铁道信号与通信设备-课件 列车运行控制系统 - 课用

列车运行控制系统列车运行控制（简称“列控”）系统将先进的控制技术、通信技术、计算机技术与铁路信号技术融为一体的行车指挥、控制、管理自动化系统。列车运行控制系统，是一种利用地面发送设备，向运动中的列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备。该设备用以保证行车安全，同时也提高行车效率。

列控系统基本原理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。组成地面设备和车载设备，具有线路空闲检测、危及行车安全因素检测、间隔控制和速度控制功能。分类（一）根据系统功能、人机分工和自动化程度分1、ATP(列车自动防护系统)：对系统的速度进行实时监督，当列车运行速度超过最大允许速度时，自动制动。

一般ATP系统不包含列车的自动加速和自动减速。

作用：超速防护。ATP又称为列车超速防护系统。2、ATC（铁路列车运行自动控制系统）：根据行车指挥命令、线路参数、列车参数等实时监督列车运行速度，通过控制列车多级常用制动，自动降低列车运行速度，保证行车安全，可替代部分司机操作。

ATC比ATP高一级的列车自动控制系统。（二）按照优先等级划分1、设备优先的列控系统（日本新干线ATC系统）特点：1.减轻司机劳动强度

2.对列车自身的制动系统的自动化系统以及制动性能要求非常高

3.缩短列车运行间隔2、人控优先的列控系统（法国高速铁路TVM300/TVM430）

1.增强司机的责任感

（三）按控制模式分：速度码阶梯控制方式、速度-距离模式曲线控制方式1、速度码阶梯控制方式在一个闭塞分区内只控制一个速度等级，列车在一个闭塞分区运行的过程中只按照一种速度判断列车是否超速。阶梯式分级速度控制又分为出口检查方式和入口检查方式。一个闭塞分区的进入速度称为入口速度，驶离速度称为出口速度。

（1）出口检查方式（滞后式控制）

出口速度控制方式，给出列车的出口速度值，控制列车不超过出口速度。

（2）入口检查方式（提前式控制）

入口速度控制方式，给出列车的入口速度值，监控列车在本闭塞分区不超过给定的入口速度值，采取人控优先的的方法，控制列车不超过下一闭塞分区入口速度。2、速度-距离模式曲线控制方式（1）分段速度-距离模式曲线控制2、速度-距离模式曲线控制方式（1）分段速度-距离模式曲线控制（2）一次速度-距离模式曲线控制

更适用于高中速混跑的线路

分级分级连续控制模式的发展一次连续350km/h（四）按照地-车信息传输方式分：点式列控系统、连续式列控系统、点连式列控系统1、点式列控系统：采用高信息容量的地面应答器和地面轨道环线或其他感应设备进行地面对车载设备的信息传输。欧洲轨道交通中应用比较广泛。功能：实现列车超速防护，又称点式超速防护（点式ATP）2、连续式列控系统：采用轨间交叉环线、音频轨道电路、GSM-R、泄露交叉环线、无线或波导管等方式作为信息传输通道，实现信息的连续传递。适用于高速干线和高密度的地铁、轻轨其技术基础为飞速发展的信息传输技术3、点连式列控系统

我国的铁路采用点连式列控系统，以点式应答器作为线路数据输入，连续式轨道电路作为传输媒介。

CTCS定义:CTCS（ChineseTrainControlSystem，中国列车运行控制系统）是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列车运行控制系统。列车运行控制系统包括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为5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和通用式机车信号组成。

CTCS-1级由主体机车信号+加强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要求。增加点式设备，完善列车运行安全监控功能。利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查，连续向列车传送控制信息。CTCS-2级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统。CTCS-2级面向提速干线和高速新线（200~250km/h），采用车-地一体化设计。CTCS-2级地面可不设通过信号机。CTCS-3级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统。面向提速干线和高速新线或特殊干线（300~350km/h）点式设备提供辅助信息。CTCS-3级地面可不设通过信号机。CTCS-4级是基于无线传输信息的列车运行控制系统。CTCS-4级由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查。CTCS-4级地面不设通过信号机

应用于200-250km/h线路CTCS-2级用于300-350km/h线路CTCS-3级面向未来的列控系统CTCS-4级既有线现状，面向120km/h以下区段CTCS-0级既有线改造，面向160km/h以下区段CTCS-1级列控系统构成CTC/TDCS车站分机调度中心CTC车站联锁列控中心轨道电路调度中心下达运行图至车站CTC分机应答器信号机道岔运行图联锁进路命令临时限速信息轨道电路编码进路信息应答器报文控制计算机联锁按照CTC下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路。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。速度曲线

