第6章-ppt中國鐵路列車運行控制系統(tǒng)CTCS-2302-2214-20101217131037.ppt

列車運行控制系統(tǒng)第六章中國鐵路列車運行控制系統(tǒng)CTCS ChineseTraincontrolSystem CTCS系統(tǒng)概述CTCS 2列車控制系統(tǒng)CTCS 3列車控制系統(tǒng)CTCS展望及與ETCS比較 6 1CTCS系統(tǒng)概述 中國鐵路列車控制系統(tǒng)CTCS 是借鑒歐洲鐵路ETCS的模式發(fā)展起來的 是為了保證列車行駛安全 高速 高效運行的信號安全控制系統(tǒng) 和ETCS系統(tǒng)一樣也采用了分級的概念 參照ETCS的成功做法 同時結合中國鐵路的實際情況 按照系統(tǒng)條件和功能將CTCS系統(tǒng)劃分為不同的5個等級 6 1 1CTCS的發(fā)展背景 目前國內系統(tǒng)雖大大降低了鐵路行車重大 大事故發(fā)生率和險性事故發(fā)生率 但尚不能滿足鐵路跨越式發(fā)展的需求 為確保列車運行安全和提高運輸效率 迫切需要裝備性能先進 安全可靠的列車運行控制系統(tǒng) 在20世紀90年代 為解決歐洲鐵路的互連互通問題 國際鐵路聯(lián)盟 UIC 提出基于鐵路專用全球移動通信系統(tǒng) GSM R 的歐洲列車運行控制系統(tǒng) ETCS ETCS根據(jù)運輸功能需求和系統(tǒng)運用條件 以分級的方式配置基本結構 在提高系統(tǒng)安全性的同時 實現(xiàn)了互通運營 在2002年 中國鐵路根據(jù)2020年國家經(jīng)濟遠景發(fā)展規(guī)劃和鐵路跨越式發(fā)展的要求 在分析世界鐵路發(fā)展趨勢的同時 結合中國鐵路現(xiàn)狀 提出研究中國列車運行控制系統(tǒng) CTCS 中國的信號安全防護系統(tǒng) 指列車超速防護系統(tǒng) ATP 尚處于起步階段 要求其設計標準與國際標準接軌 車 地一體化設計 且基于安全計算機和無線通信平臺 鐵道部戰(zhàn)略決策 研究ERTMS ETCS體系 結合中國特點 創(chuàng)立CTCS體系開發(fā)策略 引進和自主研發(fā)并舉 在消化吸收國外先進技術的同時 對引進設備國產化 研究具有自主知識產權的新一代列車超速防護系統(tǒng) 6 1 2CTCS系統(tǒng)的功能 結構與分級 1 CTCS系統(tǒng)的基本功能包括2方面 按照故障 安全原則 在任何情況下防止列車無行車許可證運行 防止列車超速運行 包括列車超過進路運行速度 線路結構規(guī)定的速度 2 CTCS系統(tǒng)體系結構 四層體系結構 3 CTCS系統(tǒng)構成 參照國際標準 結合國情 從需求出發(fā) CTCS系統(tǒng)的構建原則是以地面設備為基礎 車載與地面設備統(tǒng)一設計 系統(tǒng)結構如圖所示 主要包括5大部分 車載設備 車載安全計算機系統(tǒng) 9個模塊 地面設備 列控中心系統(tǒng) 3個模塊 通信網(wǎng)絡 GSM R系統(tǒng)聯(lián)鎖設備 聯(lián)鎖系統(tǒng)調度集中系統(tǒng) 3 CTCS系統(tǒng)構成 帶無線閉塞中心模式的系統(tǒng)構成 主要包括5大部分 車載設備 車載安全計算機系統(tǒng) 8個模塊 地面設備 列控中心系統(tǒng) 無線閉塞中心系統(tǒng)通信網(wǎng)絡 GSM R系統(tǒng)聯(lián)鎖設備 聯(lián)鎖系統(tǒng)調度集中系統(tǒng) 4 CTCS系統(tǒng)分級CTCS根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為5級 CTCS0級 通用機車信號 LKJ 既有線現(xiàn)狀 司機按地面信號顯示行車 儲存線路數(shù)據(jù) 識別地面信號 校準列車位置 列車運行監(jiān)控記錄裝置 LKJ 負責超速防護 CTCS0級的控制模式采用速度 距離模式曲線控制 它在既有地面信號設備的基礎上 采取大貯存的方式把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設備中 靠邏輯推斷地址調取所需的線路數(shù)據(jù) 結合列車性能計算給出目標距離式制動曲線 CTCS1級 主體機車信號 LKJ 司機按車載機車信號顯示行車 全天候運行 儲存線路數(shù)據(jù) 識別地面信號 校準列車位置 LKJ負責超速防護 面向160km h及以下的區(qū)段 