铁路信号与通信设备（第三版）课件：列车运行控制系统

铁路信号与通信设备（第三版）

列车运行控制系统列车运行控制系统由车载设备和地面设备两组成，本项目主要介绍车载设备，包括机车信号、LKJ2000型列车运行监控装置、轨道车运行控制设备（GYK）和列控车载设备（ATP）等，通过本项目的学习，掌握车载信号设备的基本功能，为正确指挥列车运行提供保障。工作任务1列控基础知识

教学目标1．了解中国列车运行控制系统（CTCS）的基本功能。2．了解列控系统设备组成及其作用。3．掌握CTCS等级划分及各级列控系统的特点。一、相关配套知识1．CTCS的基本功能（1）安全防护功能（2）人机交互功能（3）设备检测功能一、相关配套知识2．CTCS的系统构成CTCS包括地面与车载两部分：地面子系统由应答器、轨道电路、列控中心（TCC）/无线闭塞中心（RBC）、无线通信网络（GSM-R）组成。车载子系统包括列控车载设备和车载无线通信模块。一、相关配套知识3．CTCS的等级划分CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为0～4级。（1）CTCS-0级（简称C0级）适用于列车最高运行速度为160km/h及以下普速铁路。按固定闭塞方式进行，采用四显示自动闭塞，信号显示具有分级速度控制的概念。一、相关配套知识3．CTCS的等级划分（2）CTCS-1级（简称C1级）车载设备由主体机车信号+加强型列车运行监控装置组成。利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查。控制模式为目标距离式。面向160km／h及以下的区段。一、相关配套知识3．CTCS的等级划分（3）CTCS-2级（简称C2级）基于轨道电路和点式信息设备传输信息的列车运行控制系统。利用轨道电路完成列车占用检测及完整性检查；点式信息设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息。控制模式为目标距离控制模式。面向最高运行速度200～250km/h的提速干线和高速新线，采取准移动闭塞方式。一、相关配套知识3．CTCS的等级划分（4）CTCS-3级（简称C3级）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。地面不设通过信号机，司机凭车载信号行车。采用目标距离控制模式和准移动闭塞方式。面向最高运行速度300～350km/h的提速干线、高速新线或特殊线路。一、相关配套知识3．CTCS的等级划分（5）CTCS-4级（简称C4级）完全基于无线通信（GSM-R）的列车运行控制系统。地面不设通过信号机，司机凭车载信号行车，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。采取目标距离控制模式，虚拟闭塞或移动闭塞。面向高速新线或特殊线路。一、相关配套知识4．CTCS的级间关系CTCS车载设备设计为向下兼容。CTCS级间转换不影响列车正常运行，原则上在区间自动转换，当自动转换失效时，司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警示信息手动转换。二、知识拓展1．速度控制模式（1）分级速度控制以一个闭塞分区为单位，根据列车运行的速度分级，对列车运行进行速度控制，又分为阶梯式和分段曲线式。（2）目标距离速度控制采取连续式一次制动速度控制的方式，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级。二、知识拓展2．ATC系统列车自动控制系统简称为ATC系统（AutomaticTrainControlsystem）作用是保障列车行车安全和提高运营效率。主要包括ATP、ATO、ATS三个子系统。二、知识拓展2．ATC系统（1）列车自动防护子系统（AutomaticTrainProtection，简称ATP）防止列车追尾、冲突事故的发生，并控制列车的运行速度不超过允许的最高速度。二、知识拓展2．ATC系统（2）列车自动运行系统（AutomaticTrainOperation，简称ATO）实现列车自动驾驶，并使列车在设定的车站自动停车。二、知识拓展2．ATC系统（3）列车自动监控系统（AutomaticTrainSupervision，简称ATS）对线路上运行的所有列车进行监督和管理，控制列车根据列车运行图完成运营作业。三、相关规范、规程与标准1．《技规（普速铁路部分）》【第101条】2．《技规（高速铁路部分）》【第93条】工作任务2机车信号

