第一章列车运行控制系统.讲述

第一章列车运行控制系统概述1、是什么？（课程介绍）专业核心课程，列车运行的神经系统。这门课程是铁道通信信号专业的一门专业核心课程，对学生未来从事铁道通信信号设备维修、施工、设备器材检修和制造等岗位工作具有重要意义。通过讲授、讨论、演示、实作，使学生能熟悉铁路机车信号、LKJ、CTCS列控车载和地面设备的组成、技术参数，理解机车信号、LKJ、CTCS列控车载和地面设备的基本原理、技术指标，熟练掌握列车运行控制系统施工、维护、检测、数据下载与分析等关键技术。前导课程包括：区间信号自动控制、电路基础、信号基础等。2、学什么？（课程内容）什么叫列控系统？列控系统的作用？各级列控系统的系统构成和工作原理？3、怎么学？（学习建议）熟悉教材、重视实验、开阔眼界、摸熟现有设备4、怎么考？（考核方式）理论考试70%+平时表现30%客专/高铁系统工务工程牵引供电通信信号动车组运营调度客运服务维修体系票务系统旅客服务系统市场营销策划客运组织管理路基工程轨道工程桥梁工程站场工程隧道工程运行管理车辆管理供电管理综合维修客运调度运输计划牵引系统制动系统列车网络系统总成车体转向架供电系统变电系统接触网系统远程监控系统电力系统列控系统联锁系统集中监测系统调度集中系统通信系统为什么装备列控系统？•当列车运行速度提高到一定程度，司机难以及时辨识地面信号并实施控制，完全靠人工瞭望、人工驾驶列车，已不能保证行车安全。当列车速度大于时速200公里时，必须装备列车运行控制系统，以实现对列车间隔和速度的自动控制。•（备注：当列车提速到200km/h时，紧急制动距离将达到2000米(常用制动距离超过3000米)。列控系统简介：列车运行控制系统简称列控系统，是保证列车安全、快速运行的系统。列车运行控制系统的主要作用是完成列车的间隔控制和速度控制，对列车运行全过程或一部分作业实现运行速度、位置等状态的监督、控制和调整，确保行车安全，提高运输效率的信号系统。完整的列车运行控制系统包括车载设备和地面设备。第一节列车运行控制系统综述•“机车三大件”：机车信号、列车自动停车装置、列车无线调度电话（列控技术的起点）•列控的基本作用1、保证行车安全2、提高运输效率•列控的发展：地面信号为主，机车信号为辅（人工控车为主）→机车信号主体化（CTCS）早期的“机车三大件”是我国列车控制技术的起点。利用地面联锁和闭塞设备，配合车载机车信号和LKJ，用人工控车为主的列车控制模式。2003年，铁道部才宣布发展中国列车运行控制系统的规划，在2007年的第六次大提速工程中，既有线CTCS-2级列控系统逐步形成。列控系统的基本原理：地面设备根据前方行车条件，包括轨道占用情况、进路状态、线路状况以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信技术传给车载设备，结合列车数据，车载设备自动计算生成超速防护曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制，防止列车超速脱轨或与前行列车追尾。列控系统的基本功能•1.给司机显示允许列车运行的信号、目标距离、目标速度、允许速度等。•2.自动实施速度控制，一旦列车速度超过允许速度，应实施制动控制，使列车减速甚至停车。•3.防止与同一轨道运行的列车相撞或追尾。•4.防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号显示规定的限制速度、线路限速、车辆限速、临时限速等。列控系统发展历程•1.地面人工信号•2.地面自动信号•3.机车信号•4.自动停车装置•5.自动列车防护系统•1.地面人工信号（1804年，信号旗、球信号（1832年）、臂板信号等）•为防止列车相撞，在线路上安装信号设备，以物体形状、灯光数目和颜色等视觉信号或音响信号给司机以各种运行条件的指示。•发车站，白球挂在柱顶，指示列车可以发车；•发车站，黑球挂在柱顶，指示列车晚点；•接车站，白球挂在柱间，指示列车进站停车；•接车站，白球挂在柱顶，指示列车通过；•接车站，白球挂在柱底，指示列车站外停车。•1.