列车运行控制系统.pdf

列车运行控制系统第一节概述一、发展历程随着铁路运输的任务越来越重,列车运行速度越来越高,保证运 输安全的问题也越来越突出。完全靠人工瞭望、人工驾驶列车已经不 能保证行车安全了,即使装备了机车信号和自动停车装置,也只能在 列车一般速度运行条件下保证安全无法实现高速列车的安全保证,因 为它们不能完成防止超速行车和冒进信号的现象。因此,需要研究列 车运行控制系统,实现对列车间隔和速度的自动控制,进步提高运 输效率,保证行车安全。要实现上述目标,不是简单的设备改进可以完成的,需要解决许 多关键技术问题,例如:车一地之间大容量、实时、可靠信息传输,列车定位,列车精确、安全控制等。需要车载设备、轨旁设备、车站 控制、调度指挥、通信传输等系统良好的配合才能实现,如果把前面 讨论的系统称为传统铁路信号系统,那么,以现代列车运行控制技术 为核心的信号系统可以称为现代铁路信号系统。现代信息技术的迅速发展,对铁路信号技术产生了重要影响,为 形成现代铁路信号系统提供了条件。列车运行自动控制系统（简称列 控系统）是计算机、通信、控制等信息技术与信号技术的一个高水平 集成与融合的产物。列车运行控制系统定义:由列控中心、闭塞设备、地面信号设备、地 车信息传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列车运行速度保 证行车安全和提高运输能力的控制系统。功能:1.线路的空闲状态检测;2.列车完整性检测3.列车运行授权;4.指示列车安全运行速度;5.监控列车安全运行、列控系统分类西方发达国家在列控系统研究方面已有较长发展历史,比较成 功的列控系统主要有:日本新干线ATC系统,法国TGV铁路和韩国高 速铁路的TVM300及TVM430系统,德国及西班牙铁路采用的ZB系统,及瑞典铁路的EBICA900系统等。上述列车控制系统都具有自己的特 点、不同的技术条件和适应范围,因此,列控系统可以分成许多类型。(1)按照地车信息传输方式分类:连续式列控系统,如:德国LZB系统、法国TVM系统、日本数 字ATC系统。连续式列控系统的车载设备可连续接收到地面列控设备的车一地 通信信息,是列控技术应用及发展的主流。采用连续式列车速度控制的日本新干线列车追踪间隔为5 min,法国TGV北部线区间能力甚至达到3 mino连续式列控系统可细分为 阶梯速度控制方式和曲线速度控制方式。点式列控系统,如:瑞典EBICAB系统。点式列控系统接收地面信息不连续,但对列车运行与司机操纵的 监督并不间断,因此也有很好的安全防护效能。点连式列车运行控制系统,如:CTCS2级,轨道电路完成 列车占用检测及完整性检查,连续向列车传送控制信息。点式信息设 备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息。(2)控制模式分,分为两种类型:阶梯控制方式出口速度检查方式,如:法国TVM300系统入口速度检查方式,如:日本新干线传统ATC系统速度距离模式曲线控制方式速度距离模式,如:德国LZB系统,日本新干线数字ATC系统(3)按照人机关系来分类,分为两种类型：设备优先控制的方式。如:日本新干线ATC系统。司机优先控制方式,如:法国TVM300/430系统、德国LZB系 统(4)按照闭塞方式：固定闭塞、移动闭塞(5)按照功能、人机分工和自动化程度分：列车自动停车(Automatic Train Stop简称ATS)系统;列车 超速防护(Automatic Train Protection简称ATP)系统;列车自 动控制(Automatic Train Contro!简称ATC)系统;列车自动运行(Automatic Train Operation 简称 ATO)系统。ATS。ATS是种只在停车信号(红灯)前实施列车速度控制 的装置,是在非速差式信号体系下的产物,属于列车速度控制的初级 阶段。国外多种ATS系统补充了简单的速度监督功能,这种系统设备 简单,历史悠久,在我国及世界各国铁路至今广泛采用。ATP。ATP是随着速差式信号体系的建立而产生的,列车正常 运行由司机控制,只在司机疏忽或失去控制能力且列车出现超速时设 备起作用,并以最大常用制动或紧急制动方式,强迫列车减速或停 车。当列车速度已降至或到达限速要求,由司机判定和操作制动缓解。系统要求符合故障一安全原则。这是种以人（司机）控为主的列车 运行安全系统,在欧洲高速铁路上普遍采用。ATC（又称列车自动减速系统）。当列车运行超过限制速度时,系统自动实施常用制动,使列车降至低于限制速度的一定值后,制动 自动缓解,列车继续运行。这是种设备优先的列车运行安全控制系 统,司机一部分操作由设备代替,但列车运行的正常调速仍由司机操 作,系统同样要求故障一安全原则。