短班列控概述

1、列车运行控制系统基本理论湖南交通工程职业技术学院辛芮霞列控系统分类列车速度控制模式列控系统的关键技术 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，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制。分 级分级连 续一次连续350km/h车、地信息传输方式车、地信息传输方式 点式点式 环线环线 轨道电路轨道电路 无线传输无线传输二、列车运行控制系统定义及功能1、列车运行控制系统定义：、列车运行控制系统定义： 由列控中心、闭塞设备、地面信号设备、地车信息传输设备、车载速度控制设备构成的用于控制列车运行速度保证行车

2、安全和提高运输能力的控制系统。2、功能、功能：（1）线路的空闲状态检测；（2）列车完整性检测； （3）列车运行授权；（4）指示列车安全运行速度；（5）监控列车安全运行。三、列控系统分类列控系统分类（1）按照地车信息传输方式分类： 连续式列控系统 点式列控系统 点连式列车运行控制系统（2）按控制模式分为两种类型： 阶梯控制方式 速度距离模式曲线控制方式三、列控系统分类列控系统分类（3）按照人机关系分为两种类型： 设备优先控制的方式 司机优先控制方式（4）按照闭塞方式：固定闭塞和移动闭塞（5）按照功能、人机分工和自动化程度分： 列车自动停车（Automatic Train Stop 简称ATS）系

3、统 列车超速防护（Automatic Train Protection 简称ATP）系统 列车自动控制（Automatic Train Control 简称ATC）系统 列车自动运行（Automatic Train Operation 简称ATO）系统ATSATS是一种只在停车信号（红灯）前实施列车速度控制的装置，是在非速差式信号体系下的产物，属于列车速度控制的初级阶段。国外多种ATS系统补充了简单的速度监督功能，这种系统设备简单，历史悠久，在我国及世界各国铁路至今广泛采用。ATP ATP是随着速差式信号体系的建立而产生的，列车正常运行由司机控制，只在司机疏忽或失去控制能力且列车出现超速时设备

4、才起作用，并以最大常用制动或紧急制动方式，强迫列车减速或停车。当列车速度已降至或到达限速要求，由司机判定和操作制动缓解。系统要求符合故障安全原则。这是一种以人（司机）控为主的列车运行安全系统，在欧洲高速铁路上普遍采用。 ATC又称列车自动减速系统。当列车运行超过限制速度时，系统自动实施常用制动，使列车降至低于限制速度的一定值后，制动自动缓解，列车继续运行。这是一种设备优先的列车运行安全控制系统，司机一部分操作由设备代替，但列车运行的正常调速仍由司机操作，系统同样要求故障安全原则。这种方式很适合于动车组，日本新干线高速铁路采取这种方式。ATO又称列车自动驾驶系统。按系统预先输入的程序，保证列车运

5、行图的要求，由设备代替司机进行列车运行的加速、减速或定点停车的速度调整。一般情况下，司机除对列车启动操作外，只对设备的动作进行监督，它属于一种非安全系统，一般叠加在ATC或ATP上，列车运行的安全防护由后者承担。这样的系统已在地下铁道种较广泛采用，在地面铁路干线上，由于运输情况复杂，目前很少采用。四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术一、列车测速与列车定位一、列车测速与列车定位1、列车测速方法、列车测速方法（1）轮轴旋转测速方法）轮轴旋转测速方法测速电机方式测速电机方式脉冲转速传感器方式脉冲转速传感器方式 四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术（2）、无线测速方式 雷达测速方式多普勒雷达安

6、装示意图GPS测速定位方式 四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术2、列车定位方法（1）轨道电路绝缘节定位方法轨道电路绝缘节是闭塞分区的分界点，绝缘节的位置在线路上是固定的，绝缘节两边传输的信息不同，所以，列车可以通过接收信息的变化了解过绝缘节的时机，把绝缘节的物理位置作为绝对信标可以获得列车位置信息。 f1f3f5f2f4f6f1f3f5f6f4f2甲站乙站分区1分区2分区3分区4四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术（2）计轴器定位方法与轨道绝缘节设置相同，计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测的列车占用或者出清对应计轴区段也可以获得列车位置信息。轮 轴 检测设 备ZP 43(双 轮

