列车运行控制系统期末复习2014

1、绪论1.轨道交通的运行特点:速度快、质量重、制动距离长、不能自行导向。列控系统的核心任务:保证列车安全、高效的运行。行车指挥和控制系统的主要技术装备铁路信号分为:列控系统、调度指挥系统、联锁系统。运行控制系统（信号系统）是轨道交通行车系统的“中枢与神经”，旨在利用各种先进的技术和设备，保证列车以最小安全间隔距离运行，以达到最大的运输能力。列控系统的定义；指由地面设备与车载设备构成，用于控制列车运行速度，保证列车安全高效的运行。列车运行控制系统的原理:列车运行控制系统根据前方行车条件，为每列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证（地面设备）。车载设备根据接收到的行

2、车许可产生允许速度，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，使列车降速乃至停车，防止列车超速颠覆或与前方列车追尾等，保证行车安全。（车载设备）2.列控系统的发展历程:(1)地面人工信号 (2)地面自动信号(3)机车信号(4)自动停车装置(5)列控自动防护系统3.列控系统发展的推动力:(1)重大事故驱动。机车三大件:机车信号、自动停车、无线列调。7.23事件值得深思的问题:到底问题在哪里?安全理念、方法落后。安全管理缺失。高速铁路运行控制为什么“难”?保障全生命周期的安全(2)运营需求引导。 轨道交通速度、密度不断提高，促使信号技术不断发展，以满足需求保证安全;(3)技术发展推动。 4.列控系

3、统功能需求:(1)间隔控制(2)速度防护(3)安全防护。主要安全措施：是列车停车或关闭牵引供电。5.列车运行控制系统主要功能:(1)保证列车不超过其规定的限速及线路限速;(2)列车在有限的许可区域内以正确方向上运行;(3)给每一个列车分配一个区域，每一个区域内仅有一列车;(4)正确地确定每一列车的行车许可:采取有效防护措施防止列车进入已分配给其他列车的区域;道岔锁闭到正确的位置使列车沿规定的进路运行。6.列控系统发展趋势:与通信、计算机紧密结合;智能化;网络化;系统化;标准化7.列控系统的关键技术:定位技术(可用于定位的:轨道电路;计轴器;轮轴传感器;应答器;卫星定位(GPS);环线(交叉)定

4、位;多普勒雷达。需解决的主要问题:轨道占用检查;列车的准确位置);车地通信技术(应答器、轨道电路、无线传输);安全计算机技术。列车动力学基础1.作用在列车上的力：列车牵引力（由牵引机车或动车的动力装置发出的内力经传动装置传递，在轮周上形成切线方向力，再通过轮轨间的黏着产生的、由钢轨反作用于轮周上的外力，从而使列车发生平移运动）、列车运行阻力（基本阻力<包括机械阻力和气动阻力>和附加阻力）、列车制动力（可分为摩擦制动（包括闸瓦制动和盘形制动）、动力制动(再生制动、电阻制动)和电磁制动）。列车运动状态：牵引加速、惰行匀速、制动-减速。2.空转(牵引力)：轮轨间的纵向水平作用力超过最大静

5、摩擦力，轮轨接触点将发生相对滑动，机车动轮在强大力矩的作用下快速转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了滑动摩擦力，其数值比最大静摩擦力小很多，而机车运行速度则很低。此时，钢轨受到严重磨损，造成车轮陷入钢轨深坑的事故，且牵引力下降。黏着系数：轮轨间纵向水平力的最大值与运动状态有关，代替静摩擦力在黏着状态下，纵向水平力的最大值为黏着力，其余=与轮轨间垂直荷载之比为黏着系数。列车制动：不仅是列车安全、正点运行的保证，也是提高列车质量和运行速度的条件。使列车停在某一指定地点，或特定地段使列车维持在某 一规定速度在意外紧急情况（危及行车安全或将发生伤亡事故）时， 在规定的制动距离内使列；车迅速停下u制动力越

6、大，列车越能迅速停下，制动距离和运行 时分就可大大缩短。打滑(制动力):当制动力大于黏着力时，轮轨将发生滑行，即车轮将被“抱死”(不转动)。此时制动力变为轮轨间的滑动摩擦系数 ，闸瓦间的摩擦力由动摩擦力变为静摩擦力。由于滑动摩擦系数远小于滚动摩擦系数 ，因此轮对一旦滑行，制动力将迅速下降。两者造成的影响:使测速不准确。3.研究列车动力学的意义，即列车动力学在列控领域的应用:在列车速度安全防护方面有应用:研究列车制动特性，是确保速度防护控制、间隔控制等功能的前提。在信号系统设计方面有应用，如:信号机布置、等效坡度的计算。在列控系统设计方面有应用，如:计算线路通过能力、区间列车追踪间隔、车站折返能

7、力等。在列车智能化控制算法设计方面有应用，如:列车精确停车、自动控车速度曲线的计算和优化等。在列控系统自动监控方面有应用，如:自动监督系统中的列车自动调整功能。在对列控系统进行仿真模拟方面有应用。4.列车制动距离的计算：第一段从实施制动开始到tk，称为空走过程，tk称为空走时间，列车在空走时间内惰性的距离称为空走距离Sk；第二段从这假设的瞬间开始到列车完全停稳，称为实制动过程，其经历的时间称为实制动时间te，该过程中列车所运行的距离称为实制动距离Se。Sz=Sk+Se列控系统基本原理与组成区间间隔控制分为时间和空间间隔控制。时间间隔是指按照事先约定好的时间由车站发车前行列车与追踪列车保持一定时

