第六章列车运行控制课件

第六章第六章 列车运行控制系统列车运行控制系统1 1列车运行控制系统列车运行控制系统列车运行控制系统列车运行控制系统ATCATCATCATC（Automatic Train ControlAutomatic Train ControlAutomatic Train ControlAutomatic Train Control）简称列控系统就简称列控系统就简称列控系统就简称列控系统就是对列车运行全过程或一部分作业实现调度指挥、防护与控制的系统。是对列车运行全过程或一部分作业实现调度指挥、防护与控制的系统。是对列车运行全过程或一部分作业实现调度指挥、防护与控制的系统。是对列车运行全过程或一部分作业实现调度指挥、防护与控制的系统。其特征为：调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通其特征为：调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通其特征为：调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通其特征为：调度指挥系统按照运行图计划发出列车运行指令，列车通过车站和线路设备获取地面行车信息和命令，车载设备控制列车运行。过车站和线路设备获取地面行车信息和命令，车载设备控制列车运行。过车站和线路设备获取地面行车信息和命令，车载设备控制列车运行。过车站和线路设备获取地面行车信息和命令，车载设备控制列车运行。在保障列车运行安全的前提下，调整与前行列车之间保持的距离，提高在保障列车运行安全的前提下，调整与前行列车之间保持的距离，提高在保障列车运行安全的前提下，调整与前行列车之间保持的距离，提高在保障列车运行安全的前提下，调整与前行列车之间保持的距离，提高行车效率，同时减轻司机劳动强度、改善工作条件，提高乘客舒适度。行车效率，同时减轻司机劳动强度、改善工作条件，提高乘客舒适度。行车效率，同时减轻司机劳动强度、改善工作条件，提高乘客舒适度。行车效率，同时减轻司机劳动强度、改善工作条件，提高乘客舒适度。第一节第一节 系统概述系统概述2 2列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统ATCATCATCATC包括三个子系统：包括三个子系统：包括三个子系统：包括三个子系统：列车自动监控系统列车自动监控系统列车自动监控系统列车自动监控系统ATS(Automatic Train Supervision)ATS(Automatic Train Supervision)ATS(Automatic Train Supervision)ATS(Automatic Train Supervision)列车超速防护系统列车超速防护系统列车超速防护系统列车超速防护系统ATP(Automatic Train Protection)ATP(Automatic Train Protection)ATP(Automatic Train Protection)ATP(Automatic Train Protection)列车自动驾驶系统列车自动驾驶系统列车自动驾驶系统列车自动驾驶系统ATO(Automatic Train Operation)ATO(Automatic Train Operation)ATO(Automatic Train Operation)ATO(Automatic Train Operation)世界各国的列车自动控制系统都具有自己的特点，具有不同的技术条世界各国的列车自动控制系统都具有自己的特点，具有不同的技术条世界各国的列车自动控制系统都具有自己的特点，具有不同的技术条世界各国的列车自动控制系统都具有自己的特点，具有不同的技术条件和适应范围。件和适应范围。件和适应范围。件和适应范围。国外轨道交通领域中，典型的列控系统主要有：日本新干线国外轨道交通领域中，典型的列控系统主要有：日本新干线国外轨道交通领域中，典型的列控系统主要有：日本新干线国外轨道交通领域中，典型的列控系统主要有：日本新干线ATCATCATCATC系统，系统，系统，系统，法国法国法国法国TGVTGVTGVTGV高速铁路的高速铁路的高速铁路的高速铁路的TVM300TVM300TVM300TVM300及及及及TVM430TVM430TVM430TVM430系统，德国系统，德国系统，德国系统，德国ICEICEICEICE铁路采用的铁路采用的铁路采用的铁路采用的LZBLZBLZBLZB系统系统系统系统，瑞典铁路的瑞典铁路的瑞典铁路的瑞典铁路的EBICA900EBICA900EBICA900EBICA900系统以及欧洲的系统以及欧洲的系统以及欧洲的系统以及欧洲的ETCSETCSETCSETCS系统。系统。系统。系统。我国采用的列控系统为我国采用的列控系统为我国采用的列控系统为我国采用的列控系统为CTCSCTCSCTCSCTCS（Chinese Train Control System Chinese Train Control System Chinese Train Control System Chinese Train Control System）第一节第一节 系统概述系统概述3 3只要与列车运行安全有关的问题，只要与列车运行安全有关的问题，只要与列车运行安全有关的问题，只要与列车运行安全有关的问题，ATPATPATPATP都要进行防护。运行安全的主都要进行防护。运行安全的主都要进行防护。运行安全的主都要进行防护。运行安全的主要问题是列车运行速度的防护，故而经常将要问题是列车运行速度的防护，故而经常将要问题是列车运行速度的防护，故而经常将要问题是列车运行速度的防护，故而经常将ATPATPATPATP子系统也称为子系统也称为子系统也称为子系统也称为“速度防护速度防护速度防护速度防护”或或或或“超速防护超速防护超速防护超速防护”系统。系统。系统。系统。