《CTCS2列控系统》PPT课件.pptx

6.2 CTCS-2级列控中心技术 第七组制作 刘俊蓬 陈文杰 寇佳恒 陈华龙 CTCS-2级列控中心技术 一、功能要求 1 总则 列控中心是设置在各车站的安全设备，采用冗余设 计，列控中心设计必须符合故障-安全原则。列控中心与 车站联锁、 CTC/TDCS 车站分机、应答器地面电子单元 （LEU ）、车站微机监测等设备连接，实现对有源应答 器报文的存储与控制。 车站列控中心与外部系统的关系如图6-7、 6-8 所示。 列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生 进路及限速等相关控车信息，通过有源应答器传送给列 车，列控中心控制功能应满足列车双方向运行要求。 系统平均故障间隔时间（ MTBF ）应不小于 105h 。 安全完善度等级（ SIL ）达到 4 级，允许的危险 侧输出间隔时间大于或等于 1011h 。 系统启动 系统启动应由系统自检、与外部系统建立通信两 个过程组成。 在系统主机上电、复位后，首先运行主机自检程 序，自检内容至少包括逻辑运算单元、安全输入输出 电路、程序存储区、数据存储区等。对于继电联锁车站 自检内容还应包括进路采集单元。 系统自检通过后，严格按顺序依次与 CTC / TDCS 、 计算机联锁和 LEU 建立通信。在与 CTC / TDCS 通信建立 过程中，从 CTC / TDCS 获取管辖范围内所有线路的限速 命令。 2 功能要求 双系运行与指示 每一子系的运行状态包括主控、备用和离线三种 状态。 “主控”表示系统工作正常，并向外输出有效控制 信息； “备用”表示系统与“主控”机处于同步工作状态， 可以根据需要切换为主控状态； “离线”表示系统处于脱离系统工作状态。 每一子系应设置独立的运行状态指示灯，以对应 三种运行状态。双子系运行状态应能够实现自动切换和 手动切换，手动切换优先级高于自动切换。 有源应答器报文存储和选择 有源应答器报文按照有关规定的要求编制， 集中存储在车站列控中心。 根据联锁进路状态、限速区起点、长度、限 速值等信息，应能够正确选择所存储的报文。 限速管辖范围 车站列控中心限速管辖范围应包括本站站内，上、 下行方面区间，并延伸至邻站正线出发信号机处，如图 6-9 所示。 在 CTCS 级间转换处， CTCS-2级车站列控中心限速管 辖范围应向外延伸，延伸长度为线路允许速度到 45 km / h 的目标制动距离，具体长度值可参考附录 4 。与级 间转换点相邻的另外一个车站列控中心限速管辖范围为 相应区间，并延伸至邻站正线发车信号机处，如图 6-10 所示。 车站限速管辖范围应按图， 6-11所示的要求，分解 至对应的进、出站端有源应答器。 应答器报文的限速信息应根据上述规定的应答 器限速管辖范围实现限速信息的冗余覆盖，不同限速条 件下应答器信息覆盖关系见附录 5 。 报文发送过程 根据车站联锁系统建立的接、发车或通过进路 ，向 进、出站端有源应答器发送相应报文。 当接收到车站联锁系统的接车进路编号后，应向相应 进站端的应答器发送接车进路报文，直至车站联锁统 停止发送该接车进路编号后，恢复向应答器发送默报 文。 当接收到车站联锁系统的发车进路编号后，应向相的 应答器发送发车进路报文，车站联锁系统停止发送发 车进路编号后，应保持发送发车进路报文。 应答器报文发送及转换关系如图 6-12 所示。 