CTCS2200C车载设备介绍

CTCS2-200C车载设备,铁道科学研究院通信信号研究所北京市华铁信息技术开发总公司2007年3月,目录,一、CTCS2-200C系统介绍二、CTCS2-200C系统硬件描述三、系统功能描述四、DMI描述五、级间转换六、CTCS2-200C设备的操作七、环境要求及设备性能八、CTCS2-200C设备的维护,欧洲铁路运输管理系统（ERTMS）,欧洲是世界轨道交通最为发达的地方，现有的列车运行控制系统种类繁多，且各国信号制式复杂多样、互不兼容。为保证高速列车在欧洲铁路网内互通运行，1989年12月欧洲运输部长会议作出决定，就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。国际铁路联盟开始组织专题项目，分析与列车控制和运输管理有关的问题，ERTMS项目由此诞生。,欧洲列控系统（ETCS）,目前ETCS历经提出规范、系统评估、试验、改进和实施阶段，已完成1级和基本完成2级规范和相关技术标准的制订。2001年欧盟通过立法形式确定ETCS成为强制性技术规范。欧洲各国列车安装符合ETCS技术规范的列车运行控制系统，不仅使列车能够在欧洲各国实现互通运行，并且能提高列车运行的安全性。,ETCS的运用分级,0级：在未配备ETCS设备的线路运行；1级：基于点式信息传输（EUROBALISE)；2级：基于无线信息传输（GSM-R)轨道电路；3级：基于无线信息传输（GSM-R)列车完整性检查；STM级：专用列控模块。,中国列车控制系统（CTCS）,中国列车运行控制系统（CTCS）是中国铁路为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的技术规范。,CTCS安全性功能,在任何情况下防止列车无行车许可运行。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。防止列车溜逸。,CTCS结构,符合CTCS规范的列车运行控制系统由地面子系统和车载子系统两大部分组成。,CTCS分级,列车运行控制系统根据系统配置按运用划分为5级：CTCS0级CTCS1级CTCS2级CTCS3级CTCS4级,CTCS0级,CTCS0级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成，不满足CTCS技术规范要求。,CTCS1级,由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，面向160km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化的要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。,CTCS2级,CTCS2级面向干线提速和新建客运专线。地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。CTCS2级是基于轨道电路和应答器传输信息的列车运行控制系统。CTCS2级适用于各种限速区段，有临时限速防护功能。,CTCS3级CTCS3级等同ETCS2级。CTCS4级CTCS4级等同ETCS3级。,一、CTCS2-200C系统介绍,CTCS2-200C车载设备示意图,CTCS2-200C系统由车载设备和地面设备组成。,车载设备,确保系统功能的车载安全计算机（目标点的计算、速度控制、显示信息的管理），人机界面，提供驾驶信息，用于CTCS2级、TVM秦沈线的连续传输传感器和CTCS0/1级的连续传输传感器(也称为STM天线)，速度传感器，与LKJ接口，BTM和天线,确保欧标应答器传输信息的译码和接收，TVM秦沈线上列车装配的点式传输传感器。