15列车控制系统

《列车控制系统》主要内容学习目标新课讲授本节小结本节习题

【主要内容】

【主要内容】列车运行控制系统ATC（AutomaticTrainControl）ATC包括三个子系统：列车自动监控ATS（AutomaticTrainSupervision）列车自动防护ATP（AutomaticTrainProtection）列车自动运行ATO（AutomaticTrainOperation）

列车运行控制系统（列控）作用：

保障行车安全

提高运行效率列控如何实现其作用？

采用技术方法，对运行列车进行间隔控制。（时间或空间）

复线追踪运行：满足安全制动距离的前提下，尽可能缩短追踪间隔采取的技术：闭塞与防护。

一．闭塞与防护闭塞技术分类：

站间闭塞自动闭塞装备列控系统的自动闭塞

固定闭塞准移动闭塞虚拟闭塞移动闭塞1．固定闭塞

对应固定闭塞方式，列控系统采取分级速度防护模式。我国铁路车载防护设备为“机车运行监控记录装置”LKJ-2000。图1-1固定闭塞示意图

2．准移动闭塞准移动闭塞方式的列控系统采取目标距离防护模式。

图1-2准移动闭塞示意图3虚拟闭塞图1-3虚拟闭塞示意图虚拟闭塞的闭塞分区和轨旁信号机都是虚拟的、逻辑的。追踪列车的目标点是前行列车的尾部，空间间隔的长度是不固定的，所以称为移动闭塞。图1-4移动闭塞示意图4.移动闭塞二．速度防护模式

两种类型：阶梯速度防护模式曲线速度防护模式国外典型的列控系统

日本新干线：ATC系统法国TGV：TVM300及430系统德国ICE：LZB系统瑞典铁路：EBICA900系统等阶梯速度防护的两种方式入口速度检查出口速度检查阶梯控制出口速度检查方式2.1.1出口速度检查控制方式图2-1阶梯速度出口检查方式示意图

法国TVM300系统采用阶梯速度防护出口检查方式，双红灯防护TVM300系统是TGV的早期技术，地面采用UM71轨道电路我国铁路UM71装备情况：京郑、郑武、沈大、广深（含TVM300

）阶梯控制入口速度检查方式图2-2阶梯控制入口速度检查方式原理示意图日本新干线早期ATC系统采用的就是这种速度分级，入口检查，快速制动，自动缓解的控制方式。2.1.3分级速度制动方式存在的问题（1）制动距离长（2）旅行舒适度差（3）多段制动方式连续速度曲线防护两种方式：分级曲线防护方式目标距离模式方式。2.2.1分级速度曲线模式图2-4法国TVM430曲线控制方式示意图法国TVM430系统采用了分级速度防护方式，TVM430是300的换代产品，地面采用UM2000型数字轨道电路我国铁路TVM430装备：秦沈客专目标距离曲线模式目标距离模式（DISTANCETOGO）---连续速度曲线防护,列车实行一次制动方式,是一种更理想的运行控制模式。缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度。典型系统：德国LZB系统日本数字ATC系统德国LZB系统图2-5德国LZB系统列车速度—距离方式示意图

在LZB系统中，地面和车上的信息是通过感应环线相互传送的。每个交叉回线发送接收单元的环线长度为左右各300m，环线每100m交叉换位一次，用于确定列车的实际位置。日本新干线数字ATC图2-6日本新干线数字ATC曲线控制方式示意图欧洲铁路列车运行控制系统

ETCS

1993年,欧洲铁路制定了欧洲铁路运输管理系统ERTMSERTMS中的通信信号部分：欧洲铁路列车运行控制系统ETCS（EuropeanTrainControlSystem）。欧洲铁路综合移动通信系统GSM-R

ETCS-0

ETCS-0主要特征ETCS-0级：列车装备了ETCS设备，车载设备不提供机车信号功能.司机凭地面信号行车。ETCS-0+级：加装车载STM，提供通用机车信号功能。

