車載設備有機性的結合在一起。發(fā)展 CTCS 的戰(zhàn)略目標是鐵道部在 2002 年初期立項時根據我們對 ETCS 技術規(guī)范進行研究的創(chuàng)立提出。 在適時的條件下“CTCS 技術規(guī)范總則”、“CTCS-2 技術條件”等等規(guī)范時的文件于 2004 年在鐵道

39、部發(fā)布。 其中將設備研究設立的強制性規(guī)范在各文件中進行了基本概念、目標、框架結構、分級和各級間的兼容關系以來描述 CTCS，強制性規(guī)范來系統(tǒng)設計、設備研制的 CTCS。CTCS 控車的原理主要包括以下幾個部分：速度控制模式、車載控制模式、車載設備操作方式、“機控”與“人控”優(yōu)先、CTCS 級間轉換3.1 車載設備簡圖CTCS2 級列控系統(tǒng)主要設備、車載設備、車站列控中心、應答器、軌道電路，示意如圖 圖 3-1 動車組 ATP 車載設備示意圖XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析3.1.1 車載設備組成圖 3-2 車載設備組成圖圖 3-2 車載設備組成模塊圖車載設備基本要求，總體結構采用硬

40、件冗余結構，關鍵設備均采用雙套，核心設備采 22 取 2 結構 ATP 車載設備要在動車組的兩端進行一套獨立的安裝設備。 可使設備在其安全等級中上升到 SIL4 級，用來提高安全性和可用性。華東交通大學理工學院畢業(yè)設計3.2 速度距離模式圖 3-3 列車速度控制模式示意圖一種控制曲線名為一次制動模式速度控制曲，也稱線目標距離（Distance to go） 控制曲線。在列車行車行駛許可、鐵路線路參數、對綜合信息的列車行運處理等可以由列控系統(tǒng)車載設備生成目標距離模式曲線來監(jiān)控列車安全運行。應答器提供的信息包括：線路長度（以閉塞分區(qū)為單位提供）；線路坡度； 線路固定限速；臨時限速；列車定位等信息3

41、.3 車載設備控制模式本控制模式包括部分監(jiān)控模式 、調車模式 、完全監(jiān)控模式、待機模式、目視行車模式、隔離模式組成了車載設備控制模式3.3.1 完全監(jiān)控模式圖 3-4 完全監(jiān)控下列車速度示意圖XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析基本數據（應答器信息、軌道電路信息、列車數據）是使具備列控車載設備時需要收集的，保障目標距離模式曲線由 ATP 車載設備生成完善，控制列車安全運行是通過顯示列車允許速度、DMI 顯示列車運行速度、目標速度和目標距離等來完成。 列車反向運行，采用自動站間閉塞，ATP 車載設備采用完全監(jiān)控模式，目標距離通過應答器提供部分監(jiān)控模式（應答器丟失）。圖 3-5 應答器故障

42、下列車速度控制示意圖常用制動在 ATP 車載設備中查詢?yōu)橛|發(fā)末端前的線路數據來防止應答器連續(xù)兩組及以上的線路數據丟失，行駛列車在運行速度低于 120km/h 之后，司機會得到允許緩解提示，機車司機在緩解之后，最不利于相對任務條件的 ATP 車載設備會根據線路來，產生列車監(jiān)控速率曲線（最高限制速度 120km/h）生成完善，控制列車運行。3.3.2 部分監(jiān)控模式（側線發(fā)車）圖 3-6 部分監(jiān)控（側線發(fā)車）下列車速度控制示意圖側線發(fā)車，是為了控制列車行運中安全行動，保持形成在一定的限制速度（至出站口），股道軌道電路信息（根據道岔限速發(fā)送 UU 碼或 UUS 碼）會在 ATP 車載設備上接收完成。華

43、東交通大學理工學院畢業(yè)設計3.3.3 部分監(jiān)控模式（引導接車）圖 3-7 部分監(jiān)控模式（引導接車）列車速度控制示意圖引導接車，是為了行使形成其為某一固定限制速度并保持，監(jiān)控列車運行是由 ATP車載設備收到接近區(qū)段的軌道電路信息（HB 碼）實施監(jiān)控運行。3.3.4 目視行車模式因有其他原因會導致行車列車在禁止信號前停車后，亦或是地面上的信號設備出現故障等，列控車載設備特殊操作由機車司機進行操作后，但是在此之前要辦理行車相關管理辦法和有關要進行的手續(xù)，由列控車載設備生成固定限制速度為 20km/h 的速度模式， 監(jiān)控列車運行。 可是發(fā)生在此種情景下，是因為車載設備會只是擔任起列車行運中的最高運行速

44、度的監(jiān)控，采取無距離監(jiān)督控制，可又由于行車許可不能由地面給出，所以只能由列車司機來進行保證。 ATP 監(jiān)控列車在行駛中的運行，安全問題是由司機來負責。每重復進行按鈕按壓是司機時刻要做的，否則設備在每運行一段距離（100-200m）或一段時間制動停車。XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析圖 3-8 目視行車模式列車速度控制示意圖3.3.5 調車模式圖 3-8 調車模式列車速度控制示意圖監(jiān)控模式在運作卻不能完全實現相關功能模塊，是由于無軌道電路信息的原因，所以要在調車模式中轉換為車載設備接收司機的操作的，在進行站內調車作業(yè)進行，生成固定限速為 40km/h（牽引運行時）或 30km/h（推

