列車運(yùn)行控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、列車運(yùn)行控制系統(tǒng) 鐵路通信信號(hào)系統(tǒng)是鐵路運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)鐵路統(tǒng)一指揮調(diào)度，保證列車運(yùn)行安全、提高運(yùn)輸效率和質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，也是鐵路信息化技術(shù)的重要技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)代信息類技術(shù)的迅速發(fā)展。對(duì)鐵路信號(hào)、通信產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)生了重要影響。鐵路通信和信號(hào)技術(shù)，以及現(xiàn)代鐵路信息化系統(tǒng)之間的關(guān)系和作用變得密不可分。車站、區(qū)間和列車控制的一體化，鐵路通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，以及行車調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)，沖破了功能單一、控制分散、通信信號(hào)相對(duì)獨(dú)立的傳統(tǒng)技術(shù)理念，推動(dòng)了鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和一體化的方向發(fā)展。在列車運(yùn)行控制技術(shù)方面，計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)與信號(hào)技術(shù)集成為一個(gè)自動(dòng)化水平很高的

2、列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱列控系統(tǒng)）。列控系統(tǒng)不僅在行車安全方面提供了根本保障，而且在行車自動(dòng)化控制、運(yùn)營(yíng)效率的提高及管理自動(dòng)化等方面，提供了完善的功能，并向著運(yùn)輸綜合自動(dòng)化的方向發(fā)展。列控系統(tǒng)技術(shù)是現(xiàn)代化鐵路的重要標(biāo)志之一。 隨著列車速度的提高，列車的運(yùn)行安全除了以進(jìn)路保證外，還必須以專用的安全設(shè)備，監(jiān)督、強(qiáng)迫列車(司機(jī))執(zhí)行。這些安全設(shè)備從初級(jí)的列車自動(dòng)停車裝置、自動(dòng)告警裝置、列車速度自動(dòng)監(jiān)督系統(tǒng)(或列車速度自動(dòng)檢查裝置)發(fā)展到列車速度自動(dòng)控制系統(tǒng)。 列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(atc)般指系統(tǒng)設(shè)備（包括地面設(shè)備和車載設(shè)備），同時(shí)也是一種閉塞方式，主要包括： 1以調(diào)度集中系統(tǒng)ctc為核心，綜合集成為

3、調(diào)度指揮控制中心。2以車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為核心，綜合集成為車站控制中心。 3以列車速度防護(hù)與控制為核心，綜合集成為列車（車載）運(yùn)行控制系統(tǒng)。 4、以移動(dòng)通信（例如gsm-r）平臺(tái)，構(gòu)建通信信號(hào)一體化的總成系統(tǒng)（例如ctcs）。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(atc)的主要功能有四項(xiàng)： 檢查列車在線路上的位置(列車檢測(cè))。 形成速度信號(hào)(調(diào)整列車間隔)。 向列車發(fā)送速度信號(hào)或目標(biāo)距離信號(hào)(信號(hào)傳輸)。 按速度或目標(biāo)距離信號(hào)控制列車制動(dòng)(制動(dòng)控制)。 上述一至三項(xiàng)功能由地面沒備完成，第四項(xiàng)功能由車載設(shè)備完成。 本章主要內(nèi)容為200km/h動(dòng)車組司機(jī)駕駛所需要的列控atp技術(shù)和gsm-r系統(tǒng)中的無線列調(diào)功能。第一

4、節(jié) 列控atp系統(tǒng)技術(shù)原理一 列控atp系統(tǒng)的組成與功能 列控atp是列車超速防護(hù)和機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)，列控atp系統(tǒng)主要由車載設(shè)備及地面設(shè)備兩大部分組成，地面設(shè)備與車載設(shè)備一起才能完成列車運(yùn)行控制的功能。 圖7.1.1是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)地面設(shè)備原理框圖。圖7.1.1 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)地面設(shè)備原理框圖地面控制中心通過電纜與鐵路線上的軌道電路、信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器等設(shè)備相連。主要完成列車位置檢測(cè)、形成速度信號(hào)及目的距離等信號(hào)，并將此信號(hào)傳遞給列車，車載設(shè)備將按照速度信號(hào)控制列車制動(dòng)。列控atp系統(tǒng)車載設(shè)備原理框圖見圖7.1.2。圖7.1.2列控系統(tǒng)車載設(shè)備原理框圖車載設(shè)備主要由天線、信號(hào)接收單元

5、、制動(dòng)控制單元、司機(jī)顯示器、速度傳感器等組成。機(jī)車頭部的天線接收到地面的速度命令及目的距離等信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)接收單元放大、濾波、解調(diào)后，將此命令的數(shù)據(jù)送到司機(jī)顯示器和制動(dòng)控制單元。制動(dòng)控制單元收到速度傳感器傳送的信號(hào)，測(cè)量出列車的實(shí)際速度，將實(shí)際速度與信號(hào)命令比較，如果判斷列車需要制動(dòng)，則產(chǎn)生制動(dòng)信號(hào)，直接控制列車制動(dòng)系統(tǒng)。列車就會(huì)自動(dòng)減速或停車。列控atp系統(tǒng)主要功能是：1防止列車冒進(jìn)關(guān)閉的信號(hào)機(jī)； 2防止列車錯(cuò)誤出發(fā)； 3防止列車退行； 4防止列車超速通過道岔； 5防止列車超過線路允許的最大速度； 6監(jiān)督列車通過臨時(shí)限速區(qū)段； 7在出入庫無信號(hào)區(qū)段限制列車速度。 為保證列車運(yùn)行控制系統(tǒng)不間斷

6、地工作和加強(qiáng)設(shè)備的維修與管理，在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的地面和車上都安裝有監(jiān)視設(shè)備。地面監(jiān)視系統(tǒng)可以檢測(cè)信號(hào)機(jī)、軌道電路、地面控制中心的接收和發(fā)送設(shè)備等。檢測(cè)結(jié)果可以在維修工區(qū)顯示及儲(chǔ)存，也可以通過通信網(wǎng)送往維修基地和調(diào)度中心。設(shè)備異常前數(shù)小時(shí)內(nèi)信號(hào)設(shè)備動(dòng)作情況可以保存下來，供故障分析用。 車上監(jiān)視設(shè)備可以將列車運(yùn)行過程中速度信號(hào)、制動(dòng)裝置動(dòng)作以及列車實(shí)際速度和司機(jī)操作等狀態(tài)保存下來。一般可保存1272 h有關(guān)運(yùn)行安全的資料。二列控atp系統(tǒng)技術(shù)原理 國(guó)外鐵路采用的列控系統(tǒng)主要有：日本新干線atc系統(tǒng)，法國(guó)tgv鐵路和韓國(guó)高速鐵路的tvm300及tvm430系統(tǒng)，德國(guó)及西班牙鐵路采用的lzb系統(tǒng)，及

7、瑞典鐵路的ebica900系統(tǒng)等。各國(guó)的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)都具有自己的特點(diǎn)，有不同的技術(shù)條件和適應(yīng)范圍。1列控atp系統(tǒng)技術(shù)的分類（1）按照地面向機(jī)車傳送信號(hào)的連續(xù)性來分類，分為兩種類型：連續(xù)式列控系統(tǒng)，如：德國(guó)lzb系統(tǒng)、法國(guó)tvm系統(tǒng)、日本數(shù)字atc系統(tǒng)。連續(xù)式列控系統(tǒng)的車載設(shè)備可連續(xù)接收到地面列控設(shè)備的車-地通信信息，是列控技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展的主流。采用連續(xù)式列車速度控制的日本新干線列車追蹤間隔為5 min，法國(guó)tgv北部線區(qū)間能力甚至達(dá)到3 min。連續(xù)式列控系統(tǒng)可細(xì)分為階梯速度控制方式和曲線速度控制方式。點(diǎn)式列控系統(tǒng)，如：瑞典ebicab系統(tǒng)。點(diǎn)式列控系統(tǒng)接收地面信息不連續(xù)，但對(duì)列車運(yùn)行與