这种方式很适合于动车组,日本 新干线高速铁路采取这种方式。ATO（又称列车自动驾驶系统）。按系统预先输入的程序,保证 列车运行图的要求,由设备代替司机进行列车运行的加速、减速或定 点停车的速度调整。一般情况下,司机除对列车启动操作外,只对设 备的动作进行监督,它属于种非安全系统,一般叠加在ATC或ATP,列车运行的安全防护由后者承担。这样的系统已在地下铁道种较 广泛采用,在地面铁路干线上,由于运输情况复杂,目前很少采用。二、列控系统的关键技术I、列车测速与列车定位要实现列车间隔与速度的安全控制,首先要及时获取列车运 行的速度与列车目前的位置,因此列车的测速与定位是列控系统 的关键技术之一,测速和定位的精度从根本上制约着列车运行自 动控制系统的控制精度,测速测距的精度太低,不仅会增加行车 的不安全因素,而且会造成系统预留的安全防护距离过大,从而 影响运输效率。一）、列车测速方法目前存在多种列车测速方式,根据速度信息获取的来源,我 们可以把测速方式分成两大类,类是利用轮轴旋转信息获取列 车速度的测速方法，另类是利用无线方式直接检测列车的速度 的测速方法。1.轮轴旋转测速方法1）测速电机方式测速电机包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在 机车轮轴上,随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动,带动齿轮 切割磁力线,在线圈上产生感生电动势,其频率与列车速度（齿轮的 转速）成正比。这样列车的速度信息就包含在感应电动势的频率特征 里。经过频率电压变化后,把列车实际运行的速度变换为电压值,通过测量电压的幅度得到速度值。2）脉冲转速传感器方式如图6-2,脉冲转速传感器安装在轮轴上,轮轴每转动一周,传感器 输出定数目的脉冲,这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出 脉冲经过隔离和整形后,直接输入到微处理器进行频率测量并换算成 速度和走行距离。轮轴脉冲转速传感器测速基本公式为:V=7T D n/3.6式（8-1）其中:JI=3.1416；D为车轮直径n为车轮转速图8-1脉冲转速原理图图8-2脉冲转速传感器安装图测速电机方式以模拟技术为基础,存在不可避免的缺陷,影响 了测试精度,正处于被逐步淘汰的过程中,轮轴脉冲转速传感器方式 将成为作为主流产品。由于列车在运行过程中存在空转、滑行现象,所以,以轮轴旋转推算速度不可避免的会产生误差,随着卫星测速、雷达测速等无线技术的发展和应用,人们又提出应用无线技术直接检 测车体速度的方法。无线测速方法逐步受到重视。成为未来列车测速 的首选方式。2.无线测速方式无线测速定位方式抛开轮轴旋转产生的速度信息,利用外加信号 直接测量车体的速度和位置,因此又称为外部信号法。目前提出的有 雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这类方法不由轮旋转获得信 息,因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的误差,但精度受到无 线电波的传播特性等素的影响。这一类方法包括雷达测速方式、GPS 测速定位方式等。1）雷达测速方式雷达测速是利用多普勒效应原理实现的。向移动体上发射一定 频率的电磁波,反射波与入射波之间会产生频差,这个频差与移动体 的速度成正比,这就是多普勒效应。在机车上安装雷达,它始终向轨 面发射电磁波,由于机车和轨面之间有相对运动,因此在发射波和反 射波之间产生频差,通过测量频差可以计算出机车的运行速度,并累 计求出走行距离。图8-3多普勒雷达安装示意图2）GPS测速定位方式GPS（全球定位系统）是美军?0年代在子午仪（Transit）系统 上发展起来的全球性卫星导航系统,它是目前技术上最成熟且已真正 实用的种卫星导航和定位系统,能在全球范围内,在任意时刻、任 意气候条件下为用户提供连续不断的高精度的三维位置、速度和时间 信息。图8-4 GPS定位示意图二）、列车定位方法列车定位是列控技术的重要部分,有许多方法可以实现列车定 位,比如:知道了初始点,利用列车测速信息可以获得列车位置信息,采用GPS技术不仅可以获得列车速度也可以获得列车位置信息,通过 地面设备向列车传输信息时,地面设备的位置也可以使列车获得位置 信息。因此,如图8-5所示,列车定位可以综合采用几种方法获得,并互相校正融合以计算出相对精确的列车位置信息。图8-5是列车定 位的融合示意图。