列车运行控制系统概述教育ppt课件

列车运行控制系统概列车运行控制系统概述述PPTPPT讲座讲座列车运行控制系统概述PPT讲座11、是什么？（课程介绍）专业核心课程，列车运行的神经系统。这门课程是铁道通信信号专业的一门专业核心课程，对学生未来从事铁道通信信号设备维修、施工、设备器材检修和制造等岗位工作具有重要意义。通过讲授、讨论、演示、实作，使学生能熟悉铁路机车信号、LKJ、CTCS列控车载和地面设备的组成、技术参数，理解机车信号、LKJ、CTCS列控车载和地面设备的基本原理、技术指标，熟练掌握列车运行控制系统施工、维护、检测、数据下载与分析等关键技术。前导课程包括：区间信号自动控制、电路基础、信号基础等。1、是什么？（课程介绍）22、学什么？（课程内容）什么叫列控系统？列控系统的作用？各级列控系统的系统构成和工作原理？3、怎么学？（学习建议）熟悉教材、重视实验、开阔眼界、摸熟现有设备4、怎么考？（考核方式）理论考试70%+平时表现30%2、学什么？（课程内容）3客专/高铁系统工务工程牵引供电通信信号动车组运营调度客运服务维修体系票务系统旅客服务系统市场营销策划客运组织管理路基工程轨道工程桥梁工程站场工程隧道工程运行管理车辆管理供电管理综合维修客运调度运输计划牵引系统制动系统列车网络系统总 成车 体转 向 架供电系统变电系统接触网系统远程监控系统电力系统列控系统联锁系统集中监测系统调度集中系统通信系统客专/高铁系统工务工程牵引供电通信信号动车组运营调度客运服务4列车运行控制系统概述教育ppt课件5为什么装备列控系统？为什么装备列控系统？当列车运行速度提高到一定程度，司机难以及时辨识地面信号并实施控制，完全靠人工瞭望、人工驾驶列车，已不能保证行车安全。当列车速度大于时速200公里时，必须装备列车运行控制系统，以实现对列车间隔和速度的自动控制。（备注：当列车提速到200km/h时，紧急制动距离将达到2000米(常用制动距离超过3000米)。为什么装备列控系统？当列车运行速度提高到一定程度，司6列控系统简介：列控系统简介：列车运行控制系统列车运行控制系统简称列控系统，是保证列车安全、快速运行的系统。列车运行控制系统列车运行控制系统的主要作用是完成列车的间隔控制和速度控制，对列车运行全过程或一部分作业实现运行速度、位置等状态的监督、控制和调整，确保行车安全，提高运输效率的信号系统。完整的列车运行控制系统包括车载设备和地面设备。第一节第一节 列车运行控制系统综述列车运行控制系统综述列控系统简介：第一节列车运行控制系统综述7“机车三大件机车三大件”：机车信号、列车自动停车装置、列车无线调度电话（列控技术的起点）列控的基本作用列控的基本作用1、保证行车安全2、提高运输效率列控的发展：列控的发展：地面信号为主，机车信号为辅（人工控车为主）机车信号主体化（CTCS）早期的“机车三大件”是我国列车控制技术的起点。利用地面联锁和闭塞设备，配合车载机车信号和LKJ，用人工控车为主的列车控制模式。2003年，铁道部才宣布发展中国列车运行控制系统的规划，在2007年的第六次大提速工程中，既有线CTCS-2级列控系统逐步形成。“机车三大件”：机车信号、列车自动停车装置、列车无线调度电话8列控系统的基本原理：地面设备根据前方行车条件，包括轨道占用情况、进路状态、线路状况以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信技术传给车载设备，结合列车数据，车载设备自动计算生成超速防护曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速后及时进行控制，防止列车超速脱轨或与前行列车追尾。列控系统的基本原理：9列控系统的基本功能1.给司机显示允许列车运行的信号、目标距离、目标速度、允许速度等。2.自动实施速度控制，一旦列车速度超过允许速度，应实施制动控制，使列车减速甚至停车。3.防止与同一轨道运行的列车相撞或追尾。4.防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号显示规定的限制速度、线路限速、车辆限速、临时限速等。列控系统的基本功能10列控系统发展历程1.地面人工信号2.地面自动信号3.机车信号4.自动停车装置5.自动列车防护系统列控系统发展历程111.地面人工信号（1804年，信号旗、球信号（1832年）、臂板信号等）为防止列车相撞，在线路上安装信号设备，以物体形状、灯光数目和颜色等视觉信号或音响信号给司机以各种运行条件的指示。发车站，白球挂在柱顶，指示列车可以发车；发车站，黑球挂在柱顶，指示列车晚点；接车站，白球挂在柱间，指示列车进站停车；接车站，白球挂在柱顶，指示列车通过；接车站，白球挂在柱底，指示列车站外停车。1.地面人工信号（1804年，信号旗、球信号（1832年）、121.地面人工信号（1804年，信号旗、球信号（1832年）、臂板信号等）臂板信号机是最早出现的铁路信号机。也是铁路固定信号机的一种。白天用臂板的不同位置（水平还是斜向），夜间或视线不清时用不同颜色的灯光显示信号，适合于没有可靠交流电源的车站使用，只需要电池即可。分为机械臂板信号机和电动臂板信号机两种。