8、司機(jī)操縱的監(jiān)督并不間斷，因此也有很好的安全防護(hù)效能。（2）按照列車速度防護(hù)方式，分為兩種類型：階梯控制方式出口速度檢查方式，如：法國(guó)tvm300系統(tǒng) 入口速度檢查方式，如： 日本新干線傳統(tǒng)atc系統(tǒng)曲線控制方式分級(jí)曲線模式，如：法國(guó)tvm430系統(tǒng)、速度-距離模式，如：德國(guó)lzb系統(tǒng)，日本新干線數(shù)字atc系統(tǒng)（3）按照人機(jī)關(guān)系來分類，分為兩種類型：設(shè)備優(yōu)先控制的方式。如：日本新干線atc系統(tǒng)。司機(jī)優(yōu)先控制方式，如：法國(guó)tvm300430系統(tǒng)、德國(guó)lzb系統(tǒng)2階梯控制方式技術(shù)原理每個(gè)閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)為一個(gè)目標(biāo)速度。在一個(gè)閉塞分區(qū)中無論列車在何處都只按照固定的速度判定列車是否超速。 階梯控制方式可不需

9、要距離信息，只要在停車信號(hào)與最高速度間增加若干中間速度信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)階梯控制方式。因此軌道信息量較少，設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這種傳統(tǒng)的控制方式是目前高速鐵路最普遍采用的控制方式。階梯控制又分為出口速度檢查和人口速度檢查兩種方式。（1）出口速度檢查控制方式法國(guó)tgv300系統(tǒng)采用了這種方式，該方式要求列車在閉塞分區(qū)內(nèi)將列車速度降低到目標(biāo)速度，設(shè)備在閉塞分區(qū)出口進(jìn)行檢查。如果列車實(shí)際速度未達(dá)到目標(biāo)速度以下則設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)。階梯控制出口速度檢查方式示意圖見圖7-1-3。圖7-1-3階梯控制出口速度檢查方式示意圖 tvm300系統(tǒng)是其早期產(chǎn)品，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，地對(duì)車信息傳輸容量?jī)H有

10、18個(gè)，因此它的速度監(jiān)控是階梯式的(見圖4 1)，它只檢查列車進(jìn)入軌道區(qū)段的人口速度，不檢查出口速度，因此為保證安全，它需要有一個(gè)保護(hù)區(qū)段，這對(duì)線路的通過能力有一定的影響，同時(shí)這種階梯監(jiān)控分段制動(dòng)的方式也不符合一般列車的連續(xù)制動(dòng)模式。 tvm300系統(tǒng)的速度監(jiān)督模式曲線如圖7-1-4所示。圖7-1-4法國(guó)tvm300系統(tǒng)階梯控制出口速度檢查方式示意圖 tvm300車載設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-1-5所示。圖7-1-5 tvm300車載設(shè)備系統(tǒng)框圖 tvm300車載設(shè)備主要包括連續(xù)式信號(hào)傳感器及接收機(jī)、點(diǎn)式信息傳感器及接收機(jī)、速度傳感器及處理單元及速度顯示器、音響報(bào)警器、制動(dòng)閥轉(zhuǎn)換開關(guān)、輔助表示燈等。

11、 連續(xù)式機(jī)車信號(hào)接收機(jī)接收地面連續(xù)信息，通過處理給出目標(biāo)速度和監(jiān)督速度，同時(shí)把來自測(cè)速單元的列車實(shí)際速度和監(jiān)督速度進(jìn)行比較，如果列車實(shí)際速度超過監(jiān)督速度，則控制列車實(shí)施制動(dòng)。連續(xù)式機(jī)車信號(hào)是車載設(shè)備的核心，采用了主備方式的雙重結(jié)構(gòu)。 連續(xù)式機(jī)車信號(hào)的接收其主備兩套設(shè)備完全相同，從感應(yīng)器、接收機(jī)到顯示器都是分開的，兩套同時(shí)工作接收地面信息。兩套設(shè)備正常工作時(shí)，主備兩機(jī)的速度控制繼電器以并聯(lián)方式控制制動(dòng)繼電器使之得電，主顯示器和主機(jī)接通工作，各顯示器備機(jī)電路斷開備用，報(bào)警電路只接入主機(jī)，當(dāng)主機(jī)或備機(jī)發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)繼電器失電而自動(dòng)停車。但這種概率很小，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，通過自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，把

12、備顯示器接人備機(jī)，報(bào)警電路也由主機(jī)轉(zhuǎn)到備機(jī)；如果備機(jī)故障，主機(jī)原來的工作狀態(tài)，主備機(jī)均有故障報(bào)警；僅主顯示器故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路還在工作，由司機(jī)用轉(zhuǎn)換開關(guān)手動(dòng)接通輔助顯示器。 測(cè)速設(shè)備由測(cè)速電機(jī)和測(cè)速單元組成，只采用一個(gè)測(cè)速電機(jī)，但是測(cè)速單元為兩路，只選擇一路輸出至機(jī)車信號(hào)接收器。設(shè)有兩路檢查工作情況的電路，如果測(cè)速電路故障，兩路速度相差很大，則發(fā)出燈光報(bào)警，司機(jī)通過開關(guān)選擇速度較高一路作為安全輸出。法國(guó)tgv地面信號(hào)傳輸設(shè)備為um71(或um2000)型軌道電路。地面不設(shè)信號(hào)機(jī)，只在閉塞分區(qū)分界點(diǎn)處設(shè)停車標(biāo)。司機(jī)駕駛列車完全根據(jù)機(jī)車信號(hào)的速度顯示，視機(jī)車信號(hào)為主體信號(hào)。tvm300每一個(gè)閉塞

13、分區(qū)內(nèi)只按照一個(gè)允許速度進(jìn)行控制。列車的允許速度為本區(qū)段的人口速度，即上一區(qū)段的目標(biāo)速度。機(jī)車信號(hào)顯示器給出的是目標(biāo)速度，要求列車在區(qū)段的出口處必須保持或降低到此速度。如果司機(jī)按照機(jī)車顯示給出的目標(biāo)速度運(yùn)行，速度監(jiān)督設(shè)備不于預(yù)司機(jī)操作。當(dāng)列車速度超過規(guī)定的允許速度時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備則自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。 tvm300型設(shè)備包括連續(xù)式機(jī)車信號(hào)、點(diǎn)式信息接收設(shè)備以及列車速度監(jiān)督設(shè)備。速度監(jiān)督設(shè)備分為兩部分，一部分是測(cè)速單元，另一部分為列車制動(dòng)控制電路。tvm300型車上設(shè)備與um71軌道電路、地面點(diǎn)式環(huán)線系統(tǒng)構(gòu)成完整的列車運(yùn)行間隔調(diào)整系統(tǒng)，對(duì)高速列車運(yùn)行進(jìn)行安全防護(hù)。地面發(fā)送設(shè)備具有18個(gè)低頻信號(hào)(tbf

14、)。法國(guó)tgv實(shí)際只使用了14個(gè)tbf信號(hào)。此外地面還配有環(huán)線點(diǎn)式發(fā)送設(shè)備，具有14個(gè)單頻信號(hào)，向機(jī)車傳遞“列車進(jìn)入上行線”、“列車進(jìn)入下行線”、“絕對(duì)停車”、“駛出tvm300控制區(qū)段”等信息。 為發(fā)揮乘務(wù)員責(zé)任感及駕駛技巧，法國(guó)鐵路采用了人控為主，設(shè)備起監(jiān)督作用的控制方式。出口速度檢查方式由于要在列車到達(dá)停車信號(hào)處(目標(biāo)速度為零)才檢查列車速度是否為零，如果列車速度不是零，設(shè)備才進(jìn)行制動(dòng)。由于制動(dòng)后列車要走行一段距離才能停車，因此停車信號(hào)后方要有一段安全防護(hù)區(qū)。（2）入口速度檢查控制方式日本新干線傳統(tǒng)atc系統(tǒng)采用這種方式，新干線采用速度分級(jí)，人口制動(dòng)，自動(dòng)緩解的控制方式。該方式要求列車在

