第一章 列車運行控制系統(tǒng)概述

1、第一章第一章 列車運行控制系統(tǒng)概述列車運行控制系統(tǒng)概述1、是什么？（課程介紹） 專業(yè)核心課程，列車運行的神經(jīng)系統(tǒng)。 這門課程是鐵道通信信號專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，對學(xué)生未來從事鐵道通信信號設(shè)備維修、施工、設(shè)備器材檢修和制造等崗位工作具有重要意義。 通過講授、討論、演示、實作，使學(xué)生能熟悉鐵路機車信號、LKJ、CTCS列控車載和地面設(shè)備的組成、技術(shù)參數(shù)，理解機車信號、LKJ、CTCS列控車載和地面設(shè)備的基本原理、技術(shù)指標(biāo)，熟練掌握列車運行控制系統(tǒng)施工、維護、檢測、數(shù)據(jù)下載與分析等關(guān)鍵技術(shù)。 前導(dǎo)課程包括：區(qū)間信號自動控制、電路基礎(chǔ)、信號基礎(chǔ)等。 2、學(xué)什么？（課程內(nèi)容） 什么叫列控系統(tǒng)？列控系統(tǒng)

2、的作用？各級列控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理？3、怎么學(xué)？（學(xué)習(xí)建議） 熟悉教材、重視實驗、開闊眼界、摸熟現(xiàn)有設(shè)備4、怎么考？（考核方式） 理論考試70%+平時表現(xiàn)30% 客專/高鐵系統(tǒng)工務(wù)工程牽引供電通信信號動車組運營調(diào)度客運服務(wù)維修體系票務(wù)系統(tǒng)旅客服務(wù)系統(tǒng)市場營銷策劃客運組織管理路基工程軌道工程橋梁工程站場工程隧道工程運行管理車輛管理供電管理綜合維修客運調(diào)度運輸計劃牽引系統(tǒng)制動系統(tǒng)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總 成車 體轉(zhuǎn) 向 架供電系統(tǒng)變電系統(tǒng)接觸網(wǎng)系統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)電力系統(tǒng)列控系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)集中監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)度集中系統(tǒng)通信系統(tǒng)為什么裝備列控系統(tǒng)？為什么裝備列控系統(tǒng)？ 當(dāng)列車運行速度提高到一定程度，司機難以及時辨識

3、地面信號并實施控制，完全靠人工瞭望、人工駕駛列車，已不能保證行車安全。當(dāng)列車速度大于時速200公里時，必須裝備列車運行控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對列車間隔和速度的自動控制。（備注：當(dāng)列車提速到200km/h時，緊急制動距離將達到2000米(常用制動距離超過3000米)。列控系統(tǒng)簡介：列控系統(tǒng)簡介： 列車運行控制系統(tǒng)列車運行控制系統(tǒng)簡稱列控系統(tǒng)，是保證列車安全、快速運行的系統(tǒng)。 列車運行控制系統(tǒng)列車運行控制系統(tǒng) 的主要作用是完成列車的間隔控制和速度控制，對列車運行全過程或一部分作業(yè)實現(xiàn)運行速度、位置等狀態(tài)的監(jiān)督、控制和調(diào)整，確保行車安全，提高運輸效率的信號系統(tǒng)。 完整的列車運行控制系統(tǒng)包括車載設(shè)備和地面設(shè)

4、備。第一節(jié)第一節(jié) 列車運行控制系統(tǒng)綜述列車運行控制系統(tǒng)綜述“機車三大件機車三大件”：機車信號、列車自動停車裝置、列車無線調(diào)度電話 （列控技術(shù)的起點）列控的基本作用列控的基本作用 1、保證行車安全 2、提高運輸效率列控的發(fā)展：列控的發(fā)展： 地面信號為主，機車信號為輔（人工控車為主）機車信號主體化（CTCS） 早期的“機車三大件” 是我國列車控制技術(shù)的起點。利用地面聯(lián)鎖和閉塞設(shè)備，配合車載機車信號和LKJ，用人工控車為主的列車控制模式。2003年，鐵道部才宣布發(fā)展中國列車運行控制系統(tǒng)的規(guī)劃，在2007年的第六次大提速工程中，既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)逐步形成。 列控系統(tǒng)的基本原理： 地面設(shè)備根據(jù)

5、前方行車條件，包括軌道占用情況、進路狀態(tài)、線路狀況以及調(diào)度命令，生成行車許可，通過車地通信技術(shù)傳給車載設(shè)備，結(jié)合列車數(shù)據(jù)，車載設(shè)備自動計算生成超速防護曲線，并實時與列車運行速度進行比較，超速后及時進行控制，防止列車超速脫軌或與前行列車追尾。列控系統(tǒng)的基本功能1.給司機顯示允許列車運行的信號、目標(biāo)距離、目標(biāo)速度、允許速度等。2.自動實施速度控制，一旦列車速度超過允許速度，應(yīng)實施制動控制，使列車減速甚至停車。3.防止與同一軌道運行的列車相撞或追尾。4.防止列車超過規(guī)定的限制速度運行，包括信號顯示規(guī)定的限制速度、線路限速、車輛限速、臨時限速等。列控系統(tǒng)發(fā)展歷程 1.地面人工信號 2.地面自動信號 3

6、.機車信號 4.自動停車裝置 5.自動列車防護系統(tǒng)1.地面人工信號（1804年，信號旗、球信號（1832年）、臂板信號等） 為防止列車相撞，在線路上安裝信號設(shè)備，以物體形狀、燈光數(shù)目和顏色等視覺信號或音響信號給司機以各種運行條件的指示。發(fā)車站，白球掛在柱頂，指示列車可以發(fā)車；發(fā)車站，黑球掛在柱頂，指示列車晚點；接車站，白球掛在柱間，指示列車進站停車；接車站，白球掛在柱頂，指示列車通過；接車站，白球掛在柱底，指示列車站外停車。1.地面人工信號（1804年，信號旗、球信號（1832年）、臂板信號等） 臂板信號機是最早出現(xiàn)的鐵路信號機。也是鐵路固定信號機的一種。白天用臂板的不同位置（水平還是斜向），

