CTCS-2中国铁路列车控制系统.ppt

1,中国列车控制系统(CTCS),2,主要内容,CTCS与ETCSCTCS体系结构既有线200KM/H区段CTCS-2级系统临时限速命令的设置流程,3,CTCS与ETCS,4,ERTMS/ETCS历史,ERTMS/ETCS出现之前欧洲列控设备有六大供应商提供的13种型号的系统，互不兼容为解决这一问题，1990年国际铁路联盟开始组织专题研究与信号和列车控制有关的问题。历时15年（2004年），形成ERTMS/ETCS体系ERTMS/ETCS体系是关于运输管理和列车控制的一系列最新标准规范,5,ERTMS/ETCS特点及优势,实现了互联互通最高适用于500公里/小时高速铁路具备超速防护功能(ATP)可实现更小的运行间隔可最终实现移动闭塞更高的安全保证更低的成本,6,CTCS体系的建立,目前国内系统虽大大降低了铁路行车重大、大事故发生率和险性事故发生率，但尚不能满足铁路跨越式发展的需求。为确保列车运行安全和提高运输效率，迫切需要装备性能先进、安全可靠的列车运行控制系统。铁道部战略决策：研究ERTMS/ETCS体系，结合中国特点，创立CTCS体系开发策略：引进和自主研发并举、在消化吸收国外先进技术的同时，对引进设备国产化，研究具有自主知识产权的新一代列车超速防护系统,7,CTCS体系结构,8,9,CTCS根据系统配置按功能划分为5级,10,CTCS总体结构,11,既有线200KM/H区段CTCS-2级系统,12,CTCS-2总体描述,CTCS-2是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点-连式系统。地面设备由轨道电路、车站电码化传输连续列控信息，由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。动车组车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，控制列车运行。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。适用于ZPW-2000（UM）系列自动闭塞，车站计算机联锁，行车指挥CTC或TDCS调度区段。,13,动车组同时装备ATP车载设备与列车运行监控记录装置。在CTCS2级以上区段，由ATP车载设备控车。在CTCS0级、1级区段或在2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/h。正常情况下，两种控车模式通过CTCS级间转换应答器自动转换（无需停车转换）；故障情况下，停车手动转换。两种控车模式的转换通过ATP车载设备实现，LKJ通过ATP车载设备接收或记录有关列控状态数据及其对应的操作状态信息。,CTCS-2控车方式,14,CTCS-2级间转换原则,CTCS级间转换原则上在区间自动转换，并给司机提供相应的声光警示，由司机按压确认按钮，解除警示。自动转换失效时，司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警示信息，手动转换。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。各应答器内应同时提供前方一定距离内的线路数据，且各应答器位置信息应提供给列车运行监控记录装置。级间转换执行点应答器可与区间应答器合用。在级间转换时，应保证控车权可靠平稳交接。控车权的交接以ATP车载设备为主。级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成，停车或发出缓解指令后，由手动转换。,15,（1）原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信号机处转换），司机应确认。保留手动转换功能。（2）预告点、执行点。（3）控车权的交接以ATP车载设备为主。（4）级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成。,UU码,CTCS-2级（ATP),CTCS-0级（LKJ),正向预告点,执行点,反向预告点,16,CTCS-2地面设备,17,CTC或TDCS,车站分机,车务终端,计算机联锁,进站信号机接近区段发码,微机监测,车站列控中心,LEU,应答器,车载ATPBTMSTM,软件测试端口,S口,Q口,R口,P口,一、既有线车站列控中心,18,点式应答器,19,LEU,20,车站列控中心结构,21,技术要求,系统设备、与安全有关的接口和通道必须符合故障安全原则。