7、 轴 检测器和 TCB， 包括电缆 )TCB运 算 计算 机从轮 轴 检测设 备的 信 息产生 计轴 数 据 ,比 较计轴 结 果并输 出一 个出清 或占 用 表示 。TCBTCB = 轨 旁 连 接 箱TVDS = 轨 道 空 闲检测区TVDS轮 轴 检测设 备ZP43（双 轮 轴 检测器和 TCB， 包括电缆 ）四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术（3）查询应答器方法查询应答器不仅物理安装位置固定，它还可以直接向通过的列车发送本应答器所处的公里坐标。 （4）轨道环线定位方法 轨道感应环线的两根电缆每隔一个轨道长度（100m）要相互交叉一次，交叉回线将交变电信号送到沿钢轨线路铺设的交叉回

8、线上，在回线上产生交变电磁场，,车载设备在经过每个交叉时能够检测到信号相位的变化,当列车驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加1，由车载计算机根据地址码计算出列车的地理位置，这样就可以用绝对地址信息对机车里程计产生的定位记录进行误差修正，减少由于车轮滑行及空转造成的位置误差。 四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术二、地二、地车信息传输技术车信息传输技术1、移频无绝缘轨道电路、移频无绝缘轨道电路 四、列控系统的关键技术列控系统的关键技术2、基于无线通信技术的地-车信息传输五、列车速度控制模式列车速度控制模式一、阶梯控制方式技术原理一、阶梯控制方式技术原理1、出、入口速度检查控制方式

9、、出、入口速度检查控制方式 2001701303090200170130900100VL出口检查入口检查五、阶梯控制方式技术原理阶梯控制又分为出口速度检查和人口速度检查两种方式。 出口速度检查控制方式：出口速度检查控制方式：该方式要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度，设备在闭塞分区出口进行检查。如果列车实际速度未达到目标速度以下则设备自动进行制动。 出口速度检查方式由于要在列车到达停车信号处(目标速度为零)才检查列车速度是否为零，如果列车速度不是零，设备才进行制动。由于制动后列车要走行一段距离才能停车，因此停车信号后方要有一段安全防护区。五、阶梯控制方式技术原理入口速度检查控制方式：入

10、口速度检查控制方式：列车在闭塞分区入口处接收到目标速度信号后立即以此速度进行检查，一旦列车超速，则进行制动使列车速度降低到目标速度以下。五、列车速度控制模式列车速度控制模式2、分级曲线控制方式、分级曲线控制方式五、列车速度控制模式列车速度控制模式分级曲线控制方式：分级曲线控制方式：该方式要求每个闭塞分区入口速度(上一个闭塞分区的目标速度)和出口速度(本闭塞分区目标速度)用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线，曲线控制方式和阶梯控制方式一样，每一个闭塞分区只给定一个目标速度。控制曲线把闭塞分区允许速度的变化连续起来。地面设备传送给车载设备的信息是下一个闭塞分区的速度、距离和线路条件数据，没有提供

11、至目标点的全部数据，所以系统生成的数据是分级连续制动模式曲线(即以分级小曲线的变换点连成的准一次制动模式曲线)。法国TVM430系统采用了这种方式，TVM430是TVM300的换代产品，地面采用UM2000型轨道电路。五、列车速度控制模式列车速度控制模式二、速度二、速度-距离模式曲线控制方式距离模式曲线控制方式五、列车速度控制模式列车速度控制模式速度-距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，而是向列车传送目标速度、列车距目标的距离(和TVM430不一样，它可以包括多个闭塞分区的长度)的信息。列车实行一次制动控制方式。列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件调整，可以提高混

12、跑线路的通过能力。这种方式称为目标速度目标距离方式(DISTANCE TO GO)，是一种更理想的运行控制模式。第二节 典型的列控系统目前，高速铁路正在欧洲和亚洲快速发展，已通车或正在建设的高速铁路多达十几条，其列控系统各不相同，主要有法国的TVM300和TVM430、日本ATC和数字ATC、德国LZB80、欧洲ETCS等系统设备。 一、法国一、法国U/TU/T系统系统 法国高速铁路法国高速铁路TGVTGV区段的列控系统，车区段的列控系统，车载信号设备采用载信号设备采用TVM300TVM300或或TVM430TVM430，地对车，地对车的信息传输以无绝缘轨道电路的信息传输以无绝缘轨道电路UM7

