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高速铁路信号与通信,李俊娥,李俊娥,副教授,铁道信号与工程系,铁道信号教研室联系方式:lje94联系地址：武汉市江夏区藏龙大道特一号，430205,一、高速铁路信号系统（一）高速铁路列控系统（二）高速铁路计算机联锁系统（三）高速铁路综合调度系统二、列控系统的发展三、列控系统的分类四、列控系统的关键技术,第一部分高速铁路信号基础知识,一、高速铁路信号系统高速铁路信号系统是一套完整的行车安全制式，主要由列车运行控制系统、联锁系统和行车指挥系统（CTC）构成，其中CTC系统纳入综合调度系统。,一、高速铁路信号系统,高速铁路信号系统具有如下特点1、取消了传统铁路区间通过信号机，车载速度显示为行车凭证；2、取消了传统三显示或四显示自动闭塞的概念，采用列车运行控制系统，系统设备分地面设备和车载设备两大部分，均采用先进的数字信号处理技术。3、车站联锁系统与列车运行控制系统合二为一，实现了列控联锁一体化，节省了大量软件及接口设备。4、由于站间距大，采用了区间信号无人看守中继站设备。5、采用了车次号确认系统。通过点式应答器方式实现了车次号的车对地传输，解决了以往调度集中系统不能推广使用的主要难题。6、实现了区间与站内采用同一种制式的一体化轨道电路，实现了信息传输无“盲区”。7、采用了计算机系统取代继电方向电路直接控制列车运行方向。,一、高速铁路信号系统（一）高速铁路列控系统列控系统是用来实现列车间隔控制和速度控制、保证行车安全和提高运输能力的安全控制系统，具有线路空闲检测、危及行车安全因素的检测和间隔控制和速度控制功能。传统的行车方式是司机按照地面信号驾驶列车，要正确识别、理解信号并及时正确执行，行车安全由司机保证。列车高速行车时，以地面信号为主的闭塞制式已不可行，高速铁路采用了列控系统完成闭塞功能，其特点如下：以车载信号作为行车凭证。向司机提供速度命令。信号直接控制列车制动。由此可见，列控系统具备了高速铁路行车所需要的以速度信号代替色灯信号，以车载信号作为行车凭证，车载信号设备直接控制列车减速或停车这三大安全要求。,列控系统是确保列车行车安全、提高运输效率的信号系统。基本功能间隔控制确保追踪列车与前行列车之间必须保持一定的安全距离速度防护确保列车的运行速度在许可范围内安全防护防止列车无行车许可运行、防止列车溜逸、防止列车冒进。行车许可（MA）：是列车安全运行的行车凭证，包括线路信息、目标距离等。,（一）高速铁路列控系统-系统的功能,（一）高速铁路列控系统系统组成列控系统由地面设备和车载设备两大部分组成。1、地面系统地面设备安装在车站及沿线，高速铁路站间距大，当站间距超过1520km时还要在区间修建无人值守信号中继站。地面设备的主要作用是：（1）检查列车位置目前最普通的作法是使用轨道电路检查列车。将轨道分成12km的小区段称为闭塞分区。每个闭塞分区只容许一列车存在，闭塞分区有列车时称为“占用”，无列车时称为“空闭”。当闭塞分区占用时，在其后方产生一个停车信号。（2）形成速度命令300km/h的高速列车制动距离大约为46km，远大于一个闭塞分区的长度，为保证后续列车能在停车点前停车就需要在不同的位置有不同的速度要求，因此列控地面设备要在不同的闭塞分区产生不同的速度命令。（3）传递速度命令在使用轨道电路的条件下一般会将速度命令调制成信号电流传递到钢轨上，列车通过时利用天线接收钢轨电流信号经过解调、译码再恢复成速度命令。最新型的轨道电路是数字编码轨道电路，它可以向列车传递27150比特的一组数据。,（一）高速铁路列控系统系统组成2、车载设备车载设备安装在列车上，主要由天线、信号接收单元、速度传感器、制动控制单元、司机显示器等组成。天线接收地面信号经信号接收单元形成速度命令。制动控制单元把这些命令与列车实际速度比较，如果列车超速或可以冒进信号(越过停点)时就产生制动命令强迫列车减速或停车。,允许速度曲线,实际速度曲线,列控系统包括：地面设备、车载设备。地面设备：提供线路信息、目标距离和进路状态。车载设备：生成目标距离连续速度控制模式曲线。,（一）高速铁路列控系统-系统的组成,（二）高速铁路计算机联锁系统联锁系统主要是实现道岔、轨道、信号机之间互相制约的联锁关系，用于车站进路的控制，以保证列车运行及作业安全。计算机联锁系统是一种新型的车站信号自动控制系统，它以计算机作为主要技术手段实现铁路车站联锁的要求，从而完成排列进路、锁闭进路、解锁进路，信号机及道岔控制等任务。高速铁路各车站及动车段均设有计算机联锁控制系统。计算机联锁与车站局域网及相关设备共同组成车站综合控制系统。