系统采用22取2安全冗余结构。系统外部通信接口及通道应进行冗余配置，采用标准统一的接口方式、协议。系统与LEU的接口形式为RS-485，基本配置为4个，根据需要可扩展至6或8个；与CTC或TDCS、联锁、微机监测的接口形式为RS-422，皆为1个。系统可靠性、可用性、可维护性和安全性，以及安全防护、安全通信等符合EN-50126、EN-50128、ENV-50129、EN-50159-1相关标准。LEU与有源应答器之间通过应答器专用电缆连接，采用基带信息传输方式。,22,主要功能,车站列控中心与车站计算机联锁、CTC或TDCS（原DMIS）接口，根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨道电路传送给列车。车站列控中心设于各车站，原则上区间不设列控中心和有源应答器。当站间距离过大、总出站口设置一个有源应答器不能满足需求时，可增设有源应答器。临时限速调度命令，在调度中心以“表格形式”体现（包括界面、输入、回执），在车站车务终端采用与调度中心基本相同的形式，无线调度命令向列车发送时自动转换成既有的文本形式。调度命令由调度中心传输至车站的时机及准确性应能满足列车运行控制的需要。,23,主要逻辑,保证调度命令、进路、地面电子单元（LEU）、列车的对应关系；根据控制指令、进路及信号机等信息，产生对应应答器的报文地址并向LEU传送在信号开放后应连续控制LEU向应答器发送报文，进路解锁后停止；在办理通过进路且离去区段有临时限速时，根据列车制动需要，进站或进路信号机显示黄灯，对应接近区段轨道电路发黄码。,24,与TDCS、CTC站机联接（P口）,从TDCS、CTC中获得调度命令，主要包括临时限速信息（起点里程、长度、速度、车次、起止时间等）等；临时限速信息也可由值班员在列控中心人机界面人工输入，通过TDCS、CTC站机向列控中心传送；对于TDCS方式，控制指令需经车站值班员人工确认后方可执行；应能自动反馈执行结果，出现问题及时报警。,25,与车站联锁系统联接（Q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，由联锁完成控制及驱动；对于站型简单、在保证安全控车的前提下，Q口可考虑简化处理。对进站能区分进站信号机、正线通过、道岔直向或侧向接车，对出站能区分是正向还是反向发车。,26,与车站微机监测系统联接（R口）,列控中心应具有自检、自诊、监测功能，含有源应答器的监测、接口与通道监测、值班员操作过程实时记录，并向车站微机监测系统传送相关信息。,27,与地面电子单元（LEU）联接（S口）,LEU实时将来自STCC报文向有源应答器传送；未办理进路或LEU与应答器通信中断时，应答器应有保证行车安全的缺省报文；报文按应答器编码规则编制，各报文均固化在STCC中，内容包括编号、链接关系、临时限速（至限速始点距离、限速区长度、限速速度）、进路长度、电码化及线路载频、线路固定信息等。,28,二、点式应答器,2019/12/13,29,可编辑,30,点式应答器设置原则,车站进站口处：设置1个有源应答器和1个无源应答器；车站出站口处：设置1个有源应答器和1个无源应答器；区间间隔2.8km（2个闭塞分区）根据需要单个或成对设置无源应答器；设置特殊用途的无源应答器组，如CTCS级间转换。,31,点式应答器的安装,应答器应安装在轨枕中央，其表面应低于钢轨表面93190mm。应答器间最小安装距离应满足：s180km/h时，d=2.3m；180km/hs300km/h时，d=3.0m；300km/hs500km/h时，d=5.0m。应答器可成组安装，每组最多8个，同一组中两相邻应答器的间距不得大于12m。应答器应尽量安装在最小曲线半径大于300m的线路上。应答器的具体安装位置应综合其作用、车载天线位置、信号机等因素统筹考虑。有源应答器地面电子单元（LEU）应集中设置在信号楼，LEU与有源应答器采用专用应答器电缆连接，电缆最大长度应不小于5km。车载应答器天线安装在车底中心线位置，距离轨面156279mm，两相邻天线间距至少应为2m。