列車運行控制系統(tǒng)概況和ATP系統(tǒng)名稱、特點和功能

1、列車運行控制系統(tǒng)概況和ATP系統(tǒng)名稱、特點和功能既有線200km/h動車組列控系統(tǒng)ATP系統(tǒng)提綱列車運行控制系統(tǒng)概況ATP系統(tǒng)名稱、特點和功能CTCS2-200H系統(tǒng)各部分簡介CTCS2-200H的技術(shù)參數(shù)參考文獻1、列車運行控制系統(tǒng)概況 列車控制系統(tǒng)是保證列車安全、高效運行的重要設(shè)備。目前，鐵路信號已經(jīng)從傳統(tǒng)的方式，即以地面信號顯示傳遞行車命令，機車司機按行車規(guī)則操作列車運行的方式，發(fā)展到了根據(jù)地面發(fā)送的信息自動監(jiān)控列車速度，并由車載列控系統(tǒng)實施運行控制的方式。1、列車運行控制系統(tǒng)概況ATP（Automatic Train Protection） ATC（ Automatic Train C

2、ontrol） ATO （ Automatic Train Operation）1、列車運行控制系統(tǒng)ATP ATP系統(tǒng)，即列車速度監(jiān)督系統(tǒng)，可對列車運行速度進行分級或連續(xù)監(jiān)督，當(dāng)列車實際速度超過允許值時，輸出列車常用制動或緊急制動。 這種系統(tǒng)以儀表指示方式，既車內(nèi)信號方式向司機給出列車應(yīng)有速度、目標(biāo)距離和目標(biāo)速度等顯示，司機只要按車內(nèi)速度信號操作機車運行，就能可靠保證列車安全運行，防止冒進信號1、列車運行控制系統(tǒng)概況ATC ATC系統(tǒng)可實時監(jiān)督列車的運行速度，并把它與允許速度進行比較，通過控制列車多級常用制動，自動降低列車速度，保證行車安全1、列車運行控制系統(tǒng)概況ATO ATO系統(tǒng)，可實現(xiàn)列車

3、自動駕駛，自動加速、減 速，使列車保持在保證行車安全和符合運行計劃 要求的最優(yōu)化運行狀態(tài)。1、列車運行控制系統(tǒng)概況 各個系統(tǒng)的主要特點： 自動監(jiān)控列車運行速度，其車內(nèi)信號屬于主體信號，直接指示列車應(yīng)遵守的速度。 各系統(tǒng)共同的功能： 能可靠地防止由于司機失去警惕或錯誤操作可能造成的冒進信號或列車追尾等惡性事故。1、列車運行控制系統(tǒng)概況各國鐵路對列車運行控制系統(tǒng)發(fā)展比較一致的認(rèn)為在最高運營速度為160km/h以下的鐵路采用列車自動停車裝置或有簡單速度檢查功能的列車自動停車裝置在提速線路線路（如最高運營速度提高到200km/h的線路）列車速度自動監(jiān)督系統(tǒng)是必須裝備的安全設(shè)備。在高速鐵路則必須安裝列車

4、自動控制系統(tǒng)1、列車運行控制系統(tǒng)概況列車運行控制系統(tǒng)一般包括地面設(shè)備和車載設(shè)備，是列車超速防護和機車信號系統(tǒng)的一體化系統(tǒng)，主要功能有：檢查列車在區(qū)間的位置（列車檢測）形成速度信號（調(diào)整列車間隔）向列車發(fā)送速度信號或目標(biāo)距離信號（信號傳輸）按速度或目標(biāo)距離信號控制列車制動（制動控制）地面設(shè)備完成前面三項功能,車載設(shè)備完成第四項功能1、列車運行控制系統(tǒng)概況列車運行控制系統(tǒng)分為以下幾類：按人-機關(guān)系分類 設(shè)備優(yōu)先的自動控制減速系統(tǒng)、司機操作優(yōu)先的速度自動監(jiān)督系統(tǒng)按照地面-機車之間的信息通道分類 連續(xù)式、點式、點連式 點式設(shè)備有查詢應(yīng)答器、感應(yīng)環(huán)線等 連續(xù)式設(shè)備有軌道電路、軌道電纜回線、漏泄電 纜、無