7、夜間或視線不清時用不同顏色的燈光顯示信號，適合于沒有可靠交流電源的車站使用，只需要電池即可。分為機械臂板信號機和電動臂板信號機兩種。 臂板水平時表示禁止通過該信號機，臂板斜置時表示可以通過該信號機。2.地面自動信號（1872年軌道電路，半自動閉塞或自動閉塞+地面主體信號） 利用軌道電路檢查到的列車占用軌道的狀態(tài)信息控制信號顯示。地面信號顯示能夠真實反映線路空閑狀態(tài)。3.機車信號（自動閉塞+地面主體信號+機車信號輔助信號） 地面信號顯示受到自然環(huán)境及地形的影響、限制，司機有時不能在規(guī)定的距離內(nèi)及時瞭望前方的地面信號顯示。 在以地面信號為主體的信號系統(tǒng)中，地面信號顯示是行車憑證，機車信號為輔助信號

8、。4.自動停車裝置（自動閉塞+地面主體信號+機車信號輔助信號+自動停車）如何防止由于司機失去警惕而發(fā)生危及列車運行安全的事故？ 列車自動停車設(shè)備（ATS）：當(dāng)?shù)孛嫘盘柕摹敖姑睢蔽幢凰緳C接收時就自動實施緊急制動。機車信號仍然是輔助信號。5.自動列車防護系統(tǒng) 由于ATS存在警惕按鈕，司機按壓警惕按鈕，ATS將不會觸發(fā)緊急制動。另外，ATS的報警聲會干擾司機的正常駕駛，出現(xiàn)違章關(guān)機。 速度、密度的提高，對安全提出了更高的要求。 列車運行速度高于200Km/h時，必須裝備帶有速度監(jiān)督的列車自動控制系統(tǒng)，以機車信號為行車憑證。自動列車防護系統(tǒng)由地面設(shè)備和車載設(shè)備構(gòu)成。一、機車信號一、機車信號機車信號

9、的定義機車信號的定義 機車信號又稱機車自動信號，是用設(shè)在機車司機室的機車信號機自動反映運行條件，指示司機運行的信號顯示制度。 為實現(xiàn)機車信號而裝設(shè)的整套技術(shù)設(shè)備成為機車信號設(shè)備。在機車上應(yīng)安裝機車信號車載設(shè)備，在線路上應(yīng)安裝機車信號地面設(shè)備，使得機車上能接收到反映地面信號的信息。 機車信號是單方向的控制設(shè)備，只能從地面向車上傳遞信息。機車信號的作用機車信號的作用 復(fù)示地面信號機的顯示，改善司機的瞭望條件，提高司機接收信號的可靠性。 在其基礎(chǔ)上配備列車運行超速防護系統(tǒng)，能防止列車冒進信號或超速運行。 隨著機車信號可靠性的提高，機車信號已從輔助信號轉(zhuǎn)為主體信號，司機可憑車載信號行車。 機車信號分類

10、機車信號分類 按機車接收地面信息的時機分類，機車信號可分為連續(xù)式和接近連續(xù)式兩種。（點式機車信號已經(jīng)被淘汰） 點式機車信號點式機車信號 在線路上某些固定地點通過地面設(shè)備向機車傳遞信息，用于非自動閉塞分區(qū)。接近連續(xù)式機車信號接近連續(xù)式機車信號 接近連續(xù)式機車信號是在車站的接近區(qū)段和站內(nèi)連續(xù)地反映地面信號顯示，廣泛用于半自動閉塞區(qū)段。 在進站信號機前方接近區(qū)段的地面設(shè)備發(fā)送與進站信號機顯示相符的信息，站內(nèi)正線接車進路和側(cè)線股道發(fā)送與出站信號機顯示相符的信息，其他線路則沒有信息。連續(xù)式機車信號連續(xù)式機車信號 連續(xù)式機車信號，能再整條線路上連續(xù)不斷地反映線路狀態(tài)和運行條件，用于自動閉塞區(qū)段。保證了行車

11、安全。 機車信號的地面設(shè)備必須設(shè)有有源的發(fā)送設(shè)備，向鋼軌發(fā)送行車信息的電信號。該信號在鋼軌中傳輸，鋼軌周圍形成磁場，機車上的接收線圈感應(yīng)處電勢，經(jīng)譯碼使機車信號機顯示相關(guān)信號。 我國機車信號的發(fā)展： 通用式機車信號JT1-A/B 主體化機車信號JT1-CZ2000二、列車運行監(jiān)控記錄裝置 機車信號只是對地面信號的復(fù)示，并不能從根本上保證列車的運行安全。1980年后，我國鐵路推廣列車自動停車裝置，并且從ZTL-1發(fā)展到 ZTL-3型，在我國鐵路迅速普及，起到一定的作用。列車自動停車裝 置功能簡單，沒有與列車運行速度聯(lián)系起來，一旦司機按壓警惕按鈕， 即解除了自動停車功能，使它不能在紅燈前連續(xù)地起作

