08第八章 列车运行控制系统

铁道信号基础第八章列车运行控制系统第一节机车信号第二节站内电码化第三节列车运行监控装置第四节列控系统概述第五节列控系统原理第六节CTCS系统铁道信号基础第一节机车信号概述机车信号是一种能够自动复示列车运行前方地面信号显示的机车车载系统。它可以反映列车的运行条件，通过对接收到的地面信息进行处理，得到列车运行前方信号显示的信息，并通过相应的机构显示出来。铁道信号基础机车信号作用•复示地面信号机的显示，改善司机的瞭望条件，提高司机确认信号的可靠性。•为其他的列车运行监控设备（如自动停车、ATP等）提供所需的必要信息，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。铁道信号基础机车信号构成•信息源•信息接收•信息处理•信息显示•机车电源信息接收地面发送设备信息译解信息鉴别机车电源钢轨铁道信号基础机车信号分类•点式•接近连续式•连续式铁道信号基础机车信号发展•非通用式机车信号•通用式机车信号•SJ-93/94(JT1-A/B)数字化通用式机车信号•JT1-CZ2000型主体化机车信号铁道信号基础主体化机车信号主体化机车信号是指可作为行车凭证的机车信号；机车信号作为行车凭证时，由车载信号和地面信号设备共同构成，必须符合故障-安全原则。机车信号铁道信号基础•JT1-CZ2000主要技术特点•采用“二乘二取二”的容错安全结构；•采用32位浮点高速DSP运算，频域处理和时域处理相结合技术，提高接收设备可靠工作的干信比；•具备UM2000数字编码信息的功能；•采用主机双套热备、双套电源、双路接收线圈接收等冗余技术，提高了系统设计的可靠性；•采用带有动态控制点灯电源的故障安全电源，进一步提高系统的安全性；•具有机车信号数据记录功能，可记录接收线圈的信号波形，数据记录及分析功能为故障查找及维护管理创造了良好条件。机车信号铁道信号基础•JT1-CZ2000系统结构由机车信号主机（含机车信号记录器）、机车信号机、双路接收线圈等构成。机车信号机车信号主机监控装置含电源接线盒便携测试仪显示显示TAX2箱串口并口双路接收线圈双路接收线圈地面记录数据分析系统CF卡CF卡地面处理设备铁道信号基础•JT1-CZ2000系统结构机车信号铁道信号基础•机车信号显示与地面信号显示的关系机车信号序号信息名称频率Hz机车信号显示前方地面信号显示含义1L3码10.3L绿L准许列车按规定速度运行，表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲2L2码12.5L绿L准许列车按规定速度运行，表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲3L码11.4L绿L准许列车按规定速度运行，表示运行前方3个及以上闭塞分区空闲4LU码13.6LU绿黄LU准许列车按规定速度注意运行5LU2码15.8U黄U要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光6U码16.9U黄U要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机7U2S码20.2U2S黄2闪U要求列车减速到规定的速度筹级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色灯光8U2码14.7U2黄2U要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光9U3码22.4U黄U要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，表示接近的地面信号机显示一个黄色灯光，并预告次一架信号机为进站或出站信号机且显示一个红色灯光10UUS码19.1UUS双黄闪UU要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向位置进路11UU码18.0UU双黄UU要求列车限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路12HB码24.6HUS红黄闪HB表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号13HU码26.8HU红黄H要求及时采取停车措施14H码29.0H红H要求立即釆取紧急停车措施铁道信号基础第二节站内电码化定义所谓站内电码化，是指在站内连续式轨道电路上，当列车进入或接近轨道区段时，向轨道发送机车信号所需电码的方法。