45、進運行時）限速曲線，列車的最高運行速度只是由車載設備來監(jiān)督控制解決，監(jiān)督無距離，司機時刻要保證行車在運行中的安全問題。3.3.6 隔離模式圖 3-9 隔離模式列車速度控制示意圖隔離模式的進入要求停用車載設備相關控制功能，經過司機進行相關操作，來解決列車觸發(fā)制動停車后，因車載設備發(fā)生故障缺因而無法繼續(xù)完成監(jiān)控功能的問題。 3.3.7 待機模式ATP 上電時，直接進入該模式。在該模式下，各種采集信息集中在設備中的進行，其華東交通大學理工學院畢業(yè)設計中接收信息模塊要達到以下要求：應答器信息接收、軌道電路信息的接收、不產生控制輸出，ATP 設備的使用監(jiān)控中缺不會受到列車運行的影響。3.4 “機控”與“

46、人控”優(yōu)先 ATP 車載設備會有兩種相關聯(lián)的優(yōu)先使用原則，機器制動優(yōu)先（機控優(yōu)先）與司機制動優(yōu)先（人控優(yōu)先）兩種模式來進行設備制動。兩者主要區(qū)別：設備制動優(yōu)先由 ATP 車載設備控制列車自動減速和緩解（常用制動），但停車仍需司機對位。 當列控系統(tǒng)車載設備采用設備制動優(yōu)先工作模式時，在確保列車運行安全、滿足旅客舒適度的前提下，對列車制動與緩解的控制均由設備自動完成。根據需要司機可追加或實施更加強烈的制動控制。 當列控系統(tǒng)車載設備采用司機制動優(yōu)先工作模式時，設備應在不干擾司機正常駕駛的前提下，實時監(jiān)控列車安全運行。3.4.1 “機控”優(yōu)先控車模式圖 3-10 設備制動優(yōu)先模式列車控制示意圖XXX：

47、CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析3.4.2 “人控”優(yōu)先控車模式圖 3-11 司機制度優(yōu)先模式列車控制示意圖圖 3-12 司機制度優(yōu)先模式下 ATP 動作原理圖華東交通大學理工學院畢業(yè)設計3.5 CTCS 級間轉換圖 3-13 CTCS 級間轉換示意圖原則上在車站離去區(qū)段自動轉換（不應在進站信號機處轉換），司機應確認。保留手動轉換功能。 預告點、執(zhí)行點。 ATP 車載設備是通過以控車權的交接作為主要。 在一般的時候級間轉換，如果是制動被觸發(fā)，則要完成制動的相關作用。XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析第 4 章常見的故障及處理的辦法。4.1 CTCS-2 級系統(tǒng)運用的可靠性影響因素

48、分析CTCS2-200H 型 ATP 系統(tǒng)分別是由車載設備、信息傳輸設備、列車控制中心組建成了完整系統(tǒng)，“故障一安全”相關法則又是分別由這些較為單一的組件零件或是符合準則的子系統(tǒng)構成。行車運作列控系統(tǒng)進行時，其中某一個子系統(tǒng)有著失效亦或是有故障情況突發(fā)是都會將不穩(wěn)定威脅影響到安全行車，如是在特別是重要的一個子系統(tǒng)的設備中， 例如突發(fā)生故障在列控設備中極大的可能會在行車中造成不安全運營，帶來危險?；诜稀肮收弦话踩钡臏蕜t多個子系統(tǒng)構造成的 CTCS2-200H 型 ATP 系統(tǒng)可以看作為串聯(lián)系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)可以視作為單一串聯(lián)單元符合“故障一安全”準則，在整個系統(tǒng)中突發(fā)生故障影響到正常進行時

49、，則準則“故障一安全”發(fā)生故障，是因為失效的任何一個串聯(lián)單元影響到了正常運作。大多數不會突發(fā)事故的地方，往往是因為有著較高可靠性的列控系統(tǒng)發(fā)送不可靠的 事件。雖然列控系統(tǒng)相對可靠的，但實際的長期在復雜環(huán)境下運行，還是會發(fā)生影響機車運行安全的事故。例如，在濟南局管發(fā)生的“428 膠濟鐵路特別重大事故”，對社會造成重大，惡劣負面影響。事故的發(fā)生情況是在 2008 年 4 月 28 日凌晨，T195 次列車運行在一段臨時限速區(qū)段（該限速區(qū)段的限制時速為不超過 80km/h），該列車以 131km/h 的時速，大幅超過限制速度運行。這些不正當的操作，最終造成列車運行到曲線處的時候， 列車最終脫軌并且顛