GPS接收机轮轴传感器 纬度、经度/_I速度、时间等距离II、修融合算法 罗盘陀螺,0 方向方向0 I相对传感器 列车定位 绝对传感器图8-5列车定位的融合示意图前面所述的轮轴传感方法可以获得列车位置信息,但是由于列车 的车轮空转、滑行等因素,不可避免的会产生累积误差,因此,一般 列控系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正,这些地面 固定安放的设备称为地面绝对信标,可以作为地面绝对信标的定位方 法包括:1.轨道电路绝缘节定位方法轨道电路绝缘节是闭塞分区的分界点,绝缘节的位置在线路上 是固定的,绝缘节两边传输的信息不同,所以,列车可以通过接收信 息的变化了解过绝缘节的时机,把绝缘节的物理位置作为绝对信标可 以获得列车位置信息。甲站乙站8-6绝缘节作为绝对信标示意图2.计轴器定位方法与轨道绝缘节设置相同,计轴传感器安放也是固定的,通过计轴 器检测的列车占用或者出清对应计轴区段也可以获得列车位置信息。运算计算机从轮轴检测设备的信息产生计轴数据 比较计轴结果并输出个出清或占用枷TCB二俯连接箱TVDS二髓空闲检测区图8-7计轴定位方法示意图3.查询应答器方法查询应答器不仅物理安装位置固定,它还可以直接向通过的列车 发送本应答器所处的公里坐标。4.轨道环线定位方法轨道感应环线的两根电缆每隔个轨道长度(100m)要相互交 叉一次,交叉回线将交变电信号送到沿钢轨线路铺设的交叉回线上,在回线上产生交变电磁场,车载设备在经过每个交叉时能够检测到 信号相位的变化,当列车驶过个交叉点时,利用信号相位的变化引 发地址码加1,由车载计算机根据地址码计算出列车的地理位置,这 样就可以用绝对地址信息对机车里程计产生的定位记录进行误差修 正,减少由于车轮滑行及空转造成的位置误差。上述几种设备的原理已在轨道电路一章介绍,本节不再详细介绍。II、地车信息传输技术对高速行驶列车的控制,车载列控设备需要获得从地面控制中心 发送的行车控制命令、前方列车的位置、速度、前方线路条件等信息,这些信息都是从地面发送到列车上,因此,地车信息传输通道是列 车运行自动控制系统的重要组成部分,没有良好的地车信息传输通 道,自动控制列车是不可能的。地车信息传输的分类地面信息传递到车上目前有三种方式,种是连续式传递信息方 式,能连续不断地将地面信息即列车间隔、线路容许的速度等情况及 时地向车上反应,使司机随时掌握列车速度,有利于保证行车安全和 提高行车效率。另种为点式传递信息方式。点式信息传递方式有感 应器、环线或应答器方式,它是在列车行进的线路上设置若干感应点,当列车经过感应点时,将地面信息传到车上。上述两种地面信息传递 方法中,连续式传递信息方式由于列车能够不间断的获取地面信息,因而使列车能够得到更实时的控制,点式信息传递方式当地面信息发 生变化时,列车只能感应点时才能得到信息，因此实时性稍差。但是 当连续传递信息方式所能传输的信息量受到限制（如:移频轨道电路 只能传输18种信息）,不能满足控制列车需要时,就需要采用第三种 方式,即连续叠加点式信息传输方式,我国的CTCS2级系统采用的就 是这种方式。一）移频无绝缘轨道电路以UM71及我国ZPW-2000移频无绝缘轨道电路为例,当列车在线 路上运行时,移频无绝缘轨道电路可以向列车连续传递载频为 1700hz、2000hz、2300hz、2600hz,调制频率为 10.3Hz 到 29Hz,间 隔!.1Hz,共18个信息。以轨道电路为基础实现地车信息传输的系统,我们称为基于轨 道电路的列车控制系统（TBTC）,缺点是,a.由于受到轨道电路传输 特性的限制,所能够传输的信息数量很难大量增加;b.传输距离受 到限制;c.只能进行地车信息传输,无法实现双向传输。优点是:a.在进行信息传输的同时,可以检测列车位置；b.能够检查钢轨断轨。jT传歸 接收単元（信闕理及 殺棚涯）勲雖鹹鮎臓細 加二次端獻鵬沙獻8-8基于轨道电路的列车控制系统图二）基于无线通信技术的地车信息传输无线通信技术的发展为列控系统地车信息传输开辟了新的途 径,无线通信技术克服了轨道电路由于受到轨道电路传输特性的影 响,所能够传输的信息数量受到限制、传输距离不能很长、无法实现 双向传输的缺点,因此,成为未来列控系统地车信息传输的主要发 展方向,以无线通信技术为基础实现地车信息传输的系统,我们称 为基于通信的列车控制系统（CBTC）。图8-9基于无线通信技术的地车信息传输1.GSM-R移动通信GSM-R是GSM for railway的英文缩写,其意为铁路专用全球移 动通信系统。GSM是种数字移动通信体制,其基础为窄带综合业务 数字网络。基于GSMphase2+标准的GSMR,是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准协会ETSI,为欧洲新一代铁路无线移动通信开发的 技术标准。