12、用，仍然存在著冒進信號的可能。為了有效地控制列車運行，減少列車冒進、超速行駛引起的事故，必須開發(fā)研制列車運行超速防護系統(tǒng)（ATP）。 就在ATP的開發(fā)和探索期間，全路多家單位研制成功了列車運行監(jiān)控記錄裝置（LKJ）。列車運行監(jiān)控記錄裝置作用列車運行監(jiān)控記錄裝置作用 列車運行監(jiān)控記錄裝置（）的主要功能是防止列車冒進進站信號機和出站信號機，監(jiān)控列車運行速度，在司機欠清醒或失控的情況下，對列車實施緊急制動。同時起到“黑匣子”的作用，記錄列車運行、機車運用及司機操作狀況。 列車運行監(jiān)控記錄裝置簡稱監(jiān)控裝置，是我國鐵路研制的以保障列車運行安全為主要目的的列車速度監(jiān)控裝置。該裝置在實現(xiàn)安全速度控制的同時，

13、采集記錄與列車安全運行有關(guān)的各種機車運行狀態(tài)信息，促進了機車運行管理的自動化。 列車運行監(jiān)控記錄裝置的發(fā)展： LKJ93型LKJ2000型 LKJ的局限性： 不具備實際意義的列車超速防護三、列車超速防護 （見本章第二節(jié)）四、中國列車運行控制系統(tǒng)（四、中國列車運行控制系統(tǒng)（CTCSCTCS）歐洲列車運行控制系統(tǒng)ETCS 為了解決歐洲各國鐵路互聯(lián)互通問題, 提高列車運行的安全性和高效性,降低運營成本、增強競爭優(yōu)勢。 1989年開始，歐洲鐵路公司和信號公司在對各自的既有信號系統(tǒng)進行升級改造的同時，在歐盟委員會和國際鐵路聯(lián)盟的推動下，為信號系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問題制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并研制和開發(fā)了相關(guān)的

14、產(chǎn)品。1993年,歐洲鐵路制定“歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)”ERTMS：歐洲運輸管理系統(tǒng)ETMS（European Transportation Management System）歐洲列車運行控制系統(tǒng)ETCS（0-3）（European Train Control System）。歐洲鐵路綜合移動通信系統(tǒng)GSM-R（ Global System for Mobile Communications ） ETCS的分級ETCS從運用角度分為4級(0-3級，0+級） 0級：ETCS車載設(shè)備+傳統(tǒng)列控系統(tǒng)。1級：地面信號查詢應(yīng)答器軌道電路2級：軌道電路查詢應(yīng)答器GSM-R3級：查詢應(yīng)答器GSM-RETCS

15、-0級：列車裝備ETCS設(shè)備，無車地通信數(shù)據(jù).司機憑地面信號行車。ETCS-0+級：加裝機車信號STM，提供通用機車信號功能ETCS-1級應(yīng)答器車地通信，發(fā)送移動授權(quán)憑證和線路數(shù)據(jù)軌道電路：列車占用檢測ETCS車載設(shè)備，憑車載信號行車準(zhǔn)移動閉塞ETCS-2級鐵路綜合移動通信系統(tǒng)GSM-R無線閉塞中心RBC計算列車移動授權(quán)憑證軌道電路：列車占用檢測 應(yīng)答器：列車定標(biāo)ETCS車載設(shè)備，憑車載信號行車準(zhǔn)移動閉塞ETCS-3鐵路綜合移動通信系統(tǒng)GSM-R取消區(qū)間的軌道電路，采用移動閉塞車載設(shè)備發(fā)送列車數(shù)據(jù)，RBC基于車載信息定位列車RBC計算列車的移動授權(quán)憑證列車完整性檢查由列車完整性驗證系統(tǒng)與地面R

16、BC共同完成ETCS車載設(shè)備，憑車載信號行車CTCS標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生 （1）為什么要發(fā)展？ 既有線提速、客運專線和高速鐵路建設(shè)，對信號技術(shù)的發(fā)展既提出了新的挑戰(zhàn)，也提供了難得的發(fā)展機遇。 條件已成熟。 10多年的實踐摸索、經(jīng)驗積累； 歐盟的GSM-R/ETCS已進入實際運作階段，給我們提供了良好的技術(shù)借鑒。 需要對中國列車控制技術(shù)發(fā)展進行規(guī)劃。 CTCSCTCS發(fā)展歷程發(fā)展歷程 1997年4月1日，全路實施第一次大提速，開行了運行速度120160km/h的跨局特快旅客列車8對，“夕發(fā)朝至”旅客列車78列。貨物列車最高運行速度達到80km/h。這是我國鐵路為了提高運輸質(zhì)量，適應(yīng)經(jīng)濟和社會發(fā)展邁出的重要

17、一步。 1998年10月1日，全路實施第二次大提速，重點是在京滬、京廣、京哈三大干線上延展提速區(qū)間，增加提速列車數(shù)量。特快旅客列車達到80對，“夕發(fā)朝至”旅客列車116列，行包專列8對，最高時速達到140公里至160公里； 2000年10月21日，全路實施第三次大提速，提速的重點線路是隴海、蘭新、京九和浙贛等線，大量壓縮了北京西、上海至烏魯木齊的旅客列車運行時間。開行特快旅客列車達到142對，“夕發(fā)朝至”旅客列車226列，行包專列14對，“五定”班列運行線71條。 2001年10月21日，全路實施第四次大提速。這次提速是挖掘現(xiàn)有提速資源，進一步優(yōu)化資源配置，完善提速網(wǎng)絡(luò)，并首次將合資鐵路納入提

18、速范圍，提速里程達4257公里，使提速網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國主要地區(qū)。開行旅客列車1194.5對，其中特快旅客列車達到188.5對。 2004年4月18日，全路實施第五次大提速。這次提速各局采取壓縮追蹤間隔等措施，列車密度有了新的提高。第五次大提速后，全路平均客運能力提高18.5，圖定貨運能力提高15，快速線路里程達到16500公里。 2007年4月18日，第六次大面積提速，是在京哈、京滬、京廣、隴海、浙贛、膠濟、武九、廣深線等既有干線實施的公里速度級的提速，有條件的線路列車運行時速可達公里。 200km/h200km/h線路線路 250km/h250km/h線路線路 CTCS定義 CTCS是為了保