车站综合控制系统通过光缆与调度中心相联，接受调度中心控制。,（三）高速铁路综合调度系统综合调度系统设备主要完成列车调度、列车运行计划、动车底调度、综合维修管理、旅客服务、牵引供电及电力调度、安全监控及系统维护等主要功能。行车指挥系统是用来实现行车调度指挥。对于铁路运输，司机不能随意停、开列车，其操作要服从调度员命令，并使列车严格按照事先制定的时刻表运行。铁路列车调度指挥系统TDCS是实现铁路各级运输对列车实行透明指挥、实时调整、集中控制的现代化信息系统，已成为目前全路运用最广泛的运输调度指挥设备。调度集中系统CTC（CentralizedTrafficControl）是在TDCS系统功能的基础上增加了列车及调车进路的自动控制功能。其特点是将信号与监控列车运行结合起来，在控制中心指挥列车运行。,二、列控系统的发展,依靠信号工的眼睛观测，通过人控制的信号给司机传递行车命令。美国在1832年开始在车站上设置信号机，作为站与站之间传送信息。信号机上挂有果物笼状的东西，外面包白布或黑布，吊在10m高的柱子上，这个信号叫球信号。列车间隔调整依靠人工闭塞，只能实现站间闭塞。闭塞：在某一时刻线路上某一区段只能有一列列车。,2.1地面人工信号,根据列车在该轨道区段的占用/出清来点亮轨旁设置的信号机。,2.2地面自动信号,2.2地面自动信号（续）,可以将区间划分为多个闭塞分区，缩短了列车追踪间隔。司机根据地面信号机的显示来控制列车运行。典型系统：轨道电路（有三显示、四显示、多信息等类型）。,由于地面信号显示系统有时受到自然环境（如雾、风沙、大雨等）的影响以及地形的限制，司机往往不能在规定的距离上及时了望前方的信号机的信号显示，因而有产生冒进信号的危险。机车信号在驾驶台上显示地面信号机的状态，改善了司机了望条件。司机能够在任何条件下从容地驾驶列车和前方信号为禁止信号时及时采取制动措施，提高了列车运行的效率和安全程度。,2.3机车信号,司机依据地面信号或机车信号行车时，列车有冒进禁止信号的可能。自动停车设备（ZTL系统）根据车载设备接收的轨道电路信息进行防护：如果是红灯信息，则自动停车设备输出连续报警信息，司机必须在7秒内确认，否则将实施紧急制动。,2.4自动停车,自动停车设备只是对列车在防冒进禁止信号上有所防护，但在其他速度限制情况下却没有安全防护，并且还存在人为干预的情况。速度自动防护系统（ATP）/（列控系统）：车载设备根据地面设备传输的信息，实时计算动态速度曲线，确保列车在允许的速度范围内运行。ATP防止“两冒一超”：防止列车冒进进站信号和出站信号及超速运行。,2.5速度自动防护,按地车信息传输方式点式列控系统连续式列控系统点连式列控系统按控制模式分阶梯控制方式列控系统出口检查方式入口检查方式速度距离模式曲线控制方式列控系统,三、列控系统的分类,按人机关系设备制动优先列控系统司机制动优先列控系统按闭塞方式固定闭塞列控系统移动闭塞列控系统,三、列控系统的分类（续）,3.1点式列控系统,采用高信息容量的地面应答器或地面轨道短环线向车载设备传输信息。信息传递不连续性，只在固定地点传输。,3.2连续式列控系统,信息传递连续。类型：轨道电路轨道电缆波导无线电,3.2连续式列控系统轨道电路方式,3.2连续式列控系统轨道电缆方式,3.2连续式列控系统波导方式,3.2连续式列控系统无线方式,3.3点连式列控系统,点式设备（应答器）+连续式设备（轨道电路）点式设备：应答器作为线路数据的输入。连续式设备：轨道电路信息作为列车前方轨道空闲数量的传输媒介。,3.4阶梯控制方式,不需要距离信息，列车以闭塞分区单位定位。在一个闭塞分区内只控制一个速度等级。列车从最高速度分段降速，直至停车。闭塞分区长度按最差列车制动性能设计。出口检查：司机在闭塞分区内将列车运行降低到目标速度，设备在闭塞分区出口检查列车运行。入口检查：列车在闭塞分区入口处接收到目标速度信号后，一旦超速，则列控设备自动实施制动使列车运行降低到目标速度以下。,3.4阶梯控制方式（续）,入口检查：在入口处设备开始制动到允许速度。出口检查：在出口前司机制动到规定允许速度。,3.5速度距离模式曲线控制方式,需要目标速度、线路参数、列车参数、制动性能等参数，依此计算列车允许速度与目标距离间关系的曲线。速度距离模式曲线反映了列车在各点允许的速度值。列控系统根据速度距离模式曲线实时给出列车当前的允许速度，当列车超过当前允许速度时，设备自动实施常用制动或紧急制动，保证列车能在停车点前停车。