列车调度指挥和调度集中系统

列车调度指挥与列车运行控制系统 2012年3月20日 2011级计算机专业本科 现代铁路信息技术导论 12 13 上节主要内容 1 全国铁路运输管理信息系统TMIS 2 简述云计算概念 产生背景及其应用前景 本节主要内容 1 铁路运输调度指挥智能化 概念 2 铁路运输调度指挥智能化 包含的主要系统及其功能 1 列车调度指挥系统 2 列车运行控制系统 3 行车安全监控系统 铁路信息化体系示意图 铁路运输调度指挥智能化 概念 智能化 对应人工智能 是一个相对的概念 按照铁道部信息系统总体规划内容 主要包括四大建设内容 1调度集中系统2调度指挥中心3列车运行控制系统4行车安全监控系统5实时追踪发展趋势 智慧地球 智慧铁路 云计算 物联网等 新技术术语 物联网 InternetofThings 铁路运输调度指挥智能化 建设内容 1 结合中长期铁路网规划 在客运专线 城际铁路 煤运通道和其他路网干线 覆盖率达到55 以上 建成调度集中系统 2 建成若干个以地域或线别为控制模式的大型综合调度指挥中心 促进铁路运输调度指挥组织模式的根本转变 3 在全路自动闭塞区段全面实现制式统一和主体化机车信号系统 在繁忙干线 提速线路 客运专线 城际铁路等全面建成列车运行控制系统 4 在客运专线 城际铁路和路网干线建成行车安全监控系统 实现对机车 车辆 线路 信号 电网和列车运行状态的全面监测 预警及安全管理 5 全面实现列车 机车 车辆 货物 集装箱的实时追踪 在客货运组织的各主要环节实现计算机管理 调度集中系统 调度指挥中心 列车运行控制系统 行车安全监控系统 实时追踪 列车运行控制系统trainoperationcontrolsystem 以技术手段对列车运行方向 运行间隔和运行速度进行控制 使列车能够安全运行且提高运行效率的系统 简称列控系统 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 并实时与列车速度进行比较 超速后及时进行控制 国外列控系统 欧洲ETCS 2中国列控系统 CTCS发展技术方向 基于无线网络实现车地通信 GSM R等 ATP ATC ATO 简要说明 根据列车在铁路线路上的客观条件 对列车运行速度及制动方式等状态进行监督 控制 调整的技术装备 系统包括地面 列控所需基础数据 和车载两部分 信息处理 形成列控数据和列车制动模式 20世纪90年代 国际代表性系统 德国LZB 法国TVM300 日本ATC等 中国列控系统 CTCS 重要术语 概念 信号 机车信号列车自动停车装置列车速度监督系统列车自动操纵系统列车调度控制系统 铁路信号railwaysignal 信号信号机及显示 signalsandtheirindications 铁路固定信号 指示列车运行和调车工作 进 出站 通过 遮断 预告 驼峰 调车信号机等 信号表示器 signalindicator 行车设备和状态 道岔表示器 发车表示器 进路表示器等 信号标志 signalmarker 铁路沿线 警冲标 站界标 预告标 作业标等 引起司机注意和警觉 联锁闭塞 以视觉 标志物 灯具 仪表等 和听觉 音响等 向铁路行车人员传送机车车辆运行条件 行车设备状态和行车有关指示的技术与设备 其作用是保证机车车辆安全有序地行车与调车作业 联锁interlockink 1856产生于英格兰 联锁是铁路车站联锁的总称 铁路信号设备的重要组成部分用途 保证行车安全 提高效率 改善行车人员劳动条件 利用机电 计算机等设备 将车站范围内的信号机 进路和进路上的道岔相互具有制约关系 这种关系为联锁 相关技术设备为联锁设备 发展历程机械联锁 电机联锁 电气联锁电气集中连锁 计算机联锁等 目前发展方向为计算机联锁 闭塞block 所谓闭塞 就是保证区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车 而保证一个区间或闭塞分区在同一时间内只能运行一个列车的设备称为闭塞设备 我国铁路现行的基本闭塞设备分为自动闭塞 自动站间闭塞 半自动闭塞 自动闭塞是同列车自动完成闭塞作用的一种闭塞设备 半自动闭塞是通过装在两个相邻车站的闭塞机 出站信号机及专用轨道电路所构成的一种闭塞设备 人工闭塞1841英国人 电报闭塞法 两站间无联锁关系 发车次数多时易发生事故 半自动闭塞人工 区间联锁出站信号机不能任意开放 它受闭塞机控制 只有区间空间时 双方办理闭塞手续后才能开放全自动闭塞移动闭塞 半自动闭塞 