第二节第二节 列控系统的速度防护模式列控系统的速度防护模式速度防护模式速度防护模式速度防护模式速度防护模式阶梯速度防护模式阶梯速度防护模式阶梯速度防护模式阶梯速度防护模式曲线速度防护模式曲线速度防护模式曲线速度防护模式曲线速度防护模式阶梯控制出口速度检查阶梯控制出口速度检查阶梯控制出口速度检查阶梯控制出口速度检查阶梯控制入口速度检查阶梯控制入口速度检查阶梯控制入口速度检查阶梯控制入口速度检查分级曲线模式分级曲线模式分级曲线模式分级曲线模式目标距离曲线模式目标距离曲线模式目标距离曲线模式目标距离曲线模式4 4每个闭塞分区设计一个固定目标速度每个闭塞分区设计一个固定目标速度每个闭塞分区设计一个固定目标速度每个闭塞分区设计一个固定目标速度。闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定的速度判定列车是否超速闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定的速度判定列车是否超速闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定的速度判定列车是否超速闭塞分区中无论列车在何处都只按照固定的速度判定列车是否超速。速度控制模式为速度控制模式为速度控制模式为速度控制模式为阶梯阶梯阶梯阶梯式式式式。所需信息量较少，设备相对比较简单所需信息量较少，设备相对比较简单所需信息量较少，设备相对比较简单所需信息量较少，设备相对比较简单。是一种传统的控制方式，目前是一种传统的控制方式，目前是一种传统的控制方式，目前是一种传统的控制方式，目前仍有应用。仍有应用。仍有应用。仍有应用。一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式阶梯速度防护阶梯速度防护“假撞墙假撞墙”示意图示意图5 5每个闭塞分区规定了一个固定目标速度每个闭塞分区规定了一个固定目标速度每个闭塞分区规定了一个固定目标速度每个闭塞分区规定了一个固定目标速度。本分区的本分区的本分区的本分区的允许允许允许允许（防护（防护（防护（防护)速度即上速度即上速度即上速度即上一一一一分区分区分区分区的的的的目标速度。目标速度。目标速度。目标速度。要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度，要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度，要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度，要求列车在闭塞分区内将列车速度降低到目标速度，ATPATPATPATP设备在闭塞分区设备在闭塞分区设备在闭塞分区设备在闭塞分区出口进行检查出口进行检查出口进行检查出口进行检查，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查。出口检查出口检查出口检查出口检查是滞后控制，故该方式又称为滞后速度控制是滞后控制，故该方式又称为滞后速度控制是滞后控制，故该方式又称为滞后速度控制是滞后控制，故该方式又称为滞后速度控制，需多增加一个防护，需多增加一个防护，需多增加一个防护，需多增加一个防护分区，双红灯显示分区，双红灯显示分区，双红灯显示分区，双红灯显示。一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式1.1.1.1.出口速度检查方式出口速度检查方式出口速度检查方式出口速度检查方式6 6与出口速度不同的是：与出口速度不同的是：与出口速度不同的是：与出口速度不同的是：本分区的本分区的本分区的本分区的允许允许允许允许（防护）（防护）（防护）（防护）速度速度速度速度为本分区为本分区为本分区为本分区的的的的目标速度。目标速度。目标速度。目标速度。ATPATPATPATP设备在设备在设备在设备在闭塞分区闭塞分区闭塞分区闭塞分区入入入入口进行检查口进行检查口进行检查口进行检查，若超速，则设备自动制动，故称出，若超速，则设备自动制动，故称出，若超速，则设备自动制动，故称出，若超速，则设备自动制动，故称出口速度检查口速度检查口速度检查口速度检查。不需要多增设一个防护分区。不需要多增设一个防护分区。不需要多增设一个防护分区。不需要多增设一个防护分区。一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式2.2.2.2.入口速度检查方式入口速度检查方式入口速度检查方式入口速度检查方式7 7（1 1 1 1）制动距离的确定）制动距离的确定）制动距离的确定）制动距离的确定是按制动距离长列车确定是按制动距离长列车确定是按制动距离长列车确定是按制动距离长列车确定。（2 2 2 2）ATPATPATPATP制动控制只进行制动和缓解两种操作，不调整制动力大小，制动控制只进行制动和缓解两种操作，不调整制动力大小，制动控制只进行制动和缓解两种操作，不调整制动力大小，制动控制只进行制动和缓解两种操作，不调整制动力大小，因此列车减速度变化大，旅行舒适度差。因此列车减速度变化大，旅行舒适度差。因此列车减速度变化大，旅行舒适度差。因此列车减速度变化大，旅行舒适度差。（3 3 3 3）分段制动方式增加了列车追踪间隔。）分段制动方式增加了列车追踪间隔。）分段制动方式增加了列车追踪间隔。）分段制动方式增加了列车追踪间隔。一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式一、阶梯速度防护模式3.3.3.3.阶梯速度防护存在的问题阶梯速度防护存在的问题阶梯速度防护存在的问题阶梯速度防护存在的问题分段制动和一次制动方式示意图分段制动和一次制动方式示意图分段制动和一次制动方式示意图分段制动和一次制动方式示意图分段分段分段分段制动需要多个空走距离和安全距离，若采用一次制动只需要一个空走距制动需要多个空走距离和安全距离，若采用一次制动只需要一个空走距制动需要多个空走距离和安全距离，若采用一次制动只需要一个空走距制动需要多个空走距离和安全距离，若采用一次制动只需要一个空走距离和安全距离。