,32,点式应答器功能,进站信号机处设置有源应答器，以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；当列车通过车站时，应同时提供发车进路及前方一定距离（离去区段）内的线路参数和临时限速信息。各有源应答器应有缺省报文，缺省值应按照该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置。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等信息；有源应答器提供前方一定距离内的临时限速等信息。区间间隔2.8km成对设置无源应答器分别提供正向、反向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。根据需要可设置特殊用途的无源应答器（如CTCS级间转换等）。,33,应答器报文组成,点式应答器报文码长1024bit，有效码长830bit，另包括校验、修正、扰码等；无源应答器的报文采用特定的写入设备写入并固化在应答器中，信息是固定的；有源应答器的报文固化在列控中心中，可存多条，列控中心根据需要选择具体条目，在适当时机控制LEU向应答器传送；考虑应答器信息涉及故障安全，无源应答器的报文是重叠覆盖的，有源应答器平时有“缺省报文”并能进行监测；应答器报文内容包括：应答器编号、链接关系、线路参数、线路里程、进路信息、轨道电路或电码化载频、临时限速等等，报文按确定的编码规则进行编制；应答器报文以信息包为单位，信息包有对应标识，一帧报文中可包含多个信息包。,34,应答器信息编码,部已制定了点式应答器编码规则，包括信息包定义、报文设计原则、应答器用户报文构成等。CTCS信息包，是在ETCS信息包框架、组成的基础上，按照中国的CTCS技术规范、运输作业特点和需求进行定义，综合考虑动车组开行、运用要求，并预留了客运专线的发展。应答器信息是涉及安全控车的重要信息，必须进行严格的档案管理，制定相应的管理程序、管理制度和管理办法。拟设专门机构进行应答器信息管理。,35,三、轨道电路(ZPW2000A),36,轨道电路码序,轨道电路码序按TB-3060执行，在原四显示自动闭塞基础上增加L2、L3码，上表所示为一种典型案例。,37,CTCS-2车载设备,38,39,控制方式,目标距离（Distancetogo）控制曲线，也称一次制动模式速度控制曲线。列控系统车载设备通过对列车行车许可、线路参数、列车信息的综合处理，生成目标距离模式曲线，监控列车安全运行。,40,显示与操作界面举例（完全监控模式）,41,显示与操作界面（机车信号）,42,ATP车载设备主要技术条件,1.CTCS级别：满足CTCS-2级，预留CTCS3级。2.速度目标值：满足250km/h，预留300km/h及以上扩展条件。3.控制模式：目标距离模式。4.驾驶模式：司机制动优先和设备制动优先两种模式。5.信息传输媒介：控车信息由轨道电路及应答器设备提供。6.兼容性：针对不同速度等级线路，满足动车组跨线运行要求。7.与列车运行监控记录装置接口：记录信息，切换控车。8.机车信号功能：主体机车信号功能，通用式机车信号功能。,43,主要技术要求（1）在任何情况下防止列车无行车许可的运行。（2）防止列车超速运行。防止列车超过进路允许速度。防止列车超过线路结构规定的速度。防止列车超过动车组构造速度。防止列车超过临时限速。（3）防止列车溜逸。（4）制动与缓解。（5）故障后可隔离。,ATP车载设备主要技术条件,44,ATP工作模式,完全监控模式部分监控模式（应答器丢失，侧线、引导）目视行车模式调车模式隔离模式机车信号模式,45,关于“人控”、“机控”优先的驾车模式,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。两者主要区别：设备制动优先由ATP车载设备控制列车自动减速和缓解（常用制动），但停车仍需司机对位。当列控系统车载设备采用设备制动优先工作模式时，在确保列车运行安全、满足旅客舒适度的前提下，对列车制动与缓解的控制均由设备自动完成。根据需要司机可追加或实施更加强烈的制动控制。,46,ATP动作,设备自动缓解,47,当列控系统车载设备采用司机制动优先工作模式时，设备应在不干扰司机正常驾驶的前提下，实时监控列车安全运行。,48,49,常用,缓解,50,临时限速命令的设置流程,51,生成和校核,生成：综合维护调度员（CTC），列车调度员（TDCS）校核：列车调度员