41现代列车运行控制系统

轨道交通运行控制与管理同济大学TongjiUnivisity交通运输工程学院课程前言一。教材和参考书二。课程安排三。本课程的特点四。本课程总要求五。学习建议目录1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例列车运行控制系统简介列车运行控制系统是根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。基本概念列车运行控制系统简介地面设备：产生出列车控制所需要的全部基础数据车载部分：通过媒体将地面传来的信号进行信息处理，形成列车速度控制数据及列车制动模式，用来监督或控制列车安全运行列车运行控制系统分类目录1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例列车运行控制系统发展概况国外发展情况早期:列车运行控制系统发展概况国外发展情况初期:六十年代之前，列车运行控制系统由路旁信号机来传递信息，列车运行安全取决于司机的视觉驾驶技术和经验，前后列车间的空间间隔由相邻信号机之间的距离来实现。列车运行控制系统发展概况初步发展时期:七十年代之后，列车速度的提高对列车运行控制系统在安全和效率方面提出了更高的要求，随着地面信息传输技术和列车信息接收技术的不断完善，出现了点式ATC系统，点连式ATC系统和连续式ATC系统.国外发展情况列车运行控制系统发展概况快速发展时期:八十年代，随着信息传输量的增加、自动控制技术的完善和微电子技术的发展，使得列车运行控制的车载系统功能不断扩大，如实时计算距离一速度模式曲线、自动实施常用制动和紧急制动、自动驾驶、节能运行指导等。国外发展情况列车运行控制系统发展概况国外发展情况从九十年代后,城市轨道交通ATC系统向数字化ATC发展，通过不同信息传输媒体，采用信息编码传送目标速度、目标距离和轨道电路长度等信息，实现列车与地面之间的通信，因此列车运行的安全性得到增强，效率得到提高，效益明显改善。目前数字ATC是发展的主流。列车运行控制系统发展概况国内发展情况2O世纪大部分时间，全路机车都安装了机车“三大件”，即机车信号、自动停车和无线列调，行车安全得到了很好的保障，促进了铁路事业的快速发展，但还存在不少问题。列车运行控制系统发展概况同济大学交通运输工程学院1985年我国引进国外的无绝缘轨道电路和车载ATP系统。以此为标志，开始我国运行控制现代化系统的发展国内发展情况列车运行控制系统发展概况九十年代我国列车运行控制系统结出硕果。国家“八五”攻关项目“LSK旅客列车速度分级控制系统”在广深线160~200km／h的列车上投入运营。LSK系统作为我国自行研制的准高速旅客列车超速防护系统综合信号安全技术、机电控制技术、计算机和网络通信技术，以及可靠性与故障安全理论，构成新型人机关系的信号安全防护系统，并首次以车载信号作为行车凭证，实现了我国超速防护系统历史性的突破。同济大学交通运输工程学院国内发展情况列车运行控制系统发展趋势发展中的列车控制系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。它在保证行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件等将发挥重要的作用。同济大学交通运输工程学院列车运行控制系统的发展趋势列车运行控制系统发展趋势同济大学交通运输工程学院列车运行控制系统的发展技术随着计算机技术（Computer）、通信技术（Communication）和控制技术（Control）的飞跃发展，综合利用3C技术给列车控制系统带来很好的发展机遇。未来的列车运行控制系统将是以3C为基础的综合信息技术的集成系统。列车运行控制系统发展趋势现代列车控制系统的核心是通信技术的应用与发展。同济大学交通运输工程学院列车运行控制系统的发展技术目录1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例轨道交通列车运行控制系统同济大学交通运输工程学院轨道交通列车运行控制系统同济大学交通运输工程学院列车自动防护系统列车自动运行系统列车自动监控系统轨道交通列车运行控制系统组成轨道交通列车运行控制系统同济大学交通运输工程学院ATP（AutomaticTrainProtection，简称ATP）子系统的主要功能是通过车载ATP系统和地面设备间的信息传输，来实现列车的安全间隔控制、超速防护及车门控制,保证行车安全。列车自动防护系统(ATP)轨道交通列车运行控制系统ATO(AutomaticTrainOperation，简称ATO)子系统主要完成站间自动运行、列车速度调节和进站定点停车,并能接受控制中心的运行调度命令,实现列车的运行自动调整。列车自动运行系统(ATO)轨道交通列车运行控制系统ATS(AutomaticTrainSupervision，简称ATS)子系统的主要功能是监控列车运行状态,采用软件方法实现联网、通信及列车运行管理自动化。列车自动监控系统(ATS)轨道交通列车运行控制系统轨道交通列车运行控制系统组成示意图ATSATOATP定位系统驱动、制动控制设备列车数据测速传感器轨道交通列车运行控制系统类型点式自动列车运行控制系统连续式自动列车运行控制系统轨道交通列车运行控制系统分类点式自动列车运行控制系统点式自动列车运行控制系统在欧洲的干线铁路及城市轨道交通中应用十分广泛。其主要优点是采用无源、高信息容量的地面应答器，结果简单。安装灵活，可靠性高。点式自动列车运行控制系统简介点式自动列车运行控制系统地面应答器道旁电子单元LEU（信号接口）车载设备点式自动列车运行控制系统组成点式自动列车运行控制系统点式自动列车运行控制系统示意图中央处理单元天线应答器LEU测速传感器车载设备地面设备ATP总线信号机或是联连锁设备连续式自动列车运行控制系统连续式自动列车运行控制系统适应高速干线与高行车密度的轨道交通。根据传输媒介可分为有线与无线两大类。