在既有設備基礎上強化改造 達到機車信號主體化要求 增加點式設備 實現(xiàn)列車運行安全監(jiān)控功能 利用軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查 連續(xù)向列車傳送控制信息 CTCSl級的控制模式為目標距離式 把線路數(shù)據(jù)全部貯存在車載設備中 靠邏輯推斷地址調取所需的線路數(shù)據(jù) 在車站附近增加點式信息設備 傳輸定位信息 CTCSl級與CTCS0級的差別在于全面提高了系統(tǒng)的安全性 是對CTCS0級的全面加強 CTCS2級 軌道電路 點連式應答器 模式曲線控制 ATP按模式曲線控制列車減速和超速防護 全天候運行應答器提供線路數(shù)據(jù) 位置 臨時限速 進站信息 軌道電路提供前方信號空閑閉塞分區(qū)和道岔限速信息 列控中心控制有源應答器發(fā)送報文 軌道電路發(fā)碼和信號降級 面向提速干線和高速客運專線 適用于各種限速區(qū)段 地面可不設通過信號機 軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查 連續(xù)向列車傳送列車前方軌道空閑數(shù)量 點式信息設備傳輸位置校正信息 進路參數(shù) 線路參數(shù) 臨時限速等 CTCS2級采取連續(xù)式一次模式曲線控制系統(tǒng) 采取的閉塞方式可以稱為準移動閉塞方式 CTCS3級 GSM R 軌道電路 RBC 模式曲線控制 地面設備大大減少 易于維護 控制數(shù)據(jù)全部來自RBC 不用擔心數(shù)據(jù)缺失 控制更有前瞻性 基于無線通信 如GSM R 的列車運行控制系統(tǒng) 它可以疊加在既有干線信號系統(tǒng)上 軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查 點式信息設備提供列車用于測距修正 無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)地 車間連續(xù) 雙向的信息傳輸 行車許可由地面 列控中心 無線閉塞中心RBC產生 通過無線通信系統(tǒng)傳送到車上 CTCS4級 GSM R GPS RBC 模式曲線控制 完全基于無線控制 衛(wèi)星定位 無須地面信號設備 車載列車完整性檢查 實現(xiàn)移動閉塞 提高運輸能力 由地面無線閉塞中心 RBC 和車載設備完成列車占用檢測及完整性檢查 點式信息設備提供列車用于測距修正 其他方式同CTCS3級系統(tǒng) 6 2CTCS 2列車控制系統(tǒng) 在我國鐵路既有線第六次提速中采用CTCS 2級列控系統(tǒng) 在動車組列車上裝備CTCS 2級列控車載設備 在提速至200 250km h線路區(qū)段進行CTCS 2級列控地面設備改造 200 250km h客運專線也采用CTCS 2級列控系統(tǒng) 在300 350km h客運專線CTCS 2級列控系統(tǒng)作為CTCS 3級列控系統(tǒng)的備用設備 6 2 1CTCS 2級列控系統(tǒng)總體構成 CTCS 2是基于點式應答器 軌道電路傳輸列車運行控制信息的點 連式系統(tǒng) 地面設備由軌道電路 車站電碼化傳輸連續(xù)列控信息 由點式應答器 車站列控中心傳輸點式列控信息 車載設備 由車載安全計算機 VC 軌道電路信息接收模塊 STM 應答器信息接收模塊 BTM 人機界面 DMl 速度傳感器 列車接口單元 TIU 運行記錄單元 DRU 軌道電路信息接收天線 應答器信息接收天線等部件組成 根據(jù)地面設備提供的信息 生成控制速度和目標距離模式曲線 控制列車運行 同時 記錄列控系統(tǒng)有關數(shù)據(jù)及操作狀態(tài)信息實時動態(tài)記錄 適用于區(qū)間ZPW 2000 UM 系列自動閉塞 車站計算機聯(lián)鎖或6502電氣集中 行車指揮CTC或TDCS 原DMIS CTCS 2級列控系統(tǒng)結構示意圖 BTM 應答器信息接收模塊 STM 軌道電路信息接收模塊 6 2 2CTCS 2級列控系統(tǒng)基本工作原理 1 目標距離一速度控制原理目標 距離 Distancetogo 控制曲線 也稱一次制動模式速度控制曲線 列控系統(tǒng)車載設備通過對列車行車許可 線路參數(shù) 列車信息的綜合處理 生成目標距離模式曲線 監(jiān)控列車安全運行 為計算得到速度監(jiān)控曲線 由軌道電路發(fā)送行車許可和前方空閑閉塞分區(qū)數(shù)量信息 