5、線1、列車運行控制系統(tǒng)概況列車控制系統(tǒng)等級標(biāo)準(zhǔn)；ETCS（European Train Control System） 共有5個應(yīng)用等級：ETCS0、ETCS等級STM ETCS1、ETCS2、ETCS3CTCS（Chinese Train Control System） 共有5個應(yīng)用等級：CTCS0、CTCS1、CTCS2 CTCS3、CTCS41、列車運行控制系統(tǒng)概況列車控制系統(tǒng)等級標(biāo)準(zhǔn)；CTCS（Chinese Train Control System）CTCS0為即有線的現(xiàn)狀，由通用機車信號和運行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成CTCS1由主體機車信號+加強型運行監(jiān)控記錄裝置組成。面向160km/h以

6、下的區(qū)段。1、列車運行控制系統(tǒng)概況列車控制系統(tǒng)等級標(biāo)準(zhǔn)；CTCS（Chinese Train Control System）CTCS2是基于軌道傳輸信息的列車運行控制系統(tǒng)。面向提速干線和高速新線，采用車-地一體化設(shè)計，地面可不設(shè)通過信號機，機車乘務(wù)員憑車載信號行車1、列車運行控制系統(tǒng)概況列車控制系統(tǒng)等級標(biāo)準(zhǔn)；CTCS（Chinese Train Control System）CTCS3是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控制系統(tǒng)CTCS4是基于無線傳輸信息的列車控制系統(tǒng)，面向高速新線或特殊線路1、列車運行控制系統(tǒng)概況名詞解釋:允許速度: 列車運行過程中允許達(dá)到的最高全速度目

7、標(biāo)速度:列車運行前方目標(biāo)點允許的最高速度目標(biāo)距離:列車前端至運行前方目標(biāo)點的距離目標(biāo)距離模式曲線以目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、線路條件、列車特性為基礎(chǔ)生成的保證列車安全運行的一次制動模式曲線的名稱ATP是英文 Automatic Train Protection 的縮寫 中文名為：列車超速防護系統(tǒng)。 系統(tǒng)名稱、特點和功能系統(tǒng)的主要特點可有效地實現(xiàn)超速防護功能。能給司機充分、確切的顯示，有利于司機最優(yōu)地駕駛列車。地面應(yīng)答器是安裝方便,十分靈活。車載計算機采用符合“故障安全”準(zhǔn)則的計算機系統(tǒng)，安全性較高2.3 列控系統(tǒng)主要組成：列控系統(tǒng)主要由六大部分組成：列控中心微機聯(lián)鎖調(diào)度集中軌道電路應(yīng)答器車載設(shè)備人機

8、接口列控系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖地面應(yīng)答器STM天線BTM天線記錄器制動接口BTMSTM車載計算機CTC或TDCS站機車站列控中心車站聯(lián)鎖軌道電路LEU車務(wù)終端信號樓動車組EMU司機DMILKJRLU車載主機VC測速測距模塊STM模塊車載設(shè)備主機GSM-R車載電臺BTM軌道電路應(yīng)答器車站聯(lián)鎖調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）車站列控中心DRU編碼設(shè)備 LEU列控系統(tǒng)構(gòu)成框圖制動控制模式2.4 ATP 系統(tǒng)制動問題、優(yōu)先駕駛與工作 模式一般情況下的控制有臨時限速時的控制機控優(yōu)先與人控優(yōu)先機控優(yōu)先的系統(tǒng)當(dāng)要求列車減速時，根據(jù)實際情況,輸出不同級別的制動，低于允許速度后自動緩解。當(dāng)列車速度超過緊急制動曲線時，則實施緊急制

9、動，使列車停車。制動完全由列車運行控制系統(tǒng)自動完成，不必司機人工介入，其最大優(yōu)點是能夠減少司機的勞動強度，提高列車運行服務(wù)質(zhì)量。也可適當(dāng)縮短列車運行間隔時間。但為滿足旅客乘坐舒適性，制動系統(tǒng)的自動化程度及制動性能要求非常高。人控優(yōu)先的系統(tǒng)列車運行速度一般由司機控制，只有列車超過允許速度，設(shè)備才自動介入實施制動。司機制動優(yōu)先的系統(tǒng)優(yōu)點是便于發(fā)揮司機的責(zé)任感，充分發(fā)揮人的技術(shù)能力，減少設(shè)備對司機操縱的干擾。值得注意：無論是那種制動優(yōu)先，緊急制動后只有停車后，才可緩解。車載設(shè)備基本工作原理車載設(shè)備基本工作原理列控車載設(shè)備主要工作模式ATP完全監(jiān)控模式(FS)ATP部分監(jiān)控模式(PS ) 連續(xù)兩組及以