连续式自动列车运行控制系统简介连续式自动列车运行控制系统连续式自动列车运行控制系统简介连续式自动列车运行控制系统主要由3部分组成：地面控制中心，传输媒介以及车载设备。连续式自动列车运行控制系统连续式自动列车运行控制系统工作原理图控制中心列车信息列车信息V允许V允许V允许轨道交通列车运行控制的信息传输媒介列车运行控制系统信息传输媒介类型轨道电路轨道电缆点式设备无线传输目录1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例ERTMS／ETCSERTMS／ETCSERTMS／ETCS系统简介ERTMS(欧洲铁路运输管理系统)包括ETCS(欧洲铁路控制系统，又称为ERTMS／ETCS)和GSM—R(铁路专用全球移动通信系统)。ERTMS／ETCSERTMS／ETCS系统简介ERTMS／ETCS(EuropeanTrainControlSystem)系统是为克服欧洲各国信号制式互不兼容，保证高速列车在欧洲铁路网内互通运行，而联合制订的一种列车运行控制系统技术规范。ERTMS／ETCS系统意义ERTMS／ETCS的研究目的高速列车不受限制地穿越国界行使；信号标准化，减少各国的特殊要求；设备市场开放，产生商业吸引力；技术互用性，不同厂商系统兼容；降低设备成本。ERTMS／ETCS应用设置ERTMS／ETCS应用等级为实现高速列车在欧洲境内穿越国境时互通运营，结合欧洲各国铁路现状，兼顾既有设备及今后列车运行控制系统发展趋势，ERTMS／ETCS技术规范确定了5个应用等级。ERTMS／ETCS应用ERTMS／ETCS应用等级说明等级0：装备了ERTMS／ETCS的列车可以在没有装备ERTMS／ETCS地面设备或者没有本国(本地)信号系统的线路上运行，或者在试运行中的ERTMS／ETCS线路中运行。ERTMS／ETCS应用设置ERTMS／ETCS应用等级等级STM：装备了ERTMS／ETCS的列车，在装备了本国有(本地)信号系统的线路上运行，它们之间通过STM进行接口。ERTMS／ETCS应用设置ERTMS／ETCS应用等级等级1(带注入或不带注入信息)：装备了ERTMS／ETCS的列车，在装备有欧洲应答器(Eurobalise)的线路上运行，线路上可以安装欧洲环线或者无线注入单元。ERTMS／ETCS应用设置ERTMS／ETCS应用等级等级2：装备了ERTMS／ETCS的列车，在由无线闭塞中心控制的、装备了欧洲应答器和欧洲无线的线路上运行，由地面设备提供列车定位功能和列车完整性检测。ERTMS／ETCS应用设置ERTMS／ETCS应用等级等级3：与等级2相同，但是列车定位和列车完整性检测由车载设备实现。ERTMS／ETCS系统结构ERTMS／ETCS系统结构框图ERTMS／ETCS设备ERTMS／标准化设备车载设备(EUROCAB):车载计算机(欧洲安全计算机EVC．EuropeanVitalComputer)，人机接口(MMI-ManMachineInterface)，里程计。ERTMS／ETCS设备ERTMS／标准化设备标准化的地面设备包括欧洲应答器，欧洲环线，欧洲无线，即GSM．R(不是ETCS规范的内容)，无线闭塞中心(RBC)ERTMS／ETCS核心技术ERTMS／ETCS系统的主要技术特点标准化:系统结构标准化、关键模块标准化兼顾现实与未来发展模块化不同厂商设备在子系统模块级互换兼容同济大学交通运输工程学院ERTMS／ETCS技术规范的构成强制性规范；任选规范；非强制性规范；不需要的规范。ERTMS／ETCS核心技术ERTMS／ETCS核心技术ERTMS／ETCS技术规范的构成图CTCSCTCS简介为确保列车运行安全、提高运输效率，结合我国铁路的特点研究制定中国列车运行控制系统CTCS的技术规范。参照欧洲列车运行控制系统（简称ETCS）编制的。CTCSCTCS系统组成车载子系统地面子系统CTCS系统组成CTCS地面子系统应答器轨道电路无线通信网络（GSM-R）列车控制中心（TCT）/无线闭塞中心（RBC）CTCS系统组成车载子系统组成CTCS车载设备无线系统车载模块CTCS系统组成CTCS系统结构示意图CTCS系统组成CTCS应用等级分类CTCS应用等级0(L0)CTCS应用等级1(L1)CTCS应用等级2(L2)CTCS应用等级3(L3)CTCS应用等级4(L4)CTCS应用CTCS应用等级0由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统。CTCS应用CTCS应用等级1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。CTCS应用CTCS应用等级2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。可实现行指-联锁-列控一体化、区间-车站一体化、通信-信号一体化和机电一体化。CTCS应用CTCS应用等级3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。点式设备主要传送定位信息。CTCS应用CTCS应用等级4是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由RBC和车载验证系统共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。CTCS应用目录1.内容简介2.发展历史与发展展望3.ATC系统4.ERTMS/ETCS以及CTCS5.CBTC6.案例CBTCCBTC概述基于通信的列车控制系统（简称CBTC）CommunicationBasedTraincontrol，是计算机技术、通信技术、控制技术综合发展的新型控制系统，已成为列车控制系统的发展方向。CBTC介绍CBTC制式分类采用轨间电缆作为传输通道的CBTC（ILCBTC）采用无线数据传输通信的CBTC（RFCBTC）CBTC介绍同济大学交通运输工程学院CBTC特点（1）通过整个系统提供可靠的检查与平衡手段，通过车-地间双向信息传输，实现对列车的闭环控制，从而大大降低