CTCS2列控系统概述

1、2021-7-112021-7-11 CTCS2CTCS2列控系统概述列控系统概述 2006-11-12 2021-7-112021-7-11 目录目录 CTCSCTCS发展背景发展背景 CTCS2CTCS2列控系统总体结构列控系统总体结构 CTCS2CTCS2列控系统基本原理列控系统基本原理 CTCS2CTCS2列控系统主要设备列控系统主要设备 CTCSCTCS技术体系技术体系 2021-7-112021-7-11 相关名词相关名词 ETCS (Europe Train Control System) ETCS (Europe Train Control System) 欧洲列车控制系统欧洲

2、列车控制系统 CTCS (Chinese Train Control System )CTCS (Chinese Train Control System )中国列车控制系统中国列车控制系统 ATP ( Automatic Train Protection )ATP ( Automatic Train Protection )列车自动防护列车自动防护 ATOATO（Automatic Train OperationAutomatic Train Operation）列车自动驾驶系统）列车自动驾驶系统 ATSATS（Automatic Train SupervisionAutomatic Tra

3、in Supervision）列车自动监控系统）列车自动监控系统 CTC CTC （Centralized Traffic ControlCentralized Traffic Control）调度集中）调度集中 TCC (Train Control Center) TCC (Train Control Center) 列控中心列控中心 LEULEU（Line side Electronic UnitLine side Electronic Unit）轨旁电子单元）轨旁电子单元 ATC(Automatic Train Control) ATC(Automatic Train Control)

4、列车自动控制系统列车自动控制系统 GSMRGSMR（Global System For Mobile Communication for RailwayGlobal System For Mobile Communication for Railway） 铁路专用全球移动通信系统铁路专用全球移动通信系统 LKJ LKJ 列车运行监控装置列车运行监控装置 2021-7-112021-7-11 CTCS发展背景发展背景 ATPATP系统的必要性系统的必要性 1. 列车速度的不断提高，靠地面信号行 车已不能保证行车安全，必须靠车载 信号设备对列车实施运行控制，ATP 已成为行车安全不可缺少的重要技术

5、 装备。 2021-7-112021-7-11 CTCS发展背景发展背景 ATPATP系统的必要性系统的必要性 2. 当列车速度大于160km/h后，必须由 对列车的开环控制变为闭环控制。 ATP是由地面信号设备和车载设备共 同组成的闭环高安全系统，是地面联 锁向车载设备的延伸，在此基础上实 现了以车载设备为主的行车方式。 2021-7-112021-7-11 CTCS发展背景发展背景 CTCSCTCS的发展的发展 为推动我国铁路运输事业的发展，从2002 年开始，铁道部就组织有关专家开始了中国列 车运行控制系统（CTCS）相关技术标准的修 订工作，并先后颁布了CTCS 2级技术条件 （暂行）

6、等一系列技术文件。铁道部于2005 年提出了的第六次铁路提速的宏伟计划，要求 在既有的七大干线上实现200km/h的客运列车 运行速度，同时建设和开通铁路客运专线，进 一步提高铁路运输服务的总体水平。 2021-7-112021-7-11 CTCS发展背景发展背景 CTCS2CTCS2系统系统 通过轨道电路完成列车占用和完整性检查， 连续向列车传送控制信息，并采用大容量点式 应答器向高速列车传送定位信息、进路参数、 线路参数、限速和停车信息等，是CTCS2级 确定的列车运行控制方式 。 2021-7-112021-7-11 CTCS 分分5级级 CTCS 0CTCS 0级级 既有线的控车模式

7、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 2021-7-112021-7-11 CTCS 分分5级级 CTCS 1CTCS 1级级 基于既有设备改造的ATP系统。适用于既 有线160km/h以下区段。 针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。 2021-7-112021-7-11 CTCS 分分5级级 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

8、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。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。 CTCS 2CTCS 2级级 2021-7-112021-7-11 CTCS 分级分级 CTCS 3CTCS 3级级 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；无线通信（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