10、上應(yīng)答器的線路數(shù)據(jù)丟失 側(cè)線發(fā)車 引導(dǎo)接車(CO)目視行車模式(OS)調(diào)車監(jiān)控模式(SH)隔離模式(IS) 車載列控系統(tǒng)3. CTCS2200H型車載列控系統(tǒng)介紹與 各部分簡介CTCS2200H型車載列控系統(tǒng)，是在日本數(shù)字ATC系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)我國CTCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，引進開發(fā)的新一代列車控制系統(tǒng)，屬于一種新型ATP系統(tǒng),接近于ATC系統(tǒng)。CTCS2200H型車載列控系統(tǒng)的引進開發(fā)，對實現(xiàn)我國列控技術(shù)與國際接軌，加快發(fā)展我國CTCS建設(shè)具有重大意義 車載列控系統(tǒng)3.控制條件線路參數(shù) 來自應(yīng)答器(點式信息) 包括坡段、線路限速、臨時限速、等級切換命令等 ；軌道電路信號來自STM（連續(xù)信息）

11、列車參數(shù)存儲或用戶輸入 包括列車長度、列車制動減速度等 ；列車速度來自測速測距單元 列車接口來自動車組接口 包括緊急和常用制動接口、司機手柄位、與LKJ接口等；3. CTCS2-2000H型車載列控系統(tǒng)介紹與 各部分簡介3.2 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)各單元系統(tǒng)構(gòu)成車載安全計算機(VC)軌道信息接收單元（STM）、應(yīng)答器信息接收單元（BTM）、繼電器邏輯單元(RLU)、記錄單元(DRU)、人機界面（DMI）、速度傳感器(AG43)軌道信息接收天線、應(yīng)答器信息接收天線 系統(tǒng)整體組成LKJ MMISTMATPVCBTMSWLKJDistributionpanelATP DMIBrake ha

12、ndleMaster controllerBrake commandPowering commandSWSpeed sensorSpeed sensorBTM antennaSTM antenna系統(tǒng)構(gòu)成3.3 CTCS2200H車載列控系統(tǒng) 主要功能：軌道電路信息接收應(yīng)答器信息接收速度、距離計算列車位置校正模式曲線的生成制動指令輸出防止列車溜逸控制顯示異常檢測動作、狀態(tài)記錄與LKJ的接口功能與EMU的接口功能3.2 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)各單元系統(tǒng)構(gòu)成車載安全計算機(VC)軌道信息接收單元（STM）、應(yīng)答器信息接收單元（BTM）、繼電器邏輯單元(RLU)、記錄單元(DRU)、人機界面

13、（DMI）、速度傳感器(AG43)軌道信息接收天線、應(yīng)答器信息接收天線 3.2 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)各單元系統(tǒng)構(gòu)成車載安全計算機(VC)軌道信息接收單元（STM）、應(yīng)答器信息接收單元（BTM）、繼電器邏輯單元(RLU)、記錄單元(DRU)、人機界面（DMI）、速度傳感器(AG43)軌道信息接收天線、應(yīng)答器信息接收天線 3. 4 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)主體裝置主體裝置3. 4 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)主體裝置系統(tǒng)構(gòu)成安全計算機(VC) ATP裝置的核心部分，負(fù)責(zé)從ATP各個模塊搜集信息，生成制動模式曲線，必要時通過故障安全電路向列車輸出制動信息，控制列車安全運行。安全計算

14、機為22取2結(jié)構(gòu)，以保證列車控制的安全性和設(shè)備的冗余性。安全計算機的核心安全邏輯由FS-LSI實現(xiàn)。vc安全計算機軌道電路信息接收模塊(STM) 通過STM天線(感應(yīng)器)接收軌道電路信號，解調(diào)軌道電路上傳的信號信息，將解調(diào)的信息傳遞給安全計算機。STM可以接收最多16種載頻，包括國產(chǎn)移頻以及ZPW-2000、UM71系列軌道電路信息。STM可根據(jù)應(yīng)答器信息、軌道電路載頻鎖定信息、司機操作鎖定可接收的載頻。系統(tǒng)構(gòu)成ATPSTM軌道信息接收單元STM軌道信息接收單元 圖中從左至右依次為電源板、記錄板、解碼板、模擬量輸入板、解碼板、測試板、電源板。由于采用二取二乘二的結(jié)構(gòu)（解碼板內(nèi)部分為主系和從系）