19、證列車安全運行，并以分級形式滿足不同線路運輸需求的列車運行控制系統(tǒng)。 CTCS標(biāo)準(zhǔn)起草單位： p鐵道部運輸局基礎(chǔ)部p中國鐵道科學(xué)研究院p北京交通大學(xué)p北京全路通信信號研究設(shè)計院p北京和利時浩通科技發(fā)展有限公司CTCS 分級 CTCS根據(jù)功能要求和設(shè)備配置劃分應(yīng)用等級，分為04級。 CTCS-0級(簡稱C0級)：由通用機車信號+列車運行監(jiān)控裝置組成，為既有系統(tǒng)，適用于列車最高運行速度為120km/h以下的區(qū)段。 CTCS-1級(簡稱C1級)：由主體機車信號+安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成，點式信息作為連續(xù)信息的補充，可實現(xiàn)點連式超速防護功能。適用于列車最高運行速度為160km/h以下的區(qū)段。CTCS

20、-2級(簡稱C2級)：基于軌道電路和點式應(yīng)答器傳輸控車信息，并采用車地一體化設(shè)計的列車運行控制系統(tǒng)。面向提速干線和客運專線，適用于各種線路速度區(qū)段，地面可不設(shè)通過信號機。CTCS-3級(簡稱C3級)：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行控制系統(tǒng)，點式設(shè)備主要傳送定位信息。C3級列控系統(tǒng)可以疊加在C2級列控系統(tǒng)上。CTCS4級(簡稱C4級)：完全基于無線傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。地面可取消軌道電路，由無線閉塞中心和列控車載設(shè)備共同完成列車定位和完整性檢查，實現(xiàn)虛擬閉塞或移動閉塞。 表表1-1 列控系統(tǒng)等級比較表列控系統(tǒng)等級比較表CTCS等級CTCS-0級CTCS-1級C

21、TCS-2級CTCS-3級CTCS-4級地面設(shè)備組成軌道電路軌道電路、應(yīng)答器及LE列控中心、軌道電路、應(yīng)答器及LEU列控中心、GSM-R地面設(shè)備、軌道電路、無線閉塞中心列控中心、GSM-R地面設(shè)備、無線閉塞中心車載設(shè)備組成通用機車信號、LKJ主體機車信號、應(yīng)答器信息接收模塊、安全型運行監(jiān)控記錄裝置ATP(含機車信號、應(yīng)答器信息接收功能）、LKJGSM-R接收模塊、ATPGSM-R接收模塊、ATP地對車信息傳輸多信息軌道電路多信息軌道電路+應(yīng)答器多信息軌道電路+應(yīng)答器；或數(shù)字軌道電路無線通信雙向信息傳輸無線通信雙向信息傳輸適用區(qū)段160km/h及以下160km/h及以下200250km/h提速干

22、線和高速新線300350km/h高速新線特殊線路對應(yīng)歐洲標(biāo)準(zhǔn)ETCS-1級ETCS-2級ETCS-3級CTCSCTCS根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為5 5級級 設(shè)備設(shè)備等級等級CTCS0CTCS1CTCS2CTCS3CTCS4通用機車信通用機車信號號XXXX主體機車信主體機車信號號XXXX運行監(jiān)控記錄運行監(jiān)控記錄裝置裝置XXX模式曲線速度模式曲線速度控制控制XX軌道電路軌道電路信息傳輸主體 信 息 傳 輸主體 信 息 傳 輸主體XGPSGPS定位定位XXXX點式設(shè)備點式設(shè)備X列控中心列控中心XX無線閉塞中無線閉塞中心（心（RBCRBC）XXX無線通信無線通信（GSM-RGSM

23、-R）XXX地面信號地面信號（X）（X）X（）X適用范圍適用范圍既有線現(xiàn)狀面向160km/h以下的區(qū)段面 向 提 速 干線 和 高 速 新線面 向 提 速 干線 、 高 速 新線 或 特 殊 線路面 向 高 速 新線 或 特 殊 線路五、站內(nèi)軌道電路電碼化五、站內(nèi)軌道電路電碼化1、為什么要實行站內(nèi)軌道電碼化？ 在自動閉塞區(qū)段，區(qū)間采用移頻軌道電路，機車信號車載設(shè)備能直接接受移頻信息。而站內(nèi)采用的是25Hz相敏軌道電路或交流連續(xù)式軌道電路不能發(fā)送移頻信息，當(dāng)機車在站內(nèi)運行時機車信號將中斷工作。為了保證行車安全和提高運輸效率，使機車信號在站內(nèi)也能連續(xù)顯示，需要在站內(nèi)原軌道電路的基礎(chǔ)上進行電碼化。軌

24、道電路是機車信號和列車超速防護的地面設(shè)備。 所謂站內(nèi)軌道電路電碼化就是指非電碼的軌道電路能根據(jù)運行前方信號機的顯示發(fā)送各種電碼信息。 “固定切換”方式本區(qū)段占用時，起轉(zhuǎn)換開關(guān)用的發(fā)碼繼電器固定在勵磁狀態(tài)，只有待列車進入下一相鄰區(qū)段后，發(fā)碼繼電器才落下，恢復(fù)原軌道電路。存在某些正常的調(diào)車作業(yè)或列車折返后已經(jīng)移頻化得股道軌道電路不能自動恢復(fù)的缺點。 “脈動切換”方式即某一區(qū)段電碼化后，傳輸繼電器處于脈動狀態(tài)，勵磁時發(fā)碼，失磁時將原軌道電路接向鋼軌，列車出清時軌道電路恢復(fù)。 移頻化有切換方式和疊加方式兩種移頻化有切換方式和疊加方式兩種。切換方式包括：固定切換和脈動切換；疊加方式主要有疊加和逐段預(yù)疊加