9、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，系统具有与国际接 轨的先进性。 2021-7-112021-7-11 CTCS 分分5级级 CTCS 4CTCS 4级级 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。 2021-7-112021-7-11 CTCS2列控系统总体结构列控系统总体结构 总体设计原则总体设计原则 系统需求系统需求 基本功能基本功能 技术特点技术特点 系统构成系统构成

10、 2021-7-112021-7-11 总体设计原则总体设计原则 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 先进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。 2021-7-112021-7-11 系统需求系统需求 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

11、通。 2021-7-112021-7-11 基本功能基本功能 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： l防止列车超过进路允许速度； l防止列车超过线路结构规定的速度； l防止列车超过机车车辆构造速度； l防止列车超过临时限速及紧急限速； l防止机车超过规定速度进行调车作业； l防止列车超过规定速度引导进站； l防止列车溜逸。 2021-7-112021-7-11 其它功能其它功能 具有车尾限速保持功能 规定范围内的车轮打滑和空转不得影响车 载设备正常工作； 测速环节应保证，一定范围内的车轮滑行 和空转不影响ATP

12、的功能，并具有轮径修正 能力； 人机界面的基本功能是为机车乘务员提供 的必须的显示、数据输入及操作，并能够以 字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、 允许速度、目标速度和目标距离； 2021-7-112021-7-11 CTCS2系统结构系统结构 人 机 接 口 地面应答器STM天线BTM天线 记 录 器 制 动 接 口 B T M S T M 车载计算机 CTC或TDCS站机 车站列控中心 车站联锁 轨道电路 LEU 车务终端 信号楼 动车组 2021-7-112021-7-11 速度距离模式（速度距离模式（1） 目标距离（Distance to go）控制曲线，也称一 次制动模式速度控制

13、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。 监控曲线 45 驾驶曲线驾驶曲线 200 2021-7-112021-7-11 速度距离模式（速度距离模式（2） 轨道电路提供的信息： l行车许可； l空闲闭塞分区数量； l道岔限速等 监控曲线 45 驾驶曲线驾驶曲线 200 2021-7-112021-7-11 速度距离模式（速度距离模式（3） 应答器提供的信息包括： l 线路长度（以闭塞分区为单位提供）； l 线路坡度； l 线路固定限速； l 临时限速； l 轨道区段信息； l 列车定位等信息。 监控曲线 45 驾驶曲线

14、驾驶曲线 200 2021-7-112021-7-11 车载设备控制模式车载设备控制模式 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） 2021-7-112021-7-11 待机模式（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。 2021-7-112021-7-11 完全监控模式（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）

15、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。 控车曲线 速度（速度（km/h） 200 2021-7-112021-7-11 部分监控模式（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 2021-7-112021-7-11 部分监控模式（侧线发车）部分监控模式（侧线发车） 侧线发车，ATP车载

16、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。 监控曲线 速度（速度（km/h） 45 UU码码 驾驶曲线 2021-7-112021-7-11 引导接车模式（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。 监控曲线 速度（速度（km/h） 2 0 HB 码码 200 2021-7-112021-7-11 目视行车模式（目视行车模式（OS） 当地面设备出现故障或者别的原因导致列车在禁止信号前停 车后，根据

17、行车管理办法和有关手续，司机对列控车载设备 进行特殊操作后，由列控车载设备生成固定限制速度为 20km/h的速度模式，监控列车运行。 这种模式下，由于地面不能给出行车许可，车载设备仅负责 监控列车的最高运行速度，无距离监督，行车安全由司机保 障。 列车在ATP监控下运行，司机对安全负责。每运行一段距离 （100-200m）或一段时间（60秒），司机应重复按压按钮， 否则设备制动停车。 2021-7-112021-7-11 目视行车模式（目视行车模式（OS） 控车曲线 速度（速度（km/h） 20 轨道电路故障 2021-7-112021-7-11 调车监控模式（调车监控模式（SH） 进行站内调