臂板水平时表示禁止通过该信号机，臂板斜置时表示可以通过该信号机。1.地面人工信号（1804年，信号旗、132.地面自动信号（1872年轨道电路，半自动闭塞或自动闭塞+地面主体信号）利用轨道电路检查到的列车占用轨道的状态信息控制信号显示。地面信号显示能够真实反映线路空闲状态。2.地面自动信号（1872年轨道电路，半自动闭塞或自动闭塞+143.机车信号（自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号）地面信号显示受到自然环境及地形的影响、限制，司机有时不能在规定的距离内及时瞭望前方的地面信号显示。在以地面信号为主体的信号系统中，地面信号显示是行车凭证，机车信号为辅助信号。3.机车信号（自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号）154.自动停车装置（自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号+自动停车）如何防止由于司机失去警惕而发生危及列车运行安全的事故？列车自动停车设备（ATS）：当地面信号的“禁止命令”未被司机接收时就自动实施紧急制动。机车信号仍然是辅助信号。4.自动停车装置（自动闭塞+地面主体信号+机车信号辅助信号+165.自动列车防护系统由于ATS存在警惕按钮，司机按压警惕按钮，ATS将不会触发紧急制动。另外，ATS的报警声会干扰司机的正常驾驶，出现违章关机。速度、密度的提高，对安全提出了更高的要求。列车运行速度高于200Km/h时，必须装备带有速度监督的列车自动控制系统，以机车信号为行车凭证。自动列车防护系统由地面设备和车载设备构成。5.自动列车防护系统17一、机车信号一、机车信号机车信号的定义机车信号的定义 机车信号又称机车自动信号，是用设在机车司机室的机车信号机自动反映运行条件，指示司机运行的信号显示制度。为实现机车信号而装设的整套技术设备成为机车信号设备。在机车上应安装机车信号车载设备，在线路上应安装机车信号地面设备，使得机车上能接收到反映地面信号的信息。机车信号是单方向的控制设备，只能从地面向车上传递信息。一、机车信号机车信号的定义18机车信号的作用机车信号的作用复示地面信号机的显示，改善司机的瞭望条件，提高司机接收信号的可靠性。在其基础上配备列车运行超速防护系统，能防止列车冒进信号或超速运行。随着机车信号可靠性的提高，机车信号已从辅助信号转为主体信号，司机可凭车载信号行车。机车信号的作用19机车信号分类机车信号分类按机车接收地面信息的时机分类，机车信号可分为连续式和接近连续式两种。（点式机车信号已经被淘汰）点式机车信号点式机车信号 在线路上某些固定地点通过地面设备向机车传递信息，用于非自动闭塞分区。机车信号分类20接近连续式机车信号接近连续式机车信号 接近连续式机车信号是在车站的接近区段和站内连续地反映地面信号显示，广泛用于半自动闭塞区段。在进站信号机前方接近区段的地面设备发送与进站信号机显示相符的信息，站内正线接车进路和侧线股道发送与出站信号机显示相符的信息，其他线路则没有信息。连续式机车信号连续式机车信号 连续式机车信号，能再整条线路上连续不断地反映线路状态和运行条件，用于自动闭塞区段。保证了行车安全。机车信号的地面设备必须设有有源的发送设备，向钢轨发送行车信息的电信号。该信号在钢轨中传输，钢轨周围形成磁场，机车上的接收线圈感应处电势，经译码使机车信号机显示相关信号。接近连续式机车信号21我国机车信号的发展：通用式机车信号JT1-A/B 主体化机车信号JT1-CZ2000我国机车信号的发展：22二、列车运行监控记录装置 机车信号只是对地面信号的复示，并不能从根本上保证列车的运行安全。1980年后，我国铁路推广列车自动停车装置，并且从ZTL-1发展到 ZTL-3型，在我国铁路迅速普及，起到一定的作用。列车自动停车装 置功能简单，没有与列车运行速度联系起来，一旦司机按压警惕按钮，即解除了自动停车功能，使它不能在红灯前连续地起作用，仍然存在着冒进信号的可能。为了有效地控制列车运行，减少列车冒进、超速行驶引起的事故，必须开发研制列车运行超速防护系统（ATP）。就在ATP的开发和探索期间，全路多家单位研制成功了列车运行监控记录装置（LKJ）。二、列车运行监控记录装置机车信号只是对地面信号的复示23列车运行监控记录装置作用列车运行监控记录装置作用 列车运行监控记录装置（）的主要功能是防止列车冒进进站信号机和出站信号机，监控列车运行速度，在司机欠清醒或失控的情况下，对列车实施紧急制动。同时起到“黑匣子”的作用，记录列车运行、机车运用及司机操作状况。列车运行监控记录装置简称监控装置，是我国铁路研制的以保障列车运行安全为主要目的的列车速度监控装置。该装置在实现安全速度控制的同时，采集记录与列车安全运行有关的各种机车运行状态信息，促进了机车运行管理的自动化。列车运行监控记录装置作用24列车运行监控记录装置的发展：LKJ93型LKJ2000型LKJ的局限性：不具备实际意义的列车超速防护列车运行监控记录装置的发展：25三、列车超速防护（见本章第二节）三、列车超速防护26四、中国列车运行控制系统（四、中国列车运行控制系统（CTCSCTCS）欧洲列车运行控制系统ETCS 为了解决欧洲各国铁路互联互通问题,提高列车运行的安全性和高效性,降低运营成本、增强竞争优势。