地面人工信号（1804年，信号旗、•球信号（1832年）、臂板信号等）•臂板信号机是最早出现的铁路信号机。•也是铁路固定信号机的一种。白天用臂•板的不同位置（水平还是斜向），夜间•或视线不清时用不同颜色的灯光显示信•号，适合于没有可靠交流电源的车站使•用，只需要电池即可。分为机械臂板信•号机和电动臂板信号机两种。•臂板水平时表示禁止通过该信号机，臂•板斜置时表示可以通过该信号机。•2.地面自动信号（1872年轨道电路，半自动闭塞或自动闭塞+地面主体信号）利用轨道电路检查到的列车占用轨道的状态信息控制信号显示。地面信号显示能够真实反映线路空闲状态。•3.机车信号（自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号）••地面信号显示受到自然环境及地形的影响、限制，司机有时不能在规定的距离内及时瞭望前方的地面信号显示。•在以地面信号为主体的信号系统中，地面信号显示是行车凭证，机车信号为辅助信号。•4.自动停车装置（自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号+自动停车）•如何防止由于司机失去警惕而发生危及列车运行安全的事故？？•列车自动停车设备（ATS）：当地面信号的“禁止命令”未被司机接收时就自动实施紧急制动。•机车信号仍然是辅助信号。•5.自动列车防护系统•由于ATS存在警惕按钮，司机按压警惕按钮，ATS将不会触发紧急制动。另外，ATS的报警声会干扰司机的正常驾驶，出现违章关机。•速度、密度的提高，对安全提出了更高的要求。•列车运行速度高于200Km/h时，必须装备带有速度监督的列车自动控制系统，以机车信号为行车凭证。•自动列车防护系统由地面设备和车载设备构成。一、机车信号•机车信号的定义机车信号又称机车自动信号，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成为机车信号设备。在机车上应安装机车信号车载设备，在线路上应安装机车信号地面设备，使得机车上能接收到反映地面信号的信息。机车信号是单方向的控制设备，只能从地面向车上传递信息。•机车信号的作用–复示地面信号机的显示，改善司机的瞭望条件，提高司机接收信号的可靠性。–在其基础上配备列车运行超速防护系统，能防止列车冒进信号或超速运行。–随着机车信号可靠性的提高，机车信号已从辅助信号转为主体信号，司机可凭车载信号行车。•机车信号分类按机车接收地面信息的时机分类，机车信号可分为连续式和接近连续式两种。（点式机车信号已经被淘汰）•点式机车信号在线路上某些固定地点通过地面设备向机车传递信息，用于非自动闭塞分区。–接近连续式机车信号接近连续式机车信号是在车站的接近区段和站内连续地反映地面信号显示，广泛用于半自动闭塞区段。在进站信号机前方接近区段的地面设备发送与进站信号机显示相符的信息，站内正线接车进路和侧线股道发送与出站信号机显示相符的信息，其他线路则没有信息。–连续式机车信号连续式机车信号，能再整条线路上连续不断地反映线路状态和运行条件，用于自动闭塞区段。保证了行车安全。机车信号的地面设备必须设有有源的发送设备，向钢轨发送行车信息的电信号。该信号在钢轨中传输，钢轨周围形成磁场，机车上的接收线圈感应处电势，经译码使机车信号机显示相关信号。•我国机车信号的发展：通用式机车信号JT1-A/B主体化机车信号JT1-CZ2000二、列车运行监控记录装置•机车信号只是对地面信号的复示，并不能从根本上保证列车的运行安全。1980年后，我国铁路推广列车自动停车装置，并且从ZTL-1发展到ZTL-3型，在我国铁路迅速普及，起到一定的作用。列车自动停车装置功能简单，没有与列车运行速度联系起来，一旦司机按压警惕按钮，即解除了自动停车功能，使它不能在红灯前连续地起作用，仍然存在着冒进信号的可能。为了有效地控制列车运行，减少列车冒进、超速行驶引起的事故，必须开发研制列车运行超速防护系统（ATP）。就在ATP的开发和探索期间，全路多家单位研制成功了列车运行监控记录装置（LKJ）。列车运行监控记录装置作用列车运行监控记录装置（ＬＫＪ）的主要功能是防止列车冒进进站信号机和出站信号机，监控列车运行速度，在司机欠清醒或失控的情况下，对列车实施紧急制动。