UIC通过EIRENE（欧洲综合铁路无线增强网络）对各种数 字移动通信系统进行了比较,最后决定GSM-R为新一代欧洲铁路无 线移动通信基本制式。欧洲委员会在在900MHzGSM的频率频段上分 配4MHz给铁路实施GSM-RO GSM-R通过保持列车和控制中心的持续 联系即“永远在线”,来提供可靠的列车控制数据传输通道。中国铁路根据铁路运输现代化的需求,也确定GSM-R作为发展 铁路专用综合数字移动通信网络的技术体制,正在建设具有无线列 调、区间公（）务通信、公安通信、应急抢险通信和车次号传输、无 线机车信号传输通道和列车运行控制系统传输通道等功能的无线通 信系统。铁路专用移动通信网GSM-R与常用的移动通信网GSM之间的主 要区别在于所使用的频带（GSM-R有其自身专用频带）及基本结构。GSM-R是按照铁路专用及必要的优质服务要求建立起来的,它由无线 网络、交换网络、及与其他通信网络的接口组成 MS移动通信站 BTS一基站 BSC一基站控制器 MSC移动通信交换中心图8-10 GSM-R基本结构除了采用GSM-R技术以外,还有许多无线通信技术可以应用于列 控系统。如:在磁悬浮列车信号和通信系统中应用了微波传输技术,西门子公司开发的基于2.4GHz扩频专用无线系统的CBTC已在美国纽 约地铁应用。2.轨道电缆在轨道铺设的感应电缆,通过车载感应线圈和感应电缆的电磁偶合完 成信号和数据的传输,地面控制中心系统通过轨道电缆与车载列控设 备联系,可以实现列车的闭环控制。采用这种方式的包括:图8-11 的轨道感应环线和图8-12的漏泄同轴电缆方法。漏泻波导原理示意图用户信号 j车载接收发送器言言言言言 言今言言言 行今言言言言 一/漏泻波导管.轨旁接收发送器用户佇号（轨旁所-图象数据图8-12的漏泄同轴电缆方法。四、列车速度控制模式一）阶梯控制方式技术原理每个闭塞分区设计为个目标速度。在个闭塞分区中无论列车 在何处都只按照固定的速度判定列车是否超速。阶梯控制方式可不需要距离信息,只要在停车信号与最高速度间 增加若干中间速度信号,即可实现阶梯控制方式。因此轨道信息量较 少,设备相对比较简单,这种传统的控制方式是目前高速铁路最普遍 采用的控制方式。阶梯控制又分为出口速度检查和人口速度检查两种方式。出口速度检查控制方式:该方式要求列车在闭塞分区内将列车速度降 低到目标速度,设备在闭塞分区出口进行检查。如果列车实际速度未 达到目标速度以下则设备自动进行制动。阶梯控制出口速度检查方式示意图见图8-13出口速度检查方式由于要在列车到达停车信号处（目标速度为零）检查列车速度是否为零,如果列车速度不是零,设备进行制动。由于制动后列车要走行一段距离才能停车,因此停车信号后方要有一 段安全防护区。入口速度检查控制方式:列车在闭塞分区入口处接收到目标速度信号 后立即以此速度进行检查,一旦列车超速,则进行制动使列车速度降 低到目标速度以下。阶梯控制入口速度检查方式示意图见图8-13200.170-130列车速度控制9030出口检查入口检查VL 200 170 130 90 01 00图8-13阶梯控制方式示意图特点:前后车均以闭塞分区单位进行定位;在闭塞分区内,车载设备以个允许速度防护列车;闭塞分区长度按最差列车制动性能设计。分级速度制动方式存在以下主要问题:1）由于线路上运行的各种列车制动性能各异,为了确保安 全,系统只能按制动性能最差的列车性能来确定制动距 离,这对于制动性能好的列车来说是个损失,影响进 步提高运行密度。2）ATP制动控制只进行制动和缓解两种操作,不调整制动 大小,因此列车减速度变化大,旅行舒适度差。分级曲线控制方式:该方式要求每个闭塞分区入口速度（上一个闭塞 分区的目标速度）和出口速度（本闭塞分区目标速度）用曲线连接起 来,形成一段连续的控制曲线,曲线控制方式和阶梯控制方式一样,每个闭塞分区只给定一个目标速度。控制曲线把闭塞分区允许速度 的变化连续起来。地面设备传送给车载设备的信息是下个闭塞分区 的速度、距离和线路条件数据,没有提供至目标点的全部数据,所以 系统生成的数据是分级连续制动模式曲线（即以分级小曲线的变换点 连成的准一次制动模式曲线）。法国TVM430系统采用了这种方式,TVM430是TVM300的换代产品,地面采用UM2000型轨道电路分段速度一 距离控制模式基本原理分段速度控制模式S=(S 1+S 2+S 3+S 4)*n跳转到第一页 0*图8-14分级曲线控制方式示意图在曲线控制方式下,列车在个闭塞分区中运行时,列控设备判 定列车超速的目标速度不再是个常数,而是随着列车行驶不断变 化,即是距离的函数。因此列控设备除了需要接收目标速度信息外,还要接收到闭塞分区长度及换算坡度的信息。