8、间间隔。空间间隔：前行列车和追踪列车之间必须保持一定距离的行车。一般以相邻两车站之间作为一个区间，或将区间的铁路线路划分为若干个独立的区间，一个区间或一个闭塞分区同时只准许一列列车运行，因此能保证行车安全。1.闭塞的目的：为避免发生列车正面冲突或追尾事故，应在列车向区间发车时确认区间没有列车。行车闭塞法(简称闭塞)：使用信号或凭证，遵循一定规律，来保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。闭塞的基本过程：检查凭证(确认区间空闲)；发放凭证；使用凭证(区间行车)；使用完毕后上交凭证。闭塞的实现方法：人工闭塞；半自动闭塞；自动站间闭塞；自动闭塞：根据列车运行及轨道占用检查检查到的有关闭塞分区的状态，自

9、动变换通过信号机的显示，而司机凭信号显示行车的闭塞方法。其特征为：站间划分为若干闭塞分区，有分区检查设备，一般设有通过信号机；站间能实现列车追踪；办理发车进路时自动办理闭塞手续，自动变换通过信号机的显示。铁路信号显示制度：1、速差式：列车运行前方线路状态速度信息 可以包含两方面的含义，即列车当前分区的限制速度以 及列车前方分区的入口速度（目标速度）2、进路式：为该列车所设置的进路的状态，如空闲和 占用状态，为列车设置的进路保护几个闭塞分区等，由司 机根据经验决定允许运行的最大速度。自动闭塞的实现方法：固定闭塞:<三显示、四显示、多显示>(两列运行列车之间的空间间隔是若干个长度固定的

10、闭塞分区，一般设地面通过信号机，保证列车按照空间间隔制运行的技术方法。固定闭塞基本原则：列车不能授权进入已被另一列车占用的分区；两追踪列车之间的间隔距离（若干个闭塞分区的长度）必须始终大于后车的制动距离（即在最不利情况下列车停车所需要的最大距离），保证两辆列车不会追尾。追踪间隔(n显示)L=L目 + (n-1)L分 + L接+L车。三显的特征：u通过信号机具有三种显示：红（停车）、黄（警惕）、绿（通行）u能预告列车前方两个闭塞分区状态；u信号机没有速度含义（进路式信号）。一个闭塞分区的长度L分必须满足该条线路上运行的所有 列车从规定最高速度到零速的制动距离，按照制动性能 最差的列车来计算。四显

11、的特点：1通过信号机有4种显示：红（停车）、黄（限速）、绿黄（警惕）、绿（通行）。2可预告前方三个闭塞分区3信号分3个速度等级。四显示闭塞设计原则：两个闭塞分区的长度满足从规定最高速度到零的制动 距离；每一个闭塞分区的长度要满足每一速度级差的制动距离，既要满足从115km/h到0km/h的制动距离，还要满足从160km/h到115km/h减速的制动距离；按列车制动性能最差的来计算。三显与四显的比较：闭塞分区长度比三显示的闭塞分区长度缩小一半；追踪时间间隔比三显示自动闭塞的小，通过能力大；中间速度等级值会影响闭塞分区的长度和间隔时间。虚拟闭塞：在存储于地面闭塞中心（如无线闭塞中心，RBC）的线路

12、数据库（电子地图）中以虚拟方式将区间化为若干个“固定”闭塞分区，并设置虚拟信号进行防护。其本质仍是固定闭塞，但地面不设轨道占用检查设备，地面也没有物理可见的信号机。准移动闭塞:以前行列车占用的闭塞分区入口为目标点,按照目标-距离控制方式进行速度防护控制;对于后车追踪控制如同移动闭塞一样，唯一的差别是前车轨道占用仍以闭塞分区为单位移动闭塞:后行列车以前行列车的尾部移动的闭塞分区的“入口”为目标，实时与前车保持安全制动距离。移动闭塞“撞软墙”，考虑前车速度，以相对制动距离为基础的列车间隔控制d=dbrake2- dbrake1+S；移动闭塞“撞硬墙”：前车瞬时静止，以绝对制动距离为基础的列车间隔控

13、制d=dbrake2+S ，追踪间隔: 司机确认信号所需时间的走行距离 L目;制动距离B;接近前车的安全距离 L安;前车车长 L车追踪时间T:(L目 + B + L安 + L车 )/v。2.速度防护：阶梯控制（入口、出口速度检查）、速度-距离模式曲线控制（分段、连续曲线控制）。速差式显示方式固定闭塞系统特点：后车与前车间的空间间隔被划分为若干个闭塞分区；闭塞分区的数量以划分的速度级别而定；列车在闭塞分区运行时速度信号是“固定”的。入口速度检查控制（提前速度控制）：每段的允许速度为本区段的目标速度，车载设备根据入口速度监控列车运行速度（设备优先）出口速度检查控制（ 滞后式控制）：列控给出的速度信

14、号包含列车本区段的入口速度和本分区的目标速度，车载设备根据入口速度监控列车，司机根据目标速度驾驶列车（人控优先），(增加一个闭塞闭塞分区作为安全防护区段，俗称双红灯防护)。速度-距离曲线控制（与阶梯速度控制方式的最大区别在于： 不仅体现了信号系统的速度含义，也加入了距离含义）：分段曲线控制、目标距离控制(根据目标距离、目标速度及列车制动性能参数等按列车制动模型形成列车连续的速度控制曲线，而不必考虑每个闭塞分区速度等级，这种以禁止信号或前行列车尾部等为前方目标点构成连续速度-距离曲线的控制方式称为目标距离控制（Distance-to-Go），俗称一次制动速度控制的方式 。分段曲线追踪间隔L：实现