,3.5速度距离模式曲线控制方式（续）,速度距离模式曲线分类,分段速度距离控制模式基本原理,目标距离控制模式基本原理,3.6设备制动优先方式,日本新干线ATC采用“设备优先”控制原则，列车减速一般由设备完成，当列车速度减到30h以下需要在车站停车时才由司机操纵以保证列车停在正确位置。当要求列车减速时，根据实际情况，系统输出不同级别的制动，低于允许速度后自动缓解。当列车速度超过紧急制动曲线时，则实施紧急制动，使列车停车。最大优点是能够减少司机的劳动强度，提高列车运行服务质量。同时也可适当缩短列车运行间隔时间。但为满足旅客乘坐舒适性，制动系统的自动化程度及制动性能要求非常高。,4.7司机制动优先方式,法国采用“人控优先的控制原则”，列车运行速度一般由司机控制，只有在司机失误并可能出现危险的情况下，列控设备才自动介入实施制动。区间及车站均采用最大常用制动曲线监控列车速度，限制速度降低时首先由司机负责将降速，若实际速度超过限制速度时则实施最大常用制动。司机制动优先的系统优点是便于发挥司机的责任感，充分发挥人的技术能力，减少设备对司机操纵的干扰。,3.7司机制动优先方式（续）,无论是何种制动优先，如果实施了紧急制动，只有停车后，才可缓解。采用设备制动优先时车站正线停车，与司机制动优先一样直接采用最大常用制动曲线。侧线进站停车，改用司机制动优先。,4.7司机制动优先方式（续）,3.8固定闭塞方式,线路划分为固定位置、某一长度的闭塞分区。一个闭塞分区只能被一列车占用。列车间隔以闭塞分区为单位，而与列车在分区内的实际位置无关。,3.9移动闭塞方式,线路无固定划分的闭塞分区。列车间隔是动态的、并随前行列车的移动而移动。后续列车以前行列车尾部为追踪的目标点。前后列车的最小间隔等于后行列车的制动距离+安全距离。,虚拟/逻辑闭塞(Virtual/LogicalBlock)：线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，在一个原固定闭塞分区可以被分为几个虚拟分区，闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计，列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，列车位置的分辨率也为一个虚拟分区（一般为几十米），制动的起点可以延伸，但终点总是某一虚拟分区的边界，对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲线的方式，要求运行间隔越短，分区数也越多，但设备基本不增加。,速度（公里/小时）,3.10不同制式列控系统的比较,四、列控系统的关键技术,列车定位技术地车信息传输技术安全计算技术,4.1列车定位技术,轨道电路及计轴器脉冲速度传感器应答器交叉环线定位多普勒雷达卫星定位（GPS）,4.1列车定位技术轨道电路定位技术,以分区为单位定位,轨道电路（占用）,4.1列车定位技术计轴定位技术,以分区或区段为单位定位根据轮轴检测设备的信息产生轮轴数，比较计轴结果得到区段占用/空闲状态。,轮轴检测设备,控制设备,轮轴检测设备,轨道空闲检测区段,4.1列车定位技术脉冲速度传感器定位技术,利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离。根据测量列车走行距离测算出列车运行速度。低速时测量精度高。受列车空转打滑影响。,4.1列车定位技术多普勒雷达定位技术,通过测量发射波和反射波之间的频差计算出列车的运行速度，并累计求出走行距离。高速时测量精度高。不受列车空转打滑影响。,4.1列车定位技术应答器定位技术,提供定位基准,GPS,4.2地车信息传输技术,轨道电路传输技术应答器传输技术交叉环线传输技术波导传输技术无线传输技术,地车单向传输连续性信息量小：模拟轨道电路：每次只能传输一种状态信息，如ZPW2000、UM71数字编码轨道电路：几十位信息，如UM2000,4.2地车信息传输技术轨道电路传输技术,4.2地车信息传输技术应答器传输技术,地车单向传输只能在固定地点传输信息量大：1023位,能量,信息,4.2地车信息传输技术交叉环线传输技术,地车双向传输连续性信息量较大,4.2地车信息传输技术波导传输技术,地车双向传输连续性信息量大,4.2地车信息传输技术无线传输技术,地车双向传输，如GSM-R连续性信息量大,列控系统的地面设备、车载设备均基于安全计算机平台。安全计算机的安全完善性等级（SIL)为4。系统的功能由软硬件共同完成。,4.3安全计算机技术,4.3安全计算机技术二取二安全计算机平台,有两个计算机模块，同步、独立工作。两个计算结果通过比较器表决：两个计算结果相同时，输出计算结果；两个计算结果不同时，导向安全输出。