15、閉塞分區(qū)人口處接收到目標(biāo)速度信號(hào)后立即以此速度進(jìn)行檢查，一旦列車超速，則進(jìn)行制動(dòng)使列車速度降低到目標(biāo)速度以下。新干線atc列車檢測(cè)采用了有絕緣音頻軌道電路。新干線atc車載設(shè)備與我國(guó)普通機(jī)車信號(hào)不同，它不向司機(jī)預(yù)告前方地面信號(hào)的燈光顯示而是給出列車所在區(qū)間列車的目標(biāo)速度。采用atc設(shè)備后，司機(jī)按照機(jī)車上的atc速度信號(hào)行車，普通自動(dòng)閉塞采用的地面信機(jī)就不設(shè)了。列車經(jīng)過的正線、到發(fā)線、咽喉區(qū)都發(fā)送相應(yīng)的速度信號(hào)。司機(jī)按照機(jī)車上的速度信號(hào)進(jìn)出車站。階梯控制入口速度檢查方式示意圖見圖7-1-6。圖7-1-6日本新干線傳統(tǒng)atc系統(tǒng)階梯控制入口速度檢查方式原理示意圖列車的允許速度為本區(qū)段的人口速度，即

16、上一區(qū)段的目標(biāo)速度。機(jī)車信號(hào)顯示器給出的是目標(biāo)速度，要求列車在區(qū)段的出口處必須保持或降低到此速度。如果司機(jī)按照機(jī)車顯示給出的目標(biāo)速度運(yùn)行，速度監(jiān)督設(shè)備不于預(yù)司機(jī)操作。當(dāng)列車速度超過規(guī)定的允許速度時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備則自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。日本新干線傳統(tǒng)atc系統(tǒng)階梯控制入口速度檢查方式原理示意圖見圖7-1-7 （a）新干線區(qū)間速度控制方式 （b）新干線進(jìn)站停車速度控制方式圖7-1-7日本新干線傳統(tǒng)atc系統(tǒng)階梯控制入口速度檢查方式原理示意圖這種方式在遇上前方停車信號(hào)時(shí)，列車在閉塞分區(qū)人口處立即制動(dòng)，對(duì)許多列車來說會(huì)過早地停車，為防止列車冒進(jìn)信號(hào)，atc系統(tǒng)除靠軌道電路連續(xù)傳送速度信號(hào)外還設(shè)有一些輔助信號(hào)，

17、日本新干線采用了停車信號(hào)前再裝p點(diǎn)的方式，軌道電路發(fā)送30信號(hào)，只在列車收到30信號(hào)且又經(jīng)過p點(diǎn)時(shí)車上才會(huì)形成停車信號(hào)。當(dāng)軌道電路發(fā)送30信號(hào)時(shí)，經(jīng)過p點(diǎn)后變?yōu)?1停車信號(hào)。在車站到發(fā)線停止標(biāo)志和警沖標(biāo)之間設(shè)有環(huán)線可以發(fā)送03停車信號(hào)，列車收到03信號(hào)后非常制動(dòng)。在新干線03區(qū)段內(nèi)又加裝了點(diǎn)式冒進(jìn)檢測(cè)裝置，當(dāng)列車冒進(jìn)后關(guān)閉全站信號(hào)，軌道電路發(fā)送02e信號(hào)使列車制動(dòng)以防止發(fā)生側(cè)面沖突重大事故。分級(jí)速度制動(dòng)方式存在以下主要問題： 制動(dòng)距離的確定。由于線路上運(yùn)行的各種列車制動(dòng)性能各異，為了確保安全，系統(tǒng)只能按制動(dòng)性能最差的列車性能來確定制動(dòng)距離，這對(duì)于制動(dòng)性能好的列車來說是個(gè)損失，影響進(jìn)步提高運(yùn)行密

18、度。 atp制動(dòng)控制只進(jìn)行制動(dòng)和緩解兩種操作，不調(diào)整制動(dòng)力大小，因此列車減速度變化大，旅行舒適度差。采用多段制動(dòng)方式時(shí)，每個(gè)閉塞分區(qū)都要考慮列車從人口速度降低到出口速度減速制動(dòng)距離，列車實(shí)際的減速過程要包括列車在信號(hào)設(shè)備動(dòng)作時(shí)間及制動(dòng)空走時(shí)間中走行的距離，此外還要在防護(hù)點(diǎn)之前留有一定安全距離。如果列車從200 kmh分三段降到速度0，則存在3個(gè)空走距離和3個(gè)安全距離。如果只用一次制動(dòng)的話，則只需要一個(gè)空走距離和一個(gè)安全距離。分段制動(dòng)方式增加了列車追蹤間隔。分段制動(dòng)方式和一次制動(dòng)方式示意圖見圖7-1-8圖7-1-8 分段制動(dòng)方式和一次制動(dòng)方式式示意圖3曲線控制方式（1）分級(jí)曲線控制方式法國(guó)tvm

19、430系統(tǒng)采用了這種方式，該方式要求每個(gè)閉塞分區(qū)人口速度(上一個(gè)閉塞分區(qū)的目標(biāo)速度)和出口速度(本閉塞分區(qū)目標(biāo)速度)用曲線連接起來，形成一段連續(xù)的控制曲線，曲線控制方式和階梯控制方式一樣，每一個(gè)閉塞分區(qū)只給定一個(gè)目標(biāo)速度?？刂魄€把閉塞分區(qū)允許速度的變化連續(xù)起來。地面設(shè)備傳送給車載設(shè)備的信息是下一個(gè)閉塞分區(qū)的速度、距離和線路條件數(shù)據(jù)，沒有提供至目標(biāo)點(diǎn)的全部數(shù)據(jù)，所以系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)是分級(jí)連續(xù)制動(dòng)模式曲線(即以分級(jí)小曲線的變換點(diǎn)連成的準(zhǔn)一次制動(dòng)模式曲線)。tvm430是tvm300的換代產(chǎn)品，地面采用um2000型軌道電路tvm430每一個(gè)閉塞分區(qū)給定一個(gè)目標(biāo)速度，但用曲線代替原來的階梯控制線。列

20、車速度超過限速曲線時(shí)，列控設(shè)備實(shí)施制動(dòng)。為防止冒進(jìn)信號(hào)發(fā)生追尾,仍設(shè)有保護(hù)區(qū)段。tvm430的允許速度不是固定為該區(qū)段的人口速度(上一區(qū)段的出口速度)，而是隨著列車的移動(dòng)而變化，在出口處達(dá)到目標(biāo)速度。因此超速制動(dòng)的時(shí)機(jī)要早一些，有利于縮短列車追蹤間隔。此外，tvm430還增加了下一個(gè)閉塞分區(qū)的速度預(yù)告，如果下一個(gè)閉塞分區(qū)要求減速則速度顯示閃動(dòng)，提醒司機(jī)注意。如果速度顯示穩(wěn)定則表示下一個(gè)閉塞分區(qū)不減速。法國(guó)tvm430速度曲線控制方式見圖7-1-9中曲線。圖7-1-9 法國(guó)tvm430曲線控制方式示意圖在曲線控制方式下，列車在一個(gè)閉塞分區(qū)中運(yùn)行時(shí),列控設(shè)備判定列車超速的目標(biāo)速度不再是一個(gè)常數(shù)，而