限速功能 1 ）限速设置基本要求： 限速区起点：以 100m 为基本长度单位； 限速区长度分为 100 、500 、1000 、1500 、 2000 、3000 、4000 、6000m 共 8 档； 限速速度分为 45 、60 、80 、120 、160 km/h 共 5 档。 应设计全区间限速，限速区起点为出站端应答器 ，终点为前方车站的进站端应答器。 2）限速的设置应满足相邻两站一区间一个运行方向设置 一处限速的要求。 3）应建立应答器限速管辖范围内，线路里程、线路长短 链与限速区起点的对应关系，能够根据限速调度 命令 确定限速区起点与应答器之间的距离和设置的限 速区 长度。 4 ）应对限速区起点和长度按照列车进入限速区之前经过 的最后一个应答器位置进行归档处理，归档后的限速区 应完全覆盖调度命令所要求的限速范围。具体的归档办 法如下： 限速起点里程减去应答器里程，并考虑线路长短 链， 计算得到限速区起点长度距离，该长度按 100m 基 本长度单位取整，得到归档后的限速区起点； 限速终点里程减去归档后的限速区起点里程，并 考虑 长短链，计算得到限速区长度，该长度应与限速 设置 基本要求的限速区长度档对照，选择最接近且大 于等 于计算长度的一档，作为归档后的限速区长度。 本站应答器 T2 的限速起点和长度归档过程。如图 6-13 所示。 对于跨应答器的限速，限速区内的应答器其限速区起 点距离固定为 0m ，长度按照该应答器到限速区的终点 进行归档，如图 6-14 所示。 接收到限速调度命令后，应立即执行限速调度命令。 如果该命令执行成功，应向 CTC / TDCS 系统回执限速区 设置成功的信息，其中限速区的起点、终点里程应与调 度命令一致；如果命令执行失败，应回执限速区设置失 败信息，并指明失败原因。 CTC / TDCS 系统向车站列控中心发送限速值为特 殊值的限速调度命令，用于取消限速。车站列控中心接 收到此类调度命令后，取消相应限速。 接发车进路报文发送 车站列控中心处理的接发车进路范围包括接发动车 组股道的基本进路，特殊情况下可增加变更进路。应建 立接发车进路与应答器的对应关系，并根据接发车进路 向相应的进、出站端应答器发送相应报文。正线接车时 ，应向进站端应答器发送与正线通过相同的报文。 进站信号降级显示 当正线发车区段或车站间离去区间有限速时，当 应答器与限速起点的距离小于限速目标距离时，应向车 站联锁系统输出进站信号机点黄灯降级显示控制条件， 限速取消后，停止输出上述控制条件。 限速目标距离见附录 5 。 当限速区起点位于接车进路内时，后前方车站出 站端应答器应发送该限速信息报文。 继电联锁进路识别 继电联锁车站应设置继电器采集接口，并实现 以下功能； 正确识别接车进路； 正确识别发车进路； 正确识别正线通过进路。继电联锁车站应设置 继电器驱动接口及进站信号降级显示继电器。 特殊站场的处理 对于与 CTCS 级间转换点相邻，并在 CTCS-2 级 线路区段外的车站列控中心，可不与车站联锁系统连接 ，仅根据临时限速调度命令，择机向出站端应答器发送 临时限速报文。对于复杂站场，在满足列车运行需求、 客场接发动车组的情况下，应相对固定列车径路及接发 车进路。 其他功能 应具有完善的故障自诊断功能，系统故障应 能定位到单元模块。 应提供独立的维护终端，具备实时监测、历 史记录、故障报警与查询等功能。 应在 CTC / TDCS 车务终端上增加车站列控中 心人机面，临时限速设置情况应在车务终端上明确显 示。 二、 通信接口与通道 技术要求： 车站列控中心与计算机联锁系统、 CTC / TDCS 系 统、 LEU 之间传递安全信息，信息编码和传输设计应符 合相关要求。 