25、發(fā)碼等方式。切換方式切換方式 固定切換方式 最初采用固定切換方式，即本軌道電路區(qū)段被占用實現(xiàn)移頻化時，起轉(zhuǎn)換開關(guān)作用的軌道發(fā)碼繼電器固定在勵磁狀態(tài)，向軌道發(fā)送移頻信息，待列車壓入下一相鄰軌道電路區(qū)段后，本區(qū)段的軌道發(fā)碼繼電器才落下，恢復(fù)原軌道電路。此種方式存在著在某些正常的調(diào)車作業(yè)或列車車折返時已電碼化的股道軌道電路不能自動恢復(fù)的缺點。 脈動切換方式 由于固定切換方式的缺點，為此改為采用脈動切換方式的軌道電路電碼化。即某一軌道區(qū)段電碼化時，使傳輸繼電器處于脈動狀態(tài)，當(dāng)其勵磁時向軌道發(fā)送移頻信息，失磁時將原軌道電路設(shè)備接向鋼軌，列車出清時軌道電路自動恢復(fù)。此方法克服了上述缺點，而且可以做到移頻化

26、電路與車站聯(lián)鎖電路之間的聯(lián)系最少，使各種車站的移頻化電路做到基本統(tǒng)一。疊加方式疊加方式 列車提速的情況下，軌道電路區(qū)段易出現(xiàn)“掉碼”，使機車信號不能連續(xù)工作，不利于行車安全。因此出現(xiàn)了疊加方式的站內(nèi)電碼化，將移頻軌道電路疊加在原軌道電路上，兩種類型的軌道電路由隔離器隔離而互不影響，并可提前一個區(qū)段發(fā)碼，不會造成“掉碼”（預(yù)疊加方式）。 在提速區(qū)段，因通過列車運行速度較高，站內(nèi)爭先不許采用預(yù)疊加方式電碼化，而到發(fā)線，由于電碼化僅限于股道，且列車運行速度較低，可采用疊加方式。 在客運專線，站內(nèi)采用與區(qū)間一樣的軌道電路，就不需要電碼化了。 疊加方式的站內(nèi)軌道電路電碼化疊加方式的站內(nèi)軌道電路電碼化 疊

27、加方式站內(nèi)電碼化是將移頻信息疊加在原軌道電路上。移頻軌道電路和原軌道電路用隔離器隔離開，使得本區(qū)段的兩種類型軌道電路不互相影響。由于采用的是兩種軌道電路疊加的方式，移頻信號和50Hz軌道電路或25Hz相敏軌道電路疊加使用，尤其是預(yù)疊加方式可提前一個區(qū)段發(fā)碼，能保證機車信號及時接收移頻信息，克服了脈動切換方式在傳輸繼電器落下期間造成中斷發(fā)碼的缺點。第二節(jié)第二節(jié) ATP概述概述一、一、ATP的基本概念的基本概念 概念：ATP（Automatic Train Protection），即列車運行超速防護 發(fā)展：從列車自動停車到列車超速防護 ATP可對列車運行速度進行分級或連續(xù)監(jiān)督，不超速，不冒進。AT

28、P的核心是鐵路信號速度化ATP系統(tǒng)的構(gòu)成二、二、ATP的功能：的功能： (1)安全防護； (2)人機交互； (3)設(shè)備制動優(yōu)先； (4)自動檢測； 三、列車制動控制模式三、列車制動控制模式 根據(jù)所需信號含義和速度控制方式的不同，列車制動控制模式分為：分級制動和一次制動。1、分級制動、分級制動 分級制動是以閉塞分區(qū)為單元，根據(jù)與前行列車的運行距離來調(diào)整列車速度，各閉塞分區(qū)采用不同的低頻頻率調(diào)制，指示不同的速度等級，在此基礎(chǔ)上確定限速值。分級制動模式又分為階梯型和曲線型 階梯型分級制動階梯型分級制動模式俗稱大臺階型 。在一個閉塞分區(qū)內(nèi)只控制一個速度等級，即在一個閉塞分區(qū)中只按照一種速度判斷列車是否

29、超速。只需對列車進入閉塞分區(qū)的速度（入口速度）或駛出閉塞分區(qū)的速度（出口速度）進行控制。它將一個列車全制動距離劃分為34個閉塞分區(qū)，每一閉塞分區(qū)根據(jù)與前行列車距離確定限速值。 以 廣深線為例說明，廣深準(zhǔn)高速鐵路是一條客貨混運線路，準(zhǔn)高速列車最高速度160 km/h，一般旅客列車最高120 km/h，貨車最高80 km/h。自 動閉塞為四顯示，帶有防護區(qū)，當(dāng)閉塞分區(qū)被列車占用時其前方兩架信 號機均顯示紅燈，然后依次為黃燈、綠黃燈和綠燈。準(zhǔn)高速列車速度等 級為160-145-120-90-0，一般客車120-90-0，貨車80-60-0。對于160 km/h以下，檢查值高于標(biāo)定值10 km/h；對

