一、CTCS应用等级

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,*,世界各国列控系统的特点,ATP,系统的组成各闭塞方式的特点,火力组彭海欧,日本列车自动控制系统,ATC,日本新干线制动系统的运行控制分为三部分：第一是自动列车控制系统,ATC,；第二是操作柄控制制动，对列车的发车、加速、时间调整及车站停车以及从,30km/h,到停车地点的所有操作，均是司机通过手柄来实现的；第三是紧急制动的操纵，当出现意外事故时，司机操纵紧急制动开关,UBS,来实现紧急制动。,欧洲列车控制系统,ETCS,欧洲列车控制系统（,ETCS,）是为保证高速列车在欧洲铁路网内互通运行而建立的统一列车运行控制系统。,ETCS,是基于欧洲应答器（可加局部欧洲环线）与车载设备配合构成的点式列控系统，适应最高运行速度为,200-250km/h,。中央调度中心确定列车进路和列车群运行秩序。车载设备根据与前方列车之间的距离、速度要求等，自动控制列车的运行。,美铁路列车控制系统,ATCS,美铁路列车控制系统（,ATCS,）由,5,个主要功能模块构成：调度指挥中心中央控制系统；机车车载设备，实现列车控制、定位；无线数据通信系统，列车与地面控制中心间的双向信息传输（语音和数字通信）；地面设备，包括列车定位应答器，无线中继的基站、天线等；线路维护的移动终端。,ATCS,是采用计算机、无线和数字通信技术的闭环分散控制系统，通过合理安排列车越行与交会，辅助司机优化驾驶；调度指挥中心及时通报列车或线路的数据，与车载计算机随时监测运营和设备的状况，及时采取措施消除隐患，增加安全性；提供有效运行图和运行调整方案，引入移动闭塞，增加现有线路的通过能力。,ATP设备的组成,采用轨道电路传送ATP信息时，ATP系统由设于控制站的轨,旁单元、设于线路上各轨道电路分界点的调谐单元和车载,ATP设备组成，并包括与ATS、ATO、联锁设备的接口设备。,连续式ATP系统利用数字音频轨道电路，向列车连续地发送数据，允,许连续监督和控制列车运行。对于ATP，由轨道电路反映轨道状态，传,输ATP信息，在轨旁无需其他传输设备。当轨道电路区段空闲时，发送轨,道电路检测电码。当列车占用时，向轨道电路发送ATP信息。轨道旁的轨道,电路连接箱内(发送、接收端各一个)仅有电路调谐用的无源元件，包括轨道耦合单元及长环线。,车载ATP设备完成命令解码、速度探测、超速下的强制执行、特征显示、车门操作等任务。车载ATP设备包括：两套ATP模块(信号处理器和速度处理器)、两个速度传感器和两个接收天线、车辆接口、驾驶室内的操作和控制单元(MMI)等。车载ATP设备根据地面传来的数据(由ATP天线接收)与预先储存的列车数据计算出列车实时最大允许速度。将此速度与来自速度传感器测得的列车实际运行速度相比较，超过允许速度时，报警后启动制动器。,借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运行。MMI包括司机显示功能、司机外部接口两个子功能。司机显示功能向司机显示实际速度、最大允许速度、目标距离、目标速度，ATP设备的运行状态，以及列车运行时产生的重要故障信息，在某些情况伴有音响警报。司机外部接口包括释放驾驶室的设备、允许按钮、车门释放按钮以及确认按钮。,闭塞方式的特点及应用,从闭塞制式的角度来看，列车运行自动控制的自动闭塞可分为三类：固定闭塞、准移动闭塞（含虚拟闭塞）和移动闭塞。称为准移动闭塞，说明它还不是移动闭塞，所以有时仍把它归入固定闭塞。,固定闭塞特点,列控系统采取分级速度控制模式时采用固定闭塞方式。运行列车间的空间间隔是若干个闭塞分区，闭塞分区数依划分的速度级别而定。一般情况下，闭塞分区是用轨道电路或计轴装置来划分的，它具有列车定位和占用轨道的检查功能。固定闭塞的追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端 。空间间隔的长度是固定的，所以称为固定闭塞。,固定闭塞又称分级速度控制方式或台阶式速度控制模式。其特点是采用固定划分区段的轨道电路，提供分级速度信息，实施台阶式的速度监督，使列车由最高速度逐步降至零。列车超速时由设备自动实施最大常用制动或紧急制动，使列车安全停车。这种控制模式只需获得轨道电路提供的速度信息即可完成列车超速防护，其制动安全性由合理安排自动闭塞分区长度来保证。