《铁路信号基础（第2版）》 课件 第七章 列车运行自动控制系统

铁路信号基础12第七章列车运行自动控制系统3安全生产无小事，安全责任大于天——

7·23甬温线特别重大铁路交通事故

2011年7月23日20时30分05秒，甬温线浙江省温州市境内，由北京南站开往福州站的D301次列车与杭州站开往福州南站的D3115次列车发生动车组列车追尾事故。此次事故已确认共有六节车厢脱轨，即D301次列车第1至4位，D3115次列车第15、16位。造成40人死亡、172人受伤，中断行车32小时35分直接经济损失19371.65万元。这就是7·23甬温线特别重大铁路交通事故。

课前三分钟，我讲故事你来听42011年7月23日19时30分左右，雷击温州南站沿线铁路牵引供电接触网或附近大地，通过大地的阻性耦合或空间感性耦合在信号电缆上产生浪涌电压，在多次雷击浪涌电压和直流电流共同作用下，LKD2-T1型列控中心设备采集驱动单元采集电路电源回路中的保险管F2（以下简称列控中心保险管F2，额定值250伏、5安培）熔断。熔断前温州南站列控中心管辖区间的轨道无车占用，因温州南站列控中心设备的严重缺陷，导致后续时段实际有车占用时，列控中心设备仍按照熔断前无车占用状态进行控制输出，致使温州南站列控中心设备控制的区间信号机错误升级保持绿灯状态……

5第七章

列车运行自动控制系统第一节

列控系统概述第二节列车速度控制模式 第三节CTCS-2级列控系统第四节CTCS-3级列控系统第五节国外典型列控系统6第一节

列控系统概述1：列车运行自动控制系统（AutomaticTrainControl，ATC）的简称；2：就是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统一、什么是列控系统？二、列控系统的发展历程1：重载、高速高密的需要2：LKJ—ATP--ATO三、列控系统的分类按照地车信息传输方式分：连续式、点式、点连式按照控制模式分：阶梯式、速度-距离控制方式按照人机关系来分：设备优先、司机优先按照闭塞方式分：固定闭塞、准移动、移动闭塞等按照功能、人机分工和自动化程度分：列车自动停车ATS系统、列车超速防护ATP系统、列车自动控制ATC系统、列车自动运行ATO系统。78第七章

列车运行自动控制系统第一节

列控系统概述第二节列车速度控制模式

第三节CTCS-2级列控系统第四节CTCS-3级列控系统第五节国外典型列控系统9第二节列车速度控制模式一、阶梯控制方式特点：后车与前车间的空间间隔为若干个闭塞分区两个概念：入口速度（进入分区速度）、出口速度分类：出口速度检查（超前式）、入口速度检查（滞后式）两种方式举例:TVM300；ATC不足:影响制动性能好的列车进一步提高运行密度；旅行舒适度差（只制动和缓解两种操作，不调整制动力大小，因此列车速度变化大）。10二、连续曲线控制方式特点：不仅体现了信号系统的速度含义，也加入了距离含义。分类：分段曲线控制和连续曲线控制两种方式举例:TVM430；CTCS3优点:不必考虑每个闭塞分区速度等级；直接向列车传送停车点（目标点）数据信息；多种车型混跑时，通过能力大大提高。11第七章

列车运行自动控制系统第一节

列控系统概述第二节列车速度控制模式 第三节CTCS-2级列控系统第四节CTCS-3级列控系统第五节国外典型列控系统12第三节CTCS-2级列控系统一、CTCS列控系统分级1）名称：ChineseTrainControlSystem2）依据：线路、传输信息方式和闭塞技术3）种类：5个等级，CTCS0—CTCS4级，以满足不同线路速度需求。4）实例134）实例CTCS应用等级0(简称L0)：由通用机车信号+列车运行监控装置LKJ组成，面向既有线路。

CTCS应用等级1(简称L1)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。面向160km/h以下的区段CTCS应用等级2(简称L2)：是基于轨道传输信息并采用车-地一体化系统设计的列车运行控制系统。面向提速干线和高速新线CTCS应用等级3(简称L3)：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、高速新线或特殊线路CTCS应用等级4(简称L4)：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。面向高速新线或特殊线路