由應答器發(fā)送閉塞分區(qū)長度 線路速度 線路坡度等固定信息 列控車載設備接收上述信息 通過 前方空閑閉塞分區(qū)數(shù)量 和 閉塞分區(qū)長度 信息 獲得目標距離長度 并結合線路速度 線路坡度和對應列車的制動性能等固定參數(shù) 實時計算得到速度監(jiān)控曲線 并監(jiān)控實際駕駛曲線處于速度監(jiān)控曲線下方 保證列車安全運行 目標 距離模式曲線 2 CTCS 2級與CTCS 0級的切換原理動車組同時裝備CTCS 0級和CTCS 2列控車載設備 列車在線路上運行時 中途不需要停車自動地完成CTCS 0級至CTCS 2級或相反過程的控車等級的切換 為此 在CTCS 2和CTCS 0級區(qū)段邊界增設特殊用途的三組CTCS級間切換應答器 分別是正向預告點應答器 切換執(zhí)行點應答器和反向預告點應答器 級間切換點一般選擇在車站離去區(qū)段區(qū)間信號機 點 處 切換原理 級間切換應答器根據(jù)功能分別存儲切換預告信息和執(zhí)行信息 當列車通過預告點應答器時 列控車載設備接收到級間切換預告信息 提示列車司機準備開始切換 當列車越過切換執(zhí)行點應答器后 開始執(zhí)行自動切換動作 如果自動切換失敗 或其他特殊情況下 司機可以根據(jù)列控車載設備指示 手動進行級間切換 預告點和執(zhí)行點應答器信息互為冗余 只要一組應答器工作正常 就可以提供完整的級間切換信息 主要內容列控車載設備的主要功能列控車載設備的主要技術要求列控車載設備的主要特點列控車載設備系統(tǒng)的總體構成系統(tǒng)結構主要控制模式 CTCS2 200H型車載列控系統(tǒng)工作模式 操作方式與動車組的接口CTCS級間轉換接口 人控優(yōu)先 及 機控優(yōu)先 6 2 3CTCS 2車載設備配置及工作原理 1 列控車載設備的功能 1 軌道電路信息接收與處理 包括 行車許可 前方空閑閉塞分區(qū)數(shù)量 車站進路速度等信息 2 應答器信息接收與處理 包括 前方線路信息 列車位置 列車的運行方向 進路信息 臨時限速信息等 3 測速測距 實時監(jiān)測列車運行速度并計算列車走行距離 校正空轉或滑行對測速測距的影響 4 超速防護 包括 動車組構造速度 線路允許速度 進路允許速度 臨時限速和緊急限速 5 設備制動優(yōu)先和司機制動優(yōu)先兩種車載工作方式選擇 6 CTCS級間切換 在區(qū)間完成與LKJ的自動切換或通過人機界面進行人工切換 7 防溜 防止列車在停車狀態(tài)下發(fā)生非預期的前后移動 8與LKJ接口 通過開關量接口 通信接口 模擬量接口 列控車載設備向LKJ輸出控車權 9 與動態(tài)監(jiān)測設備接口 實時監(jiān)測列控車載設備工作狀態(tài)等 10 與動車組接口 接收動車組輸人的牽引 制動 零位 向前 向后等位置信息 向動車組輸出緊急制動 最大常用制動 中等常用制動 弱常用制動 切除牽引等指令 11 機車信號功能 向列車運行監(jiān)控記錄裝置輸出機車信號信息 12 載頻鎖定 利用應答器信息 人機界面選擇 軌道電路信息等三種方法鎖定載頻 13 與司機進行信息交互 通過人機界面設備 可接受司機的信息輸入 部分非安全信息 并向司機提供 列車實際速度 目標速度 限制速度 目標距離 機車信號等 以及顯示和聲音提示 14 數(shù)據(jù)記錄 采用連續(xù)記錄的方式對控車載設備的主要狀態(tài)信息進行詳細記錄 最少可以連續(xù)記錄24h 記錄的周期為300ms 記錄容量達到30天以上 2 主要技術要求 1 在任何情況下防止列車無行車許可的運行 2 防止列車超速運行 防止列車超過進路允許速度 防止列車超過線路結構規(guī)定的速度 防止列車超過動車組構造速度 防止列車超過臨時限速 3 防止列車溜逸 4 制動與緩解 5 故障后可隔離 2 列控車載設備的特點 1 采用目標距離模式曲線控制方式2 具有兼容性自動根據(jù)地面設備配置情況確定運行模式CTCS 2與CTCS I 0級自動切換 3 具有自我診斷能力各子系統(tǒng)具有自檢測和自診斷功能 發(fā)生故障時可以及時發(fā)現(xiàn)故障位置 保證系統(tǒng)不產生危險側輸出和盡量減小故障影響 發(fā)生嚴重故障時 具有降級能力 保證列車運行安全 4 具有實時性實時信息采集 處理和實時控制 線路數(shù)據(jù)和限速信息無需預存在列控車載設備內部 5 可靠性 安全性高設備設計嚴格遵照故障一安全原則 各模塊之間以及與其他系統(tǒng)之間的聯(lián)系采用冗余通道 