第四讲-列车运行控制教材课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title,Click to edit Master text,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,LOGO,*,第四章 列车运行控制系统,第一节,列车运行自动控制系统的速度控制模式,第二节 列控系统的系统构成,第三节 列控系统的应用等级,第四节 典型的列控系统,第五节 机车信号与超速防护,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,第一节,列车运行自动控制系统,的速度控制模式,概念：,ATC,（,Automatic Train Control,）就是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。,特征,：列车通过获取的地面信息和命令，控制列车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。,作用,：保证列车按照空间间隔制运行的技术方法，,靠控制,列车运行,速度,实现,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,在城轨交通领域，,ATC,包括三个子系统：,列车超速防护系统,ATP,（,Automatic Train Protection,）,列车自动驾驶系统,ATO(Automatic Train Operation),列车自动监控系统,ATS(Automatic Train Supervision),石家庄铁道大学电气与电子工程学院,小常识,分级速度控制,目标距离速度控制,(,速度,-,距离模式曲线控制,),石家庄铁道大学电气与电子工程学院,从速度控制方式角度，,ATC,可以分为以下两种模式：,一 分级速度控制,以一个,闭塞分区,为,单位,，根据列车运行的速度分级，对列车运行进行速度控制。,列车,追踪间隔时间,主要与,闭塞分区的划分、列车性能和速度,有关。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,分级速度控制又可分为,阶梯式,和,分段曲线式,(,一,),阶梯式,分级速度控制,阶梯式分级速度控制又分为超前式和滞后式,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,1.,超前,速度控制方式（,出口速度检查控制方式）,给出列车,驶出闭塞分区,的速度值，,控制列车不超过出口速度,(,下一分区入口速度,),。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,采取,设备控制优先,方法，日本,ATC,系统。,2.,滞后,速度控制方式（,入口速度检查,控制方式）,给出列车的入口速度值，,监控在本闭塞分区不超过给定的入口速度值。,采取,人控优先,方法，法国,U/T,系统的,TVM300,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,图,4-1,两种阶梯式分级速度控制,A,超前（出口）式速度控制,B,滞后（入口）式速度控制,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,速度控制线,列车实际减速运行线,撞墙,根据,列车运行速度分级,，每一个闭塞分区给出一段制动速度控制曲线，对列车运行进行速度控制。,(,二,),曲线式分级速度控制,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,采取,人控优先,方法，法国,U/T,系统的,TVM430,。,分段曲线式分级速度控制一般制动速度控制曲线是不连贯和不光滑的,A,，可以利用计算机技术做成连贯和光滑的连续曲线,B,。,A,分段曲线式分级速度控制,B,连续曲线式分级速度控制,两种曲线式分级速度控制,图,4-2,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,二 目标距离速度控制,采取的制动模式为,连续式一次制动速度控制,的方式，根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个分区速度等级,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,图,4-3,目标距离速度控制,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,连续式一次速度控制模式,若以前方列车占用的闭塞分区入口为追踪目标点，则为准移动闭塞,；,若以前方列车的尾部为追踪目标点，则为移动闭塞。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,两点解释：,列控设备给出的一次连续的制动速度控制曲线是,根据目标距离、线路参数和列车自身的性能计算而定，,线路参数可以通过地对车信息,实时传输，,也可以事先在车载信号设备中存储,通过核对取得。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,控制模式,分级速度,(,速差式,),目标距离,制动模式,阶梯式,分段曲线式,一次连续式,闭塞制式,固定闭塞,准移动闭塞,移动闭塞,虚拟闭塞,车地信息传输,多信息轨道电路,+,点式设备,数字轨道电路,;,或多信息轨道电路,+,点式设备,无线通信,;,或数字轨道电路,;,或轨道电缆,;,或多信息轨道电路,+,点式设备,无线通信,无线通信,轨道占用检查,轨道电路,轨道电路,轨道电路或计轴设备,无线定位,应答器,无线定位,应答器,制动模式图示,列车运行间隔,双红灯防护,X+1L,设为对照值,XL,一次连续制动始点可变,小于,XL,一次连续制动始点可变,小于,XL,移动闭塞,更小于,XL,表,4-1,列控系统各种控制模式表,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,第二节 列控系统的,系统构成,以中国列车运行控制系统（,CTCS,）为例：,CTCS,系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,地面子系统,：应答器、轨道电路、无线通信网络（,GSM-R,）、列车控制中心（,TCT,）,/,无线闭塞中心（,RBC,）。,车载子系统,：,CTCS,车载设备、无线系统车载模块。