15、每级速差的列车制动距离d×列车从最高速度停车制动所需分区数n。（每一项考虑n次）<分析列车制动行为能够得到d：车载设备接收地面列控信号反映时间距离S1+ 列车制动响应时间距离S2+ 列车制动距离S3（与制动性能有关）+ 过走防护距离S4>目标距离控制固定闭塞: 目标距离控制追踪间隔L=S1+S2+S3+S4(车载设备接收地面列控信号反映时间距离S1,列车制动响应时间距离S2,列车制动距离S3,安全距离S4)，其中各种参数只考虑一次，s3与具体列车性能有关，不同列车s3不同。3.各种控制方式对比阶梯控制与速度距离方式的比较：1阶梯控制：闭塞制式（固定闭塞）允许速度生成（以本

16、分区入口或出口速度为目标）前方列车定位精度（闭塞分区）列车控制定位精度（闭塞分区）轨道占用检查（轨道电路）车地信息传输（多信息轨道电路+点式设备2分段曲线：固定闭塞 以本分区出口为目标 闭塞分区 列车前端实际位置 轨道电路 数字轨道电路+点式设被3目标距离（1）固定闭塞：以前方被占用闭塞分区为入口 闭塞分区为单位 列车前端实际位置 轨道电路或计轴设备 无线通信、交叉电缆、数字轨道电路、点式设备（2）移动闭塞 以前方列车尾部为目标 以前行列车安全长度为单位 列车前端实际位置 车载设备定位 无线通信或交叉电缆a)自动停车装置 特点：新增了车载设备，用设备来保证行车安全新增了地车通信功能，车载设备可

17、接收到地面发来的轨道电路码，从而获知地面信息b)阶梯控制（入口检查方式）流程图：检测列车当前速度接受轨道电路信息解析电路码中的限制速度判断是否制动（循环） 特点：轨道电路码具备了速度含义，车载设备真正进入对速度的控制的阶段;轨道电路码信息更加丰富，即地车通信信息量增大;车载设备具备了测速功能。c) 阶梯控制（出口检查方式） 流程：检测列车当前速度接受轨道电路码解析得到限制速度与目标速度向司机显示目标速度判断是否大于当前限制速度制动或缓解（循环）特点：和入口检查方式相比，轨道电路码代表的速度含义，不仅应包含限制速度，还应该包括目标速度；司机负责按目标速度控制列车速度，车载设备在司机未按要求控制车

18、速时才会实施干预，因此属于人控优先；为防止司机错误操作，为保证安全，必须额外设置一段保护区段。d)速度-距离控制方式 流程：检测列车当前速度计算列车在当前轨道区段已走距离接受轨道电路信息获知前方闭塞分区数从应答器接受线路信息计算目标距离有目标距离和目标速度计算限速值判断是否需要制动（循环） 特点：车载设备具备了测距功能，并且具备了识别参考点和测距误差校正功能；车载设备需要从地面设备获得线路数据信息，因此地车通信容量进一步增大；限制速度由车载设备计算，因此，多种车型混跑时，通过能力大大提高；e) 移动闭塞方式 特点：为获知前车末端位置，增加了地面控制中心设备（RBC或ZC，Radio Block

19、 Center，Zone Controller）；为向后车实时发送到前方危险点的距离，需通过无线方式，因此，增加了无线通信（大容量车地双向传输通道）。4. 行车许可（MA）指允许列车在基础设施限制内可运行到的轨道上指定的区域，在国内城市轨道交通中也称为移动授权. 行车许可终点（EOA：End of Authority）是行车防护界限点。包括：被占用闭塞区间的入口处（线路按固定闭塞运行）前行列车安全后端的位置（线路按移动闭塞运行）为进路设置的道岔警冲标（线路按固定闭塞或移动闭塞运行）. 行车许可描述：距行车许可终点的距离，确定列车还能走“多远”。通过行车许可终点时的速度，即EOA的目标速度，确定

20、列车能走“多快”。当目标速度不为零时，EOA被称为限制性许可（LOA：Limit of Authority）。行车许可有效的时间，确定运行许可的“时效”。其它与行车安全相关的信息：如坡度、静态限速、临时限速、线路条件、进路适应性等信息。行车许可与信号显示区别:信号显示：以前车为核心防护闭塞分区，仅适用固定闭塞。行车许可：以后车为核心确定允许行车多远、多快。(固定闭塞、移动闭塞)5. 目标距离控制方式运行控制系统基本原理:根据计划安排和线路条件，生成控制范围内每个列车的行车许可，并实时安全地给相应的列车传送行车许可。车载设备根据安全制动曲线生成允许速度，实时监控列车运行速度，保证列车严格按照行车

21、许可运行。6.列控系统关键功能模块：列车占用检查(无自动检测装置人工闭塞->自动检测装置轨道电路、计轴->信息技术发展基于列车自身定位)；行车许可生成(人工生成和发放行车许可人工闭塞->自动生成简单的行车许可（空闲的闭塞分区数三显示自动闭塞->生成带有速度含义的行车许可阶梯式控制->复杂的行车许可（含线路数据）速度距离曲线方式->含义更丰富的行车许可（含进路所有数据）基于通信的控车方式)；地车信息传输(司机靠视觉观察无列控设备->轨道电路发码阶梯式控制->轨道电路+应答器速度距离曲线方式->地面控制中心通过无线传输基于通信的控车方式。地-车