1989年开始，欧洲铁路公司和信号公司在对各自的既有信号系统进行升级改造的同时，在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下，为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准，并研制和开发了相关的产品。四、中国列车运行控制系统（CTCS）欧洲列车运行控制系统ET271993年,欧洲铁路制定“欧洲铁路运输管理系统”ERTMS：欧洲运输管理系统ETMS（European Transportation Management System）欧洲列车运行控制系统ETCS（0-3）（European Train Control System）。欧洲铁路综合移动通信系统GSM-R（Global System for Mobile Communications）列车运行控制系统概述教育ppt课件28ETCS的分级ETCS从运用角度分为4级(0-3级，0+级）0级：ETCS车载设备+传统列控系统。1级：地面信号查询应答器轨道电路2级：轨道电路查询应答器GSM-R3级：查询应答器GSM-RETCS的分级29ETCS-0级：列车装备ETCS设备，无车地通信数据.司机凭地面信号行车。ETCS-0+级：加装机车信号STM，提供通用机车信号功能ETCS-0级：列车装备ETCS设备，无车地通信数据.30ETCS-1级应答器车地通信，发送移动授权凭证和线路数据轨道电路：列车占用检测ETCS车载设备，凭车载信号行车准移动闭塞ETCS-1级31ETCS-2级铁路综合移动通信系统GSM-R无线闭塞中心RBC计算列车移动授权凭证轨道电路：列车占用检测 应答器：列车定标ETCS车载设备，凭车载信号行车准移动闭塞ETCS-2级32ETCS-3铁路综合移动通信系统GSM-R取消区间的轨道电路，采用移动闭塞车载设备发送列车数据，RBC基于车载信息定位列车RBC计算列车的移动授权凭证列车完整性检查由列车完整性验证系统与地面RBC共同完成ETCS车载设备，凭车载信号行车ETCS-333CTCS标准的产生（1）为什么要发展？既有线提速、客运专线和高速铁路建设，对信号技术的发展既提出了新的挑战，也提供了难得的发展机遇。条件已成熟。10多年的实践摸索、经验积累；欧盟的GSM-R/ETCS已进入实际运作阶段，给我们提供了良好的技术借鉴。需要对中国列车控制技术发展进行规划。CTCS标准的产生34 CTCSCTCS发展历程发展历程 1997年4月1日，全路实施第一次大提速，开行了运行速度120160km/h的跨局特快旅客列车8对，“夕发朝至”旅客列车78列。货物列车最高运行速度达到80km/h。这是我国铁路为了提高运输质量，适应经济和社会发展迈出的重要一步。CTCS发展历程35 1998年10月1日，全路实施第二次大提速，重点是在京沪、京广、京哈三大干线上延展提速区间，增加提速列车数量。特快旅客列车达到80对，“夕发朝至”旅客列车116列，行包专列8对，最高时速达到140公里至160公里；1998年10月1日，全路实施第二次大提速，重点是在36 2000年10月21日，全路实施第三次大提速，提速的重点线路是陇海、兰新、京九和浙赣等线，大量压缩了北京西、上海至乌鲁木齐的旅客列车运行时间。开行特快旅客列车达到142对，“夕发朝至”旅客列车226列，行包专列14对，“五定”班列运行线71条。2000年10月21日，全路实施第三次大提速，提速的37 2001年10月21日，全路实施第四次大提速。这次提速是挖掘现有提速资源，进一步优化资源配置，完善提速网络，并首次将合资铁路纳入提速范围，提速里程达4257公里，使提速网络基本覆盖全国主要地区。开行旅客列车1194.5对，其中特快旅客列车达到188.5对。2001年10月21日，全路实施第四次大提速。这次提38 2004年4月18日，全路实施第五次大提速。这次提速各局采取压缩追踪间隔等措施，列车密度有了新的提高。第五次大提速后，全路平均客运能力提高18.5，图定货运能力提高15，快速线路里程达到16500公里。2004年4月18日，全路实施第五次大提速。这次提速各39 2007年4月18日，第六次大面积提速，是在京哈、京沪、京广、陇海、浙赣、胶济、武九、广深线等既有干线实施的公里速度级的提速，有条件的线路列车运行时速可达公里。2007年4月18日，第六次大面积提速，是在京哈、京40第六次大面积提速调图范围第六次大面积提速调图范围图图图图 例例例例 200km/h200km/h线路线路 250km/h250km/h线路线路第六次大面积提速调图范围图例41CTCS定义 CTCS是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS标准起草单位：p铁道部运输局基础部p中国铁道科学研究院p北京交通大学p北京全路通信信号研究设计院p北京和利时浩通科技发展有限公司CTCS定义42CTCS 分级 CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，分为04级。