30、于0 km/h，留有35 km/h開口。 當(dāng)列車速度高于檢查值時，列車自動制動。其為滯后監(jiān)督方式。滯后監(jiān)督方式，即在閉塞分區(qū)出口才監(jiān)督是否超速，所以為確保安全，必須設(shè)有“保護區(qū)段”。 （書上是以法國的TGV為例。） 階梯型分級制動模式的速度曲線如圖1-1所示（P8）2001701303090200170130900100VL出口檢查入口檢查 階梯型分級制動控制方法雖然構(gòu)成較為簡單，但具有較多缺點： 設(shè)有防護區(qū)段，會影響通過能力； 列車接近前方列車時遇到兩次紅燈，司機難以區(qū)分哪 一個閉塞分區(qū)有車占用，容易造成混亂； 由于其在閉塞分區(qū)出口處才給出下一閉塞分區(qū)的允許 入口速度，司機有時會措手不及；

31、列車在進站信號機前停車或進站停車時，司機怕“撞 墻”引起緊急制動，往往要壓低速度運行，影響運輸效率。 所以，日本和法國在其新建高速鐵路的ATP系統(tǒng)中，改 為速度距離模式曲線控制方式。 模式曲線是根據(jù)該閉塞分區(qū)提供的允許速度值以及列車參數(shù) 和線路常數(shù)由車載計算機計算出來的(或?qū)⒏鞣N制動模式曲 線儲存調(diào)用)。 模式曲線控制方式的速度曲線如圖1-2所示。（P8） 2. 一次制動模式 一級制動是按目標(biāo)距離制動的，也稱目標(biāo)距離制動模式。根據(jù)距前行列車的距離或距運行前方停車站的距離，由控制中心根據(jù)目標(biāo)距離、列車參數(shù)和線路參數(shù)計算出列車制動模式曲線，或由車載計算機予以計算，按制動模式曲線控制列車運行。信息傳

32、輸有數(shù)字編 碼軌道電路傳輸和無線傳輸兩種方式。無論何種方式，傳輸 的信息必須包括線路允許速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離。一級制動方式最能合理地控制列車運行速度，是列車自動控制技 術(shù)的發(fā)展方向。 一級制動模式曲線如圖1-3所示。（P9）4、測速和測距、測速和測距測速測速 測速有車載設(shè)備自測和系統(tǒng)測量兩種方法，車載設(shè)備自測有測速發(fā)電機、路程脈沖發(fā)生器、光電式傳感器和霍爾式脈沖轉(zhuǎn)速傳感器等方法。系統(tǒng)測量有衛(wèi)星測速和雷達測速等方法。 測速發(fā)電機 早期采用測速發(fā)電機測速。測速電機包括個齒輪和兩組帶有永久磁鐵的線圈。齒輪固定在機車輪軸軸頭上，隨車輪轉(zhuǎn)動。線圈固定在軸箱上。輪軸轉(zhuǎn)動，帶動齒輪切割磁力線，在線圈上產(chǎn)

33、生感生電動勢，其頻率與列車速度（齒輪的轉(zhuǎn)速）成正比。這樣列車的速度信息就包含在感應(yīng)電動勢的頻率特征里。經(jīng)過頻率電壓變化后，把列車實際運行的速度變換為電壓值，通過測量電壓的幅度得到速度值。測速發(fā)電機簡單，但在低速范圍內(nèi)精度較差，可靠性也不高。 路程脈沖發(fā)生器：其核心部件是一個16極的凸輪，隨著車輪的轉(zhuǎn)動，發(fā)生一系列脈沖，車速越快，脈沖數(shù)越多，只要在一定時間內(nèi)記錄下脈沖的數(shù)目，即能換算成列車的實際速度。 光電式傳感器 ：隨著車輪的轉(zhuǎn)動，光線不斷地通過和被阻擋，使光電式傳感器產(chǎn)生電脈沖，記錄脈沖數(shù)目來測量車速。 霍爾式脈沖轉(zhuǎn)速傳感器：車輪轉(zhuǎn)動時，使霍爾式傳感器產(chǎn)生頻率正比于車輪轉(zhuǎn)速的信號來進行測速。

34、 需采用兩路測速，以對機車車輪空轉(zhuǎn)、蠕滑、死抱等引起的誤差進行修正。雷達測速方式 雷達測速是利用多普勒效應(yīng)原理實現(xiàn)的。向移動體上發(fā)射一定頻率的電磁波，反射波與入射波之間會產(chǎn)生頻差，這個頻差與移動體的速度成正比，這就是多普勒效應(yīng)。在機車上安裝雷達，它始終向軌面發(fā)射電磁波，由于機車和軌面之間有相對運動，因此在發(fā)射波和反射波之間產(chǎn)生頻差，通過測量頻差可以計算出機車的運行速度，并累計求出走行距離。 測距 如何測量距停車點的精確距離是列車運行超速防護系統(tǒng)的重要任務(wù)。測 距是通過測速與輪徑完成的。必須不斷地對輪徑進行修正。5、列車定位、列車定位列車定位方法-地面絕對信標(biāo) 軌道電路絕緣節(jié)定位方法 軌道電路絕

35、緣節(jié)是閉塞分區(qū)的分界點，絕緣節(jié)的位置在線路上是固定的，絕緣節(jié)兩邊傳輸?shù)男畔⒉煌?，所以，列車可以通過接收信息的變化了解過絕緣節(jié)的時機，把絕緣節(jié)的物理位置作為絕對信標(biāo)可以獲得列車位置信息。 f1f3f5f2f4f6f1f3f5f6f4f2甲站乙站分區(qū)1分區(qū)2分區(qū)3分區(qū)4 計軸器定位方法 與軌道絕緣節(jié)設(shè)置相同，計軸傳感器安放也是固定的，通過計軸器檢測的列車占用或者出清對應(yīng)計軸區(qū)段也可以獲得列車位置信息。輪 軸 檢測設(shè)備ZP 43(雙輪 軸 檢測器和 TCB，包括電纜 )TCB運 算計 算機從輪 軸 檢測設(shè)備的 信 息產(chǎn)生計 軸 數(shù)據(jù) ,比較計 軸 結(jié) 果并輸出一 個出清 或占 用 表 示 。TCBT