,地面设备,对于CTCS0级，地面设备具备：FSK或1/p既有连续传输。对于CTCS1级，地面设备具备：1/p既有连续传输，固定欧标应答器的点式传输。对于CTCS-2级，地面设备具备：1/p连续传输，固定和可变应答器的点式传输。对于TVM，地面设备具备：1/p（装备TVM300的区段）或n/p（装备TVM430的区段）的连续传输，BSP和EMBO点式传输,地-车传输,地-车传输主要使用两种传输方式：轨道电路连续传输欧标应答器点式传输,轨道电路连续传输,轨道电路连续传输可传输18个低频中的一个信息（轨道电路代码）。车载设备读取代码并选择停车信息或相应于装备线路的速度值。,固定欧标应答器固定欧标应答器是完全独立的，传输不可修改的信息。对于CTCS应用，固定欧标应答器传输前方的线路描述。可变欧标应答器可变欧标应答器传输随信号机状态可改变的信息，它们连接到位于信号楼或应答器附近的控制设备上；对于CTCS应用，CTCS-2使用它们来传输与信号机状态相关的信息（特别是在车站进出口处）。欧标应答器可单独或成组设置。,欧标应答器点式传输,传输特征,CTCS2-200C车载设备管理下面的传输类型：在CTCS0线路上的FSK传输，在CTCS0/1线路上的ZPW2000或UM71传输，在CTCS2线路上的ZPW2000或UM71传输，在秦沈线路（TVM430）上的UM71(1/p)和UM2000(n/p)传输，欧标应答器EMBO和BSP（用于秦沈线的点式传输）。,CTCS2-200C设备的管理,CTCS2-200C设备的主要功能：在CTCS0/1级：获取轨道电路信息并传输给LKJ，获取欧标应答器信息并传输给LKJ，向司机显示机车信号信息和速度，存储内部维护数据并传输给LKJ。在CTCS2级：获取和处理TC信息和欧标应答器信息，管理CTCS2级控制模式，控制列车速度，向司机显示驾驶信息，存储内部维修数据并传输给LKJ。,CTCS2-200C,二、CTCS2-200C系统硬件描述,系统框图,连接器,控制面板组匣,继电器组匣,PSTC-A组匣,散热风扇组,PSTC-B组匣,散热风扇组,空气过滤组,CTCS2-200C机柜,控制面板,报警电路断路器,保护电路断路器,ATP切除开关,位置1位置2位置3位置4正常A切除全部切除B切除,注：ATP切除开关主要由维护人员使用。,CTCS2-200C总开关，用来切除A链、B链或双链的电源。它锁定（铅封）在位置1“正常”。,紧急制动隔离开关,隔离紧急制动和强常用制动，也就是使速度控制功能无效。它锁定（铅封）在位置1“正常”。,位置1位置2正常隔离,测试开关,它锁定（不是用铅封）在位置1“正常”。在位置2（或位置4）时，开始“请求测试”。位置3和测试箱一起使用。注：测试开关由维护人员使用。测试开关在“测试箱”位置（位置3）时，应断开与轨道电路传感器（包括FSK传感器）、速度传感器和BTM的连接，以便使用测试箱进行模拟测试。,位置1位置2位置3位置4正常测试测试箱测试,PSTC-A,PSTC-B,PSTC组匣插板的功能,BTM和天线,BTM模块和欧标应答器天线（车载设备）连同一个欧标应答器（地面设备）一起，组成一个点式通信系统。BTM处理从欧标应答器接收到的信息，该信息通过欧标应答器天线接收。,BTM前视图和顶视图,BTM,欧标应答器天线,欧标应答器天线包含两个天线：调谐到27MHz的发送线圈，当从应答器上经过时，它给应答器发送射频功率，应答器利用接收到的功率向欧标应答器天线发送信息。调谐到4.2MHz的接收线圈，接收欧标应答器发送的信息。欧标应答器天线下表面距钢轨轨面的距离：190200mm（典型值）。,TVM连续传感器（TVM2G）,TVM连续传感器在轨道和CTCS2-200C设备之间提供一个接口，在CTCS2和TVM级时，能从轨道接收到连续数据。TVM连续传感器安装在机车下部、第一轴前方，每个轨道上有一个传感器。