CTCS-0级(简称C0级)：由通用机车信号+列车运行监控装置组成，为既有系统，适用于列车最高运行速度为120km/h以下的区段。CTCS-1级(简称C1级)：由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，点式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。适用于列车最高运行速度为160km/h以下的区段。CTCS分级43CTCS-2级(简称C2级)：基于轨道电路和点式应答器传输控车信息，并采用车地一体化设计的列车运行控制系统。面向提速干线和客运专线，适用于各种线路速度区段，地面可不设通过信号机。CTCS-3级(简称C3级)：基于无线传输信息，并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统，点式设备主要传送定位信息。C3级列控系统可以叠加在C2级列控系统上。CTCS4级(简称C4级)：完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面可取消轨道电路，由无线闭塞中心和列控车载设备共同完成列车定位和完整性检查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。CTCS-2级(简称C2级)：基于轨道电路和点式应答器传输控44表表1-1 列控系统等级比较表列控系统等级比较表CTCS等级CTCS-0级CTCS-1级CTCS-2级CTCS-3级CTCS-4级地面设备组成轨道电路轨道电路、应答器及LE列控中心、轨道电路、应答器及LEU列控中心、GSM-R地面设备、轨道电路、无线闭塞中心列控中心、GSM-R地面设备、无线闭塞中心车载设备组成通用机车信号、LKJ主体机车信号、应答器信息接收模块、安全型运行监控记录装置ATP(含机车信号、应答器信息接收功能）、LKJGSM-R接收模块、ATPGSM-R接收模块、ATP地对车信息传输多信息轨道电路多信息轨道电路+应答器多信息轨道电路+应答器；或数字轨道电路无线通信双向信息传输无线通信双向信息传输适用区段160km/h及以下160km/h及以下200250km/h提速干线和高速新线300350km/h高速新线特殊线路对应欧洲标准ETCS-1级ETCS-2级ETCS-3级表1-1列控系统等级比较表CTCS等级CTCS-0级CTC45CTCSCTCS根据系统配置按功能划分为根据系统配置按功能划分为5 5级级 设备设备等级等级CTCS0CTCS1CTCS2CTCS3CTCS4通通用用机机车车信信号号XXXX主主体体机机车车信信号号XXXX运运行行监监控控记记录录装置装置XXX模模式式曲曲线线速速度度控制控制XX轨道电路轨道电路信息传输主体信 息 传 输主体信 息 传 输主体XGPSGPS定位定位XXXX点式设备点式设备X列控中心列控中心XX无无线线闭闭塞塞中中心（心（RBCRBC）XXX无无 线线 通通 信信（GSM-RGSM-R）XXX地面信号地面信号（X）（X）X（）X适用范围适用范围既有线现状面向160km/h以下的区段面向提速干线和高速新线面向提速干线、高速新线或特殊线路面向高速新线或特殊线路CTCS根据系统配置按功能划分为5级设备等级CTC46五、站内轨道电路电码化五、站内轨道电路电码化1、为什么要实行站内轨道电码化？在自动闭塞区段，区间采用移频轨道电路，机车信号车载设备能直接接受移频信息。而站内采用的是25Hz相敏轨道电路或交流连续式轨道电路不能发送移频信息，当机车在站内运行时机车信号将中断工作。为了保证行车安全和提高运输效率，使机车信号在站内也能连续显示，需要在站内原轨道电路的基础上进行电码化。轨道电路是机车信号和列车超速防护的地面设备。所谓站内轨道电路电码化就是指非电码的轨道电路能根据运行前方信号机的显示发送各种电码信息。“固定切换”方式本区段占用时，起转换开关用的发码继电器固定在励磁状态，只有待列车进入下一相邻区段后，发码继电器才落下，恢复原轨道电路。存在某些正常的调车作业或列车折返后已经移频化得股道轨道电路不能自动恢复的缺点。“脉动切换”方式即某一区段电码化后，传输继电器处于脉动状态，励磁时发码，失磁时将原轨道电路接向钢轨，列车出清时轨道电路恢复。五、站内轨道电路电码化1、为什么要实行站内轨道电码化？47移频化有切换方式和叠加方式两种移频化有切换方式和叠加方式两种。切换方式包括：固定切换和脉动切换；叠加方式主要有叠加和逐段预叠加发码等方式。列车运行控制系统概述教育ppt课件48切换方式切换方式固定切换方式 最初采用固定切换方式，即本轨道电路区段被占用实现移频化时，起转换开关作用的轨道发码继电器固定在励磁状态，向轨道发送移频信息，待列车压入下一相邻轨道电路区段后，本区段的轨道发码继电器才落下，恢复原轨道电路。此种方式存在着在某些正常的调车作业或列车车折返时已电码化的股道轨道电路不能自动恢复的缺点。脉动切换方式由于固定切换方式的缺点，为此改为采用脉动切换方式的轨道电路电码化。即某一轨道区段电码化时，使传输继电器处于脉动状态，当其励磁时向轨道发送移频信息，失磁时将原轨道电路设备接向钢轨，列车出清时轨道电路自动恢复。