ATP列車超速防護(hù)系統(tǒng)介紹參考幻燈片

1、濟(jì)南鐵路局電務(wù)處,張秉濤,既有線,200km/h,動車組列控系統(tǒng),車載,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(xiàn),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(jī)車司機(jī)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,Automati

2、c Train Control,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(jìn)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(jī)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(jī)只要按車內(nèi)速度信號操作機(jī)車運行，就,能可靠保證列車安全運行，防止冒進(jìn)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(jìn)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)

3、概況,ATO,ATO,系統(tǒng)，可實現(xiàn)列車自動駕駛，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(jī)失去警惕或錯誤操作可能,造成的冒進(jìn)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

4、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(hù)和機(jī)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(jī)關(guān)系分類,設(shè)備優(yōu)先的自動控制減速系統(tǒng)、司機(jī)操作優(yōu)先的速度自動監(jiān),督系統(tǒng),按照地面,機(jī)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

5、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,ETCS3,CTCS,Chinese Train Control System,共有,5,個應(yīng)用等級,CTCS0,CTCS1,CTCS2,CTCS3,CTCS4,1,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,CTCS0,為即有線的現(xiàn)狀，由通用機(jī)車信號和

6、運行監(jiān)控記錄裝,置構(gòu)成,CTCS1,由主體機(jī)車信號,加強(qiáng)型運行監(jiān)控記錄裝置組成。面,向,160km/h,以下的區(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(jī)，機(jī)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

7、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,2.1ATP,的名稱,ATP,是英文,Automatic Train Protection,的縮寫,中文名為：列車超速防護(hù)系統(tǒng),2.ATP,系統(tǒng)名稱、特點和功能,2.2ATP,系統(tǒng)的主要特點,可有效地實現(xiàn)超速防護(hù)功能,能給司機(jī)充分、確切的顯示，有利于,司機(jī)最優(yōu)地駕駛列車,地面

8、應(yīng)答器是安裝方便,十分靈活,車載計算機(jī)采用符合“故障安全,準(zhǔn)則的計算機(jī)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(jī)聯(lián)鎖,調(diào)度集中,軌道電路,應(yīng)答器,車載設(shè)備,人,機(jī),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,B,T,M,S,T,M,車載計算機(jī),CTC,或,TDCS,站機(jī),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(jī),DMI,LKJ,RLU,車載主機(jī),VC,測速測距模塊,STM,模塊,車載設(shè)備主機(jī),GSM-R,車載,電臺,BTM,軌道電路,應(yīng)答器,車站聯(lián)鎖,調(diào)度集

9、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,分區(qū) n,分區(qū) n+1,分區(qū) n+2,分區(qū) n+3,列車1,列車2,分區(qū) n+4,一般情況下的控制,分區(qū) n,分區(qū) n+1,分區(qū) n+2,分區(qū) n+3,列車1,列車2,分區(qū) n+4,區(qū)間臨時限速,有臨時限速時的控制,機(jī)控優(yōu)先與人控優(yōu)先,機(jī)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(jī)人工介入，其最

10、大優(yōu)點是能夠減少司機(jī)的勞,動強(qiáng)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(jī)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(jī)制動,優(yōu)先的系統(tǒng)優(yōu)點是便于發(fā)揮司機(jī)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(jī)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,距離,速度,緊急,強(qiáng)常用,弱常用,制動,緊急制動曲線,強(qiáng)常用制動級,弱常用制動級,列車運行曲線,設(shè)備制動優(yōu)先模式,距離,速度,EB,ATP動作,緊急制

11、動曲線,常用制動曲線,列車運行曲線,司機(jī)制動優(yōu)先下的ATP動作原理,制動,司機(jī)動作,報警曲線,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,CTCS2,200H,型車載列控系統(tǒng)介紹與,各部分簡介,CTCS2,200H,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(jìn)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

