列控系统复习参考.docx

第一章 区间信号自动控制
组织列车在区间内行车一般有两种方法：（1）时间间隔法；（2）空间间隔法
闭塞：其实就是空间间隔法：是指把铁路线路划分为若干个段落（区间或闭塞分区），在每个区段内同时只准许一列列车运行，这样使前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车方法。

闭塞

站间闭塞
定义
指两站间只能运行一列车，其列车的空间间隔为一个站间。

分类
电话闭塞

半自动闭塞

自动站间闭塞

以地面信号为主的自动闭塞
定义
该系统一般设有地面通过信号机、机车装备机车信号以及自动停车装置，来保证列车按照空间间隔制运行。

分类
三显示自动闭塞
当列车运行最高速度低于120km/h，一般采用三显示。
四显示自动闭塞
当列车运行最高速度达到160km/h，一般采用四显示。
带有列控系统的自动闭塞
定义
简称列控系统，是靠控制列车运行速度的方式来实现列车按照空间间隔制运行的技术方法。

分类
固定闭塞

准移动闭塞

移动闭塞

第二章64D型继电半自动闭塞机
1.
ZXJ (正线路继电器)
接受正极性闭塞信号。
2.
FXJ（负线路继电器）
接受负极性闭塞信号 。
3.
ZDJ（正电继电器）
发送正极性闭塞信号。
4.
FDJ（负电继电器）
接受负极性闭塞信号 。
5.
BSJ（闭塞继电器）
监督和表示闭塞机状态，区间空闲且无闭塞办理时吸起，区间占用或正在办理闭塞时落下。
6.
XZJ（选择继电器）
选择并区分自动回执和复原信号，监督出站信号机是否开放。 
7.
ZKJ（准备开通继电器）
记录接车站发来的自动回执信号
8.
KTJ（开通继电器）
记录接车站发来的同意接车信号，并控制出站信号机。 
9.
FUJ（复原继电器）
接受复原信号，使闭赛机复原。 
10.
TJJ（同意接车继电器）
记录发车站发来的请求发车信号、使闭塞机转入接车状态，以及与HDJ一起构成自动回执信号。
11.
HDJ（回执到达继电器）
和TJJ一起构成自动回执电路发送回执信号以及记录列车到达。 
12.
TCJ（通知出发继电器）
记录发车站发来的列车出发通知信号。 
13.
GDJ（轨道继电器）
：现场轨道继电器的复示继电器，监督列车出发和到达。

64D型继电半自动闭塞机要求两个车站值班员共同办理闭塞手续，其办理手续分正常办理，取消闭塞合事故复原三种。
正常办理五个步骤：1.发车站向接车站请求发车；2.接车站值班员同意发车站发车；3.列车从发车站发车；4.接车站值班员开放进站信号，列车进入接车站；5.到达复原。
64D型继电半自动闭塞需要发接两车站共同协调，两站间在办理闭塞时应传递以下信息：1.请求发车正信息；2.自动回执负信息；3.同意接车正信息；4.通知发车正信息；5.解除闭塞，即到达复原负信息；6.取消闭塞负信息；7.事故复原负信息。
64D型继电半自动闭塞动作过程见P17.
选择继电器XZJ吸起后起到三个作用：记录发送的请求发车信息；选择接车站发来的信息是回执信息而不是复原信息；证实出站信号机没有开放过。