此方法克服了上述缺点，而且可以做到移频化电路与车站联锁电路之间的联系最少，使各种车站的移频化电路做到基本统一。切换方式固定切换方式49叠加方式叠加方式列车提速的情况下，轨道电路区段易出现“掉码”，使机车信号不能连续工作，不利于行车安全。因此出现了叠加方式的站内电码化，将移频轨道电路叠加在原轨道电路上，两种类型的轨道电路由隔离器隔离而互不影响，并可提前一个区段发码，不会造成“掉码”（预叠加方式）。在提速区段，因通过列车运行速度较高，站内争先不许采用预叠加方式电码化，而到发线，由于电码化仅限于股道，且列车运行速度较低，可采用叠加方式。在客运专线，站内采用与区间一样的轨道电路，就不需要电码化了。叠加方式50叠加方式的站内轨道电路电码化叠加方式的站内轨道电路电码化叠加方式站内电码化是将移频信息叠加在原轨道电路上。移频轨道电路和原轨道电路用隔离器隔离开，使得本区段的两种类型轨道电路不互相影响。由于采用的是两种轨道电路叠加的方式，移频信号和50Hz轨道电路或25Hz相敏轨道电路叠加使用，尤其是预叠加方式可提前一个区段发码，能保证机车信号及时接收移频信息，克服了脉动切换方式在传输继电器落下期间造成中断发码的缺点。叠加方式的站内轨道电路电码化51第二节第二节 ATP概述概述一、一、ATP的基本概念的基本概念概念：ATP（AutomaticTrainProtection），即列车运行超速防护发展：从列车自动停车到列车超速防护ATP可对列车运行速度进行分级或连续监督，不超速，不冒进。ATP的核心是铁路信号速度化ATP系统的构成第二节ATP概述一、ATP的基本概念52二、二、ATP的功能：的功能：(1)安全防护；(2)人机交互；(3)设备制动优先；(4)自动检测；二、ATP的功能：53三、列车制动控制模式三、列车制动控制模式根据所需信号含义和速度控制方式的不同，列车制动控制模式分为：分级制动和一次制动。1、分级制动、分级制动 分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频率调制，指示不同的速度等级，在此基础上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型 阶梯型分级制动阶梯型分级制动模式俗称大台阶型。在一个闭塞分区内只控制一个速度等级，即在一个闭塞分区中只按照一种速度判断列车是否超速。只需对列车进入闭塞分区的速度（入口速度）或驶出闭塞分区的速度（出口速度）进行控制。它将一个列车全制动距离划分为34个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车距离确定限速值。三、列车制动控制模式根据所需信号含义54以广深线为例说明，广深准高速铁路是一条客货混运线路，准高速列车最高速度160km/h，一般旅客列车最高120km/h，货车最高80km/h。自动闭塞为四显示，带有防护区，当闭塞分区被列车占用时其前方两架信号机均显示红灯，然后依次为黄灯、绿黄灯和绿灯。准高速列车速度等级为160-145-120-90-0，一般客车120-90-0，货车80-60-0。对于160km/h以下，检查值高于标定值10km/h；对于0km/h，留有35km/h开口。当列车速度高于检查值时，列车自动制动。其为滞后监督方式。滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以为确保安全，必须设有“保护区段”。（书上是以法国的TGV为例。）阶梯型分级制动模式的速度曲线如图1-1所示（P8）以广深线为例说明，广深准高速铁路是一条客货混运线路，准高速552001701303090200170130900100VL出口检查 入口检查200170 130 3090200 170 13056阶梯型分级制动控制方法虽然构成较为简单，但具有较多缺点：设有防护区段，会影响通过能力；列车接近前方列车时遇到两次红灯，司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用，容易造成混乱；由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区的允许入口速度，司机有时会措手不及；列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机怕“撞墙”引起紧急制动，往往要压低速度运行，影响运输效率。所以，日本和法国在其新建高速铁路的ATP系统中，改为速度距离模式曲线控制方式。模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的(或将各种制动模式曲线储存调用)。模式曲线控制方式的速度曲线如图1-2所示。（P8）阶梯型分级制动控制方法虽然构成较为简单，但具有较多缺点：57列车运行控制系统概述教育ppt课件582.一次制动模式一级制动是按目标距离制动的，也称目标距离制动模式。根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。信息传输有数字编码轨道电路传输和无线传输两种方式。无论何种方式，传输的信息必须包括线路允许速度、目标速度、目标距离。