21、是隨著列車行駛不斷變化，即是距離的函數(shù)。因此列控設(shè)備除了需要接收目標(biāo)速度信息外，還要接收到閉塞分區(qū)長(zhǎng)度及換算坡度的信息。tvm430系統(tǒng)的軌道電路可以傳遞27 bit信息，其中目標(biāo)速度信息6bit，距離信息8bit，坡度信息4bit。 法國(guó)tgv區(qū)段允許雙線雙方向運(yùn)行，反向運(yùn)行按單線自動(dòng)閉塞方式處理。tgv區(qū)段每隔2530 km設(shè)有區(qū)間渡線，用于特殊情況下組織反方向運(yùn)行。圖7-1-10是渡線道岔反位時(shí)允許列車以低于160 kmh的速度進(jìn)入鄰線的速度控制方式。渡線區(qū)前方設(shè)絕對(duì)停車標(biāo)和絕對(duì)停車的點(diǎn)式環(huán)線。列車通過渡線后，如果前方區(qū)間空閑則列車可以提高速度運(yùn)行。圖7-1-10 列車越渡線時(shí)的列車控制

22、 法國(guó)tgv線與普通線連接處設(shè)有地面信號(hào)機(jī)和tgv標(biāo)志牌，過分界的速度為160kmh。圖7-1-11是列車由普通線進(jìn)入tgv的控車方式。圖7-1-11 列車越渡線時(shí)的速度控制圖7-1-12是列車由tgv線進(jìn)入普通線的控車方式 圖7-1-12 列車由tgv線到普通線時(shí)的速度控制 法國(guó)tvm列控系統(tǒng)與日本新干線atc系統(tǒng)比較有下面幾個(gè)特點(diǎn)： 采用電氣諧振式無絕緣軌道電路代替使用機(jī)械絕緣的軌道電路，既有利于無縫線路的敷設(shè)又有利于牽引電流平衡回流。 采用1726khz載頻，fsk或fm調(diào)制方式。用增大發(fā)送功率和提高接收端電平的方法改善抗干擾能力。 tvm300有18種tbf，可以有18種速度信號(hào)，實(shí)際

23、使用14種。tvm430使用了報(bào)文方式，共有21血，其中速度編碼為8位，共有256種速度信號(hào)。日本新干線采用雙頻組合方式，理論上可組成36種速度信號(hào)，實(shí)際上使用了8種。 法國(guó)采用“人控優(yōu)先”的控制原則。列車正常運(yùn)行由司機(jī)駕駛，只有在司機(jī)失誤并可能出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況下列控設(shè)備才強(qiáng)迫列車制動(dòng)。法國(guó)鐵路認(rèn)為這種人機(jī)關(guān)系有利于發(fā)揮司機(jī)的技術(shù)能力，加強(qiáng)其責(zé)任感。日本新干線atc系統(tǒng)采用“設(shè)備優(yōu)先”的控制原則。列車減速一般由設(shè)備完成，當(dāng)列車速度減到30 kmh以下需要在車站停車時(shí)才由司機(jī)操縱以保證列車停在正確位置。 法國(guó)列控設(shè)備制動(dòng)后，當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后只給出允許緩解的表示，由司機(jī)進(jìn)行緩解操作。日本新干

24、線atc當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后自動(dòng)緩解，這種方式要求列車制動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)多次制動(dòng)后制動(dòng)力不衰竭。 法國(guó)tgv線站間距長(zhǎng)，每隔2530km設(shè)置了區(qū)間渡線。法國(guó)列控系統(tǒng)具有完善的區(qū)間渡線安全防護(hù)功能，在特殊情況下允許列車像單線自動(dòng)閉塞那樣組織反向行車。 法國(guó)tgv列控系統(tǒng)利用軌道內(nèi)敷設(shè)的環(huán)線發(fā)送點(diǎn)式信號(hào)。tvm300系統(tǒng)采用模擬環(huán)線信號(hào)共有14個(gè)點(diǎn)式信息。tvm430系統(tǒng)采用psk(相移鍵控)數(shù)字環(huán)線信號(hào)。日本新干線點(diǎn)式信號(hào)為變頻方式，信息量較少。 法國(guó)高速鐵路采用“人控優(yōu)先”的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)采用雙重冗余方式，比日本新干線的三重冗余所用設(shè)備少，造價(jià)也較低。（2）速度-距離模式曲線控制方式速度-距離模

25、式曲線控制實(shí)現(xiàn)了次制動(dòng)方式，atc系統(tǒng)的車載設(shè)備為智能型設(shè)備，它根據(jù)目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路條件、列車性能生成的目標(biāo)-距離模式曲線進(jìn)行連續(xù)制動(dòng)，縮短了運(yùn)行間隔，提高了運(yùn)輸效率，增加了旅行舒適度。為了實(shí)現(xiàn)這一方式，地面設(shè)備必須向列車發(fā)送前方列車的位置、限速條件等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以及線路條件等固定數(shù)據(jù)，數(shù)字atc的地面設(shè)備以數(shù)據(jù)編碼向列車傳送信息，信息量明顯增加，可靠性高。德國(guó)lzb系統(tǒng)和日本數(shù)字atc系統(tǒng)采用這種控制方式，速度-距離模式曲線控制不再對(duì)每一個(gè)閉塞分區(qū)規(guī)定一個(gè)目標(biāo)速度，而是向列車傳送目標(biāo)速度、列車距目標(biāo)的距離(和tvm430不一樣，它可以包括多個(gè)閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度)的信息。列車實(shí)行一次制動(dòng)控制

26、方式。列車追蹤間隔可以根據(jù)列車制動(dòng)性能、車速、線路條件調(diào)整，可以提高混跑線路的通過能力。這種方式稱為目標(biāo)速度目標(biāo)距離方式(distance to go)，是一種更理想的運(yùn)行控制模式。德國(guó)連續(xù)式列車自動(dòng)控制系統(tǒng)lzb是由軌旁設(shè)備lzb l72和車載設(shè)備lzb 80構(gòu)成。所有固定數(shù)據(jù)如線路地理參數(shù)、局部的固定限速等都貯存在lzb中心。聯(lián)鎖系統(tǒng)向控制中心傳送信息顯示、道岔設(shè)置及其他數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)范圍內(nèi)的列車也向控制中心傳送它們的特殊數(shù)據(jù)，如列車長(zhǎng)度、列車位置、實(shí)際速度等等。區(qū)間列車占用情況檢查是通過區(qū)間軌道電路或計(jì)軸設(shè)備等完成的。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，控制中心確定每列列車的最大標(biāo)稱速度)指揮列車運(yùn)行，德國(guó)

27、lzb系統(tǒng)列車速度距離方式示意圖見圖7-1-13。圖7-1-13德國(guó)lzb列車速度-目標(biāo)距離曲線控制方式示意圖 在lzb系統(tǒng)中，地面和車上的信息是通過感應(yīng)環(huán)線相互傳送的。每個(gè)lzb地面控制中心最長(zhǎng)可以控制127 km的環(huán)線，每個(gè)短回線發(fā)送接收單元的環(huán)線長(zhǎng)度為左右各300 m，環(huán)線，每100m交叉換位一次，以對(duì)電氣進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也用于確定列車的實(shí)際位置。 地面設(shè)備由控制中心和環(huán)線系統(tǒng)構(gòu)成?？刂浦行呐c調(diào)度中心、微機(jī)聯(lián)鎖、相鄰控制中心交換數(shù)據(jù)，并通過環(huán)線和列車交換數(shù)據(jù)，控制每一列車運(yùn)行。lzb地面設(shè)備配置如圖7-1-14所示。圖7-1-14 lzb系統(tǒng)地面設(shè)備框圖 日本新干線atc系統(tǒng)已投入使用30

28、多年，系統(tǒng)基本控制方式幾乎沒有變化。近年來為進(jìn)一步提高高速列車速度和行車密度，采用最新計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)行的atc系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了車-地通信數(shù)據(jù)，到1993年3月，山陽新干線(新神戶至博多)全線都更換成為這種新的數(shù)字atc系統(tǒng)。其制動(dòng)曲線如圖7-1-15所示。圖7-1-15日本新干線數(shù)字atc曲線控制方式示意圖 根據(jù)增加的數(shù)據(jù)和車上線路數(shù)據(jù)結(jié)合起來，列車就可以知道自己現(xiàn)在處于什么位置、據(jù)前方停車點(diǎn)(或限速點(diǎn))還有多少距離，列車根據(jù)這些數(shù)據(jù)，結(jié)合本身的牽引及制動(dòng)性能，計(jì)算出最高允許速度，控制列車在允許速度以下運(yùn)行。這種方式只是再增加數(shù)字信息發(fā)送設(shè)備，地面接收設(shè)備和原有車上設(shè)備可保持不