第三章 区间自动闭塞
1.国产移频轨道电路
国产移频自动闭塞的频率参数是：载频为550、650、750和850Hz，低频调制信号频率为11、15、20和26Hz，频偏为正负50Hz。在复线区段时，上行线规定采用650Hz和850Hz两种频率交替配置，下行线规定采用550Hz和750Hz两种频率交替配置。
4信息移频
±55HZ，即移频信号受低频信号调制作上下边频交替变化，两者在单位时间内变化次数与低频调制信号的频率相同。
下行：550、750HZ
上行：650、850HZ
ZP.W1-18型18信息无绝缘移频轨道电路：
1.采用的是强制衰耗式，为一送一受（一段电路只有一个送电端和受电端）、电压发送、电流接受。
电流接受方式（有绝缘轨道电路一般采用电压接收方式来获取信号）是在两钢轨旁设置电流传感器，通过感应方式接收信号，同时抵消钢轨中的牵引电流的干扰，提高抗干扰能力。相邻闭塞分区的轨道电路采用不同的频率，由接在接收端的陷波器强制衰耗。它对本闭塞分区的频率呈低电阻，对相邻闭塞分区的频率呈高阻。
2.无绝缘移频轨道电路分类
（1）电气隔离式：又称谐振式，利用谐振槽路实现相邻轨道电路的电气隔离。存在死区现象，信号频率越低死区越长（我国不适合）。（2）自然衰耗式（3）强制衰耗式
3.抗干扰防护
（1）同频干扰信号的防护：频标信号与移频信号叠加传输。机车信号接收移频信号，地面接收频标信号。
（2）相邻区段的抗干扰防护：接收设备前增加滤波器，接收设备采用DSP数字信号处理技术，用频域分析准确识别有效信号。
2. 引进UM71轨道电路
采用调频方式：谐振式无绝缘轨道电路
载频为：1700、2000、2300、2600HZ
频偏：±11HZ
低频信息：10.3---29HZ每隔1.1HZ呈等差数列共18个。
组成：由设在室内的发送器、接收器、轨道继电器、以及设在室外的调谐单元、空心线圈、带模拟电缆网络的匹配变压器和若干补偿电容组成。
1.电器绝缘节（综合题见P82）
2.空心线圈
安装在轨旁的空心线圈有两种安装位置：（1）安装在电气绝缘节中点；（2）当发送器或接收器终端是机械绝缘节时，安装在调谐匹配单元的终端
作用：
（1）它作为电气绝缘节谐振槽路的一部分可以提高谐振槽路品质因数Q。
（2）平衡两根钢轨中的牵引电流（限度为100A，或500 A不平衡电流4分钟）
（3）它与调谐单元的容性阻抗形成一个并联谐振电路为轨道电路提供一个稳定的终端阻抗。
（4）一个中点，实现接地和等电位连接。
3.补偿电容
作用：
1.保证轨道电路传输距离 为抵消钢轨电感对移频信号传输的影响，采取在轨道电路中，分段加装补偿电容的方法。
2.保证接收端信号有效信干比 使钢轨对移频信号的传输趋于阻性，接收端能够获得较大的信号能量。
3.另外，加装补偿电容能够实现钢轨断轨检查。在钢轨两端对地不平衡条件下，能够保证列车分路。
3. UM2000系统
1.组成 无绝缘轨道电路上、下行线路分别采用2000Hz和2600Hz，1700Hz和2300Hz1.
室内部分由发送器、接收器、方向电路板、电源板及模拟电缆板组成
室外部分由电气绝缘节（一个电气绝缘节由两个调谐单元BU、两个补偿单元DB、一个空心线圈SVAC、和钢轨组成）、补偿电容器、钢轨、电缆及匹配变压器TAD组成
2. UM2000电气分割原理
通过BU、SVAC和调谐区钢轨电感等参数间的配合，把相邻的两个轨道电路区段信号隔离，即完成“电气绝缘节”作用。为了保证轨道电路的传输距离，UM2000无绝缘轨道电路同UM71一样，也采用了在钢轨中间加装补偿电容的方法来减弱电感的影响，但补偿电容的节距要根据载频的轨道电路的实际长度计算.
3. UM2000编码规则
采用移频键控FSK的调制方式，由27位数字编码组成。有效信息21bit，实际使用18bit，3bit预留。
Ø 纠错码占6位：检查并纠正信号误读
Ø 坡度码占4位：坡度信息由整个闭塞分区情况平均而得
Ø 目标距离占6位：可将目标距离分成64种情况
Ø 速度码占8位：最多可代表256种
Ø 路网码：路网码决定列车如何理解速度码，不同类型的速度码代表不同的路网码
4. ZPW-2000A型移频自动闭塞系统原理
载频频率
频偏：±11 Hz
下行：1700-1 1701.4 Hz 1700-2 1698.7Hz