22、传输系统：点式传递信息方式：只能在闭塞区段内设若干点，通过感应点将地面信息传到车上，即时性稍差；连续式传递信息方式：连续不断地将地面信息及时地向车上反应，列车的位置信息等也能够以连续不断的方式反馈给地面)；列车测控定位；列车运行防护；人机界面。固定闭塞的行车许可生成原理：列车的占用检查由地面设备负责；地面设备计算和给出行车许可 信号显示顺序；两车追踪，地面设备根据前车的占用情况，向后计算信号的显示顺序.固定闭塞行车许可生成过程：两车追踪的情况中，地面设备通过检测前车的占用，以前车所在的闭塞分区的起点向后车方向顺序控制信号的开放，实现行车许可的生成。固定闭塞行车许可使用方法流程图同上面速度距离控

23、制方式的流程图。在移动闭塞方式下，两车追踪的情况中，列车实时计算自身的位置，并通知地面设备，地面设备将前车的位置连同本列车前方所有障碍点、限速点等信息发送给本列车，可见前车的位置对于本列车来说等同于线路上其他障碍点，只是限速为零，本列车从自身车头开始向前搜索，将所有障碍点的限速信息综合考虑，计算当前的允许速度，进行速度监控。移动闭塞列控系统运行过程：列车实时计算自身的位置，并且依赖点式应答器的定位信息实现精确定位，并通过无线传输发送到地面子系统，地面子系统将目标停车点（前方列车尾部）连同其他线路上的障碍点信息（位置、限速等）发送给列车，车载子系统利用这些信息进行相应的计算，将计算的允许速度通过

24、人机界面通知司机，按照允许速度进行驾驶。移动闭塞列控系统地面设备：增加了无线传输方式，地面设备没有轨道电路设备而是增加了无线闭塞中心，车载子系统也不依靠信号行车。地车信息传输方式仍然采用的是点-连式传输方式，包含连续式的无线传输，也包含点式的应答器等方式。固定闭塞列控系统特点：依靠地面检查列车占用情况，两车追踪时以前车为参考点向后顺序开放信号，为后续的列车生成行车许可。移动闭塞列控系统特点：依靠列车自行实现精确定位并报告给地面，两车追踪时后车获取前方信息后向前计算行车许可。基于固定闭塞的目标距离控制点连式 与基于固定闭塞的目标距离控制通信式 之间增加了无线通信。基于移动闭塞的目标距离控制 没有

25、轨道电路，增加无线信息传输模块。列控地面设备Zpw2000A无绝缘轨道电路的组成：室内包括发送器、接收器、衰耗器、站防雷、电缆模拟网；室外包括屏蔽数字信号电缆（SPT）匹配变压器（BP）调谐单元（BA）空心线圈（SVA）补偿电容。主要功能：1设备状态检查，针对调整状态2列车占用检查，针对分路状态（列车的驶入使轨道电路被车轮对分路，分路电阻小于接收设备输入阻抗，使流入接收设备的信号电流小于信号分析门限，接收设备控制相应的防护设备显示轨道占用）1.轨道电路设备功能：列车位置检测、地到车信息传输。附带具有断轨检查功能2.轨道电路工作状态：调整状态-空闲；分路状态-占用； 断轨状态-占用。几个参数：列

26、车分路电阻：列车分路轨道电路所形成的短路电阻称为列车分路电阻，由车轮和车轴的电阻以及轮缘与钢轨头部表面接触电阻组成。列车分路电阻是纯电阻，其阻值主要取决于轮缘与钢轨头部表面的接触电阻，从千分之几欧姆到0.25欧姆，对于轻车还要更大一些。分路灵敏度： 当轨道电路被列车或其它导体分路，恰好使轨道电路接收设备能反映轨道占用状态的列车分路电阻或该导体的电阻值，叫做轨道电路的分路灵敏度。极限分路灵敏度：轨道电路各点的分路灵敏度不同，对某一段具体轨道电路来说，该段轨道电路的极限分路灵敏度是取各点分路灵敏度的最小值。标准分路灵敏度规定的最小分路电阻叫标准分路灵敏度,我国规定0.06欧。任何轨道电路在分路状态

27、最不利条件下用最小分路电阻在轨道电路任意点分路时，轨道电路接收设备应能反映轨道占用状态，否则就不能保证分路状态的可靠工作。3. 轨道电路的主要故障模式：“红光带”故障，轨道区段没车占用，但控制台显示有车占用；影响效率；主要原因：送电电压低、道床潮湿肮脏使漏泄电流大、轨道电路断线或断轨、绝缘双破损。分路不良故障，轨道区段有车占用，但轨道继电器不落下；影响安全；主要原因：轻车、轨道不清洁（生锈、油污）、轮对高阻。4.地车信息传输：中心频率的使用1700Hz、2300Hz用于下行；2000Hz、2600Hz用于上行；防止邻线干扰；邻线信号会因为钢轨互感、大地泄露等原因侵入到本线信号中，本线接收线圈感

28、应到的信号为邻线与本线信号的混合，称为邻线干扰。极性交叉：在绝缘的两侧，要求轨面电压具有不同的极性或载频。极性交叉可保证在绝缘破损的情况下，导致信号机关闭和道岔锁闭，即符合“故障-安全”原则；移频轨道电路用交替使用的载频达到极性交叉的目的；车载设备可通过检测中心载频，识别绝缘节。 低频电码含义：L5（21.3）运行前方7个及以上空闲L（11.4）准许列车按规定速度运行LU（13.6）准许列车按规定速度注意运行UU（18）要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路UUS（19.1）要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上 道岔侧向位置进路，且次一架信号机

