列车运行控制系统课件

高铁列控系统技术及发展 罗雄2015年5月 0 PPT学习交流 一 列控系统概述 1 PPT学习交流 信号系统控制什么 2 PPT学习交流 1 名词解释联锁 为了保证行车安全 通过技术方法 使进路 进路道岔和信号机之间按一定程序 一定条件建立起的既相互联系 而又制约关系 这种制约关系即联锁CTC CentralizedTrafficControl 调度集中CTCS ChineseTrainControlSystem 中国列车运行控制系统 ETCS EuropeanTrainControlSystem 欧洲列车运行控制系统 3 PPT学习交流 CBI Interlocking 计算机联锁TCC TrainControlCenter 列控中心RBC RadioBlockCenter 无线闭塞中心ISDN IntegratedServicesDigitalNetwork 综合业务数字网TSRS TemporarySpeedRestrictionServer 临时限速服务器 4 PPT学习交流 互联互通 互联互通是电信业术语 已经从简单的同类网的水平互联 扩展成为跨网络 跨区域 跨业务 跨国界的互联问题 具有多样化 多层次 复杂化的特点 5 PPT学习交流 2 概述高速铁路是对速度的挑战 列控系统是对安全的保障 1903年德国 电力机车牵引 试验速度210km h1955年法国 电力机车牵引客车试验速度331km h1988年德国 ICE动车组试验速度406 9km h1990年法国 TGV动车组试验速度515 3km h2007年法国 TGV试验速度574km h2010年9月28日中国 运营试验速度416 6km h 6 PPT学习交流 安全和速度没有必然的联系 铁路安全的三个要素 设备质量 运营管理 人员素质 7 PPT学习交流 没有绝对安全民航 亿客公里死亡率0 05人 1人飞行1万km 天 550年死亡 铁路安全产品 SIL 4级 故障危险侧概率 10的 9次方 8 PPT学习交流 列控系统是确保行车安全的信号系统 利用地面提供的线路信息 前车 目标 距离和进路状态 列控车载设备自动生成列车允许速度控制模式曲线 并实时与列车运行速度进行比较 超速后及时进行控制 9 PPT学习交流 ETCS 2级列控系统地面采用RBC生成行车许可 固定应答器提供列车定位基准 GSM R无线网络实现车 地双向信息传输 ETCS 2级系统已陆续投入商业运营 是欧洲铁路列车控制系统的发展方向 ETCS 1 2级列控系统 国外高速铁路列控系统 10 PPT学习交流 日 法 德列控系统各有特点 均采用了大量专用技术 相互间不兼容 技术平台不开放 不利于市场竞争和技术发展 欧洲有十几种列控系统 列车无法实现跨国运行 因此欧盟确定发展统一的欧洲列控系统 ETCS 该系统采用统一标准 规范 可实现互联互通 国外高速铁路列控系统 比较 11 PPT学习交流 1 借鉴ETCS发展思路和国外高速铁路列控系统运用经验 结合我国铁路运输特点 遵循全路统一规划的原则 铁道部确定构建中国的列车运行控制系统技术体系 CTCS CTCS应用分为5级 CTCS的目标是提高安全性能和运输效率 满足互通运营 规范系统设计 适应发展需求 3 中国列车运行控制系统 CTCS CTCS技术体系 12 PPT学习交流 借鉴欧洲列控系统 ETCS 建设经验 结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式 考虑未来发展 制定了我国列控系统CTCS技术标准 分为CTCS 0 1 2 3 4级 CTCS技术体系的形成过程 13 PPT学习交流 CTCS分5级 CTCS0级 既有线的控车模式区间轨道电路 站内电码化 通用机车信号 列车运行监控装置 14 PPT学习交流 CTCS分5级 CTCS1级 基于既有设备改造的ATP系统 适用于既有线160km h以下区段 对中国主要干线装备现状 对既有设备实行强化改造 在主体化机车信号的基础上 通过补点 实现具有中国特色的点连式ATP 即主体化机车信号 区间 站内轨道电路进行强化改造 故障安全型机车信号 点式设备 安全型监控装置 15 PPT学习交流 CTCS分5级 CTCS 2列控系统是基于点式应答器 轨道电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统 地面设备由区间 站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息 