离和安全距离。离和安全距离。离和安全距离。8 8每个闭塞分区仍然给定一个目标速度。每个闭塞分区仍然给定一个目标速度。每个闭塞分区仍然给定一个目标速度。每个闭塞分区仍然给定一个目标速度。二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式1.1.1.1.分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式9 9地面设备传送给车载设备下一个闭塞分区速度、长度、线路条件等。地面设备传送给车载设备下一个闭塞分区速度、长度、线路条件等。地面设备传送给车载设备下一个闭塞分区速度、长度、线路条件等。地面设备传送给车载设备下一个闭塞分区速度、长度、线路条件等。二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式1.1.1.1.分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式1010每个闭塞分区入口速度每个闭塞分区入口速度每个闭塞分区入口速度每个闭塞分区入口速度(上一个闭塞分区的目标速度上一个闭塞分区的目标速度上一个闭塞分区的目标速度上一个闭塞分区的目标速度)和出口速度和出口速度和出口速度和出口速度(本闭塞本闭塞本闭塞本闭塞分区目标速度分区目标速度分区目标速度分区目标速度)用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线用曲线连接起来，形成一段连续的控制曲线。二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式1.1.1.1.分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式1111控制曲线即设备通过牵引计算得到，因此控制曲线即设备通过牵引计算得到，因此控制曲线即设备通过牵引计算得到，因此控制曲线即设备通过牵引计算得到，因此除了需要接收目标速度信息外，除了需要接收目标速度信息外，除了需要接收目标速度信息外，除了需要接收目标速度信息外，还需要闭塞分区长度及换算坡度等信息还需要闭塞分区长度及换算坡度等信息还需要闭塞分区长度及换算坡度等信息还需要闭塞分区长度及换算坡度等信息、二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式1.1.1.1.分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式1212这种方式没有提供至目标点的全部数据，所以系统生成的数据是分级连这种方式没有提供至目标点的全部数据，所以系统生成的数据是分级连这种方式没有提供至目标点的全部数据，所以系统生成的数据是分级连这种方式没有提供至目标点的全部数据，所以系统生成的数据是分级连续曲线。续曲线。续曲线。续曲线。二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式1.1.1.1.分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式1313ATPATPATPATP设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不设备判定列车超速的目标速度不再是一个常数，而是随着列车行驶不断变化，即是距离的函数。断变化，即是距离的函数。断变化，即是距离的函数。断变化，即是距离的函数。二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式1.1.1.1.分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式分级曲线速度控制模式1414二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式2.2.2.2.目标目标目标目标距离距离距离距离(DISTANCE TO GODISTANCE TO GODISTANCE TO GODISTANCE TO GO)曲线控制模式曲线控制模式曲线控制模式曲线控制模式目标距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，目标距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，目标距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，目标距离模式曲线控制不再对每一个闭塞分区规定一个目标速度，而是向列车传送目标速度、目标距离而是向列车传送目标速度、目标距离而是向列车传送目标速度、目标距离而是向列车传送目标速度、目标距离（可包含多个闭塞分区）（可包含多个闭塞分区）（可包含多个闭塞分区）（可包含多个闭塞分区）。列车实行一次制动控制方式列车实行一次制动控制方式列车实行一次制动控制方式列车实行一次制动控制方式。列控车载设备通过列车牵引计算，生成目标距离模式曲线进行连续列控车载设备通过列车牵引计算，生成目标距离模式曲线进行连续列控车载设备通过列车牵引计算，生成目标距离模式曲线进行连续列控车载设备通过列车牵引计算，生成目标距离模式曲线进行连续制动，缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度。制动，缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度。制动，缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度。