29、變，新的車上設(shè)備可以接收數(shù)字信息，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。 日本數(shù)字atc系統(tǒng)采用這種方式有以下優(yōu)點(diǎn)： 由于根據(jù)數(shù)字信息可以知道距停車點(diǎn)的距離，所以，可以實(shí)現(xiàn)車上智能化，不同性能的列車可以根據(jù)自己的制動(dòng)性能進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同速度、不同性能的列車混跑； 列車能夠?qū)崿F(xiàn)一次模式曲線制動(dòng)控制，常用制動(dòng)分為最大常用制動(dòng)和一般常用制動(dòng)，提高了乘坐舒適度，縮短運(yùn)行間隔。4點(diǎn)式列控atp系統(tǒng)技術(shù)原理點(diǎn)式列控系統(tǒng)從原理上可實(shí)現(xiàn)階梯控制和曲線控制，這里只介紹速度曲線控制類型。點(diǎn)式列控系統(tǒng)造價(jià)低、維修工作少。瑞典鐵路采用的列車速度控制系統(tǒng)是abb公司生產(chǎn)的點(diǎn)式列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)營(yíng)要求形成ebicab700、800和90

30、0系列。ebicab900系統(tǒng)是適用于高速鐵路的atp系統(tǒng)。它可以監(jiān)督列車運(yùn)行情況和司機(jī)的操作，向司機(jī)提供有關(guān)的信號(hào)信息，幫助司機(jī)以最安全、最有 效的方式駕駛列車。 ebicab900系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)速度監(jiān)督采用模式曲線方式。系統(tǒng)考慮距離、速度、制動(dòng)能力和坡道參數(shù)，通過計(jì)算在距離速度坐標(biāo)平面得到一組檢查曲線，該組曲線匯集到給定的目標(biāo)點(diǎn)上。目標(biāo)速度監(jiān)督方式如圖7-1-16所示。圖7-1-16 瑞典ebicab9000列車目標(biāo)速度監(jiān)督方式 從圖7-1-13可以看出檢查曲線組把速度距離平面分成若干個(gè)區(qū)域，記為af。 a區(qū)在通過應(yīng)答器開始，在顯示器上顯示目標(biāo)速度并鳴笛05 s。 b區(qū)在atp制動(dòng)曲線之前8

31、s開始，進(jìn)入此區(qū)顯示器閃光(120次min)并鳴笛。 c區(qū)在atp制動(dòng)前3 s開始，如果司機(jī)仍未制動(dòng)則鳴笛2次。 d區(qū)在atp制動(dòng)曲線處開始，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)，“atp制動(dòng)”燈點(diǎn)亮。 e區(qū)在常用全制動(dòng)曲線處開始，在此區(qū)將進(jìn)行最大常用制動(dòng)。 f區(qū)在緊急制動(dòng)曲線處開始，在此區(qū)將進(jìn)行緊急制動(dòng)。這種制式不需要像人口階梯控制那樣要在停車信號(hào)前設(shè)置p點(diǎn)，也可以不設(shè)置出口階梯控制所必需的保護(hù)區(qū)段。 點(diǎn)式系統(tǒng)的主要弱點(diǎn)是信號(hào)追蹤性不佳。它只能在指定的信號(hào)點(diǎn)接收信息，如果列車經(jīng)過某信號(hào)點(diǎn)之后，先行列車位置移動(dòng)，地面信號(hào)發(fā)生了變化，車上控制系統(tǒng)不能立即知道，而必須等列車到達(dá)下一個(gè)信號(hào)點(diǎn)才能接收到。因此，點(diǎn)式列控系

32、統(tǒng)限制了列車追蹤間隔的進(jìn)一步減少。5優(yōu)先控制方式（1）設(shè)備優(yōu)先控制方式設(shè)備優(yōu)先的列控atp系統(tǒng)在列車速度高于目標(biāo)速度后立即進(jìn)行制動(dòng)控制，當(dāng)列車速度低于目標(biāo)速度后自動(dòng)緩解，不必司機(jī)參子。其優(yōu)點(diǎn)是能最大限度減輕司機(jī)負(fù)擔(dān)，有利于縮短列車追蹤間隔。這種控制方式對(duì)設(shè)備本身的自動(dòng)化程度及列車的制動(dòng)緩解性能要求較高。（2）人控優(yōu)先方式 人控優(yōu)先的方式只有在列車速度超過安全運(yùn)行所允許的速度，設(shè)備才進(jìn)行懲罰性的強(qiáng)迫制動(dòng)。列車正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備不干預(yù)司機(jī)操作。人控優(yōu)先的系統(tǒng)有助于加強(qiáng)司機(jī)的責(zé)任感，發(fā)揮其駕駛技巧。三秦沈客運(yùn)專線列控atp系統(tǒng)實(shí)例 秦沈客運(yùn)專線引進(jìn)了法國(guó)的ut系統(tǒng)。法國(guó)高速鐵路tgv區(qū)段均采用帶速度監(jiān)督

33、的tvm 300型或tvm430型機(jī)車信號(hào)，地面信息傳輸采用um系列無絕緣軌道電路。簡(jiǎn)稱ut系統(tǒng)。機(jī)車信號(hào)帶有列車速度監(jiān)督是法國(guó)ut系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)，它是保證行車安全、防止列車超速運(yùn)行的有效手段。ut系統(tǒng)對(duì)速度的控制是采用分段(每個(gè)軌道區(qū)段)制動(dòng)的列控模式，司機(jī)按照每一個(gè)軌道電路地面信息給出的速度值運(yùn)行時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備將不干預(yù)司機(jī)正常操作，當(dāng)司機(jī)違章操作或列車速度超過規(guī)定的允許速度時(shí)，速度監(jiān)督設(shè)備就將自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。 法國(guó)第三條北方線高速鐵路，列車運(yùn)行速度已達(dá)320kmh，為此法國(guó)有關(guān)公司對(duì)原由模擬電路構(gòu)成的ut系統(tǒng)進(jìn)行了全數(shù)字化的改造，現(xiàn)已投入使用的有tvm400系列產(chǎn)品，其中tvm430系統(tǒng)是

34、我國(guó)最熟悉的。tvm400系列采用了數(shù)字電路技術(shù)使設(shè)備結(jié)構(gòu)小型化、模塊化，采用數(shù)字通信技術(shù)使車地間的信息傳輸數(shù)字編碼化，從而使車地間的信息傳輸量有較大增加，這些信息除原有用于列車間隔的速度等級(jí)外，還可滿足線路坡道、距離等不同線路數(shù)據(jù)的要求，因此其速度監(jiān)督由過去的階梯控制方式改為分級(jí)連續(xù)模式曲線控制方式，原tvm300系統(tǒng)的保護(hù)區(qū)段可以取消，其線路通過能力有所提高，同時(shí)，其控制曲線已接近連續(xù)控制模式。由于tvm430仍然是按速度等級(jí)分段制動(dòng)，其列車追蹤間隔主要與閉塞分區(qū)的劃分和車速有關(guān)，而一般閉塞分區(qū)長(zhǎng)度的確定是以線路上最壞性能的列車為依據(jù)，因此它一般適用于像法國(guó)高速線路上運(yùn)行的列車性能基本一致