半自动闭塞半自动闭塞区间两端车站各装设一台具有相互电气锁闭关系的半自动闭塞机 并以出站信号机开放显示为行车凭证的闭塞方法 此时 在车站进站信号机内侧设有一小段专用轨道电路 它和闭塞机 出站信号机间也具有电气锁闭关系 其特点是 出站信号机不能任意开放 它受闭塞机控制 只有区间空间时 双方办理闭塞手续后 双线半自动闭塞为前次列车的到达复原信号 才能开放 列车出发离开车站时 出站信号机自动关闭 并使双方闭塞机处于 区间闭塞 状态 直到列车到达接车站办理到达复原时止 半自动闭塞法办理手续简便 效率高 可比路签 牌 闭塞法提高区段通过能力 改善劳动条件 但区间轨道是否完整 到达列车是否完整 目前仍须通过人工检查才能确定 半自动闭塞现在是中国单线铁路区间闭塞的主要类型 半自动闭塞的优点 不会有路签磨损和丢失的情况 也不需要倒签或倒牌 列车不需要为交接路签或路牌而减低速度 改善了行车人员的劳动条件 简化了办理闭塞手续 全自动闭塞 把站间区间划分为若干个闭塞分区 每个闭塞分区都装设连续的轨道电路 当一个闭塞分区被列车占用 这一闭塞分区的轨道电路就使闭塞分区入口的信号机自动关闭 使其他列车不能进入 采用自动闭塞 可以最大限度地缩短闭塞区间长度 而且不需办理闭塞手续 这样可以增大列车密度 提高线路通过能力 自动闭塞按信号显示数目分有二显示自动闭塞 三显示自动闭塞和四显示自动闭塞 二显示自动闭塞的通过信号机只有两个显示 即闭塞分区内有车占用时显示停车信号 闭塞分区空闲时显示进行信号 三显示自动闭塞的通过信号机有3个显示 即闭塞分区内有车占用时显示停车信号 前方只有一个闭塞分区空闲时显示注意信号 前方有两个以上闭塞分区空闲时显示进行信号 四显示自动闭塞则有4个显示 即可显示出停车 注意 减速 进行等4个信号 移动闭塞 人工闭塞方式和自动闭塞方式都是以固定的闭塞区间来保障列车运行的安全 但为列车安全所需要的闭塞区间并非必须固定 若根据列车相互的位置和速度 设置移动的闭塞区间 以保持列车间有恰当的空间间隔 就会更大地提高行车密度 并能保证行车安全 这样的闭塞方式 叫做移动闭塞方式 或称间隔控制方式 机车信号cabsignal 铁路上数以万计的信号机向司机发出各种信号 报告线路和道岔情况 帮助司机安全正点的运行 由于它们装在地面上 曲线 隧道等地形限制 给司机暸望带来一定的困难 特别是在雨雪 风沙 大雾迷茫等恶劣气候条件下 地面信号更是看不清 另外 随着列车速度的不断提高 特别是高速列车的出现 显示距离约1公里的信号机已很难使司机从容采取措施 比如司机发现红色停车信号 即使立即紧急刹车 列车在巨大惯性的推动下 也要越过信号机2公里 因此 再单纯依赖地面信号机显然是极其危险的 为了解决这个问题 人们研制出了机车信号机 它装在机车司机室内 能显示和地面信号机同样的信号 保证了行车安全 提高了运行效率 也改善了司机的工作条件 机车信号设备组成 车载设备 机车接收线圈 信号接收主体 信号显示器等 地面设备 向车载设备发送信号的轨道电路轨道电路trackcircuit轨道电路是信号联锁的室外重要设备 起着保证行车和调车作业安全的作用 它能监督检查某一固定区段内的线路 包括站线 是否有列车运行 调车作业或车辆占用的情况 并能显示该区段内的钢轨是否完整 它是以钢轨为导线 轨缝间用接续线连续起来 一端接电源 另一端接着受电器 通过轨道电流来工作 轨道电路 trackcircuit 以一段铁路线路的钢轨为导体构成的电路 用于自动 连续检测这段线路是否被机车车辆占用 也用于控制信号装置或转辙装置 以保证行车安全的设备 轨道电路 trackcircuit 利用轨道作为区间信号自动控制的电路 在电气化铁路区段 轨道又是牵引回流的主要通道 1870年 美国W 鲁宾逊博士在纽约举办的展览会上展出了开路式轨道电路控制信号机的模型 此后 他又研究成功直流电的闭路式轨道电路 并于1872年取得美国专利 列车自动停车装置 ATS 列车在区间运行时 当司机未能确认并认真执行停车或减速信号显示要求时 能强迫列车自动实行紧急制动的一种技术设备 因此 自动停车设备往往与机车信号结合在一起使用 1855年和1859年英国和美国先后提出当机车冒进禁止信号时 采取技术措施 迫使列车自动停车的设想 1878年法国研制成功第一套列车自动停车装置 1880年俄国铁路开始安装机械式列车自动停车装置 英国和美国于20世纪20年代 德国于30年代 日本于40年代 中国于50年代相继大量安装列车自动停车装置 20世纪80年代 自动停车装置在很多国家已成为铁路行车系统中必不可少的保证行车安全的技术设备之一 