18、车作业时，由于无轨道电路信息，不能实现完全监控模 式运行，车载设备接收司机的操作后转入调车模式，生成固定限速 为40km/h限速曲线，车载设备仅监控列车的最高运行速度，无距离 监督，行车安全由司机保障。当接收到应答器中的调车危险信息后 立即紧急制动停车。 控车曲线 速度（速度（km/h） 40（30） 2021-7-112021-7-11 机车信号模式（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

19、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。 2021-7-112021-7-11 隔离模式（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。 ATP车载设备无控车曲线 速度（速度（km/h） 2021-7-112021-7-11 CTCS级间转换级间转换 ATP车载设备与列车 运行监控记录装置的 接口 l 机车上取消传统的通用 式机车信号设备。 l RS422接口提供LKJ控 制所需的机车信号信息 和应答器信息。 l 控车权的转换以ATP车 载设备为主（控制

20、切换 继电器由ATP控制）。 l 在LKJ控车时，ATP的 DMI上显示机车信号和 列车实际运行速度。 DMI ATP车载 设备 LKJ 2000 动车组制动系统 RS422 制动命令 ATP车载设备与LKJ接口示意图 DMI 2021-7-112021-7-11 级间转换原则级间转换原则 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。 预告点、执行点。 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。 2021-7-112021-7-11 CTCS2级列控系统主要设备级列控系统主要设备 车载设备 车站列控中心 应

21、答器 轨道电路 2021-7-112021-7-11 车载设备主要功能车载设备主要功能 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 l防止列车超过进路允许速度 l防止列车超过线路结构规定的速度 l防止列车超过动车组构造速度 l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 2021-7-112021-7-11 车载设备组成车载设备组成 EB, SB DMI 155 Niv e a u 2 ST M S T B Y SR Annonce Niveau 1 Niveau 1 Annonce Niveau2 Connexion R B C O K 0 5 0 1 0 0 1

22、 5 0 2 0 0 3 0 0 2 5 0 3 5 0 4 0 0 安全计算机安全计算机 BTM 速度传感器速度传感器 LKJ 0 5 0 1 5 0 2 0 0 3 0 0 2 5 0 3 5 0 4 0 0 0 5 0 1 5 0 2 0 0 3 0 0 2 5 0 3 5 0 4 0 0 列车接口单元列车接口单元 欧洲应答器天线欧洲应答器天线 轨道电路轨道电路 传感器传感器 继电器接口继电器接口 STM 2021-7-112021-7-11 列控中心（列控中心（TCC）功能）功能 根据来至根据来至CTC下达的临时限速命令、来自车下达的临时限速命令、来自车 站联锁的接发车进路和离去区段限

23、速时信号机降站联锁的接发车进路和离去区段限速时信号机降 级条件，以及前行列车的具体位置，完成对轨道级条件，以及前行列车的具体位置，完成对轨道 电路低频码的编码控制和有源应答器的报文选择电路低频码的编码控制和有源应答器的报文选择 与传送，为列车提供运行许可和临时限速等可变与传送，为列车提供运行许可和临时限速等可变 信息。信息。 列控中心设置地点：车站、中继站、线路所。列控中心设置地点：车站、中继站、线路所。 2021-7-112021-7-11 车站列控中心结构车站列控中心结构 2021-7-112021-7-11 列控中心主要功能列控中心主要功能 列控中心根据临时限速命令、车站进路状态，调用相

24、应报文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，通过LEU传至有源应答器。列控中心应满足对多个传至有源应答器。列控中心应满足对多个LEU进行进行 控制的要求；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；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；清、非正常逻辑进行判

25、断和报警，并采取必要的防护措施； 列控中心完成区间信号机点灯控制；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。间闭塞和方向条件等安全信息以及相关状态信息。 2021-7-112021-7-11 应答器应答器 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

26、定信息）应答器 两类应答器区别： l无源应答器发送自身预存信息 l有源应答器需通过电缆与LEU连接 l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） 2021-7-112021-7-11 应答器分类和区别应答器分类和区别 有源（可变信息）应答器 无源（固定信息）应答器 两类应答器区别 l无源应答器发送自身预存信息 l有源应答器需通过电缆与LEU连接 l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） 2021-7-112021-7-11 应答器工作过程（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