,TVM点式传感器（TVM1/P和TVM430）,TVM点式传感器仅适用于运行在秦沈线上的列车。TVM点式传感器在轨道和CTCS2-200C设备之间提供一个接口，能够从用于点式数据传输的感应环路接收数据。,TVM1/P和TVM2G传感器,TVM430传感器,在阿尔斯通动车组上，TVM2G、TVM1/P和TVM430三个传感器共四组（总计12个传感器）安装在一个木制的防护盒内。,FSK传感器,FSK传感器下表面距钢轨轨面的距离：阿尔斯通动车组：1655mm川崎动车组：1555mm,速度传感器,6通道速度传感器（带有连接电缆和连接器）安装在车轮上，给CTCS2-200C设备提供速度信号（连接到CODOUH板）。测速系统使用两个速度传感器。速度传感器的工作电源是1230V，输出为方波信号。,TQG15(X)-1速度传感器前视图和侧视图,人机接口界面DMI,DMI主要是为司机提供驾驶信息并接收司机的输入。DMI显示器与司机控制台为一体，安装在机车内通风良好的地方。放置位置应保证能轻松读取信息，并应防止可能妨碍阅读的明显反光（可以考虑配置一个保护罩）。DMI电源：直流110V。,三、系统功能描述,CTCS2-200C系统的输入和输出,CTCS2控制模式,CTCS2控制模式包含：完全监控模式FS部分监控模式PS1部分监控模式PS2部分监控模式PS3部分监控模式PS4引导模式CO目视行车模式OS调车模式SH待机模式SB冒进模式TR冒进后模式PT,完全监控模式FS,转入本模式条件：当所需要的全部列车数据和前方线路描述有效时。司机不能选择FS模式，但当所有必需的条件满足时可以自动进入FS模式。在FS模式，200C车载设备通过动态速度曲线监督列车运行。车载设备向司机显示列车速度，允许速度，目标距离和目标速度。,部分监控模式PS1,转入本模式条件：当系统不知道线路描述，并接收到轨道电路UU码时。顶棚速度：45km/h。200C列控车载设备监督列车低于顶棚速度运行。200C列控车载设备监督列车在给定距离内运行。该距离值为默认值，对应站内停车标到信号机（正常值：60m）和信号机到出站口应答器安装位置(正常值：1500m)的距离和。如果超过该距离还未收到应答器组信息，200C列控车载设备转到PS4模式。如果在该距离之前收到了TSR和线路数据，200C列控车载设备转到FS模式。如果在该距离之前仅收到了TSR，则转到PS3模式。,部分监控模式PS2,转入本模式条件：当系统不知道线路描述，并接收到轨道电路UUS码时。顶棚速度：80km/h。200C列控车载设备监督列车低于顶棚速度运行。200C列控车载设备监督列车在给定距离内运行。该距离值为默认值，对应站内停车标到信号机（正常值：60m）和信号机到出站口应答器安装位置(正常值：1500m)的距离和。如果超过该距离还未收到应答器组信息，200C列控车载设备转到PS3或PS4控制模式。,部分监控模式PS3,转入本模式条件：当系统不知道线路数据但知道TSR时。在PS3模式下，车载设备采用默认值(最短闭塞分区长度：750米，最小坡度：-12)计算动态速度曲线，监督列车运行。顶棚速度：120km/h。200C车载设备监督列车低于顶棚速度运行。在PS3下，使用仍然有效的数据。,部分监控模式PS4,转入本模式条件：当系统不知道TSR（可能知道其它线路描述）并接收到非UU或UUS码时。顶棚速度：45km/h。200C车载设备监督列车低于顶棚速度运行。在PS4模式下，如果非TSR的线路描述有效，则考虑使用该数据。,引导模式CO,转入本模式条件：当接收到轨道电路HB码时顶棚速度：20km/h。200C车载设备监督列车低于顶棚速度运行。在CO模式下，接收到无码和限制码时不触发任何制动。CO模式转换过程：向司机建议转换，当司机确认后，执行转换。