同时起到“黑匣子”的作用，记录列车运行、机车运用及司机操作状况。列车运行监控记录装置简称监控装置，是我国铁路研制的以保障列车运行安全为主要目的的列车速度监控装置。该装置在实现安全速度控制的同时，采集记录与列车安全运行有关的各种机车运行状态信息，促进了机车运行管理的自动化。•列车运行监控记录装置的发展：LKJ93型——LKJ2000型•LKJ的局限性：不具备实际意义的列车超速防护三、列车超速防护•（见本章第二节）四、中国列车运行控制系统（CTCS）欧洲列车运行控制系统ETCS为了解决欧洲各国铁路互联互通问题,提高列车运行的安全性和高效性,降低运营成本、增强竞争优势。1989年开始，欧洲铁路公司和信号公司在对各自的既有信号系统进行升级改造的同时，在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下，为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准，并研制和开发了相关的产品。1993年,欧洲铁路制定“欧洲铁路运输管理系统”ERTMS：•欧洲运输管理系统ETMS•（EuropeanTransportationManagementSystem）•欧洲列车运行控制系统ETCS（0-3）•（EuropeanTrainControlSystem）。•欧洲铁路综合移动通信系统GSM-R•（GlobalSystemforMobileCommunications）•ETCS的分级•ETCS从运用角度分为4级(0-3级，0+级）0级：ETCS车载设备+传统列控系统。•1级：地面信号＋查询应答器＋轨道电路•2级：轨道电路＋查询应答器＋GSM-R•3级：查询应答器＋GSM-RETCS-0级：列车装备ETCS设备，无车地通信数据.司机凭地面信号行车。ETCS-0+级：加装机车信号STM，提供通用机车信号功能ETCS-1级应答器车地通信，发送移动授权凭证和线路数据轨道电路：列车占用检测ETCS车载设备，凭车载信号行车准移动闭塞ETCS-2级铁路综合移动通信系统GSM-R无线闭塞中心RBC计算列车移动授权凭证轨道电路：列车占用检测应答器：列车定标ETCS车载设备，凭车载信号行车准移动闭塞ETCS-3铁路综合移动通信系统GSM-R取消区间的轨道电路，采用移动闭塞车载设备发送列车数据，RBC基于车载信息定位列车RBC计算列车的移动授权凭证列车完整性检查由列车完整性验证系统与地面RBC共同完成ETCS车载设备，凭车载信号行车CTCS标准的产生（1）为什么要发展？既有线提速、客运专线和高速铁路建设，对信号技术的发展既提出了新的挑战，也提供了难得的发展机遇。条件已成熟。10多年的实践摸索、经验积累；欧盟的GSM-R/ETCS已进入实际运作阶段，给我们提供了良好的技术借鉴。需要对中国列车控制技术发展进行规划。CTCS发展历程1997年4月1日，全路实施第一次大提速，开行了运行速度120～160km/h的跨局特快旅客列车8对，“夕发朝至”旅客列车78列。货物列车最高运行速度达到80km/h。这是我国铁路为了提高运输质量，适应经济和社会发展迈出的重要一步。1998年10月1日，全路实施第二次大提速，重点是在京沪、京广、京哈三大干线上延展提速区间，增加提速列车数量。特快旅客列车达到80对，“夕发朝至”旅客列车116列，行包专列8对，最高时速达到140公里至160公里；2000年10月21日，全路实施第三次大提速，提速的重点线路是陇海、兰新、京九和浙赣等线，大量压缩了北京西、上海至乌鲁木齐的旅客列车运行时间。开行特快旅客列车达到142对，“夕发朝至”旅客列车226列，行包专列14对，“五定”班列运行线71条。2001年10月21日，全路实施第四次大提速。这次提速是挖掘现有提速资源，进一步优化资源配置，完善提速网络，并首次将合资铁路纳入提速范围，提速里程达4257公里，使提速网络基本覆盖全国主要地区。开行旅客列车1194.5对，其中特快旅客列车达到188.5对。2004年4月18日，全路实施第