这种方式所需传输的的信息量少，对应每个闭塞分区只能传送一个信息代码，即该区段所规定的最大速度码或入口,/,出口速度命令码，系统构成简单，设备也不复杂，因此成本相对较低。,准移动闭塞：准移动闭塞方式的列控系统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。,准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，当然会留有一定的安全距离，而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的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依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（速度）。空间间隔的长度是不固定的。,移动闭塞基本原理为,:,线路上的前行列车经,ATP,车载设备将本车的实际位置，通过通信系统传送给轨旁的移动闭塞处理器，并将此信息处理生成后续列车的运行权限，传送给后续列车的,ATP,车载设备。后续列车与前行列车,总是保持一个“安全距离”。该安全距离是介于后车的目标停车点和确认的前车尾部之间的一个固定距离。在选择该距离时，已充分考虑了在一系列最坏情况下，列车仍能够被安全地分隔开来。,一、,CTCS,应用等级,对不同的线路、不同的传输信息方式和闭塞技术，,CTCS,划分为,5,个等级，依次为,CTCS-0,CTCS-4,级，同条线路上可以实现多种应用级别，向下兼容，以满足不同线路速度需求。,1. CTCS-0,级,CTCS-0,级适用于列车最高运行速度为,160km/h,及以下，适合既有线的现状，控制模式是目标距离式 ，上行载频为,650MHZ850MHZ,，下行载频为,500MHZ750MHZ,。采用机械绝缘车载设备由通用机车信号,+,列车运行监控装置组成 。,2. CTCS-1,级,CTCS-1,级面向,160km/h,及以下的区段，地面采用,UM71,（轨道电路,U,为通用,M,为调制）或,ZPW-2000,型移频轨道电路完成车地通信 ，,CTCS-1,级的控制模式为目标距离式 。上行载频为,2000MHZ2600MHZ,下行载频为,1700MHZ2300MHZ,，绝缘方式为电气谐振，调谐长度为,26,米。,TCS-1,级与,CTCS-0,级的差别在于全面提高了系统的安全性，是对,CTCS-0,级的全面加强，可称为线路数据全部储存在车载设备上的列车运行控制系统。,3. CTCS-2,级,CTCS-2,级面向提速干线和高速新线，地面采用,ZPW-2000A,型轨道电路和点式信息设备完成车地通信，车载设备由,ATP+LKJ2000,装置组成。,CTCS-2,级采用目标距离控制模式（又称为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。上行载频为,2000-1,、,2000-2,、,2600-1,、,2600-2MHZ,，下行载频为,1700-1,、,1700-2,、,2300-1,、,2300-2MHZ,。（,-1,是加,1.4 -2,是减,1.3,）调谐区长度为,29,米。,4. CTCS-3,级,面向提速干线、高速新线或特殊线路，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。适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。,CTCS-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（又称连续式一次速度控制）和准移动闭塞方式。由于其实现了地车间连续、双向的信息传输，所以功能更丰富些，实时性更强些。,5. CTCS-4,级,面向高速新线或特殊线路，基于无线传输信息的列车运行控制系统。地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。列车定位和完整性检查由无线闭塞中心和车载验证系统共同完成，实现虚拟闭塞或移动闭塞。载频切换：应答器、,DMI,切换、流经轨道电路上的载频锁定、,UU,或,UUS,码之后无信号。,CTCS-4,级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。,虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备，采取无线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是在逻辑上以虚拟技术实现的。,二、,CTCS,应用等级划分的特点,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 。,三、,CTCS-2,列控系统组成,1.,系统总体构成,CTCS-2,列控系统分车载设备和地面设备两部分，地面设备又分轨旁和室内设备两部分,地面设备：地面设备由车站列控中心，地面电子单元（,LEU,）、点式应答器、,ZPW-2000,（,UM,）系列轨道电路、车站闭环电码化、车站计算机联锁等组成。,车载设备 ：由车载安全计算机、轨道信息接收单元（,STM,）、应答器信息接收单元（,BTM,）、制动接口单元、记录单元、人机界面（,DMI,）、速度传感器、,BTM,天线、,STM,天线等组成。,四、,CTCS-2,应答器,应答器分有源应答器（可变应答器）和无源应答器（固定应答器）两种类型，为便于维护，原则上区间不设有源应答器。如果应答器所需传输的数据量较大（有效数据超过,772bit,），一个应答器不能满足要求，可以使用一组（最多,8,个）应答器来完成。,地面应答器的编号,(1),每个应答器（组）的编号由车站编号,+,应答器（组）编号共同构成，车站编号与,ETCS,系统车站编号规则相同，每个车站编码在全国是唯一的。,(2),应答器编号以每个应答器（组）为一个基本单元进行编写，编号顺序以列车正运行方向为参照，按从小到大的原则进行编排。,五、,CTCS,级间转换,(1),原则上在车站离去区段自动转换（不应在进站信号机处转换），司机应确认，保留手动转换功能。,(2),预告点、执行点的选定。,(3,） 控车权的交接以,ATP,车载设备为主。,(4,） 级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成,ATP,系统组成及功能,地面设备由车站列控中心，地面电子单元（,LEU,）、点式应答器、,ZPW-2000A,（,UM,）系列轨道电路、车站闭环电码化、车站计算机联锁等组成。,车载设备由车载安全计算机（,VC,）、轨道信息接收单元（,STM,）、应答器信息接收单元（,BTM,）、制动接口单元、记录单元、人机界面（,DMI,）、速度传感器、,BTM,天线、,STM,天线等组成。,1. ATP,主要功能,(,1),轨道电路信息接收,(2),载频切换,(3),应答器信息接收,(4),速度、距离计算,(5),位置校正,(6),速度核对及模式编制,(7),制动输出,(8),显示功能,(9),异常检测功能,(10),记录功能,ATP,车载设备的工作模式,列控车载设备有待机模式（,SB,）、完全监控模式（,FS,）、部分监控模式（,PS,）、目视行车模式（,OS,）、调车模式（,SH,）、隔离模式（,IS,） 、反向运行模式（,RO,）、引导模式（,CO,）、应答器故障模式,(BF),、机车信号模式（,CS,）,1,待机模式,SB,： 投入电源后，系统就直接转入待机模式。在本模式下,ATP,车载装置的接收轨道电路信息、接收应答器信息等功能有效。但不进行速度比较等控制，同时，无条件地输出制动。在待机模式下，不进行临时限速控制。,在待机模式下不存在机控优先和人控优先的差别，制动输出方法相同。,2,完全监控模式,FS,：完全监控模式是列车在区间（含车站正线通过和侧进直出）和车站接车作业时的正常运行的模式，列车按高于允许速度,2km/h,报警、,5km/h,常用制动、,10km/h,紧急制动设置。列控车载设备根据控车数据自动生成目标距离模式曲线，司机依据人机界面（,DMI,）显示的列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等控制列车运行,(1),转换为本模式的条件：,一般位置确定后，自动地从部分监控模式转入本模式。,接收出站信号机前方轨道电路码为,UU,码或,UUS,时转入本模式。,3,部分监控模式,当,ATP,车载设备接收到轨道电路允许列车信息，但线路数据缺损时，,ATP,车载设备工作于部分监控模式，其产生固定限速，监控列车运行。