2300-1 2301.4Hz 2300-2 2298.7Hz

上行：2000-1 2001.4 Hz 2000-2 1998.7Hz
输出功率：不小于70W
2600-1 2601.4Hz 2600-2 2598.7 Hz

系统构成
室外部分
（1）调谐区：按29m设计，设备包括调谐单元及空芯线圈，功能是实现两相邻轨道电路电气隔离
（2）械绝缘节：由“机械绝缘节空芯线圈”（按载频分为1700、 2000、2300、 2600Hz四种）与调谐单元并接而成，其特性与电气绝缘节相同。
（3）匹配变压器：一般条件下，按0.3～1.0Ω·km道碴电阻设计，实现轨道电路与SPT传输电缆的匹配连接。
（4）补偿电容：根据通道参数并兼顾低道碴电阻道床传输，选择电容器容量。使传输通道趋于阻性，保证轨道电路具有良好传输性能。
（5）传输电缆：采用SPT型铁路信号数字电缆，线径为Φ1.0mm， 总长10km调谐区。
（6）设备与钢轨引接线：采用3700mm、 2000mm钢包铜引接线各两根构成。用于调谐单元、空芯线圈、机械绝缘节空芯线圈等设备与钢轨间的连接
室内部分
（1）发送器：
ZPW-2000A型无绝缘轨道电路发送器，在区间适用于非电化和电化区段18信息无
绝缘轨道电路区段，供自动闭塞、机车信号和超速防护使用。在车站适用于非电化和电化区
段站内移频电码化发送。
（2）接收器
ZPW-2000A型无绝缘轨道电路将轨道电路分为主轨道电路和调谐区短小轨道电路两
个部分，并将短小轨道电路视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。
接收器除接收本主轨道电路频率信号外，还同时接收相邻区段小轨道电路的频率信
号。接收器采用DSP数字信号处理技术，将接收到的两种频率信号进行快速傅式变换（FFT），获得两种信号能量谱的分布，并进行判决。
综上：接收器用于接收主轨道电路信号，并在检查所属调谐区短小轨道电路状态（ XG、
XGH）条件下，动作本轨道电路的轨道继电器（ GJ）。 另外，接收器还同时接收邻段所属调谐区小轨道电路信号，向相邻区段提供小轨道电路状态（ XG、 XGH） 条件。系统采用接收器成对双机并联冗余方式。

第四章 机车信号与站内电码化
1.机车信号概述

概念：机车信号是一种能够自动复示列车运行前方地面信号机显示的机车车载系统，它可以反应列车的运行条件，通过对接收到的地面信号进行处理，得到列车运行前方信号机的显示信息，并将该信息通过相应的显示机构显示出来。
构成：机车信号是单方向的控制设备，只能从地面向车上传递信息，而不能反向传递。
（1）信息源：地面信息发送设备；
（2）信息接收：接收地面钢轨中传输的信号；
（3）信息处理：信息鉴别和信息译解；
（4）机车电源：直流50V。
分类：
（1）连续式：用于自动闭塞区段，能连续不间断的复示站内正线和区间地面信号机的显示状态。
（2）接近连续式：一般用于非自动闭塞区段车站进站信号机的接近区段，能连续不断的复示进站信号机的显示状态。
（3）点式：主要用于缺少可靠交流电源的非自动闭塞区段，在车站进站信号机接近区段铁路线路的固定地点按装地面设备，使机车信号机能复示进站信号机的显示状态。
机车信号: 在司机室内反映列车前方运行条件的信号显示。主体机车信号: 作为行车凭证的机车信号。
机车信号信息: 由地面向机车上传递反映线路空闲与进路状况的信息。

2.站内电码化

概念：是指在车站站内由相应的轨道电路转发或叠加机车信号的信息，实施电码化的原因有： ⑴ 站内轨道电路不能发送机车信号信息；（2）电码化是防“冒进”的需要 。
分类：一般分为切换方式和叠加方式两种。
切换方式：就是利用相应的继电器，在平时固定接向轨道电路设备，而当进行电码化时转接到相应的发码设备，主要包括固定切换和脉动切换；
叠加方式：就是将电码化的发码信息直接接入轨道电路中而不切断原轨道电路，主要有叠加、逐段叠加预发码和闭环站内电码化等方式。
逐段预叠加电码化原理：车站正线采用“逐段预先叠加发码”方式，到发线股道采用“占用叠加发码”方式。
机车信号载频自动切换逻辑：见P152

第五章 列车运行控制
1.列控现状
（1）法国U/T系统
法国高速铁路的列控系统，车载信号设备采用TVM300或TVM430，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路UM71/UM2000为基础，该列控系统简称U／T系统。 从功能上看，属于ATP系统。
控制方式：1.滞后阶梯式速度监控（TVM300）；2.分级速度曲线控制模式的速度监控（TVM430）
（2）日本新干线数字ATC
日本新干线现有的ATC系统普遍采用超前阶梯式速度监控，它的制动方式是设备优先的模式，即列控车载设备根据轨道电路传送来的速度信息，对列车进行减速或缓解控制，使列车出口速度达到本区段的要求，它没有滞后控制所需的保护区段，在线路能力上较滞后控制有所提高。
（3）ETCS系统（欧洲）
ERTMS/ETCS是一个先进的列车自动防护（ATP-Automatic Train Protection）系统和机车信号（Cab Signaling）技术规范。ETCS在装备形式上主要分为三级。
• ETCS等级1: 基于欧标应答器和轨道占用检查的列控系统
• ETCS等级2: 基于GSM-R和轨道占用检查的列控系统
• ETCS等级3: 完全基于GSM-R的列控系统
三级具体区分见P171
（4）CTCS系统（我国采用）