车载系统列车模拟运行CTCS-2级系统结构CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并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。列控中心车站联锁调度中心CTC轨道电路应答器道岔信号机车载设备包括:轨道电路、应答器列控中心、车载设备等

CTCS-2级系统结构实现列车占用检查轨道电路功能：线路允许速度和闭塞分区长度等提供临时限速和进路信息应答器功能：提供行车许可及闭塞分区数量综合轨道电路、应答器信息和动车组参数，自动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行车载设备功能：轨道电路为CTCS-2提供连续的行车许可速度曲线252025/2/23CTCS-2级列控系统—车载设备车载设备包括：车载安全计算机（VC）应答器接收模块（BTM）及天线轨道电路信息接收单元（TCR）及天线人机界面（DMI）测速设备262025/2/23CTCS-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。列控系统地面设备列控系统车载设备CTCS-3级列控系统—系统定义272025/2/23无线闭塞中心RBCGSM-R室内设备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。RBC向列车提供行车许可。车地实现连续、双向、大容量信息传输。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提供行车许可速度曲线GSM-R无线通信模块及天线车载设备CTCS-3级列控系统—C3与C2的比较282025/2/23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之间连续、双向、大容量信息传输GSM-R网络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设备轨道电路实现列车占用检查发送闭塞分区空闲信息，满足后备系统的需要。CTCS-3级列控系统—各部分功能292025/2/23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）限速信息列车位置信号授权轨道电路占用信息行车许可速度曲线轨道电路GSM-RCTCS-3级列控系统—工作原理302025/2/23（1）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；（2）CTCS-3级列控系统满足跨线运行的运营要求。（3）C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200~250km，C2同时作为C3的后备系统。（4）车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车速度、位置和工作状态等信息，并可在CTC系统上实时显示。CTCS-3级列控系统—系统主要特点

分析CTCS的应用等级划分，发现有以下两个特点：

①各应用等级均采用目标距离控制模式，采取连续一次制动方式。

这是由于我国的列控系统的应用起步晚，起点高，因此一步就瞄准了比较先进的控制模式。在我国阶梯式和曲线式分级速度控制都用过，取得了经验，好在并未形成规模，CTCS推荐采用目标距离控制模式是适宜的，符合国际列控系统的发展趋势。由于列控系统的控制模式是其主要特征和性能之一，控制模式决定了闭塞方式和列车运行间隔，从而决定了运输能力，所以说除移动闭塞外，各应用等级的主要功能几乎是一样的。

②各应用等级是根据设备配置来划分的，其主要差别在于地对车信息传输的方式和线路数据的来源。

CTCS级间关系CTCS车载设备向下兼容，通过系统设计，系统级间切换可以自动完成，级间切换不影响列车正常运行，如既有线提速区段，配置CTCS2级车载设备的列车可以在运行过程中自动完成CTCS1/0级至CTCS2级或CTCS2级至CTCS1/0级的切换。CTCS级间关系原则符合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。常用名词术语允许速度：列车运行过程中允许达到的最高安全速度。目标速度：列车运行前方目标点允许的最高速度。目标距离：列车前端至运行前方目标点的距离。目标距离模式曲线：以目标速度、目标距离、线路条件、列车特性为基础生成的保证列车安全运行的一次制动模式曲线。固定限速：由线路结构及道岔位置决定的最高运行速度。临时限速：由行车人员临时给出的列车限速。过走防护区段：为保证行车安全在禁止信号内方设置的防护区段。冒进防护：列车越过禁止信号立即触发紧急制动。车尾限速保持：为了防止列车尾部在限速区段超速，在相关区段采取的限速措施。缩写语

ATP（AutomaticTrainProtection），列车超速防护。CTC（CentralizedTrafficControl），调度集中。CTCS（ChineseTrainControlSystem），中国列车运行控制系统。DMIS（DispatchManagementInformationSystem），列车运行调度管理信息系统。EMC（ElectroMagneticCompatibility），电磁兼容性。ETCS（EuropeanTrainControlSystem），欧洲列车运行控制系统。ETML（EuropeanTrafficManagementLayer），欧洲铁路运输管理层。ERTMS（EuropeanRailwayTrafficManagementSystem），欧洲铁路运输管理系统。FRS（FunctionalRequirementsSpecifi