对于传输安全信息的通道应冗余配置，单通道故 障时应能自动倒机，其优先顺序为 CTC / TDCS 、列控中 心、计算机联锁，并不应导致系统间信息传输错误。 采用统一的通信接口协议，能够实现与不同型号 的计算机联锁、 CTC / TDCS系统互联互通。 监视各通道的通信状态，并在车务终端上实时显 示。 1 与 CTC / TDCS 站机连接（ P 口） 与 CTC/ TDCS 系统之间采用冗余的 RS-422 串行数据通信接口进行数据通信，列控中心从 CTC / TDCS 车站分机接收以下信息： 通信应答； 请求临时限速状态； 线路限速命令，包括起点里程、区段、长 度、速度等； 时钟同步校对信息（ CTC 提供时钟） ; 进路信息（用于无岔站）。 请求限速命令； 通信应答； 线路限速执行结果信息； 限速状态信息； 临时限速设置失败信息； 列控中心（含区间中继站）运行状态信息：列控中 心编号、主备状态、通信端口状态、线路临时限速状 态、 LEU 端口状态、中继站列控中心相应状态； 区间方向及闭塞状态； 区间轨道区段占用（正常占用、故障占用、分路不 良）空闲信息； 区间信号机状态信息。 车站列控中心向 CTC 系统发送的信息： 列控中心应和计算机联锁在逻辑运算层间建立安 全信息传输通道，直接交换四类信息：进路锁闭信息间 闭塞信息、区间轨道占用信息、部分站联条件信息。 与继电联锁之间采用增加进路信息采集单元的 方式从继电联锁获得列车进路信息。进路信息采集单元 根据继电联锁进、出站信号机、道岔表示等条件对列车 进动 进行识别，并以进路号的形式传送给车站列控中心。 应从车站联锁系统实时接收列车进路信息、区 间改 变方向请求信息、站内区段锁闭信息。 2 与车站联锁系统连接（ Q 口） 应实时向车站联锁系统发送允许向区间发车信息、 部分站联条件信息。 当限速设置需要进站信号机降级显示时，向车 站联锁输出相关控制命令。 当与车站联锁之间通信故障时，车站列控中心 控制进站端有源应答器向列车发送列控中心默认报文， 并输出进站信号机降级显示的控制命令。 与计算机联锁连接时，若 Q 口通信故障，车 站列控中心应按全部接发车进路解锁处理，并保持原区 间方向不变。 与微机监测系统之间采用冗余的 RS-422 串行数据 通信接口进行数据通信，实时向车站微机监测系统发 送以下信息： 车站列控中心运行状态和各通道通信状态 （与联锁通信连接状态、与 CTC 通信连接状态、与 LEU 通信连接状态、 LEU 端口状态、与轨道电路通信 连接状态、与邻站通信连接状态）； 3 与车站微机监测系统连接（ R 口） 限速命令、限速状态、限速设置异常信息； 发送给 LEU 的应答器报文特征字； 所接收到的 LEU 状态监测信息； 轨道电路状态信息； 区间运行方向的状态信息、向区间发车的请 求信息、允许向区间发车信息、改方向执行情况信息以 及辅助改方操作记录； 站内轨道电路方向控制状态信息。 4 与地面电子单元（ LEU ）连接（ S 口） 与 LEU 之间采用冗余的 RS-422 串行数据通信接 口进行数据通信，实时向 LEU 发送相关有源应答器报 文。 LEU 实时向车站列控中心反馈设备工作状态信 息。 车站列控中心至少可同时控制 4 台 LEU ，用于 控制正线上应答器的 LEU 设备应冗余设置。 当与 LEU 之间通信故障时，相应 LEU 向受其控 制的有源应答器发送 LEU 默认报文。 采用安全接口协议，具备时间戳检查、接收和发送 地址检查、双通道校验计算、滑动窗口接收等多种防护 手段。 LEU 冗余配置，通过向两个 LEU 发送相同报文的 手段，实现正线 LEU 的冗余备用。 