6 可維護性采用模塊化開放式結構設計 易與相關系統(tǒng)接口 易于功能擴展更新 滿足設備的可用性 維修性的要求 3 列控車載設備系統(tǒng)構成列控車載設備包括主機 人機界面 速度傳感器 應答器信息接收天線 軌道電路信息接收天線等 ATP車載系統(tǒng)結構 車載安全計算機 VC VC基于兩個處理器的實時比較達到SIL4級 為了提高系統(tǒng)可用性采用了第三個處理器 該原則基于兩個不同應用處理器同時執(zhí)行應用軟件 并采用故障安全檢測器對這些處理器的輸出進行比較 如果輸出相同 檢測器給出相關輸出 若存在任何差異 檢測器將輸出設置為限制狀態(tài) 車載安全計算機 VC 是列控車載設備的控制核心 負責從車載設備各個模塊獲得信息 依據(jù)軌道電路信息 列車制動力 線路坡度 列車運行速度等信息 按照列車牽引計算模型的要求 生成制動模式曲線并把列車運行速度與模式曲線相比較 必要時通過故障 安全電路向列車輸出制動信息 控制列車安全行駛 列車接口單元 TIU TIU也稱為繼電器邏輯單元 主要由繼電器組成 TIU接收來自兩套安全計算機的輸出指令 比較車載VC各系統(tǒng)輸出的制動指令 對兩套車載VC輸出的制動指令進行 或 操作 作為系統(tǒng)的最終輸出 通過繼電器輸出相應的信號 包括EB B7N IMN BIN等指令 當各系統(tǒng)制動指令輸出不相同時 選擇輸出大的制動力指令 兩系統(tǒng)中單系統(tǒng)故障時 故障系統(tǒng)的常用 緊急輸出產生短路 列車接口單元不再核對雙系統(tǒng)的輸出 此時 正常系統(tǒng)的制動指令輸出將作為系統(tǒng)的最終輸出 兩系統(tǒng)均故障時 則認為整個系統(tǒng)故障 列車接口單元最終輸出緊急制動 應答器信息接收模塊 BTM 一個BTM模塊包含電源板 接收板 傳輸板和接口板 BTM是一個采用2取2技術的故障安全模塊 BTM通過BTM天線 接收來自地面應答器的線路信息 校核后 將解調的用戶信息傳送至VC 為VC生成制動模式曲線提供數(shù)據(jù) 來自應答器的數(shù)據(jù)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 軌道電路連續(xù)信息接收模塊 STM STM模塊是安全模塊 可接收ZPW2000系列軌道電路及4信息 8信息 18信息等傳統(tǒng)移頻軌道電路的信息 STM及時傳輸?shù)孛孳壍离娐沸畔⒔o安全計算機 VC 和LKJ監(jiān)控裝置 STM通過STM天線 感應器 接收軌道電路的信息 解調軌道電路上傳的信號信息 并將解調的信息傳遞給VC 為VC生成制動模式曲線提供依據(jù) 司機操作界面 DMI DMI是列控車載設備的操作和顯示界面 以圖像 聲音的形式輸出速度信息 顯示信息 輸入 模式切換 等級切換 等司機指令 配備有按鈕的液晶顯示器 屏幕尺寸為10英寸 640 480 顯示單元安裝在駕駛室便于設備通風 且避免陽光直射的位置 安全等級為SIL2級 各ATP車載設備均應采用統(tǒng)一的司機操作界面 DMI DMI ATP車載設備運行記錄裝置 DRU ATP車載設備配備了內部記錄器 主要用于設備狀態(tài)和故障信息以及各種事件的記錄 事件 包括司機對ATP設備的操作 軌道電路信息 ATP與機車的信息交換等 維修人員可通過專用電腦或IC卡等進行數(shù)據(jù)下載 速度傳感器速度傳感器屬于磁電式感應器 安裝在動車組兩端車頭的第二軸和第三軸上 將各軸的轉速轉變成電信號后加以輸出 車載設備根據(jù)速度傳感器傳輸?shù)乃俣让}沖信號檢測列車速度 并根據(jù)列車速度判斷是否出現(xiàn)空轉 滑行現(xiàn)象 ATP車載設備的測速系統(tǒng)要求配置兩套速度傳感器 ATP車載設備的速度傳感器需要獨立于機車配置 但可以為機車及其它車載設備提供速度通道 1 車載列控系統(tǒng)控制方式 控車模式 CTCS2 200H型車載列控系統(tǒng)的ATP車載設備具備設備制動優(yōu)先 機控優(yōu)先 與司機制動優(yōu)先 人控優(yōu)先 兩種控車模式 兩者主要區(qū)別 設備制動優(yōu)先由ATP車載設備控制列車自動減速和緩解 常用制動 但停車仍需司機對位 當列控系統(tǒng)車載設備采用設備制動優(yōu)先工作模式時 在確保列車運行安全 滿足旅客舒適度的前提下 對列車制動與緩解的控制均由設備自動完成 根據(jù)需要司機可追加或實施更加強烈的制動控制 4 CTCS2 200H型車載列控系統(tǒng)工作模式 CTCS2 