15、，每套主機中有兩塊電源板和解碼板，它們完全相同，可以自由互換 應(yīng)答器信息傳輸模塊(BTM) 通過BTM天線，接收符合應(yīng)答器信息定義標(biāo)準(zhǔn)的信息，經(jīng)過校核后，將正確的信息傳輸至安全計算機。應(yīng)答器信息包括線路參數(shù)信息、進路信息、臨時限速信息以及級間切換等信息。系統(tǒng)構(gòu)成ATPBTM 應(yīng)答器傳輸單元記錄單元(DRU) 該模塊記錄ATP裝置的動作、狀態(tài)、司機的操作等信息，采用PCMCIA卡作為存儲介質(zhì)，通過讀卡器可將數(shù)據(jù)下載至地面分析管理微機，進行設(shè)備運行狀況分析。系統(tǒng)構(gòu)成ATPDRU記錄單元繼電器邏輯單元(RLU) 這是主要由繼電器組成的單元，實現(xiàn)輸入與輸出接口功能。RLU繼電器邏輯單元3.5 CTCS

16、2200H車載列控系統(tǒng)主機外圍設(shè)備人機界面(DMI) 通過聲音、圖象等方式將ATP車載裝置的狀態(tài)通知司機。司機可以通過DMI上的按鍵來切換ATP裝置的運行模式或是輸入必要的信息。DMI人機界面STM天線 感應(yīng)鋼軌中的軌道電路信號，傳輸至STM模塊進行解碼處理。STM軌道電路感應(yīng)器是由感應(yīng)線圈、固定支架和線纜組成，如圖3所示，它是STM的前端信號感應(yīng)部件，安裝于機車前部，感應(yīng)線圈的底部距離鋼軌面1355mm。 STM軌道電路感應(yīng)器的最底部是帶有保護外殼的感應(yīng)線圈，它可以通過線纜將感應(yīng)的軌道信號輸出。在感應(yīng)線圈的上面是兩個固定固定支架，用于將STM軌道電路感應(yīng)器固定在機車上，根據(jù)現(xiàn)場安裝的需要，固

17、定支架可以進行并更。 BTM天線 接收來自地面應(yīng)答器的信號，傳輸至BTM模塊進行信息解調(diào)處理。點式應(yīng)答器點式應(yīng)答器速度傳感器 安裝在車輛2、3軸上，通過車輪的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生脈沖信號，并輸入至安全計算機，用于測量列車運行速度。3.6 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備動車組(EMU)接口 ATP車載裝置的控制對象。向ATP提供包括前進、后退、零位、制動、牽引在內(nèi)的司機操作狀態(tài)，同時接收ATP發(fā)出的制動、切除牽引等信息。運行監(jiān)控記錄裝置(LKJ) 在CTCS0/1級或ATP某些故障的情況下，由LKJ控車。當(dāng)LKJ控車時，ATP負(fù)責(zé)向LKJ提供軌道電路信息(機車信號)。另外，ATP與LKJ之間還存在一

18、些列車控制、狀態(tài)信息的交互，用于運行管理。系統(tǒng)構(gòu)成ATP3.7 CTCS2200H主機外部電纜系統(tǒng)外部連接電纜共有8條電纜與ATP車載設(shè)備主機連接CN1外接速度分配盤CN2 外接110V電源CN3 外接手柄位CN4 外接制動單元CN5外接LKJ-2000CN6 外接DMICN7外接制動顯示單元和車輛監(jiān)視器CN8外接GSM-R（暫不使用）主機外部電纜3.7 CTCS2200H主機外部電纜3.8 CTCS2200H車載列控系統(tǒng)各部件安裝位置動車組兩端各裝一套車載設(shè)備，運行中只有動車組行進方向段的車載設(shè)備工作機柜安裝位置：設(shè)置在駕駛室后方的機械室。DMI安裝位置：設(shè)置在駕駛臺上ATP的制動由ATP裝置的繼電器邏輯單元輸出，并連接到車體方的設(shè)備綜合配電盤上,再