,(1),连续两组及以上应答器的线路数据丢失时，列车在,ATP,车载设备已查询到的线路数据末端前触发常用制动，当列车运行速度低于,120km/h,后，提供允许缓解提示，司机缓解后，,ATP,车载设备根据线路最不利条件，产生监控速度曲线（最高限制速度,120km/h,），控制列车运行,(2),侧线发车时,ATP,车载设备根据股道轨道电路信息（根据道岔限速发送,UU,码或,UUS,码），形成并保持固定限制速度,80km/h,（至出站口），控制列车运行 。,(,3),引导接车时,ATP,车载设备收到接近区段的轨道电路信息（,HB,码），形成并保持固定限制速度（,20km/h,），控制列车运行。,模式间转换的条件,在,FS,模式运转中，如果停止闭塞还有比车载保持的闭塞列更远的地方时，列车速度会自动地控制到,125km/h,以下从,FS,模式自动转换到,BF,模式。,在本模式下，如果接收新的应答器信号，得到线路数据，那么能自动地回到,FS,模式。还可以通过司机的一些操作，也可以转移到其他模式。,4,目视行车模式,OS,当,ATP,车载设备显示禁止信号时，,ATP,处于目视行车模式。此时列车停车后，根据行车管理办法（含调度命令），,ATP,生成固定限制速度（,20km/h,），列车在,ATP,监控下运行，司机对安全负责。每运行一段距离（,100,200m,）或一段时间，司机应重复按压按钮，否则设备制动停车。接收到,HU,或者,H,以外的有信号码，该模式自动地结束。,(1),模式间的转换条件,下面表示转移到本模式的条件，除了,SB,模式、,IS,模式、,SH,模式，以下条件全部成立时，进入,OS,模式。,a.,从轨道电路来的信息码已停止，也就是,HU,、,H,、无信号、,25.7Hz,、,27.9Hz,中任意一个。,b.,在停车中。,c.,司机为了开始目视运行按下目视,SW,。,要从该模式转移到另外模式，从轨道电路接收到的码既不是,HU,、,H,，,HB,又不是无信号的情况。这时，如果已经确定了位置可转移到,FS,模式，如果没有确定位置，转移到,PS,模式。,5,调车监控模式,SH,当车列进行调车作业时，司机经过特殊操作后，转为调车模式，,ATP,生成调车限制速度，控制列车运行。牵引运行时，限制速度,40km/h,。推进运行时，限制速度,30km/h.,模式间的转换条件,转入本模式的条件如下,:,除,IS,，,CS,模式以外，列车在停车状态时、司机按下调车键，便进入,SH,模式。,要从该模式转换到其他模式的话，列车在停车状态时，司机通过按下调车键，就会转移到,SB,模式。,在接收到,ETCS-132,信息包后，如果信息包中的,Q_ASPECT,的值为,0,，,ATP,车载设备触发紧急制动。该列车停车后司机通过按压缓解按钮，缓解紧急制动。紧急制动缓解后，,ATP,车载设备转入,SB,模式。,6.,隔离模式,IS,当,ATP,车载设备故障，触发制动停车后，根据故障提示，司机经特殊操作，,ATP,车载控制功能停用，在该模式下司机按调度命令行车。若仅,BTM,失效，,ATP,车载设备提供机车信号，可人工转换为,LKJ,控制列车,.,模式间的转换条件,下面列出向本模式转移的条件。,无论是什么样的模式，司机把隔离,SW,打到开放位置，无条件地进入,IS,模式。要从该模式转移到其他模式，司机把隔离,SW,打到切位置，就转移到,SB,模式。,车载,ATP,系统的控车原理,“,人控,”,、,“,机控,”,优先的控车模式的比较：,两者主要区别：设备制动优先由,ATP,车载设备控制列车自动减速和缓解（常用制动），但停车仍需司机对位。,当列控系统车载设备采用设备制动优先工作模式时，在确保列车运行安全、满足旅客舒适度的前提下，对列车制动与缓解的控制均由设备自动完成。根据需要司机可追加或实施更加强烈的制动控制。,当列控系统车载设备采用司机制动优先工作模式时，设备应在不干扰司机正常驾驶的前提下，实时监控列车安全运行。,主要名词术语,行车许可界限,LMA,、报警速度曲线,WSP,、静态速度以及最限制速度曲线,MRSP,目标距离模式曲线：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，采取连续式一次制动模式控制列车运行。,动态速度监控：一是对顶棚区（,CSM,）的速度监控，二是对速度下降区（,TSM,）的速度监控。,顶棚速度监视,CSM,：允许速度为常数的区域，根据规定，在,CSM,区，最打常用制动得限速值比,MRSP,的值大,5km/h,，紧急制动得限速值比最大常用制动限速值大,5km/h,，即,NBP=MRSP+5km/h,，,EBP=NBP+5km/h,。,起模点：指顶棚速度监视区和目标速度监视区的交界点,