CTCS2系統(tǒng)構成及其速度控制模式

1、課程名稱：遠程控制設計題目：CTCS-2系統(tǒng)構成及其控制模式 院 系： 計算機與通信工程系 專 業(yè)： 鐵道信號 年 級： 2006級 姓 名： 王仕忠 指導教師： 黃高勇 西南交通大學峨眉校區(qū) 年 月 日課 程 設 計 任 務 書專 業(yè) 鐵道信號 姓 名 王仕忠 學 號 20067034 開題日期： 2009 年4 月7日 完成日期： 2009年 6 月 5日題 目 CTCS-2系統(tǒng)構成及其控制模式 一、設計的目的 為了滿足國內日益增長的快速鐵路客運需要，時速達200k m/h的動車組已經投入城際和客運專線營運。為了保證動車組200k m/h的運行安全，鐵道部組織有關單位，在借鑒歐洲和日本列控

2、系統(tǒng)的基礎上，引進、消化、研發(fā)了中國鐵路既有線200km/h動車組列控系統(tǒng)（CTCS-2）。本文著重對CTCS-2級列車控制系統(tǒng)進行了分析與研究，對CTCS-2級列控系統(tǒng)中地面設備和車載設備各組成部分的功能和技術特點進行了詳細描述，并對C TCS2級列控系統(tǒng)的控制模式進行了簡要說明。CTCS-2 級列控系統(tǒng)主要是針對既有線的運營現(xiàn)狀和技術裝備水平、盡量減少對既有裝備的改造的需求進行開發(fā)的，隨著客運專線技術裝備標準的提高、運輸需求的改變，既有線CTCS-2 級列控系統(tǒng)能否適應客運專線新的要求，有必要進行研究、了解。 二、設計的內容及要求 （1）相關資料的收集和學習 （課外2學時） （2）具體實現(xiàn)

3、方案（課內2學時，課外4學時） （3）完成課程設計報告 （課內2學時，課外2學時） 三、指導教師評語 四、成 績 指導教師 (簽章) 年 月 日CTCS-2系統(tǒng)構成及其速度控制模式引言近年來，我國鐵路建設飛速發(fā)展，為了進一步適應鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，鐵道部已經制定了中國列車控制系統(tǒng)(CTCS)技術規(guī)范總則(暫行)和相應C T C S技術條件，以保證我國鐵路運輸安全，滿足長交路運營的需求，適應提速戰(zhàn)略的實施。CTCS是參照歐洲列車控制系統(tǒng)(ETCS)制定的我國現(xiàn)代鐵路列車控制系統(tǒng)。CTCS-2級為一體化的列車運行控制系統(tǒng)。CTCS-2級面向提速干線和高速線，是基于軌道電路和點式信息設備傳輸信息的列

4、車運行控制系統(tǒng)，適用于各種限速區(qū)段，地面可不設通過信號機。是一種點-連式列車運行控制系統(tǒng)，功能比較齊全并適合國情。司機憑車載信號行車。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；點式信息設備傳輸定位信息、進路參數(shù)、線路參數(shù)、限速和停車信息。CTCS-2級采取目標距離控制模式，采用一次制動方式。1. CTCS-2級列控系統(tǒng)結構CTCS-2本身是一個列車運行控制系統(tǒng)標準，并不指定具體設備和細節(jié)，但鐵道部通過對CTCS-2級技術規(guī)范的多次深入研究和論證，確定了符合CTCS-2級標準的列控系統(tǒng)構成、車載設備、地面設備配置、運用技術原則、系統(tǒng)實施方案等一系列細節(jié)，形成了具有中國特色兼容

5、既有線和客運專線的列控系統(tǒng)，稱這個系統(tǒng)為CTCS-2列控系統(tǒng)。CTCS-2級列控系統(tǒng)是基于軌道電路加應答器傳輸列車運行信息，并采用目標距離模式監(jiān)控列車安全運行的列車運行控制系統(tǒng)。CTCS-2級列控系統(tǒng)包括列控車載設備和列控地面設備兩大部分，列控系統(tǒng)分車載設備和地面設備兩部分，地面設備又分軌旁和室內設備兩部分其總體結構如下圖所示。圖一 系統(tǒng)構成1.1 CTCS-2車載設備CTCS-2級車載設備包括以下內容：l 安全計算機：用于接收并處理信息，發(fā)送制動命令等；l BTM模塊：用于接收應答器報文；l STM模塊：用于接收軌道電路信息；l 人機接口（MMI）；l 記錄器。CTCS 2級車載設備結構：l

6、 動車組的兩端各安裝一套獨立的ATP車載設備；l 總體結構采用硬件冗余結構，關鍵設備均采用雙套，核心設備采用三取二或者二乘二取二結構;l 高安全性和可用性：安全等級達到SIL4級。安全計算機(VC)車載安全計算機是ATP裝置的核心部分，負責從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。CSEE公司提供的車載設備基于兩個處理器的實時比較,安全等級達到SIL4級。為了提高系統(tǒng)可用性，采用了第三個處理器。該處理方式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。日立公司提供的車載設備安全計算機為二乘二