铁道信号基础站内电码化分类•切换方式•固定切换式•脉动切换式•叠加方式•叠加式•逐段预叠加式•闭环电码化铁道信号基础站内电码化主要技术条件•范围：•经道岔直向的接车进路，为该进路中的所有区段；•经道岔侧向的接车进路，为该进路的股道区段；•自动闭塞区段，经道岔直向的发车进路，为该进路中的所有区段；•半自动闭塞区段，包括进站信号机的接近区段。•必须符合故障-安全原则；•已发码的区段空闲后，轨道电路应能自动恢复到调整状态；•列车冒进信号时，其占用的所有咽喉区段不应发码。铁道信号基础站内电码化逐段预叠加电码化•“逐段”就是一个区段接着一个区段地发送信息；•“预”就是当列车占用某一区段时，列车运行前方的相邻区段也开始发码；•“叠加”就是轨道电路信息与机车信号信息在传输通道内同时存在。铁道信号基础站内电码化闭环电码化•既有电码化存在的问题•“两层皮”问题•维护调整困难•存在邻线干扰问题铁道信号基础站内电码化•原理•列车进路未建立时，各发送盒对所属各区段同时发送27.9Hz的检测码；•防护该进路的信号机开放后，向所属各区段发送与运行前方信号机显示相应的低频信息码；•列车出清本区段后，不应发码，进路解锁后恢复发送27.9Hz检测码；•当股道区段未分路而闭环检测设备未收到有效的检测信息时，闭环检测继电器BJJ落下，系统报警，可判断为电码化传输通道或设备故障，通过BJJ前接点可关闭防护该进路的列车信号机。铁道信号基础站内电码化•正线闭环电码化原理图ＳＮＳXＮXＳIIＳIXIXIIQMJQMJQMJQMJQMJQMJQMJQMJJCXBJJFSJCXIBJJ压入进路条件压入进路条件ＱＭＪＱＭＪXJMJＱＭＪＱＭＪDGＪＱＭＪＱＭＪDGＪＱＭＪＱＭＪDGＪKZＤＧＪKＦＱＭＪＱＭＪXIFMJＱＭＪＱＭＪDGＪＱＭＪＱＭＪDGＪＱＭＪＱＭＪDGＪKZＤＧＪKＦJMJFS27.9FMJFS27.9铁道信号基础站内电码化•到发线股道闭环电码化原理图GLQGLQ4GJ4GS4S4FSX4FS4GJ4GJ6GBJJ8GBJJ10GBJJ3GBJJ5GBJJ7GBJJ9GBJJ9GJ7GJ5GJ3GJ10GJ8GJ6GJ4GJX4JCBQJBQJBQJ4GBJJBQJ铁道信号基础列车运行监控记录装置简称监控装置，是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。监控装置以轨道电路及机车信号作为列车运行指令信息源，以预置于主机的方式获取运行线路参数信息，采用计算机智能处理对列车运行速度进行安全监控。第三节列车运行监控装置铁道信号基础LKJ2000型监控装置的特点•车载存储线路参数；•采用连续平滑速度模式曲线控制；•实时计算取得速度控制值；•主要控制过程全部采用计算机实现；•提高可靠性设计；•提高安全性设计；•采用了图形化屏幕显示器。列车运行监控装置铁道信号基础LKJ2000型监控装置的功能•核心功能•防止列车越过关闭的地面信号机；•防止列车在任何区段运行中超过机车车辆的构造速度、线路允许的最高运行速度和道岔的限制速度。•记录功能监控装置进行开机记录、输入参数记录、运行参数记录项目记录等。•提示功能监控装置具有显示和声音提示功能，由监控装置配备的数码显示器或屏幕显示器实现。列车运行监控装置铁道信号基础监控装置速度控制模式•速度监控的依据行车指令要求、运行线路状况和列车自身状况的信息•速度监控的基本原理监控装置采集列车和线路参数，获取运行指令，对照指令目标处的速度值计算出列车运行当前的限速值，将采集的实际运行速度与限速值进行比较，对实际运行速度达到限速值的情况发出报警，以切除牵引或制动等控制指令进行速度控制。