制动，缩短了运行间隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度。德国德国德国德国LZBLZBLZBLZB曲线控制方式示意图曲线控制方式示意图曲线控制方式示意图曲线控制方式示意图1515二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式二、曲线速度防护模式2.2.2.2.目标目标目标目标距离速度控制模式距离速度控制模式距离速度控制模式距离速度控制模式日本新干线数字日本新干线数字日本新干线数字日本新干线数字ATCATCATCATC曲线控制方式示意图曲线控制方式示意图曲线控制方式示意图曲线控制方式示意图1616三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术1.1.1.1.列车测速与列车定位列车测速与列车定位列车测速与列车定位列车测速与列车定位 （1 1 1 1）列车测速）列车测速）列车测速）列车测速 目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速目前存在多种列车测速方式，根据速度信息获取的来源，我们可以把测速方式分成两大类，一类是利用方式分成两大类，一类是利用方式分成两大类，一类是利用方式分成两大类，一类是利用轮轴旋转轮轴旋转轮轴旋转轮轴旋转信息获取列车速度的测速方法，另一信息获取列车速度的测速方法，另一信息获取列车速度的测速方法，另一信息获取列车速度的测速方法，另一类是利用类是利用类是利用类是利用无线方式直接检测无线方式直接检测无线方式直接检测无线方式直接检测列车的速度的测速方法。列车的速度的测速方法。列车的速度的测速方法。列车的速度的测速方法。1 1 1 1轮轴旋转测速方法轮轴旋转测速方法轮轴旋转测速方法轮轴旋转测速方法 测速电机方式：测速电机方式：测速电机方式：测速电机方式：包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在包括一个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁机车轮轴上，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。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。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。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。通过对感应电动势的测量，从而获得列车的速度信息。通过对感应电动势的测量，从而获得列车的速度信息。通过对感应电动势的测量，从而获得列车的速度信息。通过对感应电动势的测量，从而获得列车的速度信息。1717三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 脉冲转速传感器方式脉冲转速传感器方式脉冲转速传感器方式脉冲转速传感器方式 ：脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。一周，传感器输出一定数目的脉冲，脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。一周，传感器输出一定数目的脉冲，脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。一周，传感器输出一定数目的脉冲，脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。成速度和走行距离。成速度和走行距离。成速度和走行距离。1818三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 雷达测速：雷达测速：雷达测速：雷达测速：利用多普勒效应原理，向移动体上发射一定频率的电磁波，利用多普勒效应原理，向移动体上发射一定频率的电磁波，利用多普勒效应原理，向移动体上发射一定频率的电磁波，利用多普勒效应原理，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，通过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，通过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，通过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，通过测量频差可计算出列车速度。测量频差可计算出列车速度。测量频差可计算出列车速度。测量频差可计算出列车速度。2222无线测速方法无线测速方法无线测速方法无线测速方法 1919三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 GPSGPSGPSGPS测速定位方式测速定位方式测速定位方式测速定位方式：全球性卫星定位系统，它是目前技术上最成熟且实全球性卫星定位系统，它是目前技术上最成熟且实全球性卫星定位系统，它是目前技术上最成熟且实全球性卫星定位系统，它是目前技术上最成熟且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。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。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。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。