29、开放经道岔直向或18号及以上 道岔侧向位置进路HB（24.6）表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机 显示容许信号HU（26.8）要求及时采取停车措施H（29）仅适用于双红灯防护的自动闭塞区段U2（14,7）要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光U2S（20.2）要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色灯光5. C2行车许可包括目标距离：距行车许可终点的距离；目标速度：通过行车许可终点时的速度；线路数据：坡度、静态限速、线路条件（过分相信息、等级转换点等）；临时限速信息

30、。CTCS-2系统<基于轨道电路和应答器传输列车运行许可信息，采用目标距离模式曲线监控列车安全运行的列车运行控制系统>组成包括：轨道电路、应答器、列控中心、车载设备。C2系统工作原理：调度中心下达运行图至车站CTC分机；CTC分机实时:向车站联锁联锁下发进路命令，向列控中心下达临时限速信息；车站联锁采集轨道电路的列车占用信息、道岔位置并进行处理；计算机联锁按照CTC下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路；计算机联锁将进路信息发送给列控中心列控中心根据进路信息和临时限速信息:生成轨道电路编码和临时限速报文；轨道电路编码发送给轨道电路；临时限速报文发送给应答器；车载设备接收到轨道电

31、路码序和应答器报文信息后，计算生成控制模式曲线，监控列车安全运行。轨道电路功能：实现列车占用检查，提供列车运行前方空闲闭塞分区数量；应答器功能：有源应答器：提供临时限速和进路信息 无源应答器：提供闭塞分区长度、线路限速和换算坡度等；车载设备功能：生成行车许可，实时计算连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。轨道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。车载设备综合生成行车许可，实时计算速度曲线。6. 应答器是一种基于电磁耦合原理实现的地车间高速数据传输的点式传输系统，用于在特定地点从地面向列车传送信息. 无源应答器: 应答器内存储的信息固定，信息修改必须使用

32、专门的仪器, 无需供电. 有源应答器: 应答器内存储的信息可变，通过LEU可实时修改应答器内信息, 需要供电，需要有电缆和LEU连接。基本原理：应答器安装在轨道中间轨枕上，不要求外加电源、处于休眠状态。列车经过时地面应答器被车载天线发送的功率载波能量瞬时激活将接收到的电磁能量转换成电能，并利用这些电能调出存储信息经调制后循环向车载设备发送报文信号，车载天线接收应答器所发射的报文信号，经译码处理发送给列控车载设备安全计算机。应答器车载设备：包括车载天线和车载解码器（BTM）车载天线既要向地面发送激活地面应答器的功率载波，还接收地面应答器发送的数据报文BTM：发送能量、接收信号、滤波分析、解析报文

33、、上传车载计算机、测试通道有效性CTCS-2级系统中应答器功能：列车定位；线路参数，闭塞分区长度、坡度；进路信息，与轨道电路联系信息一起生成行车许可；临时限速；特殊点标志信息，等级转换、RBC切换点、调车允许等。7. 列控中心（TCC，Train Control Center）基本功能：站内和区间轨道电路的载频、低频信息编码，并控制轨道电路的发码方向；临时限速发送；完成区间信号机点灯控制（若设置区间信号机）；通过继电器与异物侵限系统接口，实现异物侵限灾害防护，并把灾害信息传送给联锁设备和集中监测设备。临时限速处理: 车站限速管辖范围：本站站内，上、下行方面区间，并延伸至邻站正线股道出发信号机处

34、. CTCS级间转换处:CTCS-2级车站列控中心限速管辖范围向外延伸，延伸长度为线路允许速度到目标限速档位的目标制动距离. 应答器报文的限速信息应根据应答器限速管辖范围实现限速信息的冗余覆盖。轨道编码：1正线接车信号未开放：（股道）hu(咽喉区)B、hu u.2正线接车信号开放hu hu u 3正线接车列车进入咽喉区hu hu hu u 4正线接车列车进股道hu b hu u 5侧线接车信号开放hu hu uu u2 lu 6侧线大号码hu hu uus u2s lu 7正线发车，咽喉区同第一离去，股道基于离去发8侧线发车 股道uu，咽喉同一离去9引导接车HU B HB 10引导发车hb b

35、 9.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，轨道电路实现列车占用检查，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，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。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。CTCS-3级各部分功能：无线闭塞中心RBC：根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可；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

36、线通信系统接受车载设备发送的位置和列车数据等信息。GSM-R网络：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；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。临时限速服务器：临时限速统一管理，包括规则校验、设置和取消；将临时限速拆分给列控中心及RBC分别执行，并反馈执行结果。车载安全计算机：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。应答器&轨道电路：地车信息传输；满足后备系统的需要。C3行车许可使用消息+信息包传输（固定）1行车许可终

37、点：MA的长度2链接信息：MA内应答器的链接关系，LRBG-ID、间距、方向3静态速度曲线：速度变化点距离、限速值、头尾有效（可选）1配置参数2等级转换命令：等级转换点距离、待转等级3设置临时限速：临时限速区距离、长度、限速值、ID4线路条件：特殊区段距离、长度、区段类型5引导/调车区段的设置信息：要求模式、距离、模式限速.缩短行车许可（降级）：根据列车位置，RBC判断列车前方已被分配给列车作为行车许可一部分的区段发生降级。RBC向列车发送有条件紧急停车消息（只包含停车点距离），将MA终点缩短至该区段起点；已处于有条件紧急停车的列车，发送无条件紧急停车；列车所在SA区段发生降级，则RBC不应采