TVM430系统的轨道电 路可以传递27 bit信息,其中目标速度信息6bit,距离信息8bit,坡度信息4bito二）速度一距离模式曲线控制方式速度一距离模式曲线控制是一次制动方式,它根据目标速度、目 标距离、线路条件、列车性能生成的目标距离模式曲线进行连续制 动,缩短了运行间隔,提高了运输效率,增加了旅行舒适度。为了实 现这方式,地面设备必须向列车发送前方列车的位置、限速条件等 动态数据,以及线路条件等固定数据。速度一距离模式曲线控制不再对每个闭塞分区规定一个目标速 度,而是向列车传送目标速度、列车距目标的距离（TVM430不一样,它可以包括多个闭塞分区的长度）的信息。列车实行次制动控制方 式。列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件调整,可 以提高混跑线路的通过能力。这种方式称为目标速度目标距离方 式（DISTANCE TO GO）,是一种更理想的运行控制模式。目标距离控制模式基本原理S=S 1+S 2+S 3+S4图8-15目标距离控制模式基本原理、几种列控系统举例1.点式列控系统瑞典铁路采用的列车速度控制系统是ABB公司生产的点式列车 自动防护系统。这个系统完全依靠地面应答器给列车传输目标点的距 离、目标速度、线路坡度等信息,车载中央控制单元根据地面应答器 传至车上的信息（目标点的距离、目标速度、线路坡度等）以及列车 的制动率,计算出两个信号机之间的速度控制曲线,并根据速度曲线 对列车实施控制。车载计算曲线的数学公式 CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统,通过与地面子 系统交换信息来控制列车运行。无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向 信 息 交 换。图8-29 CTCS列控系统构成图二）CTCS基本功能1）系统按照故障一安全原则,在任何情况下防止列车无行车许 可证运行;2）防止列车超速运行,包括列车超过进路允许速度、线路结 构规定的速度、机车车辆构造速度、临时限速和紧急限速、铁路有关运行设备的限速;能够以字符、数字及图形等方 式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离；能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备 故障状态的报警；3）防止列车溜逸；三）CTCS应用等级针对中国铁路不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术,CTCS划分为5个等级,依次为CTCSOCTCS4级,以满足不同线路速度需求。CTCSO级为既有线的现状,即由目前使用的通用式机车信号和运 行监控记录装置构成。CTCS!级为面向160km/h以下的区段,由主体机车信号和加强型 运行监控记录装置组成。它需在既有没备的基础上强化改造,达 到机车信号主体化的要求,增加点式设备,实现列车运行安全监 控。CTCS2级为面向提速干线和高速新线,采用车地一体化设计,基 于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。适用于各种限速区 段,地面可不设通过信号机,机车乘务员凭车载信号行车。CTCS3级为面向提速干线、高速新线或特殊线路,基于无线传输 信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。点式设备主要传送定位信息。CTCS4级为面向高速新线或特殊线路,是完全基于无线传输信息 的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路,不设通过信号机,由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查,实现 虚拟闭塞或移动闭塞。第三节 CTCS2系统、概述如图8-30所示客运专线CTCS 2级是基于轨道电路和点式信息设 备传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行 的列车运行控制系统。该系统面向提速干线和高速新线,适用于各种 限速区段,地面可不设通过信号机。是种点连式列车运行控制系 统。图8-30 CTCS2运行示意图CTCS2级系统中轨道电路实现列车占用检查及完整性检查,并连 续向车载设备传送空闲闭塞分区数量等信息。应答器向车载设备传输 定位信息、线路参数、进路参数、临时限速和停车等信息。列控中心 具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站间安全信息（区间轨道电路状态、中继站临时限速信息、区间闭塞 和方向条件等信息）传输等功能,根据轨道电路、进路状态及临时限 速等信息产生行车许可,通过轨道电路及有源应答器将行车许可传 给列控车载设备。