列车运行控制系统

武汉高速铁路职业技能训练段高铁列控系统技术及发展罗雄2015年5月武汉高速铁路职业技能训练段一、列控系统概述武汉高速铁路职业技能训练段信号系统控制什么？武汉高速铁路职业技能训练段1、名词解释联锁：为了保证行车安全，通过技术方法，使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起的既相互联系，而又制约关系，这种制约关系即联锁CTC（CentralizedTrafficControl）调度集中CTCS（ChineseTrainControlSystem）中国列车运行控制系统ETCS（EuropeanTrainControlSystem）欧洲列车运行控制系统武汉高速铁路职业技能训练段CBI（Interlocking）计算机联锁TCC（TrainControlCenter）列控中心RBC（RadioBlockCenter）无线闭塞中心ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）综合业务数字网TSRS（TemporarySpeedRestrictionServer）临时限速服务器武汉高速铁路职业技能训练段互联互通：互联互通是电信业术语，已经从简单的同类网的水平互联，扩展成为跨网络、跨区域、跨业务、跨国界的互联问题，具有多样化、多层次、复杂化的特点。武汉高速铁路职业技能训练段2、概述高速铁路是对速度的挑战；列控系统是对安全的保障。1903年德国，电力机车牵引，试验速度210km/h1955年法国，电力机车牵引客车试验速度331km/h1988年德国，ICE动车组试验速度406.9km/h1990年法国，TGV动车组试验速度515.3km/h2007年法国，TGV试验速度574km/h2010年9月28日中国，运营试验速度416.6km/h武汉高速铁路职业技能训练段安全和速度没有必然的联系；铁路安全的三个要素：设备质量、运营管理、人员素质。武汉高速铁路职业技能训练段没有绝对安全民航：亿客公里死亡率0.05人（1人飞行1万km/天，550年死亡）；铁路安全产品：SIL－4级；故障危险侧概率（10的-9次方）武汉高速铁路职业技能训练段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。武汉高速铁路职业技能训练段ETCS-2级列控系统地面采用RBC生成行车许可，固定应答器提供列车定位基准，GSM-R无线网络实现车-地双向信息传输，ETCS-2级系统已陆续投入商业运营，是欧洲铁路列车控制系统的发展方向。调度指挥系统（CTC）无线闭塞中心（RBC）GSM-R光纤网络联锁系统转辙机轨道电路其他轨旁设备基站应答器ETCS-1/2级列控系统国外高速铁路列控系统武汉高速铁路职业技能训练段日、法、德列控系统各有特点，均采用了大量专用技术，相互间不兼容，技术平台不开放，不利于市场竞争和技术发展。欧洲有十几种列控系统，列车无法实现跨国运行，因此欧盟确定发展统一的欧洲列控系统（ETCS），该系统采用统一标准/规范，可实现互联互通。项目日本DS-ATC法国TVM430德国LZBETCS-2级列车占用检查有绝缘轨道电路无绝缘轨道电路无绝缘轨道电路轨道电路/计轴车地传输媒介轨道电路轨道电路轨道电缆GSM-R/应答器信息量地车56bit地车27bit地车83bit车地41bitGSM-R500字节应答器1023bit技术公开性专有专有专有统一标准/规范国外高速铁路列控系统比较武汉高速铁路职业技能训练段1借鉴ETCS发展思路和国外高速铁路列控系统运用经验，结合我国铁路运输特点，遵循全路统一规划的原则，铁道部确定构建中国的列车运行控制系统技术体系（CTCS）。CTCS应用分为5级。CTCS的目标是提高安全性能和运输效率，满足互通运营，规范系统设计，适应发展需求。3、中国列车运行控制系统（CTCS）CTCS技术体系武汉高速铁路职业技能训练段借鉴欧洲列控系统（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-0、1、2、3、4级。CTCS技术体系的形成过程既有线提速和250km/h客运专线CTCS-2级300km/h及以上客运专线CTCS-3级面向未来的列控系统CTCS-4级既有线现状CTCS-0级武汉高速铁路职业技能训练段CTCS分5级CTCS0级►既有线的控车模式►区间轨道电路+站内电码化+通用机车信号+列车运行监控装置武汉高速铁路职业技能训练段CTCS分5级CTCS1级►基于既有设备改造的ATP系统。适用于既有线160km/h以下区段。►对中国主要干线装备现状，对既有设备实行强化改造，在主体化机车信号的基础上，通过补点，实现具有中国特色的点连式ATP。即主体化机车信号（区间、站内轨道电路进行强化改造＋故障安全型机车信号）＋点式设备＋安全型监控装置。武汉高速铁路职业技能训练段CTCS分5级CTCS-2列控系统是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统。地面设备由区间、站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息，由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。车载设备根据地面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。CTCS2级武汉高速铁路职业技能训练段CTCS分级CTCS3级基于轨道电路和无线通信（GSM-R）的ATP系统。轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面具有不可替代的优势；GSM-R在满足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超防信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。再辅以定位校核的点式设备。武汉高速铁路职业技能训练段CTCS分5级CTCS4级►完全基于无线通信（GSM-R）的ATP系统。