35、的情況，而對(duì)于實(shí)行列車性能差別較大的高中速混合運(yùn)行的線路，采用這種模式能力是要受到較大影響的。 tvm430系統(tǒng)通常與sei列控聯(lián)鎖一體化地面系統(tǒng)配套應(yīng)用，在法國(guó)地中海線、海峽-倫敦線，我國(guó)的秦沈客運(yùn)專線采用了此系統(tǒng)。 1seitvm430系統(tǒng)主要功能 (1)sei為tvm430系統(tǒng)的車站區(qū)間一體化設(shè)備，即區(qū)間地面設(shè)備與車站聯(lián)鎖集成為一體化。sei可根據(jù)列車運(yùn)行的位置，前后列車之間的運(yùn)行間隔、固定限速和臨時(shí)限速等條件，產(chǎn)生列控車載系統(tǒng)所需要的全部地面信息，包括列車的目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路的長(zhǎng)度和坡度等，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)設(shè)置和向車載設(shè)備提供全區(qū)間限速和臨時(shí)限速功能，并將這些信息通過軌道電路發(fā)送給車載設(shè)

36、備。 (2)tvm430系統(tǒng)車載設(shè)備接收地面?zhèn)鬏攣淼男畔?，根?jù)預(yù)先輸入的列車參數(shù)(牽引總重、牽引輛數(shù)、制動(dòng)率、列車換長(zhǎng)等)實(shí)時(shí)計(jì)算列車當(dāng)前運(yùn)行的允許速度，生成分級(jí)連續(xù)速度一距離控制曲線，同時(shí)列控車載設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)列車當(dāng)前運(yùn)行速度，司機(jī)可根據(jù)顯示器上的允許速度、目標(biāo)距離和實(shí)際速度駕駛列車運(yùn)行。當(dāng)列車的實(shí)際速度超過允許速度，列控車載設(shè)備自動(dòng)控制制動(dòng)裝置，使列車制動(dòng)減速，保證列車在停車點(diǎn)前停車，或在限速點(diǎn)前速度降低到限速值以下。與列車牽引和制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車減速的自動(dòng)控制和緩解的人工控制， 2sei系統(tǒng)設(shè)備 (1)sei系統(tǒng)主要特點(diǎn) 軌道電路數(shù)字化。sei系統(tǒng)采用um2000軌道電路，實(shí)現(xiàn)了27

37、ht數(shù)字編碼，可以滿足基于軌道電路進(jìn)行大量安全信息連續(xù)傳輸?shù)囊蟆?列控聯(lián)鎖一體化。sei設(shè)備將車站聯(lián)鎖設(shè)備與區(qū)間的列控設(shè)備合二為一，列控、聯(lián)鎖接口由內(nèi)部通信實(shí)現(xiàn)，二者結(jié)合緊密，信息傳輸延遲小，提高了系統(tǒng)設(shè)備的可用性和可靠性，符合信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展方向。 站內(nèi)、區(qū)間軌道電路同一制式。sei系統(tǒng)站內(nèi)及區(qū)間均采用um2000軌道電路，即站內(nèi)、區(qū)間一體化，真正實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)列控信息無盲區(qū)，且易于實(shí)現(xiàn)站內(nèi)發(fā)送、接收設(shè)備的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)反方向追蹤運(yùn)行。 建立基于光纖安全信息傳輸?shù)牧锌刂行?，?shí)現(xiàn)設(shè)備集中控制。sei設(shè)備引入列控中心概念，中心計(jì)算機(jī)完成包含軌道電路、點(diǎn)式環(huán)線等列控地面設(shè)備的集中控制、信息編碼和列車占用檢查

38、等功能。車站與車站、車站與區(qū)間中繼站之間的安全信息交換通過設(shè)于線路兩側(cè)的光纜中獨(dú)立光芯方式傳輸。 (2)sei系統(tǒng)結(jié)構(gòu) sei系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7-1-17所示。圖7-1-17 sei系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 (3)um2000軌道電路特性 um2000軌道電路共傳遞27幀t連續(xù)信息，其中有效信息21bit，實(shí)際使用19bit。 3tvm430系統(tǒng)車載設(shè)備 tvm430系統(tǒng)車載設(shè)備是實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)追蹤和超速防護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，除接收地面軌道電路發(fā)送的連續(xù)數(shù)字編碼信息外，還可與數(shù)字點(diǎn)式環(huán)線bsp和模擬點(diǎn)式環(huán)線embo結(jié)合，獲取地面點(diǎn)式信息。 (1)tvm430系統(tǒng)車載設(shè)備的結(jié)構(gòu) tvm430系統(tǒng)車載設(shè)備由atc處理單

39、元、人機(jī)接口單元及顯示dmi、連續(xù)信息接收天線和點(diǎn)式信息接收天線等組成，以該系統(tǒng)在我國(guó)秦沈線應(yīng)用為例，車載設(shè)備之間的關(guān)系如圖7-1-18所示。tvm430設(shè)備是控制機(jī)車安全運(yùn)行的超速防護(hù)設(shè)備，根據(jù)中國(guó)機(jī)車特性，采用“人控為主，設(shè)備控制為輔”的控制方式，即只有司機(jī)駕駛超速時(shí)，設(shè)備才開始動(dòng)作，采用常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)方式使車速降至監(jiān)督曲線以下。按照我國(guó)機(jī)車運(yùn)用實(shí)際情況，tvm430系統(tǒng)還要與列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置和機(jī)車信號(hào)設(shè)備接口。圖7-1-18 tvm430系統(tǒng)車載沒備結(jié)構(gòu) tvm430超防處理單元為二乘二取二的安全計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，測(cè)速單元為三取二結(jié)構(gòu)，整個(gè)tvm430形成兩大a、b處理鏈，實(shí)現(xiàn)了高可靠

40、性、高安全性控制結(jié)構(gòu)。tvm430系統(tǒng)采用數(shù)字通信技術(shù)使車地間的信息傳輸量有較大增加，傳輸?shù)男畔⒏煽俊⒏踩?，這些信息除原有用于列車間隔的速度等級(jí)外，還可滿足線路坡道、距離等不同線路數(shù)據(jù)的要求，因此其速度監(jiān)督由tvm300的階梯控制方式改為分級(jí)連續(xù)模式曲線控制方式(見圖7-1-9)。 (2)tvm430系統(tǒng)主要特點(diǎn) 接收和處理地面有關(guān)列控的多種信息(目標(biāo)距離、線路坡度、線路允許速度及目標(biāo)速度等)，結(jié)合列車的性能(制動(dòng)、車長(zhǎng)、車重等)進(jìn)行綜合計(jì)算，構(gòu)成目標(biāo)-距離的速度控制模式。 列車實(shí)施常用制動(dòng)后不能自動(dòng)緩解，只有在列車速度低于允許速度后，司機(jī)根據(jù)線路情況，在保證行車安全條件下，可人工進(jìn)行緩解

41、。列車執(zhí)行緊急制動(dòng)時(shí)，必須在停車后，方可緩解。 車載測(cè)速單元測(cè)量和計(jì)算列車走行速度和列車位置，測(cè)速精度小于或等于2，測(cè)距精度小于或等于1； 車載的人機(jī)接口dmi設(shè)備如圖7-1-19所示。圖7-1-19 dmi設(shè)備可輸人列車的制動(dòng)性能、長(zhǎng)度、重量等參數(shù)。 可顯示列車實(shí)際速度、允許速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離。 緩解等按鈕。 超速、制動(dòng)、緩解、故障等表示。 維護(hù)、檢測(cè)、機(jī)車工況等顯示。第二節(jié)ctcs2列控系統(tǒng)原理一 ctcs概述ctcs是chinese train control system的縮寫，即中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，它以分級(jí)的形式滿足不同線路運(yùn)輸需求，在不干擾機(jī)車乘務(wù)員正常駕駛的前提下有效地保