200H型車載列控系統(tǒng)機控優(yōu)先模式 當采用機控優(yōu)先模式時 在確保列車行車安全 滿足旅客舒適度的前提下 對列車制動與緩解的控制均由列控裝置自動完成 根據(jù)需要司機可追加或實施更強烈的制動控制 此時 制動輸出共4擋 1擋緊急制動 3擋常用制動 由設備根據(jù)制動的需要自動追加 CTCS2 200H型車載列控系統(tǒng)人控優(yōu)先模式 當采用人控優(yōu)先模式時 列控車載設備只有兩擋制動輸出 最大常用制動與緊急制動 當列車速度在最大常用制動線以下時 由司機負責實施制動 列控車載設備不干預司機的操作 當列車速度超過最大常用制動線后 列控車載設備將觸發(fā)制動 當速度降低到一定范圍內時 由司機緩解 人控優(yōu)先模式曲線如圖 2 列控車載設備的工作模式列控車載設備有2種工作狀態(tài) 分別為CTCS2級工作狀態(tài)和機車信號工作狀態(tài) 在CTCS2級工作狀態(tài)下 列控車載設備具有6種工作模式 完全監(jiān)控模式部分監(jiān)控模式目視行車模式調車監(jiān)控模式隔離模式待機模式在LKJ 列車運行監(jiān)控記錄裝置 控車時 列控車載設備工作在機車信號狀態(tài)下 完全監(jiān)控模式FS 正常運行模式 當車載設備具備列控所需的基本數(shù)據(jù) 軌道電路信息 應答器信息 列車數(shù)據(jù) 時 ATP車載設備生成目標距離模式曲線 并能通過DMI顯示列車運行速度 允許速度 目標速度和目標距離等 控制列車安全運行 列車反向運行 采用自動站間閉塞 ATP車載設備采用完全監(jiān)控模式 目標距離通過應答器提供 部分監(jiān)控模式 PS一 列控車載設備將由于應答器信息接收異常導致線路數(shù)據(jù)缺失 或者由于其他原因導致列控車載設備無線路數(shù)據(jù) 以及引導接車時的工作模式定義為部分監(jiān)控模式 若ATP車載設備接收到軌道電路允許行車信息 但線路數(shù)據(jù)缺損時 ATP車載設備產生固定限制速度 控制列車運行 1 連續(xù)兩組及以上應答器的線路數(shù)據(jù)丟失 列車在ATP車載設備已查詢到的線路數(shù)據(jù)末端前觸發(fā)常用制動 當列車運行速度低于120km h后 提供允許緩解提示 司機緩解后 ATP車載設備根據(jù)線路最不利條件 產生監(jiān)控速度曲線 最高限制速度120km h 控制列車運行 部分監(jiān)控模式 PS二 2 無線路數(shù)據(jù)時 側線發(fā)車 ATP車載設備根據(jù)股道軌道電路信息 根據(jù)道岔限速發(fā)送UU碼或UUS碼 形成并保持固定限制速度 至出站口 控制列車運行 部分監(jiān)控模式 PS三 無線路數(shù)據(jù)時 引導接車 ATP車載設備收到接近區(qū)段的軌道電路信息 HB碼 形成并保持固定限制速度 監(jiān)控列車運行 目視行車模式OS 在ATP車載設備顯示禁止信號時 列車停車后 根據(jù)行車管理辦法 含調度命令 司機經(jīng)特殊操作 如按壓專用按鈕 ATP生成固定限制速度 20km h 列車在ATP監(jiān)控下運行 司機對安全負責 每運行一段距離 100 200m 或一段時間 司機應重復按壓按鈕 否則設備制動停車 調車監(jiān)控模式SH 車列進行調車作業(yè)時 司機經(jīng)特殊操作 如按壓專用按鈕 后 轉為調車模式 ATP生成調車限制速度 控制車列運行 牽引運行時 限制速度40km h 推進運行時 限制速度30km h 隔離模式IS ATP車載設備故障 觸發(fā)制動停車后 根據(jù)故障提示 司機經(jīng)特殊操作 ATP車載設備控制功能停用 在該模式下司機按調度命令行車 若僅BTM失效 ATP車載設備提供機車信號 可人工轉為LKJ控制列車 機車信號模式 當通過CTCS級間切換到CTCS 0 1級后 ATP功能相當于一個機車信號設備 當?shù)孛婢邆銫TCS 1級條件時 ATP設備相當于主體機車信號 當?shù)孛婢邆銫TCS 0級條件時 ATP設備相當于通用機車信號 在這種模式下 ATP設備僅為LKJ設備提供機車信號信息輸出 不產生列車控制輸出 列控防護功能由LKJ設備實施 其它幾種技術功能模式 1 待機模式SB設備上電后 自檢及交路數(shù)據(jù)輸入時的缺省模式 監(jiān)控速度為0km h 通過司機的有關操作 轉為其它模式 2 冒進防護模式列車因信號突變等原因 越過移動授權終點 未處于目視行車模式 后的默認模式 ATP車載設備觸發(fā)緊急制動 3 