车载控制设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临 时限速等信息和动车组参数,按照目标距离模式生成控制速度,监控列车安全运行CTCS2列控系统由地面系统与车载设备组成,CTCS2系统设备组成见图8-3I BTM天线 STM天額地面应答器图8-31 CTCS2级列控系统结构图二、地面设备CTCS-2级列控系统地面设备由ZPW-2000（含UM系列）轨道电路、点式应答器、列控中心、车站联锁组成。1.ZPW-2000轨道电路轨道电路占用检查及连续传输传送列控信息;包括以下信息:行 车许可,空闲闭塞分区数量,道岔限速等。轨道电路码序在原四显示自动闭塞基础上增加L2、L3码,下表 8-2所示为种典型案例。轨道空闲6543210信号显示LLLLLUUHU信息名称L3码L3码L2码L码LU码U码HU码信息显示LLLLLUU2UU信息名称L3码L3码L2码L码LU码U2码UU码信号显示LLLLLUU2SUUS信息名称L3码L3码L2码L码LU码U2S码UUS码1.应答器点式信息由有源应答器和无源应答器提供,包括以下的信息:线路长度(以闭塞分区为单位提供)。线路坡度。线路固定限速。临时限速。级间切换。列车定位等信息。应答器设置:(1)进站信号机处设置有源应答器,提供接车进路参数及临时 限速信息。接车进路建立后,进站应答器发送相应的接车进路信 息。具有直股发车进路的股道应提供直股发车进路、前方一定距 离内的线路参数和临时限速信息。(2)车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。无源应答器 提供前方一定距离内的线路参数;有源应答器提供前方一定距离 内的临时限速。出站信号机处(含股道)原则上不设置应答器。ATP车载设备通过成对的应答器识别运行方向。(3)区间间隔35km设置无源应答器,提供正向运行前方一定 距离内的线路参数及定位信息,原则上设置在闭塞分区分界处。除进出站口外,区间可不设置专用于反向运行的应答器。(4)根据需要可设置特殊用途的无源应答器,如CTCS级间转换 等。CTCS级间转换应分别设置具有预告、执行功能的固定信息应 答器。(5)应答器的正线线路参数应交叉覆盖,实现信息冗余。3.地面电子单元LEULEU经过1个冗余的、安全的串行链路(接口 S)接收列控中心发送的编码,并独立地驱动4个有源应答器,向其实时发送进路股道、临时限速信息报文。4,列控中心列控中心是CTCS的地面设备之,列控中心分别与车站信号联 锁、CTC或FDCS、微机监测、地面电子单元(LEU)等设备进行信息交 换,获得行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态,通过安全 逻辑运算,产生控车命令,通过有源应答器及轨道电路传送给列车,实现对运行列车的控制。1)列控中心的主要功能列控中心根据临时限速命令、车站进路状态,调用相应报文,通过LEU传至有源应答器。列控中心根据列车占用轨道区段及车站进路状态,控制轨道 电路的载频、低频信息编码,并控制站内及区间轨道电路发 送方向。列控中心根据列车在区间的走行逻辑,对轨道电路占用、出 清、非正常逻辑进行判断和报警,并采取必要的防护措施。列控中心完成区间信号机点灯控制。列控中心完成无岔站信号及进路控制。列控中心完成区间运行方向与闭塞控制。列控中心间实时传输区间轨道电路状态、临时限速信息、区 间闭塞和方向条件等安全信息以及相关状态信息。2)列控中心系统组成车站列控中心设置于车站信号楼,列控中心适用于装备计算机联 锁/CTC的车站、区间中继站和控制无岔站的中继站(列控中心亦可使 用在与CTCS-2级线路相衔接的CTCS-0级的TDCS车站)。列控中心与 车站联锁、CTC车站分机、应答器地面电子单元(LEU)、ZPW-2000(UM)系列轨道电路、微机监测等设备的关系如图8-32所示。车站列控中心通过LEU接口(S)发送给LEU系统的信息包括:车站列车进路报文,线路临时限速报文,请求状态信息。LEU发送给 车站列控中心的信息包括:应答器状态信息,LEU状态信息。通过计算机联锁接口(Q)接口获得车站进路和相关实时信息,包括:进站、出站、通过、进路、股道号、信号机开放等,根据需要,输出进站或进路信号机点黄灯、接近区段轨道电路发黄码控制条件。通过轨道电路接口(T)接口从轨道电路实时接收轨道区段状态 信息。实时向轨道电路发送载频信息、低频信息、轨道电路分路不良 状态信息。