12、,ATC,系統(tǒng),CTCS2,200H,型車載列控系統(tǒng)的引進(jìn)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,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(jī)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 CTCS2,200H,車載列控系統(tǒng)各單元,系,統(tǒng),構(gòu),成,車載安全計算機(jī),

13、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(jī)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,MMI,STM,ATP,VC,BTM,SW,LKJ,Distrib,ution,panel,ATP,DMI,Brake,handle,Master,controller,Brake,command,Powering,command,SW,Speed,sensor,Speed,sensor,BTM,antenna,STM,antenna,系,統(tǒng),構(gòu),成,EMU,司機(jī),LKJ,DMI,RL

14、U,DRU,VC,BTM,測速測距模塊,STM,模塊,ATP,車載設(shè)備,GSM-R,車,載電臺,應(yīng)答器,軌道電路,LEU,編碼設(shè)備,車站列控中心,車站聯(lián)鎖,調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC,3.3,CTCS2,200H,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 CTCS2,200H,車載列控系統(tǒng)各單元,系,統(tǒng),構(gòu),成,車載安全計算機(jī),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,

15、DRU,人機(jī)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,3.2 CTCS2,200H,車載列控系統(tǒng)各單元,系,統(tǒng),構(gòu),成,車載安全計算機(jī),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(jī)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 CTCS2,200H,車載列控系統(tǒng)主體裝置,主,體,裝,置,3. 4 CTCS2,200H,車載列控系統(tǒng)主體裝置,系,統(tǒng),構(gòu),成,安全計算機(jī),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

16、安全電路向列車輸出制動信息，控,制列車安全運行。安全計算機(jī)為,2,2,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(jī)的核心安全邏輯由,FS-LSI,實現(xiàn),vc,安,全,計,算,機(jī),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(jī),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(jī)操作鎖定可接收的載頻,系,統(tǒng),構(gòu),成,ATP,STM,軌,道,信,息,接,收,單,元,STM,軌,道,信

17、,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），每套主機(jī)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(jī)。應(yīng)答器信息包括線路參數(shù)信息,進(jìn)路信息、臨時限速信息以及級間切換等信息,系,統(tǒng),構(gòu),成,ATP,B,T,M,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(jī)的操,作等信息，采用,PCMCIA,卡作為存儲介質(zhì)，通過

18、,讀卡器可將數(shù)據(jù)下載至地面分析管理微機(jī)，進(jìn)行,設(shè)備運行狀況分析,系,統(tǒng),構(gòu),成,ATP,D,R,U,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,R,L,U,繼,電,器,邏,輯,單,元,3.5 CTCS2,200H,車載列控系統(tǒng)主機(jī)外圍設(shè)備,人機(jī)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(jī)。司機(jī)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(jī),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(jìn)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

19、，如圖,3,所示，它是,STM,的前端,信號感應(yīng)部件，安裝于機(jī)車前部，感應(yīng)線圈的底部,距離鋼軌面,135,5mm,STM,軌道電路感應(yīng)器的最底部是帶有保護(hù)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(jī)車上，根據(jù)現(xiàn)場安裝,的需要，固定支架可以進(jìn)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(jìn)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(jī)，用,于測量列車運行速度,3.6,CTCS2,200H,車載列控

20、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(jìn),后退、零位、制動、牽引在內(nèi)的司機(jī)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(jī)車信號,另外,ATP,與,LKJ,之間還存在一些,列車控制、狀態(tài)信息的交互，用于運行管理,系,統(tǒng),構(gòu),成,ATP,3.7,CTCS2,200H,主機(jī)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(jī)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-2000,CN6,外接,DMI,CN7,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(jī),外,部,電,纜,3.7,CTCS2,200H,主機(jī)外部電纜,3.8,CTCS2,200H,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(jìn)方向段的車載設(shè)備工作,機(jī)柜安裝位置：設(shè)置在駕駛室后方的機(jī)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,再通過該裝置與制動,裝置連接,ST