由点式应答器 车站列控中心传输点式列控信息 车载设备根据地面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 CTCS2级 16 PPT学习交流 CTCS分级 CTCS3级基于轨道电路和无线通信 GSM R 的ATP系统 轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面具有不可替代的优势 GSM R在满足我国铁路移动信息网需求的同时 又能解决超防信息高速率可靠传输 两者结合是强强互补 再辅以定位校核的点式设备 17 PPT学习交流 CTCS分5级 CTCS4级 完全基于无线通信 GSM R 的ATP系统 该系统具有移动自动闭塞的特征 区间占用靠GPS和GSM R实时数据传输解决 站内仍需轨道电路 列车完整性检查 定位校核分别靠车载设备和点式设备实现 使得室外设备减少到最低程度 18 PPT学习交流 练习题 19 PPT学习交流 CTCS系统如何分级 简述各级的区别 20 PPT学习交流 二 CTCS 0 1级列控系统 21 PPT学习交流 CTCS 0级是既有线现状 地面为自动闭塞或半自动闭塞 车载设备由列车运行监控记录装置LKJ和通用式机车信号组成 LKJ设备通过车载存储线路数据 通过IC卡由司机输入临时限速和其他信息 通过机车信号信息提供行车许可 LKJ自动生成监控曲线 22 PPT学习交流 LKJ自推广运用十几年来 对保证列车运行安全发挥了重要作用 由于多方面原因 LKJ控制条件下 司机应按照地面信号显示运行 同时由于CTCS0级采用车载数据库方式 存在线路施工过渡等情况下与大量车载基础数据应及时修改的矛盾 23 PPT学习交流 三 CTCS 2级列控系统 24 PPT学习交流 CTCS2列控系统总体结构 总体设计原则系统需求基本功能技术特点系统构成 25 PPT学习交流 总体设计原则 在我国既有成熟信号系统技术设备基础上 如 自动闭塞 机车信号 车站联锁 调度集中等 通过适当增加其它信号设备 如 应答器 列控车载设备 构成具有连续速度控制功能并符合国际列控系统功能需求规范 ETCS 的列控系统 考虑建设周期的长期性 系统应与既有线信号系统具有良好的兼容性 26 PPT学习交流 系统需求 控制模式 目标 距离模式 驾驶模式 司机制动优先模式或设备制动优先模式两种 信息传输媒介 控车信息由轨道电路 应答器设备提供 系统兼容性 不同速度等级线路的列车可互联互通 27 PPT学习交流 基本功能 在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行安全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 包括 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 防止列车超过机车车辆构造速度 防止列车超过临时限速及紧急限速 防止机车超过规定速度进行调车作业 防止列车超过规定速度引导进站 防止列车溜逸 28 PPT学习交流 CTCS2系统结构 29 PPT学习交流 正向预告点 切换执行点 反向预告点 CTCS 2区段和CTCS 0区段的切换 30 PPT学习交流 车载设备控制模式 待机模式 SB 完全监控模式 FS 部分监控模式 PS 目视行车模式 OS 引导模式 CO 调车监控模式 SH 机车信号模式 CS 隔离模式 IS 31 PPT学习交流 车载设备功能 超速防护生成目标距离控制模式曲线机车信号功能数据记录应答器信息接收与处理速度 距离计算及防滑防空转与乘务员进行信息交互防溜功能CTCS级间切换位置校正载频锁定两种车载工作方式可选择与LKJ接口与动态监测设备接口与动车组 EMU 接口 32 PPT学习交流 待机模式 SB ATP上电时 直接进入该模式 在该模式下 设备只进行各种信息的采集 包括轨道电路信息的接收 应答器信息接收 ATP输出常用制动 33 PPT学习交流 完全监控模式 FS 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车载设备生成目标距离模式曲线 并能通过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 34 PPT学习交流 部分监控模式 PS 