通过CTC(TDCS)接口(P),CTC(TDCS)系统发送给车站列控中 心的信息包括:线路临时限速命令(起点里程、长度、速度),时钟 同步信息。车站列控中心向CTC(TDCS)系统发送的信息包括：线路 临时限速执行结果信息,状态信息。通过与相邻列控中心联接(U),实现列控中心间通信,内容 包括：区间中继站轨道电路状态、信号机点灯状态信息,区间方向切 换继电器同步状态信息,区间闭塞和方向条件信息,相邻车站和区间 中继站临时限速信息,区间中继站列控中心运行状态信息,车站联锁 所需要的信息,编码所需要的信息。通过微机监测接口(R),车站列控中心向微机监测系统发送的信息包括:列控中心状态,LEU、应答器状态,列控中心与其它系统的 通信状态,应答器报文特征码。车站CTC调度中心P:与CTC接口Q:与联锁下位机接口R：与微机监测接口,RBCCTC自律机P计算机联锁上位机U列控中心计算机联锁下位机列控中心区间信号机W在线测试 端口S：与LEU接口T：与轨道电路接口U：列控中心间接口V:信号点灯控制接口（可选）中继站 wn:在线测试接口W亠在线测试 端口轨道电路微机监测 区间信号机（无岔站信轨道电路控制无岔车站的中继站CTC调度中心/图8-32 CTCS2列控中心系统组成框图三、CTCS2车载设备主要功能:列控数据采集,静态列车速度曲线计算,动态列车速度曲 线的计算,缓解速度的计算,列车定位、速度的计算和表示、运行权 限和限速在DMI上的表示。运行权限和限速的监控,在任何情况下防 止列车无行车许可运行,防止列车超速运行,防止列车溜逸。列车超 速时,车载设备的超速防护具备采取声光报警、切除牵引力、动制 动、空气常用制动、紧急制动等措施。车载设备发生故障时,及时报 警提醒机车乘务员并对故障设备进行必要的隔离。司机行为的监控、反向运行防护、CTCS2信息的记录。欧洲应答器天线图8-33列控车载系统组成1.列控车载系统组成CTCS 2级车载设备结构如图8-33所示,动车组的两端各安装一 套独立的ATP车载设备;总体结构采用硬件冗余结构,关键设备 均采用双套,核心设备采用三取二或者二乘二取二结构;力求达到 高安全性和可用性:安全等级达到SIL4级。车载设备主要包括以 下内容。1)车载安全计算机(VC)：车载安全计算机是ATP装置的核心部分,负责从ATP各个模块搜集信息,生成制动模式曲线,必要时通过 故障一安全电路向列车输出制动信息,控制列车安全运行。为了保 证列车控制的安全性和设备的冗余性,安全计算机一般采用二乘 二取二或者二取二冗余结构,安全等级达到SIL4级。2)应答器信息接收模块(BTM)：BTM天线接收来自地面应答器的 信号,传输至BTM模块进行信息解调处理。BTM是个采用二取 二技术的故障一安全模块。通过个专用信息接口和安全计算机同 步。同时它还提供通过应答器中点时的确切时间,能够让ATP车 载设备在几厘米的准确范围内进行列车定位校准。3）连续信息接收模块（STM）:通过STM天线接收轨道电路信号,解调轨道电路上传的信号信息,将解调的信息及时传递给安全计 算机和列车运行监控记录装置。STM模块是安全模块,可接收 ZPW-2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等传统移频轨 道电路的信息。4）司机操作界面（DMI）：通过声音、图像等方式将ATP车载装置 的状态通知司机。司机可以通过MMI上的按键来切换ATP装置的 运行模式或是输入必要的信息。MMI为配备有带按钮的液晶显示 器。MMI安全等级为SIL2级。各ATP车载设备采用统一的显示界 面和司机操作规程。ATP车载设备应具备独立的输入手段,全部 信息通过ATP车载设备输入,但非安全信息也可由列 车运行监控记录装置提供。5）列车运行监控装置LKJ-2000：200km/h动车组车载列控系统,同时装备ATP车载设备和列车运行监控装置LKJ-2000o在CTCS2 级区段,由ATP车载设备控车。在CTCO、CTCS!级区段或在CTCS2 级区段ATP车载设备特定故障下,LKJ结合ATP车载设备提供的 机车信号或主体机车信号功能,控制列车运行,最高速度不超过 160km/hoLKJ通过ATP车载设备接收或记录有关列控状态数据（含进路参 数、列车位置等）及其对应的操作状态信息。2.200km/h动车组ATP车载设备的工作模式ATP车载设备具备设备制动优先（机控优先）与司机制动优先（人 控优先）两种模式,通过ATP车载设备内部设置选择其屮种模式。设备优先的列控ATP系统在列车速度高于目标速度后立即进行 制动控制,当列车速度低于目标速度后自动缓解,不必司机参与。其 优点是能最大限度减轻司机负担,有利于缩短列车追踪间隔。这种控 制方式对设备本身的自动化程度及列车的制动缓解性能要求较高。人控优先的方式只有在列车速度超过安全运行所允许的速度,设 备进行惩罚性的强迫制动。