38、取任何反应措施紧急停车：当RBC收到CTC的紧急停车命令或在列车的行车许可内的轨道区段异常占用时，RBC向车载设备发送紧急停车消息。紧急停车消息包括有条件的紧急停车消息（CEM）和无条件的紧急停车消息（UEM）。无条件紧急停车消息（UEM）：要求列车立即制动停车，列车接收到该消息后，将实施紧急制动。有条件紧急停车消息（CEM）：要求列车在指定位置前停车，车载设备将评估列车当前位置和新的指定位置间的关系，重新计算制动曲线，根据列车到指定位置的距离，存在下述情况：如果列车可以在指定位置前停车，车载设备实施常用（或紧急）制动停车；如果列车不能在该位置前停车，车载设备实施紧急制动，直至列车停稳。；如果

39、列车前端已经越过指定位置，车载设备将拒绝该消息并继续遵照已收到的行车许可行车。无线闭塞中心（RBC）的主要功能：RBC根据从外部地面系统（联锁设备、相邻RBC、临时限速服务器）接收到的信息（即股道占用、进路状态、临时限速等）以及与车载设备交换的信息（位置报告）生成发送给列车的控制命令，主要是提供行车许可，使列车在RBC管辖范围内的线路上安全运行，完成列车间隔控制和列车防护。位置坐标系：以应答器作为系统中描述位置参考坐标系； 每个应答器组的坐标原点由应答器组内编号为1的应答器（称为位置参考点）给出； 将组内应答器编号增加的方向定义为每个应答器组的正向； 列车位置、限速点位置等信息均以应答器坐标系

40、为进行描述； 列车每经过一个定位参考应答器组进行一次定位修正，并更新一次应答器坐标系，并称列车经过并正确读取的最后一个应答器组为LRBG（最近相关应答器组，Last Relevant Balise Group）。进入RBC管辖区域：列车通过转换预告应答器时，GSM-R车载电台注册到GSM-R网络； 列控车载设备从应答器接收到呼叫RBC命令，与RBC建立通信会话，然后从RBC接收行车许可等信息；列车前端通过分界处的切换应答器后，车载设备自动切换到CTCS-3级控车。RBC切换：列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向RBC1报告位置；RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行

41、车许可；列车经过切换应答器时，GSM-R车载移动电台与RBC2建立通信；RBC切换自动完成，列车受到RBC2的控制，车载设备终止与RBC1的通信；车载设备从RBC2接收到新的行车许可。（双电台时：列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信，RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制；列车尾部通过切换应答器后，终止与RBC1的通信，完成RBC切换。列车根据RBC2提供的行车许可运行。）注：为使列车不减速越过切换边界，RBC1提供行车许可将在R

42、BC2管辖区域延长：一个40s正常行驶距离 + 完整制动距离的长度。RBC管理临时限速：RBC根据临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域；RBC为列车生成行车许可中包含临时限速度区段时，向车载设备发送MA同时，发送临时限速信息，包括：至限速区段的距离、限速区段长度、限速值等。临时限速的信息流：临时限速的设置、取消均在调度中心；列控中心通过车站/中继站的有源应答器传送给车载设备；RBC将临时限速与MA一起传送给车载设备。临时限速服务器主要功能：临时限速命令的接收与校验：接收来自CTC的临时限速命令，对全线临时限速命令进行安全存储、校验

43、、撤销、拆分、设置和取消，以及对临时限速设置时机的辅助提示等。验证限速命令来源的合法性、限速数据的有效性，校核发往两个目标系统（RBC和TCC）的临时限速一致性。临时限速命令的下达：向RBC和TCC下达临时限速命令，并检查两个目标系统的临时限速执行情况，当发生一致性冲突或其他异常情况下，向目标系统发送导向安全的恢复指令，同时向操作员终端发送报警信息，提醒操作员处理。记录功能。10. CBTC地面设备主要包括地面ATP系统、联锁系统以及运行调度指挥系统，地面ATP系统的主要功能包括：对辖区内所有运行列车的管理、行车许可生成、以及保证列车进入和驶离管辖区域的运行安全等。地面ATP系统： 安装在轨旁

44、的地面ATP系统可以接收其控制范围内列车发出的所有位置信息。根据轨道上障碍物的位置，向辖区内的所有列车提供行车许可。所谓“障碍物”包括前行列车、关闭区域、失去位置表示的道岔，以及任何外部产生的因素如-紧急停车按钮、站台屏蔽门、防淹门和隔离保护门等。同时，地面ATP系统还负责对相邻地面ATP系统的行车许可请求作出响应，完成列车从一个区域到另一个区域的交接。数据库存贮单元DSU：数据库存贮单元DSU是一个安全型设备，它包含了列车控制子系统使用的所有数据库和配置文件。地面ATP系统和车载系统使用安全通信协议从DSU下载线路数据库。线路数据库都有一个版本号，在每个地面ATP系统和DSU之间每隔一定时间

45、，就会对版本号进行交叉检测。联锁系统：联锁系统的基本功能是保证列车运行安全，实现列车进路上轨道区段、道岔、信号机之间的正确联锁关系，对于来自操作设备的错误操作，具备有效的防护能力。在列车运行控制系统中，联锁向地面ATP系统汇报管辖范围内各单元的状态信息及进路信息，辅助地面ATP系统完成列车控制和信号机控制，地面ATP系统向联锁发送信号机的控制命令、线路占用/空闲状态信息等，用于辅助联锁完成进路办理等操作。11. 列车安全定位：地面ATP设备在对列车进行安全防护及生成MA过程中，需使用车载报告的列车位置信息。但此位置信息不安全，地面ATP系统必须对此信息进行安全处理。造成位置误差的因素有：车-地