当由于为车载设备提供线路数据的某部分出现故障或者由于系统配置结构决定的线路数据缺损而使得车载设备无法按照完全监控模式运行 但轨道电路能正确给出进路开通状态信息时 车载设备采用的一种工作模式在待机模式下 司机一按压启动开关就进入PS模式 35 PPT学习交流 部分监控模式 侧线发车 侧线发车 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 在出站口得到应答器数据后转为完全监控模式 36 PPT学习交流 引导接车模式 CO 引导接车 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 监控列车运行 37 PPT学习交流 机车信号模式 CS 当通过CTCS级间切换到CTCS 0 1级后 ATP功能相当于一个机车信号设备 当地面具备CTCS 1级条件时 ATP设备相当于主体机车信号 当地面具备CTCS 0级条件时 ATP设备相当于通用机车信号 在这种模式下 ATP设备仅为LKJ设备提供机车信号信息输出 不产生列车控制输出 列控防护功能由LKJ设备实施 38 PPT学习交流 隔离模式 IS 车载设备发生故障而无法继续完成监控功能 触发制动停车后 经司机操作 车载设备控制功能停用 进入隔离模式 39 PPT学习交流 CTCS2级列控系统主要设备 车载设备车站列控中心应答器轨道电路 40 PPT学习交流 车载设备主要功能 在任何情况下防止列车无行车许可的运行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防止列车溜逸制动与缓解故障后可隔离 41 PPT学习交流 车载设备组成 42 PPT学习交流 车站列控中心结构 43 PPT学习交流 列控中心主要功能 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 列控中心应满足对多个LEU进行控制的要求 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 44 PPT学习交流 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 45 PPT学习交流 应答器 向车载ATP提供地面固定的线路参数和可变的临时限速信息 应答器可分为 有源 可变信息 应答器和无源 固定信息 应答器两类应答器区别 无源应答器发送自身预存信息有源应答器需通过电缆与LEU连接有源应答器发送自LEU来的信息 当电缆断线或短路时发送自身预存信息 默认报文 46 PPT学习交流 应答器工作过程 1 接收电磁能量接收车载天线发送的27 095MHz无线电信号建立工作电源通过电磁耦合转换成电能 应答器开始工作循环发送报文 直至能量消失不间断串行发送1023位传输报文 47 PPT学习交流 应答器工作工程 48 PPT学习交流 应答器设备功能 向车载设备发送点式信息无源应答器发送固定信息线路速度 坡度 轨道电路参数 信号点类型等有源应答器发送实时变化固定的信息临时限速 进路 坡度 轨道电路参数 信号点类型等有源应答器与LEU连接中断后 向车载发送固定信息 49 PPT学习交流 轨道电路 客专ZPW 2000A轨道电路是在既有ZPW 2000A无绝缘轨道电路的基础上 针对客运专线的应用进行了适应性改进 它保留了既有ZPW 2000A轨道电路稳定 可靠的特点 具有我国自主知识产权 适用于客运专线列控系统 客运专线ZPW 2000A轨道电路包括区间设备和站内设备两种 50 PPT学习交流 信号安全数据网的基本组成 51 PPT学习交流 信号系统安全数据网基本组网结构图 52 PPT学习交流 安全数据网与独立信号设备的连接图 53 PPT学习交流 练习题 54 PPT学习交流 1 CTCS 2级列控系统是如何定义的 2 车载信号设备的组成 55 PPT学习交流 四 CTCS 3级列控系统 56 PPT学习交流 CTCS 3级系统结构 CTCS 3级系统是基于GSM R无线通信实现车 地信息双向传输 无线闭塞中心 RBC 生成行车许可 轨道电路实现列车占用检查 应答器实现列车定位 并具备CTCS 2级功能的列车运行控制系统 包括 无线闭塞中心RBC GSM R网络 轨道电路 应答器 列控中心 车载设备等 调度中心CTC 车站联锁 道岔 信号机 57 PPT学习交流 C3级列控与C2级列控的比较 地面设备增加无线闭塞中心RBC GSM R无线通信网络 车载设备增加GSM R无线