一级制动方式最能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的发展方向。一级制动模式曲线如图1-3所示。（P9）2.一次制动模式594、测速和测距、测速和测距测速测速 测速有车载设备自测和系统测量两种方法，车载设备自测有测速发电机、路程脉冲发生器、光电式传感器和霍尔式脉冲转速传感器等方法。系统测量有卫星测速和雷达测速等方法。测速发电机 早期采用测速发电机测速。测速电机包括个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在机车轮轴轴头上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁力线，在线圈上产生感生电动势，其频率与列车速度（齿轮的转速）成正比。这样列车的速度信息就包含在感应电动势的频率特征里。经过频率电压变化后，把列车实际运行的速度变换为电压值，通过测量电压的幅度得到速度值。测速发电机简单，但在低速范围内精度较差，可靠性也不高。4、测速和测距测速60路程脉冲发生器：其核心部件是一个16极的凸轮，随着车轮的转动，发生一系列脉冲，车速越快，脉冲数越多，只要在一定时间内记录下脉冲的数目，即能换算成列车的实际速度。光电式传感器：随着车轮的转动，光线不断地通过和被阻挡，使光电式传感器产生电脉冲，记录脉冲数目来测量车速。霍尔式脉冲转速传感器：车轮转动时，使霍尔式传感器产生频率正比于车轮转速的信号来进行测速。需采用两路测速，以对机车车轮空转、蠕滑、死抱等引起的误差进行修正。路程脉冲发生器：其核心部件是一个16极的凸轮，随着车轮的转61雷达测速方式 雷达测速是利用多普勒效应原理实现的。向移动体上发射一定频率的电磁波，反射波与入射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速度成正比，这就是多普勒效应。在机车上安装雷达，它始终向轨面发射电磁波，由于机车和轨面之间有相对运动，因此在发射波和反射波之间产生频差，通过测量频差可以计算出机车的运行速度，并累计求出走行距离。雷达测速方式62测距 如何测量距停车点的精确距离是列车运行超速防护系统的重要任务。测 距是通过测速与轮径完成的。必须不断地对轮径进行修正。测距635、列车定位、列车定位列车定位方法-地面绝对信标轨道电路绝缘节定位方法轨道电路绝缘节是闭塞分区的分界点，绝缘节的位置在线路上是固定的，绝缘节两边传输的信息不同，所以，列车可以通过接收信息的变化了解过绝缘节的时机，把绝缘节的物理位置作为绝对信标可以获得列车位置信息。5、列车定位列车定位方法-地面绝对信标64计轴器定位方法与轨道绝缘节设置相同，计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测的列车占用或者出清对应计轴区段也可以获得列车位置信息。计轴器定位方法65查询应答器方法 查询应答器不仅物理安装位置固定，它还可以直接向通过的列车发送本应答器所处的公里坐标。查询应答器方法66GPS测速定位方式GPS（全球定位系统）是美军70年代在子午仪（Transit）系统上发展起来的全球性卫星导航系统，它是目前技术上最成熟且已真正实用的一种卫星导航和定位系统，能在全球范围内，在任意时刻、任意气候条件下为用户提供连续不断的高精度的三维位置、速度和时间信息。GPS测速定位方式67轨道环线定位方法轨道感应环线的两根电缆每隔一个轨道长度（100m）要相互交叉一次，交叉回线将交变电信号送到沿钢轨线路铺设的交叉回线上，在回线上产生交变电磁场，,车载设备在经过每个交叉时能够检测到信号相位的变化,当列车驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加1，由车载计算机根据地址码计算出列车的地理位置，这样就可以用绝对地址信息对机车里程计产生的定位记录进行误差修正，减少由于车轮滑行及空转造成的位置误差。轨道环线定位方法68在常用制动失效后，可施行紧急制动常用制动时直接控制列车主管压力，使机车制动与缓解，不影响原有列车制动系统的功能。紧急制动时将压缩空气全部排入大气，是副风缸内压缩空气快速推动活塞，使列车很快停下来。紧急制动时，列车中途不能缓解。6、紧急制动和常用制动、紧急制动和常用制动 在常用制动失效后，可施行紧急制动6、紧急制动和常用制动69列车运行控制系统概述教育ppt课件707、人控优先和机控优先、人控优先和机控优先设备优先制动方式（机控优先）指设备能够按照曲线模式控制列车运行。司机优先制动方式（人控优先）指司机按模式曲线控制列车运行。7、人控优先和机控优先设备优先制动方式（机控优先）718.站内轨道电路电码化1.为什么要实现轨道电路电码化？为了保证行车安全和提高运输效率，使机车信号车载设备在站内能连续不断地接收到地面信息而不间断显示，需在站内原轨道电路的基础上进行电码化。站内轨道电路电码化是机车信号系统不可缺或的地面发送设备。8.站内轨道电路电码化1.为什么要实现轨道电路电码化722.定义站内轨道电路电码化指的是非电码化的轨道电路能根据运行前方信号机的显示发送各种电码。3.