冒進防護后模式列車進入冒進防護模式且停車后的默認模式 ATP車載設備的監(jiān)控速度為0km h 等待轉入其它模式 3 CTCS2級工作模式的轉化關系 注 停車信息是指HU H 無信號 允許行車信息是指除HU H 無信號 HB以外的信息 列控車載設備的工作模式是在一定的條件下運用的 條件發(fā)生變化 相應工作模式也要變化 有些工作模式可以直接進行轉換 但有些工作模式不能直接轉換 必須間接轉換 6 2 4CTCS 2地面設備配置及工作原理 CTCS 2地面設備主要內容一 既有線車站列控中心二 點式應答器三 軌道電路四 車站閉環(huán)電碼化五 其他信號設備配套改造 一 既有線車站列控中心 車站列控中心與車站計算機聯(lián)鎖或6502電氣集中 CTC或TDCS 原DMIS 接口 根據(jù)調度命令 進路狀態(tài) 線路參數(shù)等產生進路及臨時限速等相關控車信息 通過有源應答器及軌道電路傳送給列車 車站列控中心設于各車站 原則上區(qū)間不設列控中心和有源應答器 當站間距離過大 總出站口設置一個有源應答器不能滿足需求時 可增設有源應答器 臨時限速調度命令 在調度中心以 表格形式 體現(xiàn) 包括界面 輸入 回執(zhí) 在車站車務終端采用與調度中心基本相同的形式 無線調度命令向列車發(fā)送時自動轉換成既有的文本形式 調度命令由調度中心傳輸至車站的時機及準確性應能滿足列車運行控制的需要 列控中心技術要求 系統(tǒng)設備 與安全有關的接口和通道必須符合故障安全原則 系統(tǒng)采用2 2取2安全冗余結構 系統(tǒng)外部通信接口及通道應進行冗余配置 采用標準統(tǒng)一的接口方式 協(xié)議 系統(tǒng)與LEU的接口形式為RS 485 基本配置為4個 根據(jù)需要可擴展至6或8個 與CTC或TDCS 聯(lián)鎖 微機監(jiān)測的接口形式為RS 422 皆為1個 系統(tǒng)可靠性 可用性 可維護性和安全性 以及安全防護 安全通信等符合EN 50126 EN 50128 ENV 50129 EN 50159 1相關標準 LEU與有源應答器之間通過應答器專用電纜連接 采用基帶信息傳輸方式 列控中心主要功能 保證調度命令 進路 地面電子單元 LEU 列車的對應關系 根據(jù)控制指令 進路及信號機等信息 產生對應應答器的報文地址并向LEU傳送在信號開放后應連續(xù)控制LEU向應答器發(fā)送報文 進路解鎖后停止 在辦理通過進路且離去區(qū)段有臨時限速時 根據(jù)列車制動需要 進站或進路信號機顯示黃燈 對應接近區(qū)段軌道電路發(fā)黃碼 具有完備的維護 測試 管理手段 具有軟件功能測試端口 并能進行脫機測試 與TDCS CTC站機聯(lián)接 P口 從TDCS CTC中獲得調度命令 主要包括臨時限速信息 起點里程 長度 速度 車次 起止時間等 等 臨時限速信息也可由值班員在列控中心人 機界面人工輸入 通過TDCS CTC站機向列控中心傳送 對于TDCS方式 控制指令需經(jīng)車站值班員人工確認后方可執(zhí)行 應能自動反饋執(zhí)行結果 出現(xiàn)問題及時報警 與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)接 Q口 獲得車站進路和相關實時信息 包括進站 出站 通過 進路 股道號 信號機開放等 根據(jù)需要 輸出進站或進路信號機點黃燈 接近區(qū)段軌道電路發(fā)黃碼控制條件 由聯(lián)鎖完成控制及驅動 對于站型簡單 6502電氣集中中間站 在保證安全控車的前提下 Q口可考慮簡化處理 對進站能區(qū)分進站信號機 正線通過 道岔直向或側向接車 對出站能區(qū)分是正向還是反向發(fā)車 與車站微機監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)接 R口 列控中心應具有自檢 自診 監(jiān)測功能 含有源應答器的監(jiān)測 接口與通道監(jiān)測 值班員操作過程實時記錄 并向車站微機監(jiān)測系統(tǒng)傳送相關信息 與地面電子單元 LEU 聯(lián)接 S口 LEU實時將來自STCC報文向有源應答器傳送 未辦理進路或LEU與應答器通信中斷時 應答器應有保證行車安全的缺省報文 報文按應答器編碼規(guī)則編制 各報文均固化在STCC中 內容包括編號 鏈接關系 臨時限速 至限速始點距離 限速區(qū)長度 限速速度 進路長度 電碼化及線路載頻 線路固定信息等 二 點式應答器 點式應答器設置原則 車站進站口處 