,4.3安全计算机技术二乘二取二安全计算机平台,有两系“二取二”计算机。两系都在正常工作，只有一系输出。故障时自动切换、或者维护时人工切换。,有三个计算机模块，同步、独立工作。三个计算结果通过表决器表决，再输出。当一个计算机模块故障时，不影响系统正常工作；当两个计算机模块故障时，导向安全输出。,5.3安全计算机技术三取二安全计算机平台,一、日本DS-ATC系统二、法国TVM430系统三、德国LZB系统四、欧洲列车运行控制系统（ETCS）五、青藏铁路ITCS系统,第二部分国内外高速列控系统,使用有绝缘数字轨道电路发送列车位置、目标速度、进路等信息；车载设备采用轨道电路信息和车载设备存储的线路数据生成一次连续速度控制曲线；列车制动采用设备控制优先方式。,一、日本DS-ATC系统,使用无绝缘数字轨道电路向列车发送行车许可；列车制动采用司机控制优先方式。车载设备根据轨道电路报文生成分段连续速度控制曲线。,二、法国TVM430系统,采用轨道电缆（交叉环线）方式传输车-地信息、使用S棒无绝缘轨道电路实现列车占用和完整性检查；车载设备利用车地传输的信息生成一次连续速度控制曲线列车制动采用司机控制优先方式。,三、德国LZB系统,采用RBC生成行车许可、应答器提供列车定位基准GSM-R实现车-地双向信息传输车载设备利用车地传输的信息生成一次连续速度控制曲线列车制动采用司机控制优先方式,四、ETCS-2级系统,E2商业运营情况,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），采用统一标准/规范，可实现互联互通。,国外典型高速铁路列控系统比较,五、青藏铁路ITCS级系统,五、青藏铁路ITCS级系统,第三部分中国列车运行控制系统（CTCS）,一、CTCS概述二、CTCS-3级列控系统三、CTCS-3级列控系统主要工作模式四、CTCS-3级列控系统主要运营场景五、CTCS-3级列控系统DMI显示,一、CTCS概述目标,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。系统分级以适应发展需求。CTCS中国列车运行控制系统，以分级的形式满足不同线路运输需求，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的安全。,注：CTCS-3D基于应答器和轨道电路传输，用于300-350km/h线路，动车组的追踪间隔缩短至3分钟。（京津）,一、CTCS概述分级,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。CTCS-2级是通过轨道电路完成列车占用和完整性检查，提供行车许可及闭塞分区数量，并采用大容量点式应答器向列车传送定位信息、进路信息、临时限速、线路允许速度、闭塞分区长度等，采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统。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。,一、CTCS概述分级,符合CTCS规范的列车超速防护系统应能满足一套车载设备全程控制的运用要求。系统车载设备向下兼容。系统级间转换应自动完成。系统地面、车载配置如具备条件，在系统故障条件下应允许降级使用。系统级间转换应不影响列车正常运行。系统各级状态应有清晰的表示。,一、CTCS概述级间关系,CTCS-3级列控系统是基于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，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。,二、CTCS-3级列控系统定义,二、CTCS-3级列控系统总体结构,地面设备、车载设备、GSM-R无线通信网络、信号数据传输网络四部分。