36、CB = 軌 旁 連 接 箱TVDS = 軌 道 空 閑檢測區(qū)TVDS輪 軸 檢測設(shè)備ZP43（雙輪 軸 檢測器和 TCB，包括電纜 ） 查詢應(yīng)答器方法 查詢應(yīng)答器不僅物理安裝位置固定，它還可以直接向通過的列車發(fā)送本應(yīng)答器所處的公里坐標(biāo)。GPS測速定位方式 GPS（全球定位系統(tǒng)）是美軍70年代在子午儀（Transit）系統(tǒng)上發(fā)展起來的全球性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它是目前技術(shù)上最成熟且已真正實用的一種衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，能在全球范圍內(nèi)，在任意時刻、任意氣候條件下為用戶提供連續(xù)不斷的高精度的三維位置、速度和時間信息。 軌道環(huán)線定位方法 軌道感應(yīng)環(huán)線的兩根電纜每隔一個軌道長度（100m）要相互交叉一次，交叉

37、回線將交變電信號送到沿鋼軌線路鋪設(shè)的交叉回線上，在回線上產(chǎn)生交變電磁場，,車載設(shè)備在經(jīng)過每個交叉時能夠檢測到信號相位的變化,當(dāng)列車駛過一個交叉點時，利用信號相位的變化引發(fā)地址碼加1，由車載計算機根據(jù)地址碼計算出列車的地理位置，這樣就可以用絕對地址信息對機車里程計產(chǎn)生的定位記錄進行誤差修正，減少由于車輪滑行及空轉(zhuǎn)造成的位置誤差。 在常用制動失效后，可施行緊急制動 常用制動時直接控制列車主管壓力，使機車制動與緩解，不影響原有列車制動系統(tǒng)的功能。 緊急制動時將壓縮空氣全部排入大氣，是副風(fēng)缸內(nèi)壓縮空氣快速推動活塞，使列車很快停下來。緊急制動時，列車中途不能緩解。6、緊急制動和常用制動、緊急制動和常用制

38、動 7、人控優(yōu)先和機控優(yōu)先、人控優(yōu)先和機控優(yōu)先設(shè)備優(yōu)先制動方式（機控優(yōu)先） 指設(shè)備能夠按照曲線模式控制列車運行。 司機優(yōu)先制動方式（人控優(yōu)先） 指司機按模式曲線控制列車運行。8.站內(nèi)軌道電路電碼化 1.為什么要實現(xiàn)軌道電路電碼化？ 為了保證行車安全和提高運輸效率，使機車信號車載設(shè)備在站內(nèi)能連續(xù)不斷地接收到地面信息而不間斷顯示，需在站內(nèi)原軌道電路的基礎(chǔ)上進行電碼化。站內(nèi)軌道電路電碼化是機車信號系統(tǒng)不可缺或的地面發(fā)送設(shè)備。 2.定義 站內(nèi)軌道電路電碼化指的是非電碼化的軌道電路能根據(jù)運行前方信號機的顯示發(fā)送各種電碼。 3.范圍 起初只包括正線（接車進路、股道和發(fā)車進路）后面擴大到側(cè)線，但側(cè)線軌道電路

39、電碼化范圍僅僅是股道。 4.電碼化方式 切換方式 脈動切換方式 疊加方式補充：補充：1、列控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、列控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)地地車信息傳輸技術(shù)車信息傳輸技術(shù)（1）移頻無絕緣軌道電路（TBTC） 以UM71及我國ZPW-2000移頻無絕緣軌道電路為例，當(dāng)列車在線路上運行時，移頻無絕緣軌道電路可以向列車連續(xù)傳遞載頻為1700hz、2000hz、2300hz、2600hz，調(diào)制頻率為10.3Hz到29Hz，間隔1.1Hz，共18個信息。 基于無線通信技術(shù)的地-車信息傳輸1. GSM-R移動通信 GSM-R是GSM for railway的英文縮寫，其意為鐵路專用全球移動通信系統(tǒng)。GSM是一種數(shù)字移

40、動通信體制,其基礎(chǔ)為窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)?；贕SM phase2+標(biāo)準(zhǔn)的GSMR，是國際鐵路聯(lián)盟（UIC）和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ETSI，為歐洲新一代鐵路無線移動通信開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。UIC通過EIRENE（歐洲綜合鐵路無線增強網(wǎng)絡(luò)）對各種數(shù)字移動通信系統(tǒng)進行了比較，最后決定GSMR為新一代歐洲鐵路無線移動通信基本制式。GSM-R基本結(jié)構(gòu)其中MS-移動通信站，BTS-基站，BSC-基站控制器，MSC-移動通信交換中心2.軌道電纜 在軌道鋪設(shè)的感應(yīng)電纜，通過車載感應(yīng)線圈和感應(yīng)電纜的電磁偶合完成信號和數(shù)據(jù)的傳輸，地面控制中心系統(tǒng)通過軌道電纜與車載列控設(shè)備聯(lián)系，可以實現(xiàn)列車的閉環(huán)控制。采用這種方式的包括