范围起初只包括正线（接车进路、股道和发车进路）后面扩大到侧线，但侧线轨道电路电码化范围仅仅是股道。4.电码化方式切换方式脉动切换方式叠加方式2.定义73补充：补充：1、列控系统的关键技术、列控系统的关键技术地地车信息传输技术车信息传输技术（1）移频无绝缘轨道电路（TBTC）以UM71及我国ZPW-2000移频无绝缘轨道电路为例，当列车在线路上运行时，移频无绝缘轨道电路可以向列车连续传递载频为1700hz、2000hz、2300hz、2600hz，调制频率为10.3Hz到29Hz，间隔1.1Hz，共18个信息。补充：1、列控系统的关键技术地车信息传输技术74基于无线通信技术的地-车信息传输1.GSM-R移动通信 GSM-R是GSM for railway的英文缩写，其意为铁路专用全球移动通信系统。GSM是一种数字移动通信体制,其基础为窄带综合业务数字网络。基于GSM phase2+标准的GSMR，是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准协会ETSI，为欧洲新一代铁路无线移动通信开发的技术标准。UIC通过EIRENE（欧洲综合铁路无线增强网络）对各种数字移动通信系统进行了比较，最后决定GSMR为新一代欧洲铁路无线移动通信基本制式。基于无线通信技术的地-车信息传输75GSM-R基本结构其中MS-移动通信站，BTS-基站，BSC-基站控制器，MSC-移动通信交换中心GSM-R基本结构其中MS-移动通信站，BTS-基站，762.轨道电缆 在轨道铺设的感应电缆，通过车载感应线圈和感应电缆的电磁偶合完成信号和数据的传输，地面控制中心系统通过轨道电缆与车载列控设备联系，可以实现列车的闭环控制。采用这种方式的包括轨道感应环线和漏泄同轴电缆方法。2.轨道电缆77列控如何实现其作用？间隔控制、速度防护采取的技术：闭塞与防护列控如何实现其作用？78行车闭塞：按照一定的规定和信号设备组织行车，对追踪列车进行间隔控制，避免列车追尾或相撞。（时间或空间）时间闭塞法：列车按照规定好的时间从车站发车，前行列车和追踪列车之间保持一定的时间间隔的行车方法。（基本不使用）空间闭塞法：将线路划分为若干个区段，在每个区段内同时只准许一列列车运行的行车方法。（广泛应用）79闭塞发展历程：(1)站间闭塞(人工闭塞、半自动闭塞、自动站间闭塞),用于单线区段(2)自动闭塞,追踪运行(3)准移动闭塞（虚拟闭塞）(4)移动闭塞闭塞发展历程：80站间闭塞-人工闭塞采用电气路签或路牌作为列车占用该区间的凭证，由接车站值班员检查区间是否空闲。特点：交接凭证和检查区间状态都要依靠人工完成，难以避免人工失误。人工闭塞有电报闭塞和电话闭塞、电气路签闭塞和电气路牌闭塞、半自动闭塞。站间闭塞-人工闭塞81列车运行控制系统概述教育ppt课件82站间闭塞半自动闭塞以出站信号机的允许信号显示作为发车凭证，发车站的出站信号机(或线路所的通过信号机)必须经两站同意，人工办理闭塞手续后才能开放，列车凭信号发车后，出站信号自动关闭。继电半自动闭塞是以继电电路的逻辑关系完成区间的闭塞的。必须人工办理闭塞、人工确认列车完整到达、人工复原闭塞。站间闭塞半自动闭塞83站间闭塞自动站间闭塞 在半自动闭塞的基础上，增加区间占用检查设备，自动检查区间占用或空闲，自动办理闭塞手续，列车凭信号发车后，出站信号自动关闭，列车到达后，自动检查区间占用或空闲，自动办理闭塞手续，列车凭信号发车后，出站信号自动关闭，列车到达后自动确认列车完整性和闭塞复原自动确认列车完整性和闭塞复原，构成自动站间闭塞。不需要人工办理闭塞和到达复原。站间闭塞自动站间闭塞84自动闭塞将站间划分为若干个闭塞分区，设置闭塞分区占用检查设备，每个闭塞分区的起点装设通过信号机，根据列车运行及轨道占用检查，自动控制信号机的显示，司机凭信号显示行车。办理发车进路时自动办理闭塞手续，通过信号自动变换。可以实现站间的列车追踪运行，提高了运输效率。按照使用场所分为复线自动闭塞和单线自动闭塞。传统的自动闭塞按信号显示数目分有二显示自动闭塞、三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。从闭塞制式的的角度来看，装备列车运行控制的自动闭塞分为固定闭塞、准移动闭塞（虚拟闭塞）、移动闭塞。自动闭塞85复线自动闭塞在复线铁路上，每一线路上运行的列车是同方向的。因此不必考虑对向列车，只要对后续列车给出闭塞信号，就能保证行车安全。单线自动闭塞为了保证对向列车的安全，必须在邻站间设有改变运行方向的设施，通过两站的协同操作，以规定列车运行方向。运行方向一经确定，站间区间又没有列车时，则规定方向上的各通过信号机均显示进行信号。列车按照出站信号显示进入区间后，可按通过信号机的显示以规定间隔运行。这时，反方向的通过信号机灭灯或显示停车信号，反方向的出站信号机显示停车信号，即对反方向列车表示站间区间闭塞。复线自动闭塞86复线自动闭塞在复线铁路上，每一线路上运行的列车是同方向的。因此不必考虑对向列车，只要对后续列车给出闭塞信号，就能保证行车安全。单线自动闭塞为了保证对向列车的安全，必须在邻站间设有改变运行方向的设施，通过两站的协同操作，以规定列车运行方向。运行方向一经确定，站间区间又没有列车时，则规定方向上的各通过信号机均显示进行信号。