,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,二、CTCS-3级列控系统系统结构,二、CTCS-3级列控系统各部分功能,根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,无线闭塞中心RBC,应答器,通过GSM-R无线通信系统将行车许可、线路参数、临时限速传输给CTCS-3级车载设备,通过GSM-R无线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息,向车载设备传输定位和等级转换信息,向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统的需要,用于实现车载设备与地面设备的双向通信,GSM-R核心网包括移动交换子系统、GPRS子系统、智能网接口,GSM-R网络,采用冗余交叉覆盖的方式进行布置，提高了车地通信的可靠性,根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和列车参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车的安全运行,车载安全计算机,轨道电路,实现列车占用检查,发送行车许可信息，满足后备系统的需要,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无线通信单元及天线；车载设备根据RBC的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。,调度中心CTC,车站联锁,轨道电路,列控中心,应答器,道岔,信号机,RBC为CTCS-3提供行车许可,车载设备,二、CTCS-3级列控系统车载设备,车载设备由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信模块（RTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录器（JRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等组成。,二、CTCS-3级列控系统无线闭塞中心（RBC）,RBC设备采用硬件安全比较冗余结构，包括：无线闭塞单元（RBU）、协议适配器（VIA）、RBC维护终端、司法记录器（JRU）、ISDN服务器、操作控制终端和交换机等设备组成。,信号数据传输网络实现无线闭塞中心（RBC）、调度集中（CTC）、联锁、列控中心（TCC）、监测系统间的信息传输。,二、CTCS-3级列控系统信号数据传输网络,调度集中显示投影,车站联锁,无线闭塞中心（RBC）,行调指挥中心（CTC）,轨道电路,GSM-R,二、CTCS-3级列控系统工作原理,速度限制曲线,时速(km/h),目标停车点,二、CTCS-3级列控系统列车追踪运行,基于GSM-R实现大容量的连续信息传输，可以提供最远32km的目标距离、线路允许速度等信息，满足跨线运营；CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求，C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200250km/h，同时作为C3的后备系统。车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车位置、速度、工作模式和列车状态等信息，并可在CTC系统上实时显示。临时限速的灵活设置，可以实现任意长度、任意速度、多数量的临时限速设置。,二、CTCS-3级列控系统主要特点,（5）临时限速的灵活设置。可以实现任意地点、长度和数量的临时限速设置。（6）RBC可集中设置，也可以分散设置。（7）RBC向装备CTCS-3级车载设备的列车、应答器向装备CTCS-2级车载设备的列车分别发送分相区信息，实现自动过分相。,二、CTCS-3级列控系统主要特点（续）,部分监控模式（PS）、机车信号模式（CS）仅适用CTCS-2级。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,1.概述,2.完全监控模式（FS）,当车载设备具备列控所需的全部基本数据（包括列车数据、行车许可和线路数据等）时，车载设备自动进入FS模式。在FS模式下，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过人机界面（DMI）显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息，监控列车安全运行。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,在FS模式下，DMI显示的速度曲线等信息。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,3.目视行车模式（OS）,当地面设备故障、列控车载设备显示禁止信号且列车停车后需继续运行时，根据行车管理办法，经司机操作，列控车载设备进入OS模式。