,目视行车模式OS,转入本模式条件（以下三个条件同时具备）：从轨道电路收到的信息为HU或H或无码；列车处于停车状态；司机请求OS模式。顶棚速度：20km/h。OS模式在预定的距离或时间内有效，若要延长OS模式，司机需进行请求。200C车载设备监督列车在预定/已发送/更新的距离或时间内以低于顶棚速度运行。OS模式下如果收到了其它码，200C车载设备可以转换到与可用数据相对应的控制模式。,调车模式SH,转入本模式条件：列车停车时，司机选择调车模式。顶棚速度：40km/h。200C车载设备监督列车低于顶棚速度运行。如果从应答器组收到ETCS-132调车危险信息，列车进入TR模式。调车模式不要求任务数据。200C车载设备进入调车模式认为任务结束。调车模式下200C车载设备向司机显示列车速度、最大调车速度。调车模式允许列车向后运行。,待机模式SB,待机模式是默认模式，不能由司机选择。当唤醒、自检及外部设备测试完成后，200C车载设备进入待机模式。自检及外部设备测试结果向司机显示。待机模式下200C车载设备执行列车停车监督。,冒进模式TR,在冒进模式200C车载设备将命令紧急制动。在冒进模式不可能缓解制动。在冒进模式200C车载设备向司机发出警告。在冒进模式，一旦列车停车，200C车载设备将请求司机进行确认（从冒进模式退出的确认是强制性的）。,冒进后模式PT,司机确认冒进模式后立即进入冒进后模式。一旦处于冒进后模式，车载设备将缓解紧急制动。在冒进后模式，不允许向后运行。在冒进后模式，200C车载设备根据从轨道电路和应答器接收到的可用数据，向司机提供可能的模式以供选择。,速度监督,对于从较多限制模式到较少限制模式的转换，在列车尾部没有通过转换点时，速度监督将确保维持较多限制的顶棚速度。CTCS2-200C的安全行为：警告：当首次检测到超速时的提示。MSB：CTCS2-200C自动触发，如果触发条件不再满足，司机可以缓解。EB：CTCS2-200C自动触发，它确保列车完全停车，不考虑司机的操作；EB只有在列车完全停车后才可缓解,对于与线路条件、TSR和道岔侧向相关的固定限速:当列车速度超过允许速度2Km/h时触发警告。当列车速度超过允许速度5Km/h时触发MSB。当列车速度超过允许速度10Km/h时触发EB。,TVM秦沈限速,警示速度和介入速度（SB）是基于介入速度（EB）的。,最大常用制动,在下列情况下触发最大常用制动：轨道电路信息不一致应答器信息不一致收到无码，H或U3（取决于当前模式）超速CTCS2-200C设备故障,紧急制动,下列情况下触发EB：上电阶段的测试超速转换到冒进模式由列车停稳监控功能或防溜逸功能监测到列车移动MSB无效CTCS2-200C设备故障,列车停稳监控（防溜逸）,列车提供下列信息用于完成这些功能：从方向控制：反向位置从牵引操纵台：牵引零位制动,停稳监控,列车在上电期间和SB模式下执行停稳监控功能。当检测到列车移动时，在预定距离后触发EB命令。列车保持先前的模式（上电阶段，SB）。列车停车后，司机缓解EB；司机可继续当前操作。,防溜逸,停车后（列车速度1km/h）将触发该功能。如果列车速度大于2km/h，而且牵引手柄不在“零位”位置上，则该功能禁用直到再次停车。如果列车速度大于2km/h，同时牵引手柄在“零位”位置上，将会触发声音报警。满足以下条件，声音报警停止：如果列车速度小于1km/h，重新触发“防溜逸”功能；如果牵引手柄不再处于“零位”位置，禁用“防溜逸”功能。如果触发声音报警后10秒，列车速度仍大于2km/h，系统将触发EB。如果是向后运动，向后运动过程中收到的应答器信息将被拒绝。,向后退行防护,当检测到退行运动时，在预定距离后触发EB命令，如果牵引操纵台在“制动”位或“牵引”位。EB缓解后，将重新初始化防遛逸保护，用列车的当前位置作为新的参考位置。,数据记录,一般状态记录：记录设备的故障类型、时间、状态以及相关的一些信息，主要目的在于帮助维护人员判断和分析设备的故障。