ETCS-1ETCS-1主要特征：列车占用检测和列车完整性检查由既有地面信号系统等完成应答器车地通信ETCS车载设备，可凭车载信号行车准移动闭塞ETCS-2ETCS-2主要特征铁路移动通信系统GSM-R无限闭塞中心RBC根据地面信号对列车移动授权，列车占用检测和列车完整性检查由既有地面信号系统等完成ETCS车载设备专用传输模块STM准移动闭塞ETCS-3ETCS-3主要特征铁路移动通信系统GSM-R无线闭塞中心RBC跟踪列车位置，根据车载信息进行列车的移动授权，列车定位和列车完整性检查由地面无线闭塞中心RBC和列车完整性验证系统取消了传统的地面信号系统，ETCS车载设备移动闭塞中国铁路列车运行控制系统CTCS

（ChineseTrainControlSystem）参照欧洲铁路ETCS，根据中国铁路特点中国铁路CTCS体系的构建原则是以地面设备为基础，采用车载与地面设备统一设计。CTCS简介CTCS体系结构CTCS系统结构图中国铁路列车运行控制系统CTCS

（ChineseTrainControlSystem）CTCS系统构成图

CTCS应用等级CTCS列控系统划分为了5个应用等级，即0～4级，其中:CTCS系统对既有线的兼容能力是通过0级和1级来反映的2级、3级、4级则是对现代列控系统技术的展现。CTCS各级均可通过技术装备实现向下兼容。

CTCS-0CTCS-0级应用于既有铁路160km/h及以下的区段，装备为既有铁路信号设备地面国产轨道电路、自动闭塞系统车载通用机车信号＋列车运行监控记录装置固定闭塞CTCS-1CTCS-1级应用于既有铁路160km/h及以下的区段，装备为既有铁路信号设备地面国产化轨道电路ZPW-2000固定闭塞系统车载主体机车信号＋列车运行监控记录装置（增强型）固定闭塞CTCS-2用于提速干线、高速客专和特殊线路车站列控中心TCC，由应答器、ZPW-2000A轨道电路完成车地通信。车载ATP+LKJ2000，凭车载信号行车，可下线在CTCS1/0线路准移动闭塞CTCS-3用于提速干线、高速客专和特殊线路无线通信（GSM-R）传输车地信息轨道电路检查列车占用，车站无线闭塞中心RBC根据地面信号系统对列车移动授权车载ATP，凭车载信号行车，可下线在CTCS2线路准移动闭塞等同于ETCS-2CTCS-4级面向高速新线或特殊线路无线通信（GSM-R）车站无线闭塞中心RBC跟踪列车位置，根据车载信息进行列车移动授权，列车定位和列车完整性检查由地面无线闭塞中心RBC和列车完整性验证系统完成，取消了传统的地面信号机CTCS车载设备，凭车载信号行车移动闭塞等同于ETCS-3CTCS级间转换技术级间转换原则上在区间自动转换；仅当自动转换失效时，司机可手动转换

CTCS-2级与CTCS-0/1级之间转换CTCS-3级与CTCS-2级间转换CTCS-2示意图CTCS-2级列控系统框图轨道电路车地通信轨道电路信息码的补充规定CTCS-2区段轨道电路低频信息码做了补充规定：（1）既有提速干线CTCS-2级区段，修订2个低频信息定义，即：UU码（18.0Hz）：表示进路开通道岔侧向，默认道岔允许速度45km/h。UUS码（19.1Hz）：表示进路开通道岔侧向，默认道岔允许速度80km/h。提速线ZPW-2000A轨道电路信息码（2）客运专线CTCS-2区段，规定了3个轨道电路低频信息定义，即：L3码：10.3Hz，前方5个闭塞分区空闲。L4码：23.5Hz，前方6个闭塞分区空闲。L5码：21.3Hz，前方至少7个闭塞分区空闲。客运专线轨道电路信息码点式应答器图5－24点式应答器点式应答器欧标应答器可存储1023位数据报文，利用应答器主要可以传送以下信息：线路基本参数：如线路坡度、轨道区段长度、轨道区段编号等；线路速度信息：如线路最大允许速度、列车最大允许速度等：临时限速信息：如因施工、天气等原因引起的临时限速信息；车站进路信息：如接发车进路信息，以及相关的线路参数；道岔限速信息：如给出前方道岔的侧向限速值；特殊定位信息：如变相点、进出隧道、列车停位等；其他信息：如固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。应答器布置示意图临时限速1．临时限速调度命令发送临时限速由调度中心集中管理，通过TDCS