46、通信延时、丢数等。地面ATP系统需根据列车参数及预估的通信延时对列车位置增加相应的包络，从而保证列车的安全。经过安全包络处理后的列车位置称为列车的安全位置，列车汇报给地面ATP系统的列车位置称为列车的非安全位置。生成行车许可：地面ATP设备在生成MA的过程中，会处理到各种障碍物，从中选取符合条件的能够作为列车当前运行终点的终点障碍物。终点障碍物既有可能是静态障碍物，例如道岔，进路终点等；也有可能是动态障碍物，例如前方列车等。列车的行车许可会有规律地、周期性地重建。经过安全包络处理后的列车位置称为列车的安全位置，列车汇报给地面ATP系统的列车位置称为列车的非安全位置。列车管理功能：ZC管辖范围内

47、多车管理：将每列列车的运行过程划分为不同的运行控制状态。每一个处理周期内，ZC都会根据当前该列车所处的运行控制状态，获得的联锁系统信息及列车信息，对管辖范围内的所有列车进行循环处理。列车跨边界运行控制：当通信列车从某一地面ATP系统管辖范围进入另一地面ATP系统管辖范围时，地面ATP系统将根据通信列车的行车许可情况判断列车是否运行到达管辖范围边界。如果到达地面区域分界点，则移交地面ATP系统将向接管地面ATP系统发出移交申请，此后由相邻两个地面ATP系统分别为该移交列车计算各自管辖范围内的行车许可，并由列车当前受控的地面ATP系统负责将两部分的行车许可进行混合后发送给列车，并根据线路情况不断更

48、新行车许可。列车跨边界运行控制触发切换：（1）列车即将跨越地面区域边界点P，此时列车的MA终点已发至P点且仍在向地面ATP系统申请MA，满足切换条件，触发地面ATP系统切换流程。（2）此时移交地面ATP系统为列车计算行车许可MA1，接管地面ATP系统为列车计算行车许可MA2，由于此时列车仍受移交地面ATP系统控制，因此移交地面ATP系统将MA1和MA2信息混合后向列车发送终点至H点的行车许可。（3）此时移交地面ATP系统为列车计算行车许可MA1，接管地面ATP系统为列车计算行车许可MA2，但由于此时列车已进入到接管地面区域中，受接管地面ATP系统的控制，因此由接管地面ATP系统将MA1和MA2

49、信息混合后向列车发送终点至H点的行车许可。列控车载设备车载设备基本原理：获得列车制动特性；获得行车许可；计算限制速度；实施速度防护；人机界面显示1.列控系统关键功能模块：列车占用检查；列车许可生成；地车信息传输；列车运行防护。车载设备功能：测速定位；速度监控；安全防护；显示；其他。列控车载设备组成：车载安全计算机；连续信息通信模块（无线通信单元RTU；轨道电路信息接收器TCR）；点式信息通信模块（应答器传输模块BTM）；测速测距单元SDU；列车接口单元TIU；人机界面DMI；记录单元。2.列车测速与定位：速度和位置是描述列车运动状态的重要信息；为防止列车超速且与前行列车保持安全距离，必须可靠、

50、精确地确定列车的速度和位置。（应答器、轮轴速度传感器、脉冲速度传感器、多普勒雷达、惯性定位传感器），N：旋转一圈发出的脉冲数（定值）n：单位时间输出的脉冲数。列车轮径检测：随着列车走行，列车轮径会逐渐磨耗，且会定期铣轮；轮径修正方法：（1）人工输入法（2）设置标准长度的轮径校准点。测速定位误差主要来自于两个方面：1.计数误差：主要由车轮空转、滑行、蠕滑等造成； 2.轮径磨耗：由于车轮磨损引起轮径变化，继而影响里程的计算。车轮空转、车轮滑行（见第二章）、车轮蠕滑：由于轮轨的接触为弹性接触，所以列车在运行时可能出现轮对的蠕滑现象，尤其是在曲线线路上。由于蠕滑率非常低，实践证明，与影响测量精度的其它

51、因素相比，蠕滑所产生的误差可以忽略不计。测量得到的列车速度V=VR+VP+VD; VR为列车真实运行速度，VP因空转或滑行造成的轮对运行的速度误差，空转时为正，滑行时为负，VD车轮轮径误差对速度测量造成的影响。应答器定位修正: 在线路上每隔一定距离的固定位置铺设应答器，列车正确读取并最后经过的应答器组。该应答器组称为最近相关应答器组（LRBG），从而对列车的绝对位置进行校正；应答器安装的间隔距离取决于系统能够容忍的定位误差极限，当需要定位误差减小时可以增加应答器的数量，但随之带来的是成本的提高。位置坐标系:第四章列车位置描述：列车方向对应的机车前端位置距LRBG的距离。列车经过LRBG后，进行

52、定位。列车估计前端位置至LRBG的距离；与该距离对应的置信区间，从而确定欠读误差/过读误差；LRBG标识号；相对于LRBG朝向的列车朝向；相对于LRBG的列车前端的位置;列车速度;列车完整性信息;相对于LRBG朝向的列车运行方向。列车位置的置信区间: 置信区间随列车驶离最近的位置基准的距离而增加; 当检测到下一个链接应答器组时，置信区间应复位。列车安全定位: 列车运行工况十分复杂，难以彻底消除定位误差； 列车追踪间隔越来越小，定位的精度和安全性要求提高； 对列车的测量位置进行合理的安全处理，计算列车的“安全位置”；3.速度监控曲线基本构成：列车运行全过程的各点位置的限制速度构成的速度-距离曲线