详细记录：主要记录应答器信息、轨道电路信息以及其它相关的数据，主要目的在于帮助维护人员进行深层次的系统分析。,四、DMI描述,DMI总分区图,DMI示例,制动预警时间,该图标为深灰色正方形，向司机显示可能发生制动。当列车处于TSM，总是显示此正方形。当列车处于CSM，如果在8秒内实施制动才显示此正方形。该图标大小是动态的：一直增大直到达到了预期的时间。,目标距离,该图标是条状图，向司机显示距离目标点的剩余距离。以图形方式表示的最大距离是1000m。超过此值时，条状图不变，在条状图的正上方，目标距离用数字表示（最多5位数）。刻度从0到100m是线性的，100m之后是对数坐标。,速度表,刻度盘向司机显示从0到250km/h的速度信息。速度指针向司机显示列车实际速度。列车实际速度也以数字形式显示在指针圆圈中间。指针和指针圆圈中央的颜色总是相同，默认颜色为白色，除了CTCS-2和TVM的特殊情况：列车减速时图标为黄色（TSM区）列车速度超过允许速度（报警速度）时图标为橙色ATP系统实施制动时（列车超速然后引发制动）图标为红色。,光带该图标为围绕着刻度盘的一个圆环。向司机显示：目标速度允许速度介入速度在正常工作时，0到目标速度的光带是浅灰色，目标速度到允许速度的光带是深灰色。在允许速度处，显示钩状光带。当速度超过允许速度时，允许速度到介入速度区域显示。当列车正在减速（TSM区）且速度低于允许速度时，目标速度到允许速度之间的光带为黄色。当列车速度超过允许速度时，允许速度到介入速度之间的光带为橙色。当列车速度超过介入速度时，允许速度到介入速度之间的光带为红色。,最大速度指示,模式信息,等级信息,制动状态,计划信息,横轴为距离坐标，纵轴为速度坐标DMI上的“速度曲线”是由一系列直线构成的图表，该图表给出最受限制静态速度曲线。制动曲线区域起模点为一条垂直的黄线，表示TSM的制动起始位置。在CTCS-0/1级，计划区显示机车信号,监控信息,监控信息包含文本消息制动控制模式实际时间任务号,文本消息,文本消息分为功能性的文本消息和维护文本消息文本消息有5行可以用：最新信息在顶层，显示为白色，其他消息显示为灰色。一条长消息可以显示在连续的两行上。屏幕上每出现一条新消息都有声音提示。每条消息都有时间戳。,制动控制模式,实际时间此区域以时:分:秒的格式向司机显示实际时间。时和分之间的冒号闪烁。任务号此区域向司机显示任务号。任务号格式最多三个字母，后面最多四个数字。例如:ABC1234.,TVM专用图标,在TVM模式时，速度表下面可以显示三个图标：线路开放图标（LC），绿色正方形，表示线路空闲。只在TVM300时显示。预告图标（ANN），橙色正方形，表示将有速度变化。在TVM300和TVM430时显示。紧急制动隔离图标，红色正方形，表示紧急制动不可用。在TVM300和TVM430时显示。,键盘,DMI上有两个键盘。第一个键盘位于LCD屏幕的下方，由十一个硬键组成。第二个键盘位于LCD屏幕的右方，由八个软键组成。,第一个键盘（硬键）,每个按键都有两种不同功能：用于输入状态，其含义显示在按键的右下角；用于非输入状态，其含义显示在按键的左上角。每个按键的默认定义是非输入状态。,非输入状态定义,当按下某个按键时，系统将按照按键左上角的含义动作：SH：选择调车模式；OS：选择目视模式；Start：进入待机模式；Release：缓解由CTCS2-200C触发的常用制动和紧急制动；Alert：要求司机确认。,输入状态定义,当输入窗口（司机号、任务号）出现在屏幕右半部分时（取代计划信息、机车信号等），可以用键盘输入字母或数字。与硬键相应的数字在每个按键的右下角。按压“警惕/字母”键，26个英文字母将按照预定义的顺序显示在输入窗口内。一直按压此键，直到想要的字母出现在屏幕上。