教学目标1．了解机车信号工作原理。2．掌握机车信号显示含义。一、相关配套知识1．作用机车信号是用设在机车司机室的机车信号机自动反映运行条件、指示司机运行的信号显示制度。为实现机车信号而装设的整套技术设备称为机车信号设备。当列车运行速度超过司机辨认地面信号机显示的临界速度（160km/h）时，机车信号作为主体信号使用。一、相关配套知识2．基本技术要求（1）自动闭塞区段，应采用连续式机车信号，机车信号要与自动闭塞一个制式。自动站间闭塞和半自动闭塞区段有可靠交流电源时，应采用接近连续式机车信号。（2）能适用于各种牵引区段，并能与列车运行监控装置相结合。（3）设备工作稳定可靠，受气候、环境干扰影响小。一、相关配套知识2．基本技术要求（4）能满足故障—安全原则的要求，地面或机车设备发生故障时，应能显示最大限制信号。（5）应装有足够显示数目的机车信号机能直观地反映地面信号机的显示。（6）配合有音响信号，在机车信号变化为较限制显示时鸣响，使司机更加注意。一、相关配套知识3．分类（1）接近连续式机车信号。（2）连续式机车信号。一、相关配套知识4．显示意义机车信号机为双面八灯位。自上而下为：绿灯、半绿半黄灯、黄灯、带“2”的黄灯、半黄半红灯、双半黄灯、红灯、白灯，构成11种显示。一、相关配套知识5．工作原理按照电磁感应原理，机车信号系统车载设备，通过对安装在机车第一轮对前面的收线圈，通过与钢轨的电磁耦合接收钢轨中传输的移频信号，然后传送给机车信号主机。二、知识拓展1．机车信号的发展（1）机车信号的应用我国铁路从1959年开始安装机车信号和列车自动停车装置。不同的自动闭塞制式，配套相应制式的机车信号，相互之间不能兼容。电气化区段与非电气化区段的机车信号也不兼容。二、知识拓展（2）机车信号的通用化20世纪80年代后，加快了安装机车信号、列车自动停车和无线列调三项设备。通用式机车信号存在着可靠性不高，不具备双机热备冗余功能，不符合故障—安全原则，难以作为主体化机车信号的车载设备。二、知识拓展（3）机车信号的主体化随着机车信号地位的提高，我国铁路《技规》（1999年12月第9版）第91条提出了机车信号主体化的概念。JTl-CZ2000型机车信号采用多项先进技术和系统化的安全设计方案，满足铁路信号“故障一安全”原则。JT-C系列机车信号车载系统设备采用先进的DSP技术，符合故障-安全原则，具有数据记录和远程监控接口功能。二、知识拓展2．JT1-C系列机车信号（1）系统组成（2）设备功能（3）主要技术条件（4）双套热备冗余（5）移频信息与机车信号的关系三、相关规范、规程与标准1．《技规（普速铁路部分）》【第316条】【第338条】2．《技规（高速铁路部分）》【第300条】工作任务3列车运行监控装置