在OS模式下，列控车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，列车每运行一定距离（300米）或一定时间（60秒）司机需确认一次。,40,轨道电路故障,OS模式,OS模式,速度（km/h）,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,4.引导模式（CO）,当开放引导信号时，列控车载设备进入CO模式。在CO模式下，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，车载设备按固定限制速度40km/h监控列车运行，司机负责在列车运行时检查轨道占用情况。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,当进行调车作业时，司机按压调车按钮，列控车载设备进入SH模式。当工作在CTCS-3级时，需经RBC同意，列控车载设备转入调车模式（SH）后与RBC断开连接，退出调车模式（SH）后再重新与RBC连接。在SH模式下，列控车载设备按固定限制速度40km/h（顶棚）监控车列前进或折返运行。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,5.调车模式（SH）,当列控车载设备停用时，需在停车情况下，经操作隔离列控车载设备的制动功能，列控车载设备进入IS模式。在IS模式下，车载设备不具备安全监控功能。列控车载设备应能够监测隔离开关状态。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,6.隔离模式（IS）,7.待机模式（SB）,当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后自动处于SB模式。在SB模式下，车载设备禁止列车移动。当司机开启驾驶台后，列控车载设备中的DMI投入正常工作。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,8.休眠模式（SL）,当列控车载设备上电时，执行自检和外部设备测试正确后首先自动处于SB模式。当本务端的驾驶台开后，非本务端列控车载设备进入SL模式。在SL模式下，列控车载设备仍执行列车定位、测速测距、记录等级转换及RBC切换信息等功能。列车立折，非本务端升为本务端后，车载设备可自动进入正常工作状态。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,9.部分监控模式（PS）,该模式仅用于CTCS-2级控车。在CTCS-2级，当车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据时，列控车载设备进入PS模式。在PS模式下，列控车载设备产生一定范围内的固定限制速度，监控列车运行。,三、CTCS-3级列控系统主要工作模式,注册与启动,进出动车段,级间转换,行车许可,自动过分相,人工解锁进路,调车作业,降级情况,临时限速,重联与摘解,注销,RBC切换,灾害防护,特殊进路,四、CTCS-3级列控系统主要运营场景,场景简要描述：等级转换描述了列车在CTCS-3级区段和CTCS-2级区段边界，列控系统应遵守的原则和车载设备等级转换过程。正常的级间转换在转换区域自动进行；级间转换区域内的转换命令由RBC/应答器提供。在转换点设置应答器组、在转换点前方适当距离设置预告应答器组。,典型场景介绍,场景3：级间转换,场景5：RBC切换,RBC切换描述了在不同RBC边界处，实现列车在两个RBC间行车许可控制的安全切换过程。,(1)列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；(2)RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可，同时RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信；(3)列车尾部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制，终止与RBC1的通信，完成RBC切换；(4)列车根据RBC2提供的行车许可运行。,场景5：RBC切换,列车沿图方向从左向右运行时；动车组感应到G1预告信号并送出给动车组控制系统，动车组随即卸载并切断主断。