列车运行监控装置铁道信号基础•速度控制模式•模式限速值和模式曲线是监控装置各控制指令速度值形成的基础。•对于固定模式曲线，监控装置依据线路的曲线和坡道、桥梁、隧道、道岔等得固定限速要求和机车车辆的构造限速要求直接形成模式曲线。•对于降速模式曲线，监控装置依据前方指令目标处的速度控制值的要求，分别按常用制动方式和紧急制动方式数学模型计算取得两个限速值。列车运行监控装置铁道信号基础LKJ2000型监控装置系统组成LKJ2000型列车运行监控记录装置主要由主机箱、显示器、事故状态记录器（选件）、速度传感器、压力传感器以及双针速度表组成。列车运行监控装置铁道信号基础LKJ2000主机箱控制输出通用式机车信号Ⅱ端显示器列车总线机车工况输入Ⅰ端显示器速度信号（2路）压力传感器1压力传感器2事故状态记录器Ⅰ端双针表Ⅱ端双针表压力传感器3列车运行监控装置铁道信号基础列车运行控制系统是一种可以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。列车运行控制系统由地面设备和车载设备构成，用来控制列车运行速度，保证行车安全，提高运输效率。第四节列控系统概述铁道信号基础列控系统发展点式机车信号+自动停车连续式机车信号+自动停车通用式机车信号+自动停车通用式机车信号+运行监控记录器主体机车信号+运行监控记录器CTCS铁道信号基础列车运行控制系统的功能是：1）检测线路的空闲状态；2）检测列车完整性；3）列车运行授权；4）指示列车安全运行速度；5）监控列车安全运行。列控系统功能铁道信号基础第五节列控系统原理系统构成地车信息传输方式速度监控原理测速方式测距定位列控系统分类铁道信号基础列控系统构成车载地面系统包括地面设备和车载设备和地车信息传输设备三部分。地面设备产生出列车控制所需要的全部基础数据，例如列车的运行速度、运行许可等；车载设备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。地车信息传输通道包括地面信息传输设备，车载信息传输设备、地面信息传输网络铁道信号基础•点式•点式应答器•点式环线•连续式•轨道电路•轨间交叉环线•无线通信•点连式•叠加信息轨道电路•应答器+轨道电路地车信息传输方式铁道信号基础•点式点式传输方式是在线路的某些固定点，如闭塞分区分界点处，从地面向车上传递信息。传递的信息包括定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等。优点：结构简单、可靠、安装方便、信息量大；缺点：固定点传输，信息不连续。地车信息传输方式铁道信号基础点式ATP系统结构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总线信号机或联锁设备地车信息传输方式铁道信号基础1）点式应答器无源应答器有源应答器轨旁电子单元LEU地车信息传输方式铁道信号基础2）点式环线接通或转换连续式机车信号线路限速处给出限速值绝对信号机处向列车发送停车命令接触网分相点给出过分相命令发生器电流检查继电器轨道电缆环线信号条件24VF10m地车信息传输方式铁道信号基础•连续式车载设备在线路上可连续接收来自地面设备的控车信息，接收的信息能随前车位置的变化及时改变。传递的信息包括目标速度、目标距离、行车许可、和限速信息等。优点：信息量大，连续传输；地车信息传输方式铁道信号基础1）轨间交叉环线•实现车地信息双向传输•实现列车定位地车信息传输方式铁道信号基础2）轨道电路•地对车信息单向传输；•传统轨道电路可实现分级速度控制，叠加点式信息可实现速度距离控制模式；•数字轨道电路可实现速度距离控制模式。地车信息传输方式铁道信号基础3）无线传输•地车信息双向传输；•可实现目标距离控制模式。典型应用•GSM-R•漏泄同轴电缆•漏泄波导管•空间自由波地车信息传输方式铁道信号基础•点连式1）叠加信息轨道电路•在移频轨道电路的发送端叠加发送一个数字调制信号•传输信息量大，包括进路长度、岔区长度、闭塞分区长度、坡度、曲线等，可实现速度-距离模式控制2）轨道电路+应答器•传输信息量大，可实现速度-距离模式控制•轨