2019年高速铁路之中国列车运行控制系统.doc

高速铁路之中国列车运行控制系统（CTCS列控系统）姓名：修源学号：20081307一、CTCS概述为了适应铁路跨越式发展战略，2003年10月，铁道部已经制定了《中国列车控制系统(CTCS)技术规范总则(暂行)》和相应CTCS技术条件，CTCS列控系统的CTCS是ChineseTrainControlSystem的缩写，CTCS技术规范是参照欧洲列车运行控制系统(简称ETCS)编制的。它以分级的形式满足不同线路运输需求，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的安全。一）CTCS列控系统的系统构成1.CTCS系统由车载子系统和地面子系统组成。地面子系统可由以下部分组成:应答器、轨道电路、无线通信网络(GSM—R)、列车控制中心(TCC)/无线闭塞中心(RBC)。应答器向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。轨道电路具有轨道占用检查，沿轨道连续传送地车信息功能。无线通信网络(GSM-R)是用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。列车控制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖内列车的运行安全。2.车载子系统可由以下部分组成:CTCS车载设备、无线系统车载模块。CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换。二）CTCS基本功能1.系统按照故障-安全原则，在任何情况下防止列车无行车许可证运行；2.防止列车超速运行，包括列车超过进路允许速度、线路结构规定的速度、机车车辆构造速度、临时限速和紧急限速、铁路有关运行设备的限速；能够以字符、数字及图形等方式显示列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离；能够实时给出列车超速、制动、允许缓解等表示以及设备故障状态的报警；3.防止列车溜逸；三）CTCS应用等级针对中国铁路不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术，CTCS划分为5个等级，依次为CTCS0—CTCS4级，以满足不同线路速度需求。CTCS0级为既有线的现状，即由目前使用的通用式机车信号和运行监控记录装置构成。CTCS1级为面向160km／h以下的区段，由主体机车信号和加强型运行监控记录装置组成。它需在既有没备的基础上强化改造，达到机车信号主体化的要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控。CTCS2级为面向提速干线和高速新线，采用车地一体化设计，基于轨道电路传输信息的列车运行控制系统。适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。CTCS3级为面向提速干线、高速新线或特殊线路，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。CTCS4级为面向高速新线或特殊线路，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，不设通过信号机，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。二、CTCS2系统CTCS2级列控系统是在我国既有成熟信号系统技术设备基础上，通过适当增加其它信号设备(如：应答器、车站列控中心、ATP车载设备)，构成具有中国特色、实现目标距离速度控制功能并基于轨道电路的连续式列控系统。CTCS2系统为统一制式，与既有线信号系统兼容。ATP地面设备与ATP车载设备采用一体化系统设计，适用于200km／h线路；200km／h动车组ATP系统符合《CTCS2级技术条件》；既有线200km／h动车组ATP系统由地面和车载设备构成，ATP的控制中心在地面；地面设备主要由ZPW-2000型轨道电路、车站闭环电码化、应答器设备和车站列控中心等组成。1、CTCS2系统总体描述CTCS2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系统。地面设备由轨道电路、车站电码化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。动车组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。同时，记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。2、CTCS2列控系统结构（1）车载设备：车载ATP设备，包括：安全计算机、STM、BTM、DMI、记录单元，机车接口单元，测速单元，LKJ监控装置。