53、。列车在顶棚速度监督区（GSM区域）运行时不需要考虑前方目标点，只需控制列车速度不超过该区域规定的固定限制速度，车载设备在顶棚速度监视区进行的速度监控称为顶棚速度监控。目标速度监控区域是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控区进行的速度监视被称为目标速度监控。由于列车制动模型参数、速度及位置测量等存在误差，列车行车许可的终点与实际被保护的危险点之间必须要添加一段考虑了计算误差的安全距离。顶棚速度曲线生成: 静态速度限制是指由地面基础设施、列车特性、信号和车载设备的工作模式等方面的要求而产生的速度限制，与列车当前所处位置无关，是在线路和系统设

54、计时就决定的。可将静态速度限制是分为五类：1静态速度曲线（SSP）2轴重速度曲线（ASP）3临时限速（ TSR ）4最大列车速度5与模式相关的速度限制。最限制速度曲线，即是所有速度限制因素中，最低值（最不利限制部分Most Restrictive Speed Profile，简称MRSP）的集合。 MRSP确定的基本原则1：在特定地点的所有速度限制因素中，取其中的最低值； 原则2：在从较低限速区域向较高限速区域跨越时，要考虑列车长度因素，即在全列车通过了限速较低的区域时才允许列车提速。紧急制动是最高级别的制动，其目的是确保列车在允许范围内降到安全速度或停车，是防护列车安全的最后一道防线。因此，

55、这是列车永不能超过的安全曲线。设备制动优先:车载设备以多条常用制动曲线监控列车运行速度，列车超过低等级常用制动的速度监控曲线则自动实施低等级常用；若列车速度未及时降低并触发较强等级的常用制动曲线，则实施较强等级常用制动，直至触发最大常用制动。当列车速度超过紧急制动制动曲线时，则实施紧急制动，使列车停车。司机制动优先:常用制动：车载设备仅以最大常用制动曲线监控列车运行，不分级别;司机手动调整车速，当列车速度触发最大常用制动曲线（或较强等级常用制动）曲线时自动实施常用制动强迫列车降速或停车;当列车速度低于常用制动缓解速度时给出允许缓解指示，由司机按压缓解按钮缓解常用制动。设备制动优先模式模拟了司机

56、减速过程，列车在区间运行时速度调整可以自动进行，有效减少了司机劳动强度，提高列车运行服务质量。但设备制动优先模式对制动系统的自动化程度及制动性能要求非常高。4. 列控车载设备人机界面： DMI: Driver Machine Interface，安装在驾驶台上便于驾驶员操作和观察的位置，与驾驶员A交互信息的人机接口设备。DMI基本功能:参数输入，列控系统所需的列车参数等；显示输出，实时地向司机显示有关列车速度、距前方目标距离、实时允许速度和前方线路信息（向司机转送信息）；报警提示，及时通过声光等报警，提醒司机降速或停车（向司机转送信息）。DIM基本原则：1、信息显示以容易理解和清晰，使在无需报

57、警和制动干预的情况下允许列车正常形式，尽量避免不必要的制动干预；2、应以良好的界面设计将更多的信息清晰地显示出来，减少人为失误的可能性，在最大程度上保证列车的安全性。DMI显示信息：警示信息：预警时间、目标距离、目标速度等；速度信息：列车当前速度、控制模式、运行状态、缓解速度等；设备状态信息：设备运行状态、列控车载设备制动、工作模式等；距离信息：距离坐标、开始实施制动的地理位置、命令和通告、坡度曲线、与速度曲线有关的信息、最不利限制速度曲线、起模点、列车位置及地理位置等；报警信息显示：车次号和司机号、日期和时间、文本信息、列车制动标识、司机活动监督、GSM-R状态监视等信息DMI主要区组成:A

58、制动信息窗、B速度控制窗、C辅助驾驶信息窗、D计划窗、E监督窗、F司机输入窗DMI显示屏区域显示功能：DMI最主要的显示位置是用来司机显示速度监控的相关信息，主要包括A-D区的显示区域。A1区 制动预警时间：当列车处于目标速度监视区时，如果制动预警时间大于设定时间值，DMI在A1区显示最小的制动预警图标；如果制动预警时间小于或等于设定时间值，DMI应在相应区域按规定的比例显示制动预警图标。A2区 目标距离：柱状光带表示法以及数字表示法。柱状光带的左侧为坐标系刻度，该坐标系采用对数坐标（0-100米采用线性坐标），最大的显示范围是1000米。当目标距离大于1000米时，光带上方（可显示5个数字）

59、用数字标出实际目标距离。B区 速度显示：环形速度表围绕速度表盘显示允许速度、目标速度、当前速度等速度信息。D区运行计划信息：线路最限制速度曲线（MRSP）的显示：显示列车前方32km范围内的最限制速度曲线。实际MRSP信息应显示为一个图表的形式，横轴是距离标尺，纵轴是速度标尺。速度从下到上是0 km/h到当前MRSP的最大速度。起模点信息的显示：只显示动态速度递减的起始点，不涉及速度递增的情况。起模点用一个黄色的垂直光标显示 。5.车载设备其它主要功能：应答器信息的管理：应答器坐标系管理：其目的为获得有效位置；应答器链接：判断在期望的接收窗口内应答器组是否丢失或未发现；应答器异常信息的处理：应答器丢失、应答器安装错误、应答器报文错误、应答器数据不一致等。无线通信管理：无线