42、證列車運(yùn)行的安全。ctcs包括鐵路運(yùn)輸管理層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、地面設(shè)備層和車載設(shè)備層。運(yùn)輸管理層是行車指揮中心，其通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的控制；網(wǎng)絡(luò)傳輸層以無線和有線的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。地面設(shè)備層包括列控中心、點(diǎn)式設(shè)備、軌道電路等；車載設(shè)備層包括車載安全計(jì)算機(jī)、連續(xù)信息接收模塊、點(diǎn)式信息接收模塊、無線通信模塊等。 ctcs具有的基本功能： 1系統(tǒng)按照故障-安全原則、采用冗余結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在任何情況下防止列車無行車許可證運(yùn)行c 2防止列車超速運(yùn)行，包括列車超過進(jìn)路允許速度、線路結(jié)構(gòu)規(guī)定的速度、機(jī)車車輛構(gòu)造速度、臨時(shí)限速和緊急限速、鐵路有關(guān)運(yùn)行設(shè)備的限速；能夠以字符、數(shù)字及圖形等方式顯示列車

43、運(yùn)行速度、允許速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離；能夠?qū)崟r(shí)給出列車超速、制動(dòng)、允許緩解等表示以及設(shè)備故障狀態(tài)的報(bào)警。 3防止列車溜逸。 針對(duì)中國(guó)鐵路不同的線路、不同的傳輸信息方式和閉塞技術(shù)，ctcs劃分為5個(gè)等級(jí)，依次為ctcs0ctcs4級(jí)，以滿足不同線路速度需求。ctcs0級(jí)為既有線的現(xiàn)狀，即由目前使用的通用式機(jī)車信號(hào)和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成。 ctcs1級(jí)為面向160kmh以下的區(qū)段，由主體機(jī)車信號(hào)和加強(qiáng)型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成。它需在既有沒備的基礎(chǔ)上強(qiáng)化改造，達(dá)到機(jī)車信號(hào)主體化的要求，增加點(diǎn)式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行安全監(jiān)控。 ctcs2級(jí)為面向提速干線和高速新線，采用車地一體化設(shè)計(jì)，基于軌道電路傳輸信息

44、的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。適用于各種限速區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號(hào)機(jī)，機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車。 ctcs3級(jí)為面向提速干線、高速新線或特殊線路，基于無線傳輸信息并采用軌道電路等方式檢查列車占用的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。適用于各種限速區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號(hào)機(jī)，機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車。 ctcs4級(jí)為面向高速新線或特殊線路，基于無線傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。地面不設(shè)通過信號(hào)機(jī)，機(jī)車乘務(wù)員憑車載信號(hào)行車。列車定位和完整性檢查由無線閉塞中心和車載驗(yàn)證系統(tǒng)共同完成。二ctcs2系統(tǒng)技術(shù)原理1ctcs2系統(tǒng)的組成200kmh線路區(qū)段ctcs系統(tǒng)建設(shè)要達(dá)到ctcs2級(jí)。200km/h線路分為既有線提速200km/

45、h區(qū)段和客運(yùn)專線200km/h區(qū)段，要求200km/h動(dòng)車組列車能下線運(yùn)行在ctcs1和ctcs0線路區(qū)段。ctcs2列控技術(shù)條件見表7-2-1表7-2-1ctc2列控技術(shù)條件ctc級(jí)別地 面 設(shè) 備車 載 設(shè) 備閉 塞 方 式設(shè) 備 名 稱作 用設(shè) 備 名 稱作 用ctcs2基于軌道電路的固定閉塞軌道電路列車占用檢測(cè)和列車完整性查、連續(xù)向列車傳送控制信息連續(xù)信息接收模塊完成軌道電路信息的接收與理點(diǎn)式信息設(shè) 備用于向車載設(shè)備傳輸定位信息、 進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速和停車信等點(diǎn)式信息接收模塊測(cè)速模塊完成點(diǎn)式信息的接收與處理實(shí)時(shí)檢測(cè)列車運(yùn)行速度并計(jì)算走行距離ctcs2列控是基于點(diǎn)式應(yīng)答器、軌道電路

46、傳輸列車運(yùn)行控制信息的點(diǎn)連式系統(tǒng)。ctcs2系統(tǒng)設(shè)備組成見圖7-2-1。圖7-2-1 ctcs2級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖地面設(shè)備由軌道電路、車站電碼化傳輸連續(xù)列控信息，由點(diǎn)式應(yīng)答器、車站列控中心傳輸點(diǎn)式列控信息。動(dòng)車組車載設(shè)備根據(jù)地面設(shè)備提供的信號(hào)動(dòng)態(tài)信息、線路靜態(tài)參數(shù)、臨時(shí)限速信息及有關(guān)動(dòng)車組數(shù)據(jù)，生成控制速度和目標(biāo)距離模式曲線，控制列車運(yùn)行。同時(shí)，記錄單元對(duì)列控系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)及操作狀態(tài)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)記錄。 車載設(shè)備由車載安全計(jì)算機(jī)、軌道信息接收單元(stm)、應(yīng)答器信息接收單元(btm)、制動(dòng)接口單元、記錄單元、人機(jī)界面(dmi)、速度傳感器、btm天線、stm天線等組成。 地面設(shè)備由車站列控中心，地

47、面電子單元(leu)、點(diǎn)式應(yīng)答器、zpw2000a(um)系列軌道電路、車站閉環(huán)電碼化、車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖等組成。2ctcs2車站列控中心系統(tǒng)技術(shù)原理（1）ctcs2列控中心系統(tǒng)的組成車站列控中心設(shè)置于車站信號(hào)樓，是ctcs2地面設(shè)備的核心。以zpw2000系列軌道電路、應(yīng)答器配合安全可靠的車載設(shè)備，構(gòu)成點(diǎn)-連式的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，成為目前鐵路列控主要制式進(jìn)行建設(shè)和應(yīng)用。圖7-2-2是ctcs2車站列控中心系統(tǒng)組成框圖。p口：調(diào)度命令、臨時(shí)限速 接收；tdcs或ctc調(diào)度中心執(zhí)行情況信息反饋q口：聯(lián)鎖信息接收；進(jìn)站信號(hào)機(jī)控制輸出車務(wù)終端tdcs或ctc車站分機(jī)r口：微機(jī)監(jiān)測(cè)信息s口：leu控制（2

48、套）p 功能仿真測(cè)試端口車站列控中心計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖上位機(jī)q s進(jìn)站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈接近區(qū)段發(fā)碼leu車載atpbtm stmr微機(jī)監(jiān)測(cè)應(yīng)答器圖7-2-2 ctcs2列控中心系統(tǒng)組成框圖車站列控中心分別與車站信號(hào)聯(lián)鎖、ctc或fdcs、微機(jī)監(jiān)測(cè)、地面電子單元(leu)等設(shè)備進(jìn)行信息交換，獲得行車命令、列車進(jìn)路、列車運(yùn)行狀況和設(shè)備狀態(tài)，通過安全邏輯運(yùn)算，產(chǎn)生控車命令，通過有源應(yīng)答器及軌道電路傳送給列車，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行列車的控制（2）tdcs或ctc行車指揮設(shè)備 ctcs2級(jí)適應(yīng)于裝備tdcs或ctc行車指揮設(shè)備的線路。 車站列控中心與ctc或tdcs實(shí)現(xiàn)信息交換，按統(tǒng)一時(shí)鐘進(jìn)行系統(tǒng)管理和控制?？梢垣@得調(diào)度命令，

49、包括接發(fā)車信息、臨時(shí)限速信息(起點(diǎn)里程、長(zhǎng)度、速度、車次、起止時(shí)間等)、運(yùn)行方向信息等，傳送給車載沒備。 在ctc或tdcs的車站車務(wù)終端上設(shè)有特定的列控中心人機(jī)界面，采用統(tǒng)一的格式，包括輸入、確認(rèn)、顯示方式等。ctc或tdcs的車站分機(jī)與車站列控中心由通信接口設(shè)備連接，且接口及通道有冗余配置。 臨時(shí)限速調(diào)度命令，在調(diào)度中心以表格形式體現(xiàn)(包括界面、輸入、回執(zhí))，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)往tdcs或ctc車站分機(jī)，并在車站車務(wù)終端以與調(diào)度中心基本相同的形式顯示。由車站分機(jī)將臨時(shí)限速傳至車站列控中心，適時(shí)發(fā)往通過列車。（3）車站信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備 ctcs2級(jí)適應(yīng)于裝備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的車站：， ctcs2由列控中