（2）地面设备：车站列控中心，轨旁电子单元LEU和有源应答器；区间无源应答器。三、CTCS3系统目前我国时速350km的客运专线基本采用CTCS-3级列控系统，该系统已应用到武广、郑西等客运专线。根据试验线检测，CTCS-3级列控系统应用在简单的中间车站时，按照铁道部颁布的相关标准布置，基本可以满足高速动车组运行。CTCS-3级列车运行控制系统是我国铁路时速300-350km客运专线的重要技术设备,是铁路技术体系和装备现代化的重要组成部分,是保证高速列车运行安全、可靠、高效的核心技术之一。1、CTCS3系统总体描述CTCS3级列控系统是基于无线传输信息并采用传统方式检查列车占用的列车运行控制系统。面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的自动闭塞或虚拟自动闭塞，它可以叠加在既有干线信号系统上。CTCS3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，司机凭车载信号行车，满足客运专线和高速运输的需求。CTCS3级列控系统采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式。同时具有CTCS2级功能。,系统采用先进的技术手段对高速运行下的列车进行运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护,以目标距离连续控制模式,设备制动优先的方式监控列车安全运行。2、CTCS-3级列控系统主要有以下特点：（1）CTCS-3级列控系统是符合中国国情路情的、具有自主知识产权的、达到世界一流水平的先进列控运行控制系统；（2）CTCS-3级列控系统是按照中国铁路一张网原则规划的列控系统技术平台，能够满足最高运营速度380km/h，列车正向运行最小追踪间隔时间3分钟的要求，能够与200-250km/h新建铁路和既有提速线路的互联互通；（3）CTCS-3级列控系统成功采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先、GSM-R无线网络传输、信号安全数据网等先进技术，标志我国铁路列车运行安全控制技术达到世界先进水平；（4）CTCS-3级列控系统基于CTCS-2级列控系统构建，大量采用成熟技术，整合适配大量既有系统设备，系统技术先进成熟、经济实用、安全可靠；（5）CTCS-3级列控系统实现了我国列车运行控制的系统设计技术、生产制造技术、系统集成技术、工程应用技术、仿真测试技术、维护管理技术再创新和整体升级；（6）CTCS-3级列控系统采用国际先进的系统设计实现手段，构建完善的系统标准系统、以运营场景作为导入、按照欧洲安全设计流程实现、采用系统评估作为系统确认手段，为我国铁路列车控制系统的可持续发展构建了完善的技术平台；（7）CTCS-3级列控系统的创新实现，形成了铁道部CTCS技术管理人才队伍平台、以实验室为中心形成测试分析和理论研究平台、供应商和运用单位结合的运用管理平台、企业系统产品的设计、开发、制造、施工、测试等生产和施工人才队伍平台；（8）CTCS-3级列控系统的技术攻关，构建了铁道部统一组织领导下，以项目为依托、以核心企业为主体，联合国外技术支持方、国内高校、科研单位和设计院，产、学、研一体的技术创新体系。四、结束语目前中国铁路营业里程7万多km,其中自动闭塞区段2万多km,半自动闭塞区段4万多km,居世界第三,亚洲第一。我国铁路运输特点是客货列车混跑、不同速度列车共线运行;高密度、大重量运输和地面信号制式混杂、线路限速多样,其运输强度和复杂度为世界之最。在这种复杂的运用模式下,没有适合中国国情的列车运行控制系统,要保障运输的安全和高效是根本不可能的。虽然我国铁路运行控制系统已得到了长足的发展,但目前我国铁路信号领域能适应的客运专线、高速铁路以及地铁运输需要的列控系统相对落后,已经成为制约发展的瓶颈。随着既有线提速、高速线、客运专线及青藏线开工建设需要,深入研究ETCS标准并结合中国铁路现状提出适合中国国情的CTCS标准已成为当务之急。总的来说与发达国家有很大的差距发展我国列车运行控制系统已成为当务之急。在发展我国列车运行控制系统要注重以下几点:1.发展中国铁路列控系统的总体原则应该根据我国路情,借鉴国内外经验,多方合作,确定总体技术方案,实行等级配置。2.我国的列车运行控制系统必须在借鉴ERTMS/ETCS技术标准基础上,结合我国的特点研究制订CTCS技术规范,使CTCS规范化和科学化、系统化,减少投资风险。在CTCS的发展过程,注意合理总体规划,分阶段实施,对于关键项优先研发,使工程良性循环,在此基础逐步进行功能扩展,以免造成资源浪费。3.要采用先进的定位技术及无线通讯技术实现移动闭塞的列车控制系统。4.未来铁路的发展是面向高速、安全、高效和一体化。列车运行控制系统都应保障列车高速高效安全地运行。而一体化、数字化、网络化、智能化等高新技术是系统的核心。