列车正常运行时设备不干预司机操作。人控优先的系统有助于加强司机的责任感,发挥其驾驶技巧。ATP车载设备主要工作模式有完全监控、部分监控、目视行车、调 车监控、隔离模式等。(1)完全监控模式当车载设备具备列控所需的基本数据(轨道电路信息、应答器信 息、列车数据)时,ATP车载设备可工作在完全监控模式。此时由ATP 车载设备生成目标距离模式曲线,通过DMI显示列车运行速度、允许 速度、目标速度和目标距离等,控制列车安全运行。设备制动优先模 式见图8-34 速度图8-34设备制动优先模式(2)部分监控模式当ATP车载设备接收到轨道电路允许列车信息,但线路数据缺损 时,ATP车载设备工作于部分监控模式,其产生固定限速,监控列车 运行。连续两组及以上应答器的线路数据丢失,列车在ATP车载设备已 查询到的线路数据末端前触发常用制动,当列车运行速度低于 120km/h后,提供允许缓解提示,司机缓解后,ATP车载设备根据线 路最不利条件,产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h）,控制 列车运行。侧线发车时,ATP车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限 速发送UU码或UUS码）,形成并保持固定限制速度（至出站口）,控 制列车运行。引导接车时,ATP车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB 码）,形成并保持固定限制速度（20km/h）,控制列车运行。（3）目视行车模式当ATP车载设备显示禁止信号时,ATP处于目视行车模式。此时 列车停车后,根据行车管理办法（含调度命令），ATP生成固定限制速 度（20km/h）,列车在ATP监控下运行,司机对安全负责。司机制动 优先模式见图8-35,8-36。司机动作制动_图8-35司机制动优先模式司机制动优先下的ATP动作原理图8-36司机制动优先下的ATP动作原理(4)调车监控模式当车列进行调车作业时,司机经过特殊操作后,转为调车模式,ATP生成调车限制速度,控制列车运行。牵引运行时,限制速度 40km/h5推进运行时,限制速度30km/h。(5)隔离模式当ATP车载设备故障,触发制动停车后,根据故障提示,司机经 特殊操作,ATP车载控制功能停用,在该模式下司机按调度命令行车。若仅BTM失效,ATP车载设备提供机车信号,可人工转换为LKJ控制 列车。既有提速线反向运行时,按照自动站间闭塞运行。客运专线反向运行时,ATP可反向追踪运行,ATP车载设备的控 制方式与正向相同,采用完全监控模式。第三节CTCS3系统、概述CTCS3级列控系统是基于无线传输信息并采用传统方式检查列车占用的列车运行控制系统。面向提速干线、高速新线或特殊线路,基于无线通信的自动闭塞或虚拟自动闭塞,它可以叠加在既有干线信 号系统上。CTCS3级适用于各种限速区段,地面可不设通过信号机,司机凭车载信号行车,满足客运专线和高速运输的需求。CTCS3级列 控系统采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式。同时具有CTCS2级 功能。其运行示意图如图8-37所示。无线 闭塞中心中央联锁设备丨I区域联锁日列|控中心卜图标说明:有源应答器无源应答器应答器、道岔、轨道电路 信号机中联锁设备控中心,区域联锁J图8-37 CTCS3级运行示意图CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。地面设备由移动 闭塞中心(RBC)、列控中心(TCC)、ZPW-2000(UM)系列轨道电路、应答器(含LEU)、GSM-R通信接口设备等组成;车载设备由车载安全 计算机(VC)、GSM-R无线通信单元(RTU)、轨道电路信息接收单元(TCR)、应答器信息接收模块(BTM)、记录单元(JRU/DRU)、人机界 面(DM1)、列车接口单元(TIU)等组成。RBC根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,并通过GSM-R 无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车 载设备;同时通过GSM-R无线通信系统接收车载设备发送的位置和列 车数据等信息。TCC接收轨道电路的信息,并通过联锁系统传送给RBC;同时,TCC具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、站间安全信息传输、临时限速功能,满足后备系统需要。应答器向车载设备传输定位和等