13、1UM71为基础，为基础，该列控系统简称该列控系统简称U/TU/T系统。系统。一、法国一、法国U/TU/T系统系统 TVM300系统在1981年于巴黎-里昂首先投入使用，系统构成简单，造价较低。采用无绝缘轨道电路UM71,地对车的信息传输容量只有18个，速度监控是滞后阶梯式。 TVM300与TVM430两种系统的比较表一、法国一、法国U/TU/T系统系统 TVM430系统是基于TVM300发展起来的，是为法国国铁公司高速列车开发地，此系统可以在不对列车制动性能提出更高要求的前提下，提高铁路的运营能力。 TVM430系统在1993年于法国第三条北方线高速铁路首先投入使用，随着列车速度不断提高，时

14、速已达320km/h。近年来，法国CS公司又开发了计算机联锁（SEI）和列控（ATC）一体化的系统，在地中海线海峡-伦敦线开通使用，我国秦沈客运专线也采用了该系统。一、法国一、法国U/TU/T系统系统 TVM430主要由三部分组成，即地面设备、地-车传输设备和车上设备。 TVM430地面设备主要由两种柜架组成，一种是处理柜，另一种是输入、输出柜。处理柜包括地面安全型冗余计算机和一个转换架。计算机用来执行功能处理，转换架确保地面计算机故障时能可靠切换。 一、法国一、法国U/TU/T系统系统 TVM430拥有两条地-车数字传输通道：一条是利用UM71调制轨道电路的连续式通道；另一条是利用环线的点式

15、传输通道。 TVM430车载设备主要由两个机架组成，一个是电源和转换继电器机架（PIR）；另一个是处理机（PIC），执行所有计算处理工作。TVM430车载设备组成框图 德国德国LZBLZB系统是基于轨道电缆传输车地系统是基于轨道电缆传输车地信息的列控系统，是世界上首次实现连续速信息的列控系统，是世界上首次实现连续速度控制模式的列控系统，技术上是成熟的。度控制模式的列控系统，技术上是成熟的。它利用轨道电缆作为车地间双向信息传输的它利用轨道电缆作为车地间双向信息传输的通道，使用轨道电路来检查列车占用，轨旁通道，使用轨道电路来检查列车占用，轨旁设备较多，给维修带来不便。设备较多，给维修带来不便。LZ

16、BLZB以地面控以地面控制中心为主计算制动曲线，车载信号设备智制中心为主计算制动曲线，车载信号设备智能化不够，与其他列控系统兼容比较困难。能化不够，与其他列控系统兼容比较困难。三、德国三、德国LZBLZB系统系统三、德国三、德国LZBLZB系统系统 地面设备主要由 LZB 控制中心、轨间感应环线、轨道电路和轨旁单元等组成。 车载设备主要由车载计算机单元、感应接收线圈等设备组成，按三取二原理配备。车载计算机控制单元式控制系统的核心，控制单元主要通过车载感应线圈与地面轨道环线之间相互交换信息，从地面接收相关控制信息，同时可以通过感应线圈向地面传递列车的运行速度等信息，实现了地面-列车双方向信息传递

17、。LZB系统车内设有主体化机车信号，在机车上显示列车实际速度、目标速度、目标距离、应有速度等。LZB 系统的结构系统的结构列车控制的基本原理列车控制的基本原理 控制中心ma xvvs允许v允许v列车信息列车信息BA允许vETCS系统构成 ETCS系统主要由地面子系统和车载子系统两大部分构成 。 地面子系统主要包括:(1)欧洲应答器(Eurobalise)；(2)轨旁电子单元(LEU)；(3)无线通信网络(GSM-R)；(4)无线闭塞中心(RBC)；(5)欧洲环线(Euroloop)；(6)无线注入单元(Radio in fill unit)。ETCS系统构成ETCS系统构成车载子系统主要包括:

18、(1) ERTMS/ETCS车载设备；(2)铁路无线移动通信系统(GSM-R)；(3)专用传输模块(STM,即Specific Trans-mission Modules)。ETCS的分级ETCS从运用角度分为5级(0-3级、0+级)。0级：ETCS车载设备+传统列控系统。1级：地面信号查询应答器轨道电路2级：轨道电路查询应答器GSM-R3级：查询应答器GSM-R0+级(STM)二、二、CTCSCTCS的系统结构的系统结构三、三、CTCSCTCS的功能的功能一、一、我国列车控制系统的发展我国列车控制系统的发展 1997 1997年年4 4月月1 1日，全路实施日，全路实施第一次第一次大提速，开