2020三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 （2 2 2 2）列车定位）列车定位）列车定位）列车定位2121三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 前面介绍的轮轴旋转测速方法可获得列车位置信息，但由于空转、滑前面介绍的轮轴旋转测速方法可获得列车位置信息，但由于空转、滑前面介绍的轮轴旋转测速方法可获得列车位置信息，但由于空转、滑前面介绍的轮轴旋转测速方法可获得列车位置信息，但由于空转、滑行等会产生累积误差，因此可采用地面固定安放设备对累积误差进行校行等会产生累积误差，因此可采用地面固定安放设备对累积误差进行校行等会产生累积误差，因此可采用地面固定安放设备对累积误差进行校行等会产生累积误差，因此可采用地面固定安放设备对累积误差进行校正。这种固定安放设备可称作正。这种固定安放设备可称作正。这种固定安放设备可称作正。这种固定安放设备可称作地面绝对信标地面绝对信标地面绝对信标地面绝对信标。可作为绝对信标的设备及。可作为绝对信标的设备及。可作为绝对信标的设备及。可作为绝对信标的设备及其定位方法有：其定位方法有：其定位方法有：其定位方法有：1111轨道电路绝缘节定位方法轨道电路绝缘节定位方法轨道电路绝缘节定位方法轨道电路绝缘节定位方法 闭塞分区分界处绝缘节位置相对固定，且两边闭塞分区传输信息不同。闭塞分区分界处绝缘节位置相对固定，且两边闭塞分区传输信息不同。闭塞分区分界处绝缘节位置相对固定，且两边闭塞分区传输信息不同。闭塞分区分界处绝缘节位置相对固定，且两边闭塞分区传输信息不同。列车可以根据接收到信息的变化来了解通过绝缘节的时机，从而获得列列车可以根据接收到信息的变化来了解通过绝缘节的时机，从而获得列列车可以根据接收到信息的变化来了解通过绝缘节的时机，从而获得列列车可以根据接收到信息的变化来了解通过绝缘节的时机，从而获得列车位置信息。车位置信息。车位置信息。车位置信息。2222三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 2222计轴器定位方法计轴器定位方法计轴器定位方法计轴器定位方法 计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测列车占用或者出清对应计计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测列车占用或者出清对应计计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测列车占用或者出清对应计计轴传感器安放也是固定的，通过计轴器检测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。轴区段也可以获得列车位置信息。轴区段也可以获得列车位置信息。轴区段也可以获得列车位置信息。2323三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 3333查询应答器方法查询应答器方法查询应答器方法查询应答器方法 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。应答器所处的公里坐标。应答器所处的公里坐标。应答器所处的公里坐标。应答器组成与数据传输图应答器组成与数据传输图2424三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术 4444 轨道环线定位方法轨道环线定位方法轨道环线定位方法轨道环线定位方法 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,当列车当列车当列车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驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加驶过一个交叉点时，利用信号相位的变化引发地址码加1 1 1 1，由车载计算机，由车载计算机，由车载计算机，由车载计算机根据地址码计算出列车的地理位置。根据地址码计算出列车的地理位置。根据地址码计算出列车的地理位置。根据地址码计算出列车的地理位置。车载感应线圈和地面交叉感应回线的数据传输原理车载感应线圈和地面交叉感应回线的数据传输原理2525三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术2.2.2.2.地车信息传递地车信息传递地车信息传递地车信息传递 （1 1 1 1）移频无绝缘轨道电路）移频无绝缘轨道电路）移频无绝缘轨道电路）移频无绝缘轨道电路 以轨道电路实现车以轨道电路实现车以轨道电路实现车以轨道电路实现车-地信息传输的系统称为地信息传输的系统称为地信息传输的系统称为地信息传输的系统称为基于轨道电路的列车控基于轨道电路的列车控基于轨道电路的列车控基于轨道电路的列车控制系统称制系统称制系统称制系统称（TrackCircuitBasedTrainControl，TBTC。）。）2626 2 2 2 2）GSM-R GSM-R GSM-R GSM-R（GSM：GlobalSystemforMobileCommunication）GSM-RGSM-RGSM-RGSM-R（GSM for railwayGSM for railwayGSM for railwayGSM for railway），铁路专用全球移动通信系统。以无限），铁路专用全球移动通信系统。以无限），铁路专用全球移动通信系统。以无限），铁路专用全球移动通信系统。