►该系统具有移动自动闭塞的特征。区间占用靠GPS和GSM-R实时数据传输解决（站内仍需轨道电路）。列车完整性检查、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设备减少到最低程度。武汉高速铁路职业技能训练段练习题武汉高速铁路职业技能训练段CTCS系统如何分级?简述各级的区别武汉高速铁路职业技能训练段二、CTCS-0、1级列控系统武汉高速铁路职业技能训练段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LKJ和通用式机车信号组成。LKJ设备通过车载存储线路数据，通过IC卡由司机输入临时限速和其他信息，通过机车信号信息提供行车许可，LKJ自动生成监控曲线。武汉高速铁路职业技能训练段LKJ自推广运用十几年来，对保证列车运行安全发挥了重要作用。由于多方面原因，LKJ控制条件下，司机应按照地面信号显示运行。同时由于CTCS0级采用车载数据库方式，存在线路施工过渡等情况下与大量车载基础数据应及时修改的矛盾。武汉高速铁路职业技能训练段三、CTCS-2级列控系统武汉高速铁路职业技能训练段CTCS2列控系统总体结构总体设计原则系统需求基本功能技术特点系统构成武汉高速铁路职业技能训练段总体设计原则在我国既有成熟信号系统技术设备基础上（如:自动闭塞、机车信号、车站联锁、调度集中等），通过适当增加其它信号设备（如：应答器、列控车载设备），构成具有连续速度控制功能并符合国际列控系统功能需求规范（ETCS）的列控系统。考虑建设周期的长期性，系统应与既有线信号系统具有良好的兼容性。武汉高速铁路职业技能训练段系统需求控制模式：目标－距离模式。驾驶模式：司机制动优先模式或设备制动优先模式两种。信息传输媒介：控车信息由轨道电路+应答器设备提供。系统兼容性：不同速度等级线路的列车可互联互通。武汉高速铁路职业技能训练段基本功能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安全在任何情况下防止列车无行车许可运行防止列车超速运行，包括：防止列车超过进路允许速度；防止列车超过线路结构规定的速度；防止列车超过机车车辆构造速度；防止列车超过临时限速及紧急限速；防止机车超过规定速度进行调车作业；防止列车超过规定速度引导进站；防止列车溜逸。武汉高速铁路职业技能训练段CTCS2系统结构人机接口地面应答器STM天线BTM天线记录器制动接口BTMSTM车载计算机CTC或TDCS站机车站列控中心车站联锁轨道电路LEU车务终端信号楼动车组武汉高速铁路职业技能训练段正向预告点切换执行点反向预告点CTCS-2区域CTCS车载控车CTCS-0区域LKJ控车应答器应答器ZPW-2000轨道电路ZPW-2000轨道电路CTCS-2区段和CTCS-0区段的切换武汉高速铁路职业技能训练段车载设备控制模式待机模式（SB）完全监控模式（FS）部分监控模式（PS）目视行车模式（OS）引导模式（CO）调车监控模式（SH）机车信号模式（CS）隔离模式（IS）武汉高速铁路职业技能训练段车载设备功能超速防护生成目标距离控制模式曲线机车信号功能数据记录应答器信息接收与处理速度、距离计算及防滑防空转与乘务员进行信息交互防溜功能CTCS级间切换位置校正载频锁定两种车载工作方式可选择与LKJ接口与动态监测设备接口与动车组（EMU）接口武汉高速铁路职业技能训练段待机模式（SB）ATP上电时，直接进入该模式。在该模式下，设备只进行各种信息的采集，包括轨道电路信息的接收、应答器信息接收，ATP输出常用制动。武汉高速铁路职业技能训练段完全监控模式（FS）当车载设备具备列控所需的基本数据（轨道电路信息、应答器信息、列车数据）时，ATP车载设备生成目标距离模式曲线，并能通过DMI显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等，控制列车安全运行。控车曲线速度（km/h）200武汉高速铁路职业技能训练段部分监控模式（PS）当由于为车载设备提供线路数据的某部分出现故障或者由于系统配置结构决定的线路数据缺损而使得车载设备无法按照完全监控模式运行，但轨道电路能正确给出进路开通状态信息时，车载设备采用的一种工作模式在待机模式下，司机一按压启动开关就进入PS模式武汉高速铁路职业技能训练段部分监控模式（侧线发车）侧线发车，ATP车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送UU码或UUS码），形成并保持固定限制速度（至出站口），控制列车运行。在出站口得到应答器数据后转为完全监控模式。监控曲线速度（km/h）45UU码驾驶曲线武汉高速铁路职业技能训练段引导接车模式（CO）引导接车，ATP车载设备收到接近区段的轨道电路信息（HB码），形成并保持固定限制速度，监控列车运行。监控曲线速度（km/h）20HB码200武汉高速铁路职业技能训练段机车信号模式（CS）当通过CTCS级间切换到CTCS-0/1级后，ATP功能相当于一个机车信号设备。当地面具备CTCS-1级条件时，ATP设备相当于主体机车信号，当地面具备CTCS-0级条件时，ATP设备相当于通用机车信号。在这种模式下，ATP设备仅为LKJ设备提供机车信号信息输出，不产生列车控制输出，列控防护功能由LKJ设备实施。武汉高速铁路职业技能训练段隔离模式（IS）车载设备发生故障而无法继续完成监控功能，触发制动停车后，经司机操作，车载设备控制功能停用，进入隔离模式。ATP车载设备无控车曲线速度（km/h）武汉高速铁路职业技能训练段CTCS2级列控系统主要设备车载设备车站列控中心应答器轨道电路武汉高速铁路职业技能训练段车载设备主要功能在任何情况下防止列车无行车许可的运行防止列车超速运行防止列车超过进路允许速度防止列车超过线路结构规定的速度防止列车超过动车组构造速度防止列车超过临时限速防止列车溜逸制动与缓解故障后可隔离武汉高速铁路职业技能训练段车载设备组成EB,SBDMI155Niveau2STMSTBYSRAnnonceNiveau1Niveau1AnnonceNiveau2ConnexionRBCOK0501001502003002503504