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,图,4-4 CTCS,系统结构示意图,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,第三节 列控系统的应用等级,CTCS,根据,功能要求和设备配置,划分应用等级，分为,04,级。,CTCS,应用等级,0(,以下简称,L0),：由通用机车信号,+,列车运行监控装置组成，为既有系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,CTCS,应用等级,1(,以下简称,L1),：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。,CTCS,应用等级,2(,以下简称,L2),：是基于轨道传输信息并采用车,-,地一体化系统设计的列车运行控制系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,CTCS,应用等级,3(,以下简称,L3),：是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。,CTCS,应用等级,4(,以下简称,L4),：是完全基于无线传输信息的列车运行控制系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,一,CTCS 0,级,为了规范的一致性，将目前既有干线铁路应用的地面信号设备和车载设备定义为,0,级。,0,级,由通用机车信号加上列车运行监控装置组成，对这一定义，尚有不同的看法。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,一,CTCS 0,级,0,级在既有地面信号设备的基础上，采取大贮存的方式把线路数据全部,贮存,在车载设备中，靠逻辑推断地址调取所需的线路数据，结合列车性能计算给出目标距离式制动曲线。,四显示，固定闭塞，,160,以下，分级速度控制,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,二,CTCS 1,级,1,级是对,0,级的全面加强，在,0,级基础上，在车站附近,增加点式信息设备,，传输定位信息，以减少逻辑推断地址产生错误的可能性。,占用及完整性检查,用轨道电路，,主体机车信号,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,三,CTCS 2,级,2,级是,基于轨道电路和点式信息设备传输信息,的列车运行控制系统，面向提速干线和高速新线，适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机。它是一种点,-,连式列车运行控制系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,三,CTCS 2,级,2,级采取目标距离控制模式（又称连续式一次速度控制）。目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,准移动闭塞,四,CTCS 3,级,3,级是基于,无线通信（如,GSM-R,）的列车运行控制系统,，它可以叠加在既有干线信号系统上。,CTCS 3,级与,2,级一样，采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,五,CTCS 4,级,4,级是完全基于无线通信（如,GSM-R,）的列车运行控制系统。,采取目标距离控制模式，列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,六,等级对照,分析,CTCS,的应用等级划分，发现有以下两个特点：,1.,各应用等级,均采用目标距离控制模式,，采取连续一次制动方式。,2.,各应用等级是根据,设备配置,来划分的，其主要差别在于,地对车信息传输的方式和线路数据的来源,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,应用等级,L0,L1,L2,L3,L4,控制模式,目标距离,目标距离,目标距离,目标距离,目标距离,制动方式,一次连续,一次连续,一次连续,一次连续,一次连续,闭塞方式,固定闭塞或准移动闭塞,准移动闭塞,准移动闭塞,准移动闭塞,移动闭塞或虚拟闭塞,地对车信息传输,多信息轨道电路,+,点式设备,多信息轨道电路,+,点式设备,多信息轨道电路,+,点式设备；,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,轨道占用检查,轨道电路,轨道电路,轨道电路,轨道电路等,无线定位,应答器校正,列车运行间隔,按固定闭塞运行大于,L,设为对照值,L,L,L,小于,L,线路数据来源,大贮存于车载数据库,大贮存于车载数据库,应答器提供,或数字轨道电路,无线通信提供,无线通信提供,对应,ETCS,级,ETCS1,级,ETCS2,级,ETCS3,级,表,4-2,列控系统应用等级对照表,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,第四节 典型的列控系统,目前，高速铁路正在欧洲和亚洲快速发展，已通车或正在建设中的高速线路多达十几条，其列控系统各不相同，主要有,法国,TVM300,和,TVM430,、日本,ATC,和数字,ATC,、德国,LZB80,、欧洲,ETCS,等系统,设备。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,一 法国,U/T,系统,法国高速铁路,TGV,区段的列控系统，车载信号设备采用,TVM300,或,TVM430,，,地对车的信息传输以无绝缘轨道电路,UM71,为基础,，该列控系统简称,U/T,系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,一 法国,U/T,系统,TVM300,系统在,1981,年于巴黎,里昂首先投入使用，系统构成简单，造价较低。采用无绝缘轨道电路,UM71,，,地对车的信息传输容量仅有,18,个,，速度监控是,滞后阶梯式,的。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,一 法国,U/T,系统,TVM430,系统在,1993,年于法国第三条北方线高速铁路首先投入使用。随着列车速度不断提高，,时速已达,320km/h,。近年来，法国,CS,公司又开发了计算机联锁,（,SEI,）,和列控,(ATC),一体化的系统，在地中海线和海峡,伦敦线开通使用，我国,秦沈客运专线,也采用了该系统。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,二 日本,ATC,系统,日本于,1964,年开通了世界上第一条高速铁路,东海道新干线。