以无限通信技术为基础，实现车通信技术为基础，实现车通信技术为基础，实现车通信技术为基础，实现车-地信息传输的系统称为基于通信的列车控制地信息传输的系统称为基于通信的列车控制地信息传输的系统称为基于通信的列车控制地信息传输的系统称为基于通信的列车控制系统系统系统系统CBTCCBTCCBTCCBTC(Communication Based Train Control System)(Communication Based Train Control System)(Communication Based Train Control System)(Communication Based Train Control System)三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术三、列控系统关键技术2727四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统1.1.1.1.简介简介简介简介 CTCS:CTCS:CTCS:CTCS:中国列车运行控制系统中国列车运行控制系统中国列车运行控制系统中国列车运行控制系统（Chinese Train Control SystemChinese Train Control SystemChinese Train Control SystemChinese Train Control System），），），），它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘务员正常驾驶它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘务员正常驾驶它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘务员正常驾驶它以分级的形式满足不同线路运输需求，在不干扰机车乘务员正常驾驶的前提下有效地保证列车运行的安全。的前提下有效地保证列车运行的安全。的前提下有效地保证列车运行的安全。的前提下有效地保证列车运行的安全。CTCSCTCSCTCSCTCS的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载的体系结构按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置。设备层配置。设备层配置。设备层配置。CTCSCTCS体系结构体系结构体系结构体系结构2828四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统 铁路运输管理层铁路运输管理层铁路运输管理层铁路运输管理层:铁路运输管理系统是行车指挥中心，以铁路运输管理系统是行车指挥中心，以铁路运输管理系统是行车指挥中心，以铁路运输管理系统是行车指挥中心，以CTCSCTCSCTCSCTCS为行车为行车为行车为行车安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。安全保障基础，通过通信网络实现对列车运行的控制和管理。网络传输层网络传输层网络传输层网络传输层 ：CTCSCTCSCTCSCTCS网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通网络分布在系统的各个层面，通过有线和无线通信方式实现数据传输。信方式实现数据传输。信方式实现数据传输。信方式实现数据传输。地面设备层地面设备层地面设备层地面设备层 :地面设备层主要包括列控中心、轨道电路、点式设备、地面设备层主要包括列控中心、轨道电路、点式设备、地面设备层主要包括列控中心、轨道电路、点式设备、地面设备层主要包括列控中心、轨道电路、点式设备、无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进无线通信模块等。列控中心是地面设备的核心，根据行车命令、列车进路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实路、列车运行状况和设备状态，通过安全逻辑运算，产生控车命令，实现对运行列车的控制。现对运行列车的控制。现对运行列车的控制。现对运行列车的控制。车载设备层车载设备层车载设备层车载设备层:车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种车载设备层是对列车进行操纵和控制的主体，具有多种控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备控制模式，并能够适应轨道电路、点式传输和无线传输方式。车载设备层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、层主要包括车载安全计算机、连续信息接收模块、点式信息接收模块、无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。无线通信模块、测速模块、人机界面和记录单元等。2929四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统2.2.2.2.等级划分等级划分等级划分等级划分CTCS-0CTCS-0CTCS-0CTCS-0级：级：级：级：由通用机车信号由通用机车信号由通用机车信号由通用机车信号+列车运行监控记录装置组成，为既有线列车运行监控记录装置组成，为既有线列车运行监控记录装置组成，为既有线列车运行监控记录装置组成，为既有线系统，适用于列车最高运行速度为系统，适用于列车最高运行速度为系统，适用于列车最高运行速度为系统，适用于列车最高运行速度为160km/h160km/h160km/h160km/h以下的区段。以下的区段。以下的区段。以下的区段。CTCS-1 CTCS-1 CTCS-1 CTCS-1级：级：级：级：由主体机车信号由主体机车信号由主体机车信号由主体机车信号+安全型列车运行监控记录装置组成，点安全型列车运行监控记录装置组成，点安全型列车运行监控记录装置组成，点安全型列车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。式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。