設置1個有源應答器和1個無源應答器 車站出站口處 設置1個有源應答器和1個無源應答器 區(qū)間間隔2 5km 2 3個閉塞分區(qū) 成對設置無源應答器 設置特殊用途的無源應答器組 如CTCS級間轉換 點式應答器作用 進站信號機處設置有源應答器 以提供接車進路參數(shù)及臨時限速信息 接車進路建立后 進站應答器發(fā)送相應的接車進路信息 當列車通過車站時 應同時提供發(fā)車進路及前方一定距離 離去區(qū)段 內的線路參數(shù)和臨時限速信息 各有源應答器應有缺省報文 缺省值應按照該進站口所有接車進路范圍內的最低道岔限速和最短進路長度等最不利條件設置 車站出站口處設置無源應答器和有源應答器 無源應答器提供前方一定距離內的線路參數(shù)等信息 有源應答器提供前方一定距離內的臨時限速等信息 區(qū)間間隔3 5km成對設置無源應答器分別提供正向 反向前方一定距離內的線路參數(shù)及定位信息 原則上設置在閉塞分區(qū)分界處 根據(jù)需要可設置特殊用途的無源應答器 如CTCS級間轉換等 點式應答器信息 點式應答器報文碼長1024bit 有效碼長830bit 另包括校驗 修正 擾碼等 無源應答器的報文采用特定的寫入設備寫入并固化在應答器中 信息是固定的 有源應答器的報文全部固化在STCC中 列控中心根據(jù)需要選擇具體條目 在適當時機控制LEU向應答器傳送 考慮應答器信息涉及故障安全 無源應答器的報文是重疊覆蓋的 有源應答器平時有 缺省報文 并能進行監(jiān)測 應答器報文內容包括 應答器編號 鏈接關系 線路參數(shù) 線路里程 進路信息 軌道電路或電碼化載頻 臨時限速等等 報文按確定的編碼規(guī)則進行編制 應答器報文以信息包為單位 信息包有對應標識 一幀報文中可包含多個信息包 點式應答器編碼規(guī)則 鐵道部制定了點式應答器編碼規(guī)則 包括信息包定義 報文設計原則 應答器用戶報文構成等 CTCS信息包 是在ETCS信息包框架 組成的基礎上 按照中國的CTCS技術規(guī)范 運輸作業(yè)特點和需求進行定義 綜合考慮動車組開行 運用要求 并預留了客運專線的發(fā)展 各應答器信息包的組成 應答器編號 鏈接關系 線路參數(shù) 線路里程 進路信息 軌道電路或電碼化載頻 臨時限速等信息格式 皆應統(tǒng)一 嚴格的按照編碼規(guī)則規(guī)范地進行編碼 應答器信息是涉及安全控車的重要信息 必須進行嚴格的檔案管理 制定相應的管理程序 管理制度和管理辦法 設專門機構進行應答器信息管理 電務段 三 ZPW 2000軌道電路 軌道電路碼序 軌道電路碼序按TB 3060執(zhí)行 在原四顯示自動閉塞基礎上增加L2 L3碼 上表所示為一種典型案例 四 其它信號設備配套改造 行車指揮系統(tǒng)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)微機檢測系統(tǒng)其它 行車指揮系統(tǒng) CTCS 2適應于裝備TDCS或CTC行車指揮設備的線路 在CTC或TDCS的車站車務終端上設有特定的列控中心人 機界面 采用統(tǒng)一的格式 包括輸入 確認 顯示方式等 應與既有車站車務終端的有關規(guī)定和格式統(tǒng)籌考慮 CTC或TDCS的車站分機與車站列控中心采用RS 422接口 具有光電隔離措施 接口及通道應冗余配置 臨時限速調度命令 在調度中心以表格形式體現(xiàn) 包括界面 輸入 回執(zhí) 在車站車務終端采用與調度中心基本相同的形式 無線調度命令向列車發(fā)送時采用既有的文本形式 調度命令由調度中心傳輸至車站的時機及準確性應能滿足列車運行控制的需要 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng) CTCS 2適應于裝備計算機聯(lián)鎖或6502電氣集中的車站 計算機聯(lián)鎖與車站列控中心采用RS 422接口 具有光電隔離措施 接口及通道應冗余配置 6502電氣集中與車站列控中心連接 采用繼電器接點采集 安全繼電器輸出方式 對于站型簡單 6502電氣集中中間站 在保證安全控車的前提下 可考慮簡化處理 根據(jù)需要 車站列控中心輸出進站或進路信號機點黃燈 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 控制及驅動 聯(lián)鎖的功能適應200km h動車組的安全開行要求 主要是列車通過時進路鎖閉 解鎖的安全性 既有正線軌道電路長度的適用性 反向按自動站間閉塞方式進行配套改造 