、CTC向临时限速管辖车站及邻站下达调度命令。两站一区间范围内只允许设置一处区间或站内临时限速；若遇两处及以上限速，调度中心应将其视为一处连续的限速，并按最低限速值下达调度命令。

为提高临时限速调度命令传输的准确性，便于车站列控中心从调度命令中自动获取控制信息，临时限速调度命令在调度中心以统一的“窗口方式”输入、显示、确认及回执。临时限速设置情况在运行图终端和站场显示终端上有明确显示。在CTC或TDCS的车站车务终端上增加了列控中心人机界面。在CTC或TDCS调度中心与车站失去联系或需对临时限速命令进行修正时，车站车务终端进行人工输入，其输入方式采用与调度中心基本相同的“窗口方式”。临时限速设置情况显示在车务终端上。临时限速调度命令须经车站值班员签收后，方可由CTC或TDCS车站设备传至列控中心。车站值班员签收时确认限速起点里程、速度、长度、车次、执行时间等；对于CTC无人职守车站，按规定在车站综合维修终端进行签收。对于站内正线临时限速，系统须前方站签收后，本站方可签收；若前方站为无人职守车站，本站签收后，由CTC中心设备向前方站下达临时限速调度命令并直接向列控中心发送。临时限速调度命令通过无线调度命令系统向列车发送时维持既有方式。2．临时限速设置精度动车组限速区起点精度100m、限速区长度8档（100、300、500、800、1000、1200、1500、2000m）、限速速度5档（45、60、80、120、160km/h）。限速区长度超过2000m时，可按区间限速处理。若遇限速速度小于45km/h的特殊情况，由司机按调度命令控车。3．车站临时限速控制范围

4.临时限速应答器控制范围示意图

正线通过时临时限速示意图

站内正线临时限速示意图

CTCS-2车载设备车载设备同时配备ATP和LKJ2000两套列控设备进行安全防护。在CTCS-2区段由ATP防护安全当列车下线行驶在CTCS-0/1级区段或在CTCS-2区段由ATP故障时，由LKJ2000防护安全。CTCS-2车载设备车载设备采用高可靠的安全计算机平台，ATP系统按照故障-安全原则设计根据地面设备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，控制列车运行超速时，通过继电接口对列车的制动系统发出制动控制指令。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。

安全计算机安全计算机是列控系统的核心设备，包括车载ATP、车站列控中心和车站计算机联锁设备均采用了安全计算机。图5-18安全计算机安全计算机典型结构：“3取2表决系统”“2×2取2切换系统”。图5－17CTCS-2级动车组运行示意图列控车载设备的工作模式列车运行速度防护作为ATP最重要的功能，针对不同的运行工况，车载ATP设备提供了6种工作模式待机模式待机模式（SB模式：StandBy）在CTCS2区段，投入电源后，ATP就直接转入待机模式，无条件输出制动，以免列车发生溜逸

完全监控模式完全监控模式（FS模式：FullSupervision）图5－19完全监控模式

在完全监控模式下，ATP车载装置具有列车控制所需的基本数据：本列车位置、来自轨道电路显示信息、来自应答器的线路信息、车上列车参数等，ATP车载装置就可生成制动速度防护曲线一旦列车速度超过速度防护曲线，自动输出紧急制动或常用制动，列车运行安全有此得到根本保障。固定限速SSP、临时限速TSR部分监控模式PS模式：PartSupervision当ATP车载设备接收到轨道电路允许列车运行的信息，但是由于线路数据缺损，ATP车载设备工作将处于部分监控模式，产生固定限速，监控列车运行。部分监控模式对应3种运行工况连续两组及以上应答器线路数据丢失当连续两组及以上应答器的线路数据丢失时，ATP车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度120km/h），监控列车运行

图5－20（a）部分监控模式

侧线发车侧线发