式信息作为连续信息的补充，可实现点连式超速防护功能。CTCS-2CTCS-2CTCS-2CTCS-2级：级：级：级：基于轨道电路基于轨道电路基于轨道电路基于轨道电路+点式应答器传输控车信息，并采用车地一点式应答器传输控车信息，并采用车地一点式应答器传输控车信息，并采用车地一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，地面可不设通过信号机。面向提速干线体化设计的列车运行控制系统，地面可不设通过信号机。面向提速干线体化设计的列车运行控制系统，地面可不设通过信号机。面向提速干线体化设计的列车运行控制系统，地面可不设通过信号机。面向提速干线和客运专线。（适用于和客运专线。（适用于和客运专线。（适用于和客运专线。（适用于200-250km200-250km200-250km200-250km时速）。时速）。时速）。时速）。CTCS-3CTCS-3CTCS-3CTCS-3级：级：级：级：基于无线传输信息，并采用轨道电路检查列车占用的列车基于无线传输信息，并采用轨道电路检查列车占用的列车基于无线传输信息，并采用轨道电路检查列车占用的列车基于无线传输信息，并采用轨道电路检查列车占用的列车运行控制系统，点式设备主要用于传送定位信息。运行控制系统，点式设备主要用于传送定位信息。运行控制系统，点式设备主要用于传送定位信息。运行控制系统，点式设备主要用于传送定位信息。CTCS3CTCS3CTCS3CTCS3级列控系统可叠级列控系统可叠级列控系统可叠级列控系统可叠加在加在加在加在CTCS2CTCS2CTCS2CTCS2级列控系统上（适用于级列控系统上（适用于级列控系统上（适用于级列控系统上（适用于300-350km300-350km300-350km300-350km时速）。时速）。时速）。时速）。CTCS-4CTCS-4CTCS-4CTCS-4级：级：级：级：完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面取消轨完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面取消轨完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面取消轨完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面取消轨道电路，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。查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。查，实现虚拟闭塞或移动闭塞。3030CTCS-2级是基于级是基于轨道电路轨道电路和和应答器应答器传输列车行车许可传输列车行车许可信息并采用信息并采用目标距离连续目标距离连续速速度控制模式监控列车安全运度控制模式监控列车安全运行的列控系统。行的列控系统。包括：轨道电路、应答器包括：轨道电路、应答器列控中心、车载设备列控中心、车载设备 CTCS-2级列控系统级列控系统系统结构系统结构四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统3131实现列车占用检查实现列车占用检查轨道电路功能：轨道电路功能：无源应答器：提供线路允许速无源应答器：提供线路允许速度和闭塞分区长度等。度和闭塞分区长度等。有源应答器：提供临时限速和有源应答器：提供临时限速和进路信息。进路信息。应答器功能：应答器功能：提供列车运行前方空闲闭塞提供列车运行前方空闲闭塞分区数量分区数量 综合轨道电路、应答器综合轨道电路、应答器信息和动车组参数，自信息和动车组参数，自动生成连续速度控制模动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车式曲线，实时监控列车安全运行。安全运行。车载设备功能：车载设备功能：轨道电路为轨道电路为CTCS-2级级提供连提供连续的行车许可续的行车许可速度曲线速度曲线CTCS-2级列控系统级列控系统系统功能系统功能四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统2024/7/173232CTC/TDCSCTC/TDCS车站分机车站分机车站分机车站分机调度中心调度中心调度中心调度中心CTCCTC车站联锁车站联锁车站联锁车站联锁列控中心列控中心轨道电路轨道电路调度中心下达运行图至车站调度中心下达运行图至车站CTC分机分机应答器应答器信号机信号机信号机信号机道岔道岔道岔道岔运行图运行图联锁进路命令联锁进路命令临时限速信息临时限速信息轨道电路编码轨道电路编码进路信息进路信息应答器报文应答器报文控控制制计算机联锁按照计算机联锁按照CTC下达进路的命下达进路的命令，控制道岔、信号机，排列进路。令，控制道岔、信号机，排列进路。CTC分机实时分机实时:向车站联锁联锁下发进路命令向车站联锁联锁下发进路命令向列控中心下达临时限速信息向列控中心下达临时限速信息车站联锁采集轨道电路的列车占用信息、道岔车站联锁采集轨道电路的列车占用信息、道岔位置并进行处理。位置并进行处理。计算机联锁将进路信息发送给列控中心计算机联锁将进路信息发送给列控中心列控中心根据进路信息和临时限速信息列控中心根据进路信息和临时限速信息:生成轨道电路编码和临时限速报文生成轨道电路编码和临时限速报文轨道电路编码发送给轨道电路轨道电路编码发送给轨道电路;临时限速报文发送给应答器。临时限速报文发送给应答器。车载设备接收到轨道电路码序车载设备接收到轨道电路码序和应答器报文信息后，计算生和应答器报文信息后，计算生成控制模式曲线，监控列车安成控制模式曲线，监控列车安全运行。全运行。