微機監(jiān)測系統(tǒng) 微機監(jiān)測進行配套改造 增加與列控中心的接口及相應的監(jiān)測功能 有條件時 對車站聯(lián)鎖 閉塞設備 閉環(huán)電碼化 道岔缺口檢查 燈絲報警 電源等監(jiān)測功能進行整合 其它 有條件時車站采用綜合智能電源屏 對既有線暫按信號電纜方式傳輸站間信息 需敷設站間貫通電纜 CTCS 3級列控系統(tǒng)介紹 CTCS 3級主要技術原則 CTCS 3級列控系統(tǒng)滿足運營速度350km h 最小追蹤間隔3分鐘的要求 CTCS 3級列控系統(tǒng)滿足正向按自動閉塞追蹤運行 反向按自動站間閉塞運行的要求 CTCS 3級列控系統(tǒng)滿足跨線運行的運營要求 CTCS 3級列控系統(tǒng)車載設備采用目標距離連續(xù)速度控制模式 設備制動優(yōu)先的方式監(jiān)控列車安全運行 CTCS 2級作為CTCS 3級的后備系統(tǒng) 無線閉塞中心 RBC 或無線通信故障時 CTCS 2級列控系統(tǒng)控制列車運行 全線RBC設備集中設置 CTCS 3級主要技術原則 GSM R無線通信覆蓋包括大站在內的全線所有車站 動車段及聯(lián)絡線均安裝CTCS 2級列控系統(tǒng)地面設備 300km h及以上動車組不裝設列車運行監(jiān)控裝置 LKJ 在300km h及以上線路 CTCS 3級列控系統(tǒng)車載設備速度容限規(guī)定為超速2km h報警 超速5km h觸發(fā)常用制動 超速15km h觸發(fā)緊急制動 RBC向裝備CTCS 3級車載設備的列車 應答器向裝備CTCS 2級車載設備的列車分別發(fā)送分相區(qū)信息 實現(xiàn)自動過分相 CTCS 3級列控系統(tǒng)統(tǒng)一接口標準 涉及安全的信息采用滿足IEC62280標準要求的安全通信協(xié)議 CTCS 3級主要技術原則 CTCS 3級列控系統(tǒng)安全性 可靠性 可用性 可維護性滿足IEC62280等相關標準的要求 關鍵設備冗余配置 CTCT 3級列控系統(tǒng)結構 CTCS 3級列控系統(tǒng)包括地面設備和車載設備 地面設備由RBC TCC ZPW 2000 UM 系列軌道電路 應答器 含LEU GSM R通信接口設備等組成 車載設備由車載安全計算機 VC GSM R無線通信單元 RTU 軌道電路信息接收單元 TCR 應答器信息接收模塊 BTM 記錄單元 JRU DRU 人機界面 DMI 列車接口單元 TIU 等組成 CTCS 3級列控系統(tǒng)總體結構示意圖 CTCS 3級地面設備結構示意圖 CTCS 3級車載設備結構示意圖 主要工作模式 CTCS 3級列控車載設備 含CTCS 2級功能 有9種主要工作模式 其中通用的模式有完全監(jiān)控模式 FS 目視行車模式 OS 引導模式 CO 調車模式 SH 隔離模式 IS 待機模式 SB 和休眠模式 SL 等7種模式 僅適用CTCS 2級的模式有部分監(jiān)控模式 PS 和機車信號模式 CS 完全監(jiān)控模式 FS 當車載設備具備列控所需的全部基本數(shù)據(jù) 包括列車數(shù)據(jù) 行車許可和線路數(shù)據(jù)等 時 列控車載設備生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線 并通過人機界面 DMI 顯示列車運行速度 允許速度 目標速度和目標距離等信息 監(jiān)控列車安全運行 目視行車模式 OS 當?shù)孛嬖O備故障 列控車載設備顯示禁止信號且列車停車后需繼續(xù)運行時 根據(jù)行車管理辦法 經(jīng)司機操作 列控車載設備按固定限制速度40km h監(jiān)控列車運行 列車每運行一定距離 300米 或一定時間 60秒 司機需確認一次 引導模式 CO 當開放引導信號或出站信號機開放且列車前端距離出站信號機較遠 大于250米 發(fā)車時 列控車載設備生成目標距離連續(xù)速度控制模式曲線 并通過DMI顯示列車運行速度 允許速度 目標速度和目標距離等 車載設備按固定限制速度40km h監(jiān)控列車運行 司機負責在列車運行時檢查軌道占用情況 調車模式 SH 當進行調車作業(yè)時 司機按壓調車按鈕 列控車載設備按固定限制速度40km h 頂棚 監(jiān)控車列前進或折返運行 當工作在CTCS 3級時 經(jīng)RBC同意 列控車載設備轉入調車模式 SH 后與RBC斷開連接 退出調車模式 SH 后再重新與RBC連接 隔離模式 IS 當列控車載設備