,第二个键盘（软键）,CTCS0/1/2级主菜单,数据菜单（F1）数据菜单允许司机输入、检查并修改输入的数据（包括司机ID，车次号，语言，数据浏览和数据修改）。模式菜单（F2）模式菜单允许司机选择可用的控制模式（启动，OS，SH，任务结束，退出调车）。方向菜单（F3）方向菜单允许司机选择行车方向（上行和下行）。等级菜单（F4）等级菜单允许司机选择等级（CTCS2/CTCS1/CTCS0）。调整菜单（F5）调整菜单允许司机调整DMI的亮度和音量。启动（F6）、缓解（F7）和警惕（F8）项没有子菜单。注：不可用的菜单为灰色。,TVM级主菜单,数据菜单（F1）数据菜单允许司机输入、检查并修改输入的数据（包括司机ID，车次号，语言，数据浏览和数据修改）。模式菜单（F2）模式菜单允许司机选择可用的控制模式（启动，OS，SH，任务结束，ASM）。方向菜单（F3）方向菜单允许司机选择行车方向（上行和下行）。等级菜单（F4）等级菜单允许司机选择等级（CTCS2/CTCS1/CTCS0/TVM）。调整菜单（F5）调整菜单允许司机调整DMI的亮度和音量。启动（F6）、缓解（F7）和警惕（F8）项没有子菜单。注：不可用的菜单为灰色。,语音消息,声音,五、级间转换,CTCS0/1CTCS2,第一个欧标应答器组（位于上一车站出口）：TSR预告并链接预告应答器。第二个欧标应答器（距转换点D_LEVELTR处）：转换预告，使用ETCS-41数据包第三个欧标应答器（位于转换点）：使用ETCS-41数据包，执行CTCS0/1CTCS2转换。读取第二个应答器时，DMI上显示“预告信息”。读取第三个应答器时，立即执行转换，DMI上显示“执行消息”,除非转换延迟。如果第三个应答器丢失，当列车已经运行D_LEVELTR时执行转换，DMI上显示“执行消息”。如果在CTCS0/1-CTCS2转换前，LKJ已经触发了EB或MSB，转换应延迟到LKJ缓解了EB或MSB后再执行。司机必须确认转换以停止报警声音。,CTCS2CTCS0/1,CTCS2-CTCS0/1的转换使用两个应答器和ETCS-41数据包：第一个应答器（距转换点D_LEVELTR距离处）：转换预告第二个应答器（位于转换点）。读取第一个应答器时，DMI上显示“预告消息”。读取第二个应答器时，DMI上显示“执行消息”。如果第二个应答器丢失，当列车已经运行D_LEVELTR时执行转换，DMI上显示“执行消息”。如果在CTCS2-CTCS0/1转换前，CTCS2-200C已经触发了EB或MSB，转换应延迟到CTCS2-200C缓解EB或MSB后再执行。,从CTCS-0级到TVM430CTCS-0级与TVM430之间的转换是通过点式环线实现的。当车载设备从点式环线中收到“上载”信息后，车载设备转入TVM430。从TVM430到CTCS-0级当车载设备从点式环线中收到“下载”信息后，车载设备转入CTCS-0级。,六、CTCS2-200C设备的操作,上电,仅对应机车钥匙侧的CTCS2-200C设备上电。当CTCS2-200C计算机断电而司机室起作用时，触发EB。当司机插入钥匙时，CTCS2-200C计算机组匣，BTM和DMI上电。上电阶段必须进行自检。上电阶段结束时，如果自检成功，CTCS2-200C处于SB模式：CTCS2-200C不触发EB，LKJ被禁止。,上电阶段的自检,CTCS2-200C设备的每个部件的内部自检CTCS2-200C组匣DMIBTM接口自动测试CTCS2-200组匣和BTM间的接口CTCS2-200C组匣和DMI间的接口CTCS2-200C组匣和速度传感器间的接口EB接口测试带有命令触发和回读动作控制的EB测试，司机要求时的EB测试自动测试CTCS2-200C和LKJ之间的接口,任务开始,“任务开始”程序由以下三个阶段构成：第一阶段获得司机ID和任务号司机ID和任务号由LKJ向CTCS2-200C传输。第二阶段进行等级选择