ATS 列车自动停车装置虽在保证行车安全方面具有良好作用 但是它不具备监督列车运行速度的功能 列车速度监督系统trainspeedsupervisionsystem 列车自动停车装置不具备监督列车运行速度的功能 因此仍存在冒进信号的可能 为防止列车冒进进站信号和出站信号及超速运行 即防止所谓 两冒一超 事故 在自动停车的基础上又发展了列车速度监督 该系统从机车信号得到限制速度指令 然后与实际速度相比较 作出决策并报警或制动 列车超速防护ATP 列车自动操纵系统ATO 列车自动操纵automatictrainoperation在列车自动控制系统基础上发展的更高一级行车控制系统 这种系统除了具有列车自动控制系统基本功能外 还能根据需要自动控制列车的启动和加速 以及自动开启车门等辅助操作 因此 列车自动操纵也称为列车自动驾驶 列车自动操纵是一种完整的闭环自动控制系统 即列车一方面检测本列车的实际行车速度 另一方面连续获取地面给予的最大允许车速 经过计算机的解算 并依据其他与行车有关的因素如机车牵引特性 区间坡道 弯道等 求得最佳的行车速度 控制列车加速或减速 甚至制动 在列车自动操纵系统中 司机起监督作用 因此要求这种系统获得最大允许车速的信道和求解最佳车速的机车计算机等 要有更高的可靠性和实用性 目前列车自动操纵已应用在地下铁道和市郊或两市之间直达的客运干线上 随着微型计算机技术飞速发展 可能制成故障 安全型的列车自动操纵系统 列车调度控制系统traindispatcher ssontrolsystem 调度员在调度所利用远程控制设施和监视管辖范围内沿线的信号设备 指挥列车运行的系统 又称 列车集中控制系统 或调度集中控制系统 CTC centralizedtrafficcontrolsystem 国际研究热点 ETCS等 ETCS EuropeTrainControlSystem欧洲列车控制系统 分ETCS0级 ETCS3级 逐步脱离地面设备 实现基于通信的列车控制 ETCS系统分级 1 ETCS0级 ETCS车载设备 传统列控系统 2 ETCS一级 地面信号 查询应答器 轨道电路 采用固定追踪间隔形式 司机依靠地面信号行车 地面信号机前设备产生速度监控 依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性 利用查询应答器覆盖各国现有信号系统 并用于列车定位和传送控制命令 该系统是典型的点式ATP 3 ETCS二级 轨道电路 查询应答器 GSM R与一级相比 司机完全依靠车载信号设备行车 可取消地面信号机 通过GSM R连续传送列车运行控制命令 车 地间可双向通信 在点式设备的配合下 车载设备对列车运行速度进行连续监控 依靠轨道电路或计轴设备检查列车占用和完整性 建有无线移动闭塞中心 该系统是基于移动通信的连续式ATP 4 ETCS三级 查询应答器 GSM R与二级相比是靠车载设备来检查列车完整性 不需要轨道电路 点式设备 GSM R是系统的主要设备 取消地面信号机和轨道电路后 室外线路上的信号设备减少到最低程度 列车追踪间隔依靠点式设备和无线移动闭塞中心实现 具有明显的移动自动闭塞特征 国内铁路研究热点 CTCS CTCS 中国铁路列车运行控制系统 研究目标 提高列车安全性能和运行效率 满足互通运营 规范系统设计 技术路线 借鉴ETCS分五级 CTCS0 CTCS4 CTCS ChineseTrainControlSystem CTCS等级 CTCSLevel0 TrackCircuit CabSignaling ATS轨道电路 机车信号 列控中心 车载设备既有铁路 160KM hCTCSLevel1 TrackCircuit CabSignaling ATSCTCSLevel2 TrackCircuit Balise ATP基于轨道电路 应答器 列控中心 车载设备等CTCSLevel3 Balise GSM R ATP基于GSM R 应答器 列控中心 车载设备等350KM hCTCSLevel4 GSM R ATP完全基于GSM R 思考题 一简要描述以下重要术语 概念 信号 机车信号列车自动停车装置 ATS 列车速度监督系统 ATP 列车自动操纵系统 ATO 列车调度控制系统ETCSCTCS 7 23 铁路事故原因分析 提出从技术上防范类似事故发生的思路或技术方案 7 23甬温线特别重大铁路交通事故 7 23 甬温线特别重大铁路交通事故是一起因列控中心设备存在严重设计缺陷 上道使用审查把关不严 雷击