速度曲线速度曲线CTCS-2级列控系统级列控系统系统工作原理系统工作原理四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统2024/7/173333CTCS-2级列控系统级列控系统车载设备车载设备车载设备包括：车载设备包括：车载安全计算机（车载安全计算机（VC）应答器接收模块（应答器接收模块（BTM）及天线）及天线轨道电路信息接收单元（轨道电路信息接收单元（TCR）及天线）及天线人机界面（人机界面（DMI）测速设备测速设备四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统3434CTCS-2级列控系统级列控系统信息接收演示信息接收演示列车在运行过程中：列车在运行过程中：从轨道电路连续接收到闭塞分区空闲信息；从轨道电路连续接收到闭塞分区空闲信息；经过应答器时，接收到线路信息。经过应答器时，接收到线路信息。四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统3535码序L5L4L3L2LLUUHU空闲分区数量76543210应答器应答器提供闭塞分区长度和线路允许速度。提供闭塞分区长度和线路允许速度。1300+1250+1300+1350+1300+1350+1300+1350=10500m速度曲线速度曲线空闲数量空闲数量空闲数量空闲数量：目标距离目标距离目标距离目标距离：当前码序当前码序当前码序当前码序：-m-10500m7L5轨轨道电路道电路以码序形式提供空闲闭塞分区数量。以码序形式提供空闲闭塞分区数量。车载设备车载设备综合计算出目标距离，生成速度曲线。综合计算出目标距离，生成速度曲线。CTCS-2级列控系统级列控系统行车许可行车许可四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统2024/7/1736361250+1300+1350+1300+1350+1300+13509200空闲区段：空闲区段：77950空闲区段：空闲区段：66650空闲区段：空闲区段：55300空闲区段：空闲区段：44000空闲区段：空闲区段：32650空闲区段：空闲区段：21350空闲区段：空闲区段：10空闲区段：空闲区段：0目标距离目标距离:CTCS-2级列控系统级列控系统行车许可行车许可四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统2024/7/173737速度限制曲线速度限制曲线时速(km/h)目标停车点目标停车点CTCS-2级列控系统级列控系统区段追踪运行模拟区段追踪运行模拟四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统3838CTCS-3级列控系统是基于级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车地信息双无线通信实现车地信息双向传输，无线闭塞中心（向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，）生成行车许可，轨道电路轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，同时具备实现列车占用检查，应答器实现列车定位，同时具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。级功能的列车运行控制系统。列控系统列控系统地面设备地面设备列控系统列控系统车载设备车载设备CTCS-3级列控系统级列控系统系统定义系统定义四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统3939CTCS-3级级系系统统是是基基于于GSM-R无无线线通通信信实实现现车车-地地信信息息双双向向传传输输，无无线线闭闭塞塞中中心心（RBC）生生成成行行车车许许可可，轨轨道道电电路路实实现现列列车车占占用用检检查查，应应答答器器实实现现列列车车定定位位，并并具具备备CTCS-2级级功功能能的的列列车车运运行行控控制制系统。系统。包括：无线闭塞中心包括：无线闭塞中心RBC、GSM-R网网络、轨道电路、应答器、列控中心、车络、轨道电路、应答器、列控中心、车载设备等载设备等。CTCS-3级列控系统级列控系统系统结构系统结构四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统4040(1)地面设备增加无线闭塞中心地面设备增加无线闭塞中心RBC、GSM-R无线通信网络。无线通信网络。(2)车载设备增加车载设备增加GSM-R无线通信单元无线通信单元及天线。及天线。(3)RBC向列车提供行车许可。向列车提供行车许可。(4)车地实现连续、双向、大容量信息车地实现连续、双向、大容量信息传输。传输。RBC为为CTCS-3提供行车许可提供行车许可速度曲线速度曲线GSM-R无线无线通信模块及天线通信模块及天线CTCS-3级列控系统级列控系统C3与与C2的比较的比较四、四、四、四、四、四、CTCSCTCSCTCSCTCSCTCSCTCS列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统列控系统4141根据轨道电路、联根据轨道电路、联锁进路等信息生成锁进路等信息生成行车许可行车许可无线闭塞中心无线闭塞中心RBC应答器应答器通过通过GSM-R无线通无线通信系统将行车许可、信系统将行车许可、线路参数、临时限线路参数、临时限速传输给速传输给CTCS-3级车载设备级车载设备通过通过GSM-R无线通无线通信系统接受车载设信系统接受车载设备发送的位置和列备发送的位置和列车数据等信息车数据等信息向车载设备传输定向车载设备传输定位和等级转换信息位和等级转换信息向车载设备传送线向车载设备传送线路参数和临时限速路参数和临时限速等信息，满足后备等信息，满足后备系统的需要系统的需要用于实现车载设备用于实现车载设备与地面设备之间连与地面设备之间连续、双向、大容量续、双向、大容量信