动车组感应到G2执行信号并送出一个强迫信号给动车组控制系统，此时要求动车组立即切断主断。,场景6：自动过分相,（1）既有线磁钢自动过分相原理,在C3区段，分相信息存储在RBC内，同时也存储在地面应答器内。C3ATP控车时，牵引供电分相信息与列车的行车许可一起由RBC提供给列车，分相区信息包括：至分相点距离、分相区长度等。,（2）C3列控系统自动过分相原理,自动过分相,（3）C3列控系统自动过分相逻辑,自动过分相,列车前端距分相区还有10秒走行距离时，车载设备向司机发送出提示；列车前端距分相区还有3秒走行距离时，车载设备向动车组发过分相指令；当列车前端越过分相区200m后，车载设备取消原触发动车组相关过分相的操作；,C2单元控车时，牵引供电分相信息由应答器提供，该信息与轨道区段信息同时发送，分相区信息包括：至分相点距离、分相区长度等。,（4）C2列控系统自动过分相原理,自动过分相,（5）C2列控系统自动过分相逻辑,当ATP收到过分相信息包（信息包68）后控制过分相。,自动过分相,列车按CTCS-2级列控系统控制运行时，车载设备收到应答器68包将向动车组发送并保持屏蔽“磁钢”信息指令；列车前端距分相区还有10秒走行距离时，车载设备向司机发送出提示；列车前端距分相区还有3秒走行距离时，车载设备向动车组发过分相指令；当列车前端越过分相区200m后，车载设备取消原触发动车组相关过分相的操作。,五、CTCS-3级列控系统DMI显示,术语和缩写词顶棚速度监视区（CSM:CeilingSpeedMonitoringSection）：指限制速度为常数的区域，该限制速度通常是由最限制速度曲线决定的。车载设备在顶棚速度监视区进行的速度监视称为顶棚速度监视。,图一顶棚速度监视区示意图,五、CTCS-3级列控系统DMI显示,目标速度监视区（TSM:TargetSpeedMonitoringSection）：指限制速度下降到较低的限制速度值或限制速度为0km/h的目标点的区域。车载设备在目标速度监视区进行的速度监视称为目标速度监视，目标速度监视分制动到目标点（目标速度为0km/h）和制动到较低的目标速度（目标速度非0km/h）两种情况。,图2目标速度监视区示意图,五、CTCS-3级列控系统DMI显示,起模点（StartingPointintheTSM）：指顶棚速度监视区和目标速度监视区的交界点，该交界点是以最大常用制动限速曲线来确定的（参照图2）。警示（Indication）：指列车速度高于允许速度，设备进入的一种状态。如果列车速度始终高于允许速度，相应状态保持。当列车速度低于允许速度两秒钟后，相应状态关闭。,五、CTCS-3级列控系统DMI显示,DMI显示屏的显示分辨率为640480。主界面分为六个主显示区.,主界面显示区,五、CTCS-3级列控系统DMI显示,主界面细分功能,DMI显示界面,五、CTCS-3级列控系统DMI显示,A区，距离监控信息,A区显示的内容主要为距离监控信息，包括A1、A2、A3三个分区：A1区（5454），列控车载设备触发制动前的预警时间；制动预警时间在A1区中心以正方形图标显示，正方形图标的大小取决于距触发制动的预期时间。一旦距触发制动的预期时间低于设定时间值（8s），方块图标开始变大直至最大尺寸（5454）。正方形颜色遵循显示、报警和制动的颜色编码规则，见下表。,A区，距离监控信息,A2区（54222），目标距离；A2区使用两种方法表示目标距离：柱状光带表示法和数字表示法。当目标距离大于1000米时，光带上方（能显示5个数字）用数字显示实际目标距离，柱状光带的高度保持不变，数字显示的精度为10米；当目标距离小于1000米时，柱状光带逐渐缩短，数字显示的精度为1米。,A2区目标距离示意图,A3区（5424），预留。,B区，速度信息,B区显示的主要内容为速度信息，包括B1B7七个分区。B1区（5050），数字方式显示的列车速度。在B1中用数字显示列车速度，数字始终居中显示。当列车速度超过制动速度时，指针为红色，数字为白色。B2区，环形速度表（CSG）。围绕速度表盘以光带方式显示允许速度（Vperm）、目标速度（Vtarget）、干预速度（Vint）、开口速度（Vrelease）等速度信息。,B区，速度信息,B1区列车速度指针的显示条件和颜色,B2区，环形光带的显示条件和颜色,B区，速度信息,在不同状态下速度表的具体显示方式,B区，速度信息,在不同状态下速度表的具体显示方式,B区，速度信息,在不同状态下速度表的具体显示方式,B区，速度信息,在不同状态下速度表的具体显示方式,B区，速度信息,B3/4/5区，命令图标。命令图标按从左到右的顺序显示在B3/4/5区域内。