当车站联锁建立列车进路后，车站列控中心通 过控制进站端处有源应答器为列车提供车站进路信息和 车站及区间的限速信息，车站进路信息报文包括：应答 器链接、线路速度、线路坡度、限速、轨道区段等信息 ；车站列控中心通过控制出站端处有源应答器为列车提 供限速信息，根据需要还可提供区间线路参数、应答器 链接等信息。 应采用安全通信接口协议，从轨道电路实时接收轨 道区段状态信息。 轨道电路编码 对于站内轨道区段，列控中心应根据本进路及 前方进路状态，按照轨道电路信息编码逻辑，生成对应 各个轨道区段的信息码。区段解锁后恢复发送检测码。 对于区间轨道区段，列控中心应根据前方轨道 区段占用状态以及前方相关车站接车进路开通情况，按 照轨道电路信息编码逻辑，生成对应各个轨道区段的信 息码，发至各轨道电路发送器。 5与 ZPW-2000 (UM）系列轨道电路连接（T 口） 通过站间安全信息传输获得邻站（或区间中继站） 所辖相关区段的状态以及其他编码所需的信息，实现闭塞 分区编码逻辑的连续。 列车上、下行线换线行驶时，列控中心应实现 载频切换逻辑的信息发送控制。 列控中心发生故障而不能保证编码正确时应立 即中断编码控制输出，并自动转至“离线”状态。 正线通过进路，列车压入进站或出站信号机内 方第一区段后，如信息变化为升级码序时，列控中心应保 持接、发车进路发码不变，直到列车压入股道或区间。 轨道电路发送方向控制 1）轨道区段设置用于改变发送端、接收端发码 方向的方向切换继电器（ FQJ）。 2）列控中心根据区间运行方向和站内进路状态 ，分别驱动区间轨道和站内轨道方向切换继电器，控制 轨道电路发码方向。 3）区间每个口设置方向切换继电器，当站间通 信故障时，列控中心应保持方向切换继电器状态不变。 4）站内每个轨道区段设置一个方向切换继电器， FQJ吸起表示一个方向（反向） , FQJ落下表示另一个方 向（正向）。 当 FQJ 状态由于某种原因与进路方向不符时， 则列控中心仍维持原编、发码条件，轨道电路保持空闲 检测的基本功能。 站内轨道区段方向切换继电器默认方向为正向行车方向，如图 6- 15所示： 5 ）方向切换继电器切换时机 当列控中心初始化时，所有站内区段应处于默认方 向。 当列车进路开放信号后，进路内轨道电路方向 切换为进路方向，股道方向应与进路方向保持一致。 有折返作业且由多段轨道电路组成的股道，每 个轨道电路设置一个方向切换继电器，当列车占用接车方 向第二轨道区段后，切换第一轨道区段发码方向。第一轨 道区段向另一方向发送 HU 。 区间办理改方向作业时，列控中心在确认具备 改方向条件后，改变区间方向并改变方向切换继电器状 态。 区间轨道区段状态判断 1）列控中心应具有区间轨道区段状态判断功能 ，采用独立的软件模块。通过采集轨道区段状态，按“ 三点检查”的逻辑实现对轨道区段正常占用、故障占 用、分路不良的判断并采取相应防护。其中与车站第一 衔接处区段，由联锁提供接发车进路和与区间衔接的站 内轨道电路空闲状态等信息。 2 ）在区间轨道区段空闲或未按顺序占用出清 的情况下，列控中心能够判断故障占用，向调度员 和监测系统提供故障报警信息，并通过停车码序和 信号机红灯对故障区段进行防护，故障排除、轨道 状态恢复正常后自动取消报警和防护。 3 ）当涉及一个闭塞分区内短时分路不良时，列 控中心按正常占用状态发码，列车进入相邻下一闭 塞分区不影响正常发码逻辑。 4 ）当涉及连续两个及以上闭塞分区分路不良时， 列控中心按正常占用状态进行防护，第一分路不良区 段后方闭塞分区发 HU 码，并向调度员和监测系统提 供报警信息。