50、覆。與此同時，事故帶來連環(huán)的惡性后果是，5034 次客車由對面行駛而來，與顛覆的 T195 列車發(fā)生碰撞，也發(fā)生顛覆。事故造成重大損失，影響惡劣。經過專家深入調查發(fā)現，造成本次事故的原因是綜合性的問題，其中一個重要因素就是列 車的超速運行，最終導致列車出軌。雖然列控系統(tǒng)的失效不是本次事故的直接原因，雖 然是因為人員操作失誤造成的不好的影響，才會導致列車超速而出軌。“428 膠濟鐵路特別重大事故”發(fā)生中，也有因為其中的列控系統(tǒng)的保護功能未能夠在列車運行時發(fā)揮、實現，透過該事件，足以可見 CTCS-2 級系統(tǒng)的安全可靠是不可能達到期許的 100%可靠度。事故是由多方面因素引起的。對于來說，雖然列控

51、系統(tǒng)在運行的過程中，具有極高可靠性，但系統(tǒng)的設計中是不存在 100%的可靠性，也就意味著列控系統(tǒng)中同樣存在一些不易發(fā)現的不安全因素。因此，尋找出這些潛在的影響列車運行的具體的不安全因素是非常有必要。CTCS-2 級系統(tǒng)運用過程中，發(fā)生的與其有關的事故以及本身的硬件故障，總結歸納的說，人、機、環(huán)境、管理四個大因素是其實質上的關鍵因素。實質上都以上四種因素華東交通大學理工學院畢業(yè)設計的單獨作用或由其兩者或多者共同發(fā)生作用造成的不良后果。4.2 影響系統(tǒng)運用可靠性的因素分類4.2.1 人的不安全因素CTCS-2 級列控系統(tǒng)的設計應用的時候，其基本的控制思路是“機控為主，人控為輔” 的一套控制策略。但

52、是，目前的科技水平，機器或設備終究無法擁有人類的判斷能力以 及智慧，因此 CTCS-2 級列控系統(tǒng)的“機控”是無法完全代替人在該系統(tǒng)中發(fā)生的作用。與此同時，一旦系統(tǒng)運行的過程中發(fā)生突發(fā)的狀況，系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)情況是不可避免的， 在該系統(tǒng)設計時未能涵蓋其處理能力情況下，設備無法主動處理、應對該情況，所以系 統(tǒng)中必不可缺少的由人工來排除突發(fā)情況。在 CTCS-2 級列控系統(tǒng)運行中，工作人員是該系統(tǒng)運行中最為重要的主體。工作人員對列控運行操作有：1) 運用、維護和檢修列控設備；2) 識別、發(fā)現并且及時排除設備中的故障；3) 對列控系統(tǒng)中發(fā)生的一些相關的因素進行及時處理。人員作為主體的同時，工作人員對于系

53、統(tǒng)的安全管理的過程中也作為一個客體，工作人員可以通過操作和監(jiān)控實現對系統(tǒng)的有關作業(yè)活動、過程。因為人的因素而造成的列車的行車不安全因素，通過歸納主要可以分成如下的三個方面：操作失誤檢測、維修失誤和人為破壞。鐵路內部工作人員造成的操作失誤檢測、維修失誤，以及工作人員和一些社會人員等所有與鐵路在內的任何人可能造成的優(yōu)異或者無意的破壞，都對鐵路運行有著重大的影響。（1）操作失誤操作失誤主要就是指作業(yè)人員在生產作業(yè)時的一些具體操作的失誤。例如，在列車運行的過程中，一旦列車的速度的自動控制功能突然失效的情況下，列車司機可以一句列車的載設備上的與速度控制有關的界面上顯示的要求達到的控制速度手動進行控制列車

54、的行駛速度，自行確定停車點防護。進一步突發(fā)的情況下，在列車的車載設備上的人機界面也發(fā)生不可預見的故障時，界面上不能顯示列車的控制速度的情況下，列車司機可以依據機車上的其他有關信息對操作控制機車的速度，安全行駛。如果列車的時間因為疏忽，未能在列車發(fā)生故障情況下及時控制操作機車，就有可能造成機車的不安全行駛。（2）檢測和維修失誤檢測和維修失誤是指檢修人員在檢修列控設備的操作過程中，或是因為檢修人員自身的檢修水平，或因檢修人員未能認真工作，甚至是因為管理上的漏洞造成設備的錯檢或漏檢等原因，引起設備未能及時維修設備中存在的故障。這些故障的存在，都是造成列車不安全行駛的原因，或者造成列車行駛的低效率。XXX：CTCS-2 級列控系統(tǒng)常見故障分析（3）人為破壞人為破壞是指一些人員因為個人原因對列控設備故意破壞。其中常見的原因有偷盜團伙為了經濟利益而破壞偷盜鐵路設備；也存在鐵路員工因為個人在工作中的不順利而為了泄憤故意破壞鐵路設備。4.2.2 機(設備)的不安全因素“機控”是一套列控系統(tǒng)當中最為重要的控制部分，所以列控系統(tǒng)當中，要求列控設備具有非常高的可靠性。在實際應用中，可以說列控設備已經實現非常低的故障率， 但是問題存在于，列控設備在運行的過程中，系統(tǒng)過大的對依賴于設備性的可靠運行， 所以造成