27、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 2021-7-112021-7-11 应答器工作工程（应答器工作工程（2） TR 上行 27 MHz 4.2 MHz 下行 2021-7-112021-7-11 应答器设备功能应答器设备功能 向车载设备发送点式信息 无源应答器发送固定信息 l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 l临时限速、进路坡度、轨道电路参数、信号点类型等 l有源应答器与LEU连接中断后，向车载发送固定信息 2021-7-112021-7-11 地面电子单元地面

28、电子单元LEU 从TCC接收报文 l 通过RS485/422串行接口(接口S) 向有源应答器发送报文 l 通过专用电缆（接口C） 检测外部电缆连接状态 l 断线、短路 记录状态信息 l 向TCC或BEPT提供维护数据 2021-7-112021-7-11 报文读写工具报文读写工具BEPT 应答器编程（读、写、校 验报文） 编程（读、写、校 验报文） 对应答器全面测试 下载维护数据 接口模拟（接口A、C、S） 2021-7-112021-7-11 轨道电路轨道电路 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

29、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。 客运专线ZPW-2000A轨道电路具有以下技术特点： 客专ZPW-2000A轨道电路、接收器载频选择可通过列 控中心进行集中配置，发送器采用无接点的计算机编码方 式，取代了既有ZPW-2000A轨道电路系统的继电编码方式 ，取消了大量的编码继电器。 发送器由既有的N+1提高为1+1的备用模式，最大限 度地降低了因设备故障而影响行车。 2021-7-112021-7-11 轨道电路轨道电路 将既有将既有ZPW-2000A轨道电路的调谐单元和

30、匹配单元整合为一个调谐匹轨道电路的调谐单元和匹配单元整合为一个调谐匹 配单元，减少了系统的设备数量，提高了系统的可靠性。配单元，减少了系统的设备数量，提高了系统的可靠性。 优化了补偿电容的配置，采用优化了补偿电容的配置，采用25微法一种，不同的信号载频采用不同微法一种，不同的信号载频采用不同 的补偿间距；补偿电容采用了全密封工艺，提高了其容值稳定性和延的补偿间距；补偿电容采用了全密封工艺，提高了其容值稳定性和延 长了使用寿命。长了使用寿命。 加大了空心线圈的导线线径，从而提高了关键设备的安全容量要求。加大了空心线圈的导线线径，从而提高了关键设备的安全容量要求。 客专客专ZPW-2000A轨道电

31、路系统带有监测和故障诊断功能，系统的状态轨道电路系统带有监测和故障诊断功能，系统的状态 修提供了技术支持。修提供了技术支持。 站内采用与区间同制式的客专站内采用与区间同制式的客专ZPW-2000A轨道电路，提高系统的可靠轨道电路，提高系统的可靠 性；性； 站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结构，轨道电路站内道岔区段的弯股采用与直股并联的一送一受轨道电路结构，轨道电路 在大秦线站内在大秦线站内ZPW-2000A轨道电路的基础上，使道岔分支长度由小于轨道电路的基础上，使道岔分支长度由小于 等于等于30m延长到的延长到的160m，提高了机车信号车载设备在站内使用的安，提高了机车信号车

32、载设备在站内使用的安 全性、灵活性，方便了设计。全性、灵活性，方便了设计。 2021-7-112021-7-11 区间机械绝缘节区间机械绝缘节电气绝缘节轨道电路系统结构图电气绝缘节轨道电路系统结构图 2021-7-112021-7-11 站内机械绝缘节站内机械绝缘节机械绝缘节轨道电路系统结构图机械绝缘节轨道电路系统结构图 2021-7-112021-7-11 道岔区段轨道电路结构图道岔区段轨道电路结构图 2021-7-112021-7-11 联调联试联调联试 联调联试分为三个阶段：联调联试分为三个阶段： 设备调试阶段；设备调试阶段； 静态测试阶段；静态测试阶段； 动态测试阶段。动态测试阶段。 2021-7-112021-7-11 静态调试