日本新干线现有的,ATC,系统普遍采用,超前阶梯式速度监控,，它的制动方式是,设备优先的模式,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,二 日本,ATC,系统,数字式,ATC,采用,目标距离一次制动模式曲线方式,，车载设备根据,地面轨道电路传送来的信息,和,各开通区间的长度,，求取与前方列车所占用区间的距离，综合线路数据、制动性能和允许速度等计算出列车运行速度。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,三 欧洲,ETCS,系统,根据欧洲,ETCS,计划，为了实现欧洲铁路互联互通，,车载设备采用,ETCS,总线,，可以灵活地支持与各种传统设备及,ETCS,车载设备的通信。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,四 德国,LZB,系统,德国,LZB,系统是基于,轨道电缆,传输的列控系统，是世界上首次实现,连续速度控制模式,的列控系统，技术上是成熟的。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,四 德国,LZB,系统,LZB,是,1965,年以前开发的系统。它利用轨道电缆作为,车,-,地间双向信息传输的通道,。,LZB,以,地面控制中心,为主,计算制动曲线,，车载信号设备智能化不够，与其它列控系统兼容比较困难。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,五,车地,信息传输媒介,主要包括以下几种方式：,(,一,),轨道电路,(,二,),轨道电缆,(,三,),点式设备,(,四,),无线传输,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,第五节 机车信号与超速防护,为保证行车安全，提高运输效率及改善司机的劳动条件，在自动闭塞及半自动闭塞区段运行的列车上都要安装机车信号。,当采用了机车信号设备后，能避免自然条件干扰的影响，提高司机接受信号的可靠性。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,机车信号是用设于机车驾驶室内的设备自动反映运行条件，指示司机运行的一种信号显示制度，又称机车自动信号。,作用：保证行车安全的重要技术设备,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,我国现有的机车信号有,点式、连续式和接近连续式,三种类型。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,点式,机车信号是在线路上的某些固定地点设置地面设备，向机车传递信息的机车信号，用于非自动闭塞区段。,特点,：设备简单、建设费用低、地面不耗能、安装容易、施工快。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,连续式,机车信号是在整个线路上连续不断地反映线路状态和运行条件的机车信号，用于,自动闭塞区段,。,特点：,能连续不断地把地面信号显示情况反映给司机,，大大改善其劳动条件。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,接近连续式,机车信号是,在固定地段的线路连续地反映地面信号显示的机车信号,，广泛用于非自动附塞区段。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,趋势：,随着列车速度和机车信号可靠程度的不断提高，机车信号正从,辅助信号变为主体信号,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,根据其功能不同,有：,以,机车内信号显示功能,为主的设备称为,机车信号,；,以,控制列车运行功能,为主的则称为,列车自动停车或列车自动监督和控制,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,机车信号设备,机车信号,根据其信号显示的作用不同有两种：一是机车信号，仅用来复示地面固定信号机，还不能作为主体信号使用。二是机车信号作为主体信号使用，采用这种显示方式则可以取消地面信号机。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,连续式,点式,接近连续式,机车信号设备的控制命令是由地面传递给机车的，因此机车信号设备的信息传递方式分为：,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,1.,连续式机车信号是指在某一区段线路上不间断地向机车传递信息，所以连续式机车信号能连续不断地把地面信号显示情况复示给司机。这种制式主要用在,自动闭塞区段,上。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,2.,接近连续式机车信号是指从,车站进站信号机外方大于列车制动距离以上的地点,(,即接近区段,),起，机车信号可连续,复示进站信号机的显示,。接近连续式机车信号一般用在,非自动闭塞区段,。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,3.,点式机车信号是指在线路上某些固定地点设置地面发送设备，机车信号只能在固定地点才能接收到信息。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,在一个机车交路内可能有几种不同制式的自动闭塞，为了使机车在整个机车交路内运行能不间断地使用机车信号，因此要采用通用式机车信号。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,图,4-5,机车信号系统框图,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,二 列车超速防护系统,列车自动停车,能实现在地面信号显示禁止信号时，发出报警信号，如果司机失去警惕能自动地使列车停车。,但是这种装置不能监督列车运行速度。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,列车自动限速系统,是比列车速度监督系统高一级的列车自动控制系统。,它可以根据调度、线路及行车的条件需要列车减速时，使列车速度自动地降低到规定值以下。,石家庄铁道大学电气与电子工程学院,E-mail:,liuyz20100913,Office:,0311-,87935598,Thank you,Class is over,，,See you later!,