19、行了运行大提速，开行了运行速度速度120120160km/h160km/h的跨局特的跨局特快旅客列车快旅客列车8 8对，对，“夕发朝至夕发朝至”旅客列车旅客列车7878列。货物列车最列。货物列车最高运行速度达到高运行速度达到80km/h80km/h。这。这是我国铁路为了提高运输质是我国铁路为了提高运输质量，适应经济和社会发展迈量，适应经济和社会发展迈出的重要一步。出的重要一步。 19981998年年1010月月1 1日，全路日，全路实施实施第二次第二次大提速，重点是大提速，重点是在京沪、京广、京哈三大干在京沪、京广、京哈三大干线上延展提速区间，增加提线上延展提速区间，增加提速列车数量。特快旅客

20、列车速列车数量。特快旅客列车达到达到8080对，对，“夕发朝至夕发朝至”旅旅客列车客列车116116列，行包专列列，行包专列8 8对，对，最高时速达到最高时速达到140140公里至公里至160160公里；公里； 。 20002000年年1010月月2121日，全路实日，全路实施施第三次第三次大提速，提速的重点线大提速，提速的重点线路是陇海、兰新、京九和浙赣等路是陇海、兰新、京九和浙赣等线，大量压缩了北京西、上海至线，大量压缩了北京西、上海至乌鲁木齐的旅客列车运行时间。乌鲁木齐的旅客列车运行时间。开行特快旅客列车达到开行特快旅客列车达到142142对，对，“夕发朝至夕发朝至”旅客列车旅客列车22

21、6226列，列，行包专列行包专列1414对，对，“五定五定”班列运班列运行线行线7171条。条。 20012001年年1010月月2121日，全路实施日，全路实施第四次第四次大提速。这次提速是挖掘大提速。这次提速是挖掘现有提速资源，进一步优化资源现有提速资源，进一步优化资源配置，完善提速网络，并首次将配置，完善提速网络，并首次将合资铁路纳入提速范围，提速里合资铁路纳入提速范围，提速里程达程达42574257公里，使提速网络基本公里，使提速网络基本覆盖全国主要地区。开行旅客列覆盖全国主要地区。开行旅客列车车1194.51194.5对，其中特快旅客列车对，其中特快旅客列车达到达到188.5188.

22、5对。对。 2004 2004年年4 4月月1818日，全路实日，全路实施施第五次第五次大提速。这次提速大提速。这次提速各局采取压缩追踪间隔等措各局采取压缩追踪间隔等措施，列车密度有了新的提高。施，列车密度有了新的提高。第五次大提速后，全路平均第五次大提速后，全路平均客运能力提高客运能力提高18.518.5，图定，图定货运能力提高货运能力提高1515，快速线，快速线路里程达到路里程达到1650016500公里。公里。20072007年年4 4月月1818日，第六日，第六次大面积提速，是在京哈、次大面积提速，是在京哈、京沪、京广、陇海、浙赣、京沪、京广、陇海、浙赣、胶济、武九、广深线等既胶济、武

23、九、广深线等既有干线实施的公里有干线实施的公里速度级的提速，有条件的速度级的提速，有条件的线路列车运行时速可达线路列车运行时速可达公里。公里。 CTCS CTCS（Chinese Train Control SystemChinese Train Control System）：）： 中国列车运行控制系统中国列车运行控制系统 为了适应铁路跨越式发展战略，为了适应铁路跨越式发展战略，20032003年年1010月，月，铁道部已经制定了铁道部已经制定了中国列车控制系统中国列车控制系统(CTCS)(CTCS)技技术规范总则术规范总则( (暂行暂行) )和相应和相应CTCSCTCS技术条件。技术条件。

24、CTCSCTCS技术规范是参照欧洲列车运行控制系统技术规范是参照欧洲列车运行控制系统( (简称简称ETCS)ETCS)编制的。它以分级的形式满足不同线路运输编制的。它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。效地保证列车运行的安全。借鉴欧洲列控系统（ETCS）建设经验，结合我国铁路运输特点和既有信号设备制式，考虑未来发展，制定了我国列控系统CTCS技术标准，分为CTCS-1、2、3、4级。既有线提速和既有线提速和250km/h客运专线客运专线CTCS-2CTCS-2级级300km/h及以上客运专线及以上客运专线CTCS-3CTCS-3级级面向未来的列控系统面向未来的列控系统CTCS-4CTCS-4级级一、我国列车控制系统的发展一、我国列车控制系统的发展列控系统对照表列控系统对照表二、CTCS的系统结构二、CTCS的系统结构LEU CabinetLEU Cabinet信号楼信号楼Signaling Room信号楼信号楼Signaling Room1112131