教学目标1．了解列车运行监控装置工作原理。2．掌握列车运行监控装置的基本功能3．了解列车运行监控装置操作方法，掌握与行车凭证有关的操作。一、相关配套知识1．简介列车运行监控装置是中国列车运行控制系统体系的组成部分，是用于防止列车冒进信号、运行超速事故和辅助机车司机提高操纵能力的重要行车设备。一、相关配套知识2．LKJ2000主要特点（1）将运行全线路的参数事先存储于主机，作为监控工作的依据，并能与地面进行信息的交换，采用车载数据与地面信息相结合的控制模式。（2）采用双机主从热备冗余工作方式，当工作主机出现故障的情况下，系统自动切换到热备机接续工作。（3）采用先进的2位微处理器68332作为系统主CPU。一、相关配套知识2．LKJ2000主要特点（4）采用10英寸TFT高亮度液晶显示器作为显示界面，以图形方式预示前方的桥梁、坡道、曲线、车站、道岔、线路等的限制速度，优化了操纵曲线。（5）对故障导向安全的措施作了较多的考虑。（6）具有列车事故状态记录器（黑匣子），可以详细地记录事故发生前30min的内容。一、相关配套知识2．LKJ2000主要特点（7）在系统内比LKJ-93多安装了机车闸缸压力传感器，可以随时记录和检查机车小闸使用情况。（8）系统电磁兼容性满足IEC61000标准三级要求，抗干扰能力强，工作可靠性高。一、相关配套知识3．LKJ2000系统构成包括装设于机车（包括动车组）上的主机、显示器、双针速度表以及与之配套的速度传感器和压力传感器、信息输入、信息输出和连接设备等。一、相关配套知识3．LKJ2000系统构成相关设备包括装设于机车、动车组上的机车安全信息综合监测装置（TAX装置）、地面信息接收处理单元（机车信号）、机车语音记录装置、列车运行状态信息系统车载设备（LAIS车载设备）、铁路车号自动识别系统(ATIS)机车车号自动识别设备等。一、相关配套知识4．LKJ2000主要功能（1）监控功能（2）记录功能（3）显示功能（4）地面分析功能一、相关配套知识5．LKJ2000显示屏操作及显示（1）显示器主界面（2）表示灯（3）按键一、相关配套知识6．LKJ2000典型操作举例（1）引导接车（2）特定引导（3）停用基本闭塞法改用电话闭塞法行车①临时改用电话闭塞法行车②有计划改用电话闭塞法行车③电话闭塞速度控制一、相关配套知识6．LKJ2000典型操作举例（4）绿色许可证发车①有计划的使用绿色许可证②临时使用绿色许可证一、相关配套知识6．LKJ-15型列控系统LKJ-15型列控系统是在LKJ2000型列车运行监控装置的基础上，借鉴ATP及ATC的先进技术，采用安全计算机、新型测速定位及车地信息交换等技术研制而成，具有良好的安全性、可靠性、可用性和可维护性。二、知识拓展1．LKJ的数据组成LKJ数据分为LKJ基础数据、LKJ临时数据（IC卡数据）、LKJ固定控制参数、LKJ临时控制参数（司机输入数据）、LKJ运行记录数据五部分。在五部分数据中，与铁路运输关系密切的有LKJ基础数据和LKJ临时数据。二、知识拓展2．轨道车运行控制设备（GYK）GYK轨道车运行控制设备，适用于各类工务轨道车、作业车以及大型养路机械。（1）设备组成GYK由主机、人机界面单元（DMI）、机车信号接收线圈、机车信号机、速度传感器、压力传感器、电磁阀、熄火装置、轴温监测接口等组成。二、知识拓展2．轨道车运行控制设备（GYK）（2）工作原理GYK通过接收地面轨道信号，结合存储在设备内的线路信息、运行揭示信息，控制轨道车的运行速度不超过允许速度。二、知识拓展2．轨道车运行控制设备（GYK）（3）基本功能①正常监控模式②调车模式③目视行车模式④区间作业模式⑤非正常行车模式三、相关规范、规程与标准1．《技规（普速铁路部分）》【第103条】【第335条】2．《技规（高速铁路部分）》【第358条】工作任务4CTCS-3级列控系统

教学目标1．掌握高铁信号系统组成及特点。2．掌握CTCS-3级列控系统车载设备的基本功能。3．掌握CTCS-3级列控系统地面设备的基本功能。一、相关配套知识1．简介CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车—地信息传输、无线闭塞中心（RBC）生成行车许可、应答器设备提供列车定位基准信息、轨道电路进行轨道占用及列车完整性检查的列车运行控制系统。一、相关配套知识2．系统构成CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。地面设备由无线闭塞中心（RBC）、列控中心（TCC）、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器（含LEU）、GSM-R无线通信接口设备等组成。一、相关配套知识3．地面设备（1）应答器（2）ZPW-2000A轨道电路（3）区间信号标志牌（4）无线闭塞中心（RBC）（5）列控中心（TCC）（6）临时限速服务器一、相关配套知识4．车载设备（1）车载安全计算机（VC）（2）司法记录单元（JRU）（3）轨道电路读取器（TCR）与应答器传输模块（BTM）（4）速度传感器与雷达（5）人机界面（DMI）（6）冗余开关与隔离开关一、相关配套知识5．工作模式（1）完全监控模式（FS）是列车的正常运行模式。（2）目视行车模式（OS）司机控车的固定限速模式，限速值为40km/h。（3）引导模式（CO）在进站或出站建立引导进路后，列控车载设备按照最高限速40km/h控车模式。一、相关配套知识5．工作模式（4）调车模式（SH）动车组进行调车作业的固定限速模式，限速值为40km/h。（5）隔离模式（IS）列控车载设备制动功能停用的模式。一、相关配套知识5．工作模式（6）待机模式（SB）列控车载设备上电后的默认模式。（7）休眠模式（