定义: CTCS（Chinese Train Control System）是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。
基本功能：
(1)安全防护:在任何情况下防止列车无行车许可运行和防止列车超速运行。包括：列车超过进路允许速度；列车超过线路结构规定的速度；列车超过机车车辆构造速度；列车超过临时限速及紧急限速；列车超过铁路有关运行设备的限速；防止列车溜逸(记忆)。
(2)人机界面：为机车乘务员提供的必须的显示、数据输入及操作装置；
(3)检测功能：①具有开机自检和动态检查功能，②具有关键数据和关键动作的记录功能及监测接口。

CTCS系统分级（综合题，与ETCS对比）见P174。

2.列控系统基本原理
构成：列控系统通常是由地面列控中心或无线闭塞中心、轨道电路、地面点式信号设备、车地传输设备和车载速度控制设备构成，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。
地面设备：
① 检测列车的位置；
② 根据前行列车的位置和进路的情况确定列车的限制速度；
③ 向列车传递限制速度信息、线路信息等。
车载设备：
① 接收限制速度信息并显示；
② 对列车运行速度进行监督，超过限制速度时自动制动减速，以保证列车在限速点前将速度降到限速值以下。

信息传递方式：
1. 点式设备：
（1）应答器方式：构成应答器的地面设备包括无源应答器、有源应答器和地面电子单元LEU（详解见P178）。
（2）点式环线：点式信息接收器：是连续式机车信号的辅助设备。
用途：① 为连续式机车信号的自动接通及接收上、下行载频的自动转换；
② 连续式机车信号的自动切断；
③ 设置限速点；
④ 设置绝对停车点。
14种点式载频信息，“改变列车运行方向”、“速度控制”、“绝对停车”、“驶出移频轨道电路区域”等。
2. 轨道电路：
⑴ 模拟轨道电路ZPW-2000A（UM）
　 ⑵ 数字编码轨道电路：法国的UM2000，城市轨道交通中还采用了联合道岔和信号公司（US&S）的AF900/902/904数字编码FSK轨道电路和西门子公司的FTGS（数字频率轨道电路）
3. 无线传输
基于通信技术的列车控制（Communication Based Train Control, CBTC）系统是一种采用先进的通信和计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式。它摆脱了用轨道电路判别对闭塞分区占用与否，突破了固定闭塞的局限性，具有更大的技术优越性。
速度监控的基本原理
1. 分级速度控制
以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度分级，在一个闭塞分区内只控制一个速度等级并且只按照一种速度判断列车是否超速，对列车进行速度控制。分级速度控制系统的列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分、列车性能和速度有关，而闭塞分区的长度是以最坏性能的列车为依据并结合线路参数来确定的，所以不同速度列车混合运行的线路采用这种模式能力是要受到较大的影响。分级速度控制又分为阶梯式和分段曲线式。阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式（详见P192）。
2.目标距离模式曲线
制动模式曲线的计算基于三方面数据：① 列车制动性能参数：列车的制动性能参数由车辆供应商以制动减速度的方式提供，制动减速度数据至少包含紧急制动减速度参数和最大常用制动减速度参数。② 线路坡度数据：线路坡度数据来自地面应答器的数据信息包[ETCS－21]。③ LMA的位置和限速信息：LMA的位置通过轨道电路信息推算，并与从应答器接收的线路信息结合形成。限速信息来自于应答器数据。
测速方法
1. 测速发电机： 测速发电机安装在车轮外侧，发电机所产主交流电压的频率与列车速度（车轮的转速）成正比，然后经过频率—电压的变换，把列车实际运行的速度换为电压。
2. 脉动式速度传感器： 对车轮旋转计数。因此需在轴承盖上安装信号发生器。车轮每转一周，发生器输出一定数量的脉冲或方波信号，对发生器输出信号计数，测出脉冲或方波的频率即可得出列车运行速度。
3. 雷达测速： 它是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间产生频差，通过车辆频差可以计算出机车的运行速度，并累计求出走行距离。
4. 空转、滑行校正处理：列控车载设备根据速度传感器传输的速度脉冲信号检测列车速度，并根据列车速度判断是否出现空转和滑行。
测距定位技术：测距定位系统是列车运行自动控制系统的重要组成部分。为了使地面控制中心和列车本身获得列车当前位置以提供准确的速度信息，必须精确地确定列车的位置。
1. 测速传感器+地面绝对信标
基本原理是：由传感器输出频率与轮轴转速成正比的脉冲信号，通过对频率进行换算得到速度，再由速度对时间求积分得到累加距离，系统根据速度传感器的脉冲和轮径补偿系数计算实际运行距离。
消除测距定位累积误差方法：1.利用轨道电路载频的变化来实现距离校正；2.查询应答器或轨道环线。