列车按照出站信号显示进入区间后，可按通过信号机的显示以规定间隔运行。这时，反方向的通过信号机灭灯或显示停车信号，反方向的出站信号机显示停车信号，即对反方向列车表示站间区间闭塞。复线自动闭塞87传统的自动闭塞-三显示自动闭塞绿灯（通行）：表示前方两个闭塞分区空闲，列车可以按规定速度运行；黄灯（警惕）：表示前方只有一个闭塞分区空闲，列车可以越过黄灯后再开始制动；红灯（停车）：表示列车在红灯前停车。信号没有速度含义，仅表示前方闭塞分区是否空闲以及空闲状态，称为进路式信号。传统的自动闭塞-三显示自动闭塞88传统的自动闭塞-四显示自动闭塞 （在我国最高时速160km 的干线铁路）绿灯（通行）：表示160/160，入口速度为160km/h，出口速度（即目标速度）为160km/h绿黄（警惕）：表示160/115，入口速度为160km/h，出口速度（即目标速度）为115km/h；黄灯（限速）：表示115/0，入口速度为115km/h，出口速度（即目标速度）为0km/h；红灯（停车）：表示0km/h，即前方占用，不得冒进。信号有明确的速度含义，称为速差式信号。传统的自动闭塞-四显示自动闭塞89装备列车运行控制系统的自动闭塞-固定闭塞利用环线、钢轨等作为传输载体，一般通过模拟轨道电路信息来完成列车定位功能。追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端，后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端，这两个点都是固定的，空间间隔的长度也是固定的，所以称为固定闭塞。应用于铁路。装备列车运行控制系统的自动闭塞90装备列车运行控制系统的自动闭塞-准移动闭塞一般是以数字信号技术为基础，利用钢轨、环线等作为车地信息的传输载体。列控车载防护采取目标距离速度防护模式，根据目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，采用一次制动方式。追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，而后行列车从最高速开始制动的计算都是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不以前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，称为准移动闭塞。应用于城轨。装备列车运行控制系统的自动闭塞91装备列车运行控制系统的自动闭塞-虚拟闭塞闭塞分区是虚拟的，取消轨道占用检测设备和区间信号机。存储在地面闭塞中心的线路数据库（电子地图）将线路划分为若干虚拟的闭塞分区，并设置虚拟信号防护。车载定位系统确定列车位置，报告给地面，地面闭塞中心确定列车所在的虚拟闭塞分区，控制虚拟信号的显示。装备列车运行控制系统的自动闭塞92装备列车运行控制系统的自动闭塞-移动闭塞利用无线通信技术，通过车载设备、传输媒介与车站或控制中心实现信息交换，能够实现高速度、大容量的车地信息双向通信。移动闭塞列车运行间隔自动调整，不需要将区间划分成固定的若干分区，而是在两列车间自动的调整运行间隔，使之经常保持一定的距离。移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部，后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身性能计算决定的。目标点随时变化的，而制动的起始点是随着线路参数和列车性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，故称为移动闭塞。只需给移动的列车“划分”与列车长度相当的、随列车运行而“移动”的轨道线路，追踪列车的目标点是前行列车的尾部加一个安全距离，实时与前车保持安全制动距离，闭塞分区随列车移动而“移动”称为移动闭塞。取消了轨道占用检查设备和通过信号机。应用与城轨。装备列车运行控制系统的自动闭塞93日本DS-ATC系统 1964 年，新干线-世界首条高铁；至今，2500km，最高时速300km;使用 数字轨道电路 发送空闲闭塞分区数目、目标速度、进路等信息；车载设备采用 轨道电路信息、车载设备存储的线路数据、列车数据生成一次连续速度控制曲线；列车制动采用 设备控制优先 方式。分为模拟ATC和数字ATC日本DS-ATC系统94法国TVM430 1981，法国第一条高铁，时速270km；目前，总长2000km，加上在建和规划的，达到5000km，时速320km；使用 无绝缘数字轨道电路UM2000 向列车发送行车许可；列车制动采用 司机控制优先 方式；车载设备根据 轨道电路信息 生成分级连续速度控制曲线。法国TVM430951988年，德国首条高铁，时速280km；目前，总长1300km，时速300km；采用轨道电缆方式传输车-地信息、使用S棒无绝缘轨道电路实现列车占用和完整性检查；实现列车占用和完整性检查；车载设备利用车地传输的信息生成一次连续速度控制曲线；列车制动采用司机控制优先方式。德国LZB德国LZB96列车运行控制系统概述教育ppt课件97