当列车行进前方区段正常占用时，正常 占用区段后方第二闭塞分区用 HU 码防护，并取消原 防护点（防护前移）。列车占用并完全出清前方相邻 闭塞分区后，列控中心取消防护，恢复正常码序。 5 ）列控中心在区间轨道电路区段故障占用和分 路不良状态下，均不允许自动改变区间运行方向。 1）应符合故障一安全的原则，保证相邻车站不处于 敌对运行方向。 2）本站列控中心在确认整个区间空闲及对方站 未建立发车进路时，方能改变区间运行方向。 3）改变运行方向应由原处于接车状态的车站办 理，随发车进路的办理而自动改变运行方向。 4）应防止当区间轨道电路分路不良时，错误改 变运行方向。 5）通过联锁发送自动和辅助改方请求信息，列 控中心完成区间改方向逻辑功能。 区间运行方向与闭塞 6）在区间轨道电路故障而不能改变运行方向时，可 使用辅助方式办理由反向改为正向的改方作业。按辅助 办理方式改变运行方向后，允许出站信号机开放。 7）车站联锁的控制与显示方式应与四线制方向 电路基本保持一致。 8）列控中心与联锁间的信息交换，采用安全信 息传输通道。 9）车站每个接发车口设置极性保持继电器，用 于区间方向的记录和保持。 站间通信应采用安全、可靠的通信协议，具有实 时、长距离、高带宽的网络传输和冗余备份等特性； 列控中心间通信的内容 1）区间中继站轨道电路状态、信号机点灯状态信息； 2）区间方向切换继电器同步状态信息； 3）区间闭塞和方向条件信息； 4）相邻车站和区间中继站限速信息； 5）区间中继站列控中心运行状态信息； 6）车站联锁所需要的信息； 7）编码所需要的信息。 不同型号列控中心间采用统一的 100 bit / s 工 业以太网接口连接，并采用统一的接口协议。 6 与相邻列控中心连接（ U 口） 采用继电接口方式，驱动点灯继电器控制信号点 灯。 设置有区间地面信号机的线路，列控中心应具 有区向地面通过信号机的点灯控制功能。 列控中心根据轨道区段的正常占用、故障占 用、分路不良状态以及进、出站信号机状态，驱动区间 通过信号机点灯 LJ 、 UJ 、 HJ 继电器，通过信号机的 显示与轨道电路低频信息码的关系应符合 TB3060及有 关规定的要求。 7 与区间信号机及无岔车站信号连接（ V 口） 控制无岔站的车站或中继站列控中心应根据 CTC 的进路信息，控制进路和信号。 列控中心应采集区间信号机灯丝条件，实现 红灯灯丝断丝转移的逻辑判断和控制。断丝外方第一 区段用 H 码进行防护。 列控中心管辖区分界处，相邻列控中心应传 递分界处相邻轨道区段的占用信息和或进、出站信 号机的状态信息，作为本管辖区区间点灯控制条件。 8 在线测试接口（ W 口） 采用以太网接口方式，实现列控中心的在线测 试以及诊断。 列控中心单方向临时限速管辖范围应从本站进站信 号机开始至前方站出站口或中继站第二个应答器组再增加 一个制动距离，制动距离应保证列车由最高运行速度常用 制动至 45 km / h 的要求，且终点应与闭塞分区分界点一 致，如图 6-16 所示。 9 限速管辖范围 中继站列控中心单方向临时限速管辖范围应从中 继站第一组应答器开始至前方站出站口或前方中继站第 二个应答器组再增加一个制动距离，制动距离应保证列 车由最高运行速度常用制动至 45 km / h 的要求，且终 点应与闭塞分区分界点一致，如圈 6-17 所示。 车站列控中心和中继站列控中心均应作为临时限 速的更新点，在其临时限速管辖范围内，可分别设置 一处临时限速。 车站或中继站列控中心，限速管辖范围的设 置，应实现正线临时限速