,B区，速度信息,B6区，开口速度（预留）。当列车设有开口速度并符合条件时，在B6区和B2区显示开口速度，B6区以数字方式显示，颜色为灰色。开口速度显示方式如图。,B7区，模式信息。在B7区以文字方式显示列车模式信息。,C区，补充驾驶信息,C区显示的主要内容为补充驾驶信息，包括九个分区.C1区，下一控制模式信息.在C1区以带黄色闪动边框的模式文本，显示要确认的各种模式，闪烁频率为1Hz，以便司机确认下一有效模式。当司机进行确认，并且列控车载设备接受后，该图标从C1区消失，成为B7中显示的新的有效控制模式.C2/3/4区,预留；C5/6/7区,预留.C8区，CTCS等级.以文字的方式显示列控车载设备的运行等级，等级与显示文字对应关系如表所示。,C区，补充驾驶信息,C9区，列控车载设备制动状态.以图标的方式显示列控车载设备制动状态。DMI根据列控车载设备的制动状态显示图标。如果列控车载设备处于非制动非允许缓解状态，则该区域不显示任何图标。,D区，运行计划信息,D区显示的主要内容为运行计划信息，包括8个分区.D1区，距离标尺.D1区用于显示距离坐标。坐标系的原点位于D1区的左下角，始终以列车当前所在位置为参考原点，即列车始终位于坐标系的原点。D2/D3区，预告信息.预告信息分两栏显示，两个时间相邻的图标不能放在同一栏内。预告图标要显示在计划区相对应的位置，当列车通过预告位置后，移除预告图标，并开始在B3/B4/5区显示。,D区，运行计划信息,D区，运行计划信息,D4区，速度变化信息.用符号显示速度变化信息，符号左侧处在速度发生变化的位置。,D区，运行计划信息,D5区，坡度信息.坡度信息由一系列不同坡度的长方形组成，“”表示上坡，“”表示下坡。若坡度为0，只显示“0”，不显示“”，“”符号.D6区，机车信号.当列车运行在CTCS-2级和CTCS-3级时，D6区用于显示机车信号，机车信号的具体定义和显示图标的对应关系如表所示。,D区，运行计划信息,D7区，最限制速度曲线（MRSP）D7区，显示列车前方最远32km范围内的最限制速度曲线（显示距离能够进行8km、16km和32km三级切换）。D8区，起模点信息.D8区，显示起模点信息，只显示动态速度递减的起始点，不涉及速度递增的情况。D区的显示示意如图。,E区，监控信息,E区显示的主要内容为监控信息，包括二十六个分区.E1区，显示备用系统状态。当C3控车时，显示C2系统的状态；当C2主控时，显示C3系统的状态。显示的状态包括正常和故障两种状态。E3区，监督司机动作信息（预留）当系统监督司机的活动，对司机发出警告或施加制动时显示图标符号，否则的话没有任何显示。E3区域显示图标.E4区，紧急信号.当车载设备收到紧急信号后，显示带有闪烁边框的紧急信号图标，闪烁频率为1Hz，并伴有声音S7。当超出紧急信号条件时，该图标不再显示。,E区，监控信息,E5区，机控/人控表示.E6-E10区，显示车站名称。,E16区.E16a区，车次号;E16b区，GSM-R网络状态和与RBC连接状;E16b1区，显示GSM-R的网络状态。当有GSM-R网络时，显示网络图标，没有GSM-R网络时，则不显示网络图标。E16b2区，显示RBC的连接状态。表示与RBC未连接、正在连接或已经连接的状态。,E区，监控信息,E16c/E16d区，缩放键图标.E16c区显示放大键图标，E16d区显示缩小键图标。,E17区，日期和时间.在此区域分三行显示，第一行显示文本“时间日期”，第二行显示时间，显示格式是“小时:分:秒”，如11:20:23；第三行显示日期，显示格式是“年-月-日”，如07-11-13。,E区，监控信息,E19-E22区，文本信息.此区域范围内最多能显示4行文本，可滚动显示信息，所显示信息的最前端有时间标记（小时:分钟:秒），应避免显示信息的长度超过1行的情况。E23区，公里标.E24-E25区，文本信息滚动箭头.,F区，可扩展功能键区,主要功能菜单及按键功能介绍.数据键（F1）。按该键后，显示数据子菜单，在此菜单下可以查看文本信息或进入下一级菜单修改司机号、车次号、列车数据等信息。模式键（F2）。允许司机手动选择列控车载设备的控制模式，可选择的模式包括：目视行车模式、调车模式和机车信号模式。载频键（F3）。用于选择列车上、下行载频。等级键（F4）。用于司机切换列车运行的CTCS-3、CTCS-2和CTCS-3D等级。其它键（F5）。用于执行特殊操作的按钮。如制动测试、调节DMI屏幕亮度、调节音量等。,F区，可扩展功能键区,启动键（F6）。用于开车时从待机状态转入正常运行状态。缓解键（F7）。在人控优先的状态下，