50、心接收聯(lián)鎖設(shè)備提供的車站進(jìn)路和相關(guān)信息，包括接車進(jìn)路、發(fā)車進(jìn)路、通過進(jìn)路、運(yùn)行方向、股道號(hào)等。在辦理通過進(jìn)路且離去區(qū)段有臨時(shí)限速時(shí)，ctcs2車站列控中心根據(jù)牽引計(jì)算及動(dòng)車組制動(dòng)需要，輸出進(jìn)站或進(jìn)路信號(hào)機(jī)點(diǎn)黃燈，對(duì)應(yīng)接近區(qū)段軌道電路發(fā)黃碼控制條件，由聯(lián)鎖系統(tǒng)完成聯(lián)鎖、控制及驅(qū)動(dòng)。 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與車站列控中心采用計(jì)算機(jī)通信接口設(shè)備連接，通信接口及通道有冗余配置。（4）車站微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)車站列控中心與車站微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口，向車站微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳送列控中心的相關(guān)監(jiān)測(cè)信息，包括應(yīng)答器的監(jiān)測(cè)、通道監(jiān)測(cè)、值班員操作過程實(shí)時(shí)記錄等相關(guān)信息。（5）地面電子單元（leu）leu接收車站列控中心實(shí)際報(bào)文，并實(shí)時(shí)向有源應(yīng)

51、答器傳送。leu應(yīng)具有自檢測(cè)、監(jiān)測(cè)與有源應(yīng)答器間通信狀態(tài)等功能，應(yīng)將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給車站列控中心。（6）應(yīng)答器 應(yīng)答器依據(jù)在系統(tǒng)中的作用，其安裝的位置不同，分別設(shè)在進(jìn)站口、出站口及區(qū)間。圖7-2-3為應(yīng)答器布置示意圖圖7-2-3 應(yīng)答器布置示意圖進(jìn)站信號(hào)機(jī)處設(shè)置有源應(yīng)答器，以提供接車進(jìn)路參數(shù)及臨時(shí)限速信息。接車進(jìn)路建立后，進(jìn)站應(yīng)答器發(fā)送相應(yīng)的接車進(jìn)路信息，具有直股發(fā)車進(jìn)路的股道，同時(shí)提供直股發(fā)車進(jìn)路及前方一定距離內(nèi)的線路參數(shù)和臨時(shí)限速信息。各有源應(yīng)答器具有缺省報(bào)文，缺省值按照該進(jìn)站口所有接車進(jìn)路范圍內(nèi)的最低道岔限速和最短進(jìn)路長(zhǎng)度等最不利條件設(shè)置。當(dāng)列車通過車站時(shí)，進(jìn)站信號(hào)機(jī)處的應(yīng)答器提供發(fā)車

52、進(jìn)路及前方一定距離(離去區(qū)段)內(nèi)的線路參數(shù)和臨時(shí)限速信息。其中還包括該進(jìn)站口所有接車進(jìn)路范圍內(nèi)的最低道岔限速和最短進(jìn)路長(zhǎng)度等最不利條件設(shè)置。車站出站口處設(shè)置無源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器。無源應(yīng)答器提供前方一定距離內(nèi)的線路參數(shù)等信息；有源應(yīng)答器提供前方一定距離內(nèi)的臨時(shí)限速等信息。出站信號(hào)機(jī)處（含股道）原則上不設(shè)置應(yīng)答器。 區(qū)間間隔35km成對(duì)設(shè)置的應(yīng)答器分別提供列車運(yùn)行前方（正向或反向）定距離內(nèi)的線路參數(shù)及定位信息，車載設(shè)備可通過成對(duì)的應(yīng)答器識(shí)別運(yùn)行方向。除進(jìn)出站口外，區(qū)間可不設(shè)置專用于反向運(yùn)行的應(yīng)答器。根據(jù)需要可設(shè)置特殊用途的無源應(yīng)答器(如ctcs級(jí)間轉(zhuǎn)換等)。應(yīng)答器的正線線路參數(shù)交叉覆蓋，實(shí)現(xiàn)信息

53、冗余。（7）車站電碼化ctcs2級(jí)區(qū)段，atp車載設(shè)備的鎖頻功能通過應(yīng)答器信息實(shí)現(xiàn)，若應(yīng)答器信息丟失，由機(jī)車乘務(wù)員按現(xiàn)行規(guī)則手動(dòng)切換軌道電路載頻。車站正線電碼化，接車進(jìn)路和發(fā)車進(jìn)路應(yīng)采用不同的載頻（以下行正線正方向?yàn)槔?，若接車進(jìn)路為1700hz，則發(fā)車進(jìn)路應(yīng)為2300hz）；進(jìn)站信號(hào)機(jī)前方軌道電路和接車進(jìn)路電碼化采用不同的載頻。3ctcs2列控系統(tǒng)的車-地通信技術(shù)原理 各國(guó)列控系統(tǒng)車-地通信的技術(shù)手段有：軌道電路、軌道環(huán)線、漏泄電纜、應(yīng)答器和無線通信等。 ctcs2列控系統(tǒng)的車-地通信方式采用兩種：點(diǎn)式應(yīng)答器，軌道電路（1）點(diǎn)式應(yīng)答器技術(shù)原理點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備用于為機(jī)車信號(hào)提供下列信息：改變列車

54、運(yùn)行方向；列車速度監(jiān)控；進(jìn)出zpw-2000a（um）區(qū)域發(fā)送開、斷tvm300信息。另外,點(diǎn)式設(shè)備還產(chǎn)生對(duì)點(diǎn)式環(huán)線完整與否的檢查信息。點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備有3種類型： df型，發(fā)監(jiān)控碼和轉(zhuǎn)線碼，用于進(jìn)站處。如df1-df4。 sk型，發(fā)臨控碼，用于站內(nèi)股道。如skl-sk4。 dk型，發(fā)轉(zhuǎn)線碼和切斷碼，用于進(jìn)、出zpw-2000a（um）區(qū)段。如dk1、dk2。點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的使用原理見圖7-2-4。圖7-2-4點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的使用原理點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的標(biāo)志設(shè)于點(diǎn)式環(huán)線外軌中間位置。df型或sk型為三角形(黃色)，dk型為梭形。點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的標(biāo)志見圖7-2-5。圖7-2-5點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)

55、備的標(biāo)志 點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的原理框圖見圖7-2-6。embo 點(diǎn)式發(fā)送器；tadbp 點(diǎn)式匹配盒。圖7-2-6點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的原理框圖 根據(jù)點(diǎn)式信息發(fā)送設(shè)備的安裝位置，使用相應(yīng)的點(diǎn)式發(fā)送器。圖7-2-6中編碼接點(diǎn)為進(jìn)站或出站信號(hào)開放繼電器接點(diǎn)和方向繼電器接點(diǎn)，經(jīng)編碼接點(diǎn)可接通發(fā)送器embo中監(jiān)控、轉(zhuǎn)線、開、斷等頻率信號(hào)，經(jīng)放大，通過電纜進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的匹配單元tadbp，提供環(huán)線上2 a的點(diǎn)式信號(hào)，供機(jī)車信號(hào)接收。 點(diǎn)式應(yīng)答器有5種單頻信息，頻率意義為： 3571hz監(jiān)控頻率 4030kmh（客車速度/貨車速度。） 3430hz接通下行線 3290hz接通上行線 3008hz切斷車載設(shè)備進(jìn)入非zpw-2000a（um）區(qū)段 2445hz檢查點(diǎn)式設(shè)備 進(jìn)站紅燈