41、軌道感應(yīng)環(huán)線和漏泄同軸電纜方法。用戶信號漏瀉波導(dǎo)原理示意圖漏瀉波導(dǎo)管車載接收發(fā)送器軌旁接收發(fā)送器(軌旁ATP, -圖象數(shù)據(jù)用戶信號列控如何實現(xiàn)其作用？ 間隔控制、速度防護 采取的技術(shù)：閉塞與防護 行車閉塞：按照一定的規(guī)定和信號設(shè)備組織行車，對追蹤列車進行間隔控制，避免列車追尾或相撞。（時間或空間）時間閉塞法：列車按照規(guī)定好的時間從車站發(fā)車，前行列車和追蹤列車之間保持一定的時間間隔的行車方法。（基本不使用）空間閉塞法：將線路劃分為若干個區(qū)段，在每個區(qū)段內(nèi)同時只準(zhǔn)許一列列車運行的行車方法。（廣泛應(yīng)用）閉塞發(fā)展歷程：(1)站間閉塞( 人工閉塞、半自動閉塞、自動站間閉塞 ),用于單線區(qū)段(2) 自動閉

42、塞, 追蹤運行(3)準(zhǔn)移動閉塞（虛擬閉塞）(4)移動閉塞站間閉塞-人工閉塞 采用電氣路簽或路牌作為列車占用該區(qū)間的憑證，由接車站值班員檢查區(qū)間是否空閑。 特點：交接憑證和檢查區(qū)間狀態(tài)都要依靠人工完成，難以避免人工失誤。人工閉塞有電報閉塞和電話閉塞、電氣路簽閉塞和電氣路牌閉塞、半自動閉塞。 站間閉塞 半自動閉塞 以出站信號機的允許信號顯示作為發(fā)車憑證，發(fā)車站的出站信號機(或線路所的通過信號機)必須經(jīng)兩站同意，人工辦理閉塞手續(xù)后才能開放，列車憑信號發(fā)車后，出站信號自動關(guān)閉。繼電半自動閉塞是以繼電電路的邏輯關(guān)系完成區(qū)間的閉塞的。必須人工辦理閉塞、人工確認列車完整到達、人工復(fù)原閉塞。 站間閉塞 自動站

43、間閉塞 在半自動閉塞的基礎(chǔ)上，增加區(qū)間占用檢查設(shè)備，自動檢查區(qū)間占用或空閑，自動辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號發(fā)車后，出站信號自動關(guān)閉，列車到達后，自動檢查區(qū)間占用或空閑，自動辦理閉塞手續(xù)，列車憑信號發(fā)車后，出站信號自動關(guān)閉，列車到達后自動確認列車完整性和閉塞復(fù)原自動確認列車完整性和閉塞復(fù)原，構(gòu)成自動站間閉塞。 不需要人工辦理閉塞和到達復(fù)原。自動閉塞 將站間劃分為若干個閉塞分區(qū)，設(shè)置閉塞分區(qū)占用檢查設(shè)備，每個閉塞分區(qū)的起點裝設(shè)通過信號機，根據(jù)列車運行及軌道占用檢查，自動控制信號機的顯示，司機憑信號顯示行車。辦理發(fā)車進路時自動辦理閉塞手續(xù)，通過信號自動變換。可以實現(xiàn)站間的列車追蹤運行，提高了運輸效率。

44、 按照使用場所分為復(fù)線自動閉塞和單線自動閉塞。 傳統(tǒng)的自動閉塞按信號顯示數(shù)目分有二顯示自動閉塞、三顯示自動閉塞和四顯示自動閉塞。 從閉塞制式的的角度來看，裝備列車運行控制的自動閉塞分為固定閉塞、準(zhǔn)移動閉塞（虛擬閉塞）、移動閉塞。 復(fù)線自動閉塞 在復(fù)線鐵路上，每一線路上運行的列車是同方向的。因此不必考慮對向列車，只要對后續(xù)列車給出閉塞信號，就能保證行車安全。 單線自動閉塞 為了保證對向列車的安全，必須在鄰站間設(shè)有改變運行方向的設(shè)施，通過兩站的協(xié)同操作，以規(guī)定列車運行方向。運行方向一經(jīng)確定，站間區(qū)間又沒有列車時，則規(guī)定方向上的各通過信號機均顯示進行信號。列車按照出站信號顯示進入?yún)^(qū)間后，可按通過信號

45、機的顯示以規(guī)定間隔運行。這時，反方向的通過信號機滅燈或顯示停車信號，反方向的出站信號機顯示停車信號，即對反方向列車表示站間區(qū)間閉塞。 復(fù)線自動閉塞 在復(fù)線鐵路上，每一線路上運行的列車是同方向的。因此不必考慮對向列車，只要對后續(xù)列車給出閉塞信號，就能保證行車安全。 單線自動閉塞 為了保證對向列車的安全，必須在鄰站間設(shè)有改變運行方向的設(shè)施，通過兩站的協(xié)同操作，以規(guī)定列車運行方向。運行方向一經(jīng)確定，站間區(qū)間又沒有列車時，則規(guī)定方向上的各通過信號機均顯示進行信號。列車按照出站信號顯示進入?yún)^(qū)間后，可按通過信號機的顯示以規(guī)定間隔運行。這時，反方向的通過信號機滅燈或顯示停車信號，反方向的出站信號機顯示停車信號，即對反方向列車表示站間區(qū)間閉塞。傳統(tǒng)的自動閉塞-三顯示自動閉塞綠燈（通行）：表示前方兩個閉塞分區(qū)空閑，列車可以按規(guī)定速度運行；黃燈（警惕）：表示前方只有一個閉塞分區(qū)空閑，列車可以越過黃燈后再開始制動；紅燈（停車）：表示列車在紅燈前停車。信號沒有速度含義，僅表示前方閉塞分區(qū)是否空閑以及空閑狀態(tài)，稱為進路式信號 。傳統(tǒng)的自動閉塞-四顯示自動閉塞 （在我國最高時速160km 的干線鐵路）綠燈（通行） ：表示160/160 ，入口速度為160km/h，出口速度（即目標(biāo)速度）為160km/h綠黃（警惕）