7、取二結構，以保證列車控制的安全性和設備的冗余性。安全計算機的核心安全邏輯由FS-LSI實現(xiàn)。 應答器信息接收模塊(BTM)BTM天線接收來自地面應答器的信號，傳輸至BTM模塊進行信息解調處理。BTM是一個采用二取二技術的故障-安全模塊。通過一個專用信息接口和安全計算機同步。同時它還提供通過應答器中點時的確切時間，能夠讓ATP車載設備在幾厘米的準確范圍內進行列車定位校準。1.1.3 連續(xù)信息接收模塊(STM)通過STM天線接收軌道電路信號，解調軌道電路上傳的信號信息，將解調的信息及時傳遞給安全計算機和列車運行監(jiān)控記錄裝置。S T M模塊是安全模塊，可接收Z P W-2000系列軌道電路及4信息、

8、8信息、18信息等傳統(tǒng)移頻軌道電路的信息。 司機操作界面 (MMI)通過聲音、圖像等方式將A T P車載裝置的狀態(tài)通知司機。司機可以通過MMI上的按鍵來切換ATP裝置的運行模式或是輸入必要的信息。MMI為配備有帶按鈕的液晶顯示器。MMI安全等級為SIL2級。各A T P車載設備采用統(tǒng)一的顯示界面和司機操作規(guī)程。ATP車載設備應具備獨立的輸入手段，全部信息通過A T P車載設備輸入，但非安全信息也可由列車運行監(jiān)控記錄裝置提供。1.2 地面設備l CTCS-2級地面設備包括以下內容：l ZPW-2000軌道電路：占用檢查及傳送空閑及進路信息；l 車站列控中心：用于編制可編程應答器報文;l 軌旁電子

9、單元(L E U): 用于可編程應答器的編程；l 可變應答器：提供進路股道、臨時限速信息;l 固定應答器：提供線路參數(shù)及定位基準。 車站列控中心列控中心設于車站，是構成CT CS2級系統(tǒng)的重要組成部分，它可控制車站和區(qū)間軌道電路，并通過軌旁電子單元(L E U)控制有源應答器，實現(xiàn)列控信息的傳輸。根據(jù)鐵道部的統(tǒng)一規(guī)劃，適用于既有線提速的車站列控中心采用“二乘二取二”安全冗余的硬件結構，其應答器報文的編制參照成熟的ETCS應答器報文編碼規(guī)則進行。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制信息，通過有源應答器傳送給車載設備。其主要技術要求：l 系統(tǒng)采用二乘二取二的冗余結構；l

10、系統(tǒng)外部通訊接口進行冗余配置，采用部定l 標準的接口方式和協(xié)議；l 兩站一區(qū)間只允許設置一處臨時限速；l 限速區(qū)起點精度100m，限速區(qū)長度分8檔（200，500，1000，1500，2000，3000，4000，6000m），限速速度分5檔（45，60，80，120，160k m/h）。當限速長度超過6000m時，要求人工按照全區(qū)間限速處理。低于45k m/h的限速，由司機控制；l 站內正線有臨時限速時或者辦理正線通過且離去區(qū)段（長度取決于制動距離）有臨時限速時，前方站出站口應答器及本站進站口應答器分別發(fā)送相應的臨時限速報文；l 區(qū)間其余地點有臨時限速時，只有出站口應答器發(fā)送臨時限速。1.1

11、.2 地面電子單元LEULEU是安全設備，使用標準的19英寸導軌安裝在列控中心內。LEU經過1個冗余的、安全的串行鏈路（接口S）接收列控中心發(fā)送的編碼，并通過接口C獨立地驅動4個有源應答器，向其實時發(fā)送報文。它采用特制的內屏蔽數(shù)字電纜傳輸，電纜長度可達3.5k m。每個L E U可驅動4個獨立的輸出，檢測并記錄每次應答器通電時發(fā)送的“有列車”信息。LEU報文表中含有1個缺省報文，該報文包含所有內部缺省值，特別是接口S傳輸中的故障。軌旁電子單元 LEU 功能：l 從列控中心接收報文；l 向有源應答器發(fā)送報文；l 檢測外部電纜狀態(tài)；l 記錄狀態(tài)信息。1.1.3 應答器應答器安裝在軌道中間。當列車經

12、過時，應答器會以編碼信息的形式將信息發(fā)送到車載設備。根據(jù)報文來源不同，可分為有源應答器和無源應答器，也稱為可變數(shù)據(jù)應答器和固定數(shù)據(jù)應答器。1）進站信號機處設置有源應答器，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。具有直股發(fā)車進路的股道應提供直股發(fā)車進路、前方一定距離內的線路參數(shù)和臨時限速信息。2）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)；有源應答器提供前方一定距離內的臨時限速。出站信號機處（含股道）原則上不設置應答器。A T P車載設備通過成對的應答器識別運行方向。 3）區(qū)間間隔35k m設置無源應答器，提供正向運行

13、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。除進出站口外，區(qū)間可不設置專用于反向運行的應答器。4）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。CTCS級間轉換應分別設置具有預告、執(zhí)行功能的固定信息應答器。5）應答器的正線線路參數(shù)應交叉覆蓋，實現(xiàn)信息冗余。2. CTCS-2 列控系統(tǒng)速度控制模式CTCS-2 級列控系統(tǒng)采用目標-距離模式曲線控制方式，該速度控制方式以前方列車所占閉塞分區(qū)的入口為追蹤目標點，可實現(xiàn)一次制動，列車追蹤距離短，運輸效率高。列控設備生成的目標距離模式曲線（如下圖）是根據(jù)目標距離、目標速度、線路參數(shù)、列車本身性能計算而定。圖二 制動曲線示意圖制