14二、CTCS-2列控系统概述1、工作原理2、组成15三、CTCS-2列控系统特点（1）统一制式的轨道电路，充分利用既有轨道电路信息降低了提速的工作量和成本。（2）采用应答器提供线路数据和临时限速信息，满足机车和动车组跨线运行的需求。（3）采用目标-距离方式，可以避免对信号布点的调整（既有干线的信号布点设计是按照速差方式进行的），也符合国际列控系统的发展趋势。（4）采用“设备制动优先”的驾驶模式。（5）满足客货混合运输以及互联互通的需求。装备了CTCS-0级车载设备的货车和低速客车可在CTCS-2级线路上按照CTCS-0级运行，装备了CTCS-2级车载设备的动车组可以在CTCS-0级线路上按照CTCS-0级模式运行。（6）研发并应用了车站列控中心TCC。这样就解决了LEU存储量不足等问题，也提高了系统的稳定性。16四、CTCS-2列控系统地面设备1、ZPW-2000（信息）2、应答器3、地面电子单元LEU4、列控中心TCC17五、CTCS-2列控系统车载设备1、主要功能2、组成列控数据采集，静态列车速度曲线计算，动态列车速度曲线的计算，缓解速度的计算，列车定位、速度的计算和表示、运行权限和限速在DMI上的表示。车载安全计算机（VC）ATP装置的核心部分负责从ATP各个模块搜集信息，生成制动模式曲线，必要时通过故障-安全电路向列车输出制动信息，控制列车安全运行。为了保证列车控制的安全性和设备的冗余性，一般采用二乘二取二或者二取二冗余结构，安全等级达到SIL4级。应答器信息接收模块（BTM）BTM天线接收来自地面应答器的信号，传输至BTM模块进行信息解调处理。采用二取二技术以保证故障-安全。通过一个专用信息接口和安全计算机同步。还提供通过应答器中点时的确切时间，能够让ATP车载设备在几厘米的准确范围内进行列车定位校准。连续信息接收模块（STM）通过STM天线接收轨道电路信号，解调轨道电路上传的信号信息，将解调的信息及时传递给安全计算机和列车运行监控记录装置。STM模块是安全模块，可接收ZPW-2000系列轨道电路及4信息、8信息、18信息等传统移频轨道电路的信息。司机操作界面（DMI）通过声音、图像等方式将ATP车载装置的状态通知司机。司机可以通过DMI上的按键来切换ATP装置的运行模式或输入必要的信息。DMI为配备有带按钮的液晶显示器，安全等级为SIL2级。各ATP车载设备采用统一的显示界面和司机操作规程。ATP车载设备应具备独立的输入手段，全部信息通过ATP车载设备输入，但非安全信息也可由LKJ装置提供。CTCS-2级区段机车信号的使用方法CTCS-2级进站时机车信号的使用方法列车运行监控装置LKJ-2000200km/h动车组车载列控系统同时装备ATP车载设备和LKJ-2000。在CTCS2级区段，由ATP车载设备控车。在CTC0、CTCS1级区段或在CTCS2级区段ATP车载设备特定故障下，LKJ结合ATP车载设备提供的机车信号或主体机车信号功能，控制列车运行，最高速度不超过160km/h。列车运行监控装置LKJ-2000监督列车运行速度，在司机欠清醒或失控情况下，对列车实施紧急制动。起“黑匣子”作用，记录列车运行、机车运行和司机操作。对保证列车安全、改善对司机和机车的管理发挥积极作用。25第七章

列车运行自动控制系统第一节

列控系统概述第二节列车速度控制模式 第三节CTCS-2级列控系统第四节CTCS-3级列控系统第五节国外典型列控系统26第四节CTCS-3级列控系统一、CTCS-3列控系统概述1、工作原理272、CTCS-3组成28二、CTCS-3列控系统地面设备1、无线闭塞中心RBC2、列控中心TCC3、应答器无线闭塞中心（RBC）根据轨道电路等外部地面设备提供的信息以及列控车载设备交互的信息生成发送给列车的信息（用于生成行车许可）;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无线通信系统接收车载设备发送的位置和列车数据等信息。列控中心（TCC）接收轨道电路的信息，并通过联锁系统传送给RBC；具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、站间安全信息传输、临时限速功能，满足后备系统需要。应答器向车载设备传输定位和等级转换等信息；向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统需要。应答器传输的信息与无线传输的信息的相关内容含义保持一致。32三、CTCS-3列控系统车载设备1、主要功能2、组成列控数据采集，静态列车速度曲线计算，动态列车速度曲线的计算，缓解速度的计算，列车定位、速度的计算和表示、运行权限和限速在DMI上的表示。车载安全计算机（VC）ATP装置的核心部分根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标-距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。应答器信息接收模块（BTM）包括应答器信息传输模块和应答器天线应答器信息传输模块通过和应答器天线连接，接收地面应答器的信息。轨道电路信息接收单元（TCR）用于接收地面轨道电路的信息。GSM-R无线通信单元（RTU）用于实现GSM-R网络规定的Um接口协议栈完成GSM-R网络定义的移动终端设备功能。列车接口单元（TIU）提供车载安全计算机与列车相关设备之间的接口。人机界面（DMI）实现司机与列控车载设备之间的信息交互。记录单元（JRU/DRU）用于记录与列车运行安全有关的数据，并在需要时下载进行数据分析。测速测距单元用于接收测速传感器等设备的信号，测量列车运行速度和运行距离。37四、CTCS-3列控系统特点（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，满足跨线运营。（2）满足跨线运行的运营要求，C3系统通过在应答器里集成C2报文，满足200～250km需求，C2同时作为C3的后备系统。CTCS-3系统地面设备的主要特点在于采用全线RBC设备集中设置。CTCS-2级作为CTCS-3级的后备系统。无线闭塞中心（RBC）或无线通信故障时，CTCS-2级列控系统控制列车运行。（3）车地双向信息传输，地面可以实时掌握列车速度、位置、速度状态等，并可在CTC系统上实时显示。38四、CTCS-3列控系统特点（4）临时限速的灵活设置，可实现任意长度，任意速度，任意数量的临时限速设置。（5）按照C3技术标准，打造三个C3设备平台，实现互联互通。（6）区间不设地面信号机，在闭塞分区分界处（尽量利用接触网杆）设置标志牌。39五、CTCS-3列控系统新增设备（与L2相比）1、RBC2、GSM-R40第七章

列车运行自动控制系统第一节

列控系统概述第二节列车速度控制模式 第三节CTCS-2级列控系统第四节CTCS-3级列控系统第五节国外典型列控系统41第五节国外典型列控系统一、点式列控系统1）瑞典铁路2）结构3）可实现阶梯与曲线控制4）优缺点42二、轨道环线连续式列控系统1）德国铁路LZB2）结构3）可实现