CTCS-2列控系统司机班培训.ppt

2020 3 30 1 列车运行控制系统 200km h动车组司机班 2020 3 30 2 第二节CTCS2列控系统原理 一 CTCS概述CTCS是ChineseTrainControlSystem的缩写 即中国列车运行控制系统 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 2020 3 30 3 CTCS包括铁路运输管理层 网络传输层 地面设备层和车载设备层 运输管理层是行车指挥中心 其通过通信网络实现对列车运行的控制 网络传输层以无线和有线的方式实现数据的传输 地面设备层包括列控中心 点式设备 轨道电路等 车载设备层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 无线通信模块等 2020 3 30 4 CTCS具有的基本功能 1 系统按照故障 安全原则 采用冗余结构进行系统设计 在任何情况下防止列车无行车许可证运行 2020 3 30 5 2 防止列车超速运行 包括列车超过进路允许速度 线路结构规定的速度 机车车辆构造速度 临时限速和紧急限速 铁路有关运行设备的限速 能够以字符 数字及图形等方式显示列车运行速度 允许速度 目标速度和目标距离 能够实时给出列车超速 制动 允许缓解等表示以及设备故障状态的报警 2020 3 30 6 3 防止列车溜逸 针对中国铁路不同的线路 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CTCS0 CTCS4级 以满足不同线路速度需求 2020 3 30 7 CTCS0级为既有线的现状 即由目前使用的通用式机车信号和运行监控记录装置构成 CTCS1级为面向160km h以下的区段 由主体机车信号和加强型运行监控记录装置组成 它需在既有没备的基础上强化改造 达到机车信号主体化的要求 增加点式设备 实现列车运行安全监控 2020 3 30 8 CTCS2级为面向提速干线和高速新线 采用车地一体化设计 基于轨道电路传输信息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 2020 3 30 9 CTCS3级为面向提速干线 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 2020 3 30 10 CTCS4级为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 2020 3 30 11 二 CTCS2系统技术原理 1 CTCS2系统的组成200km h线路区段CTCS系统建设要达到CTCS2级 200km h线路分为既有线提速200km h区段和客运专线200km h区段 要求200km h动车组列车能下线运行在CTCS1和CTCS0线路区段 2020 3 30 12 CTCS2列控技术条件见表7 2 1 2020 3 30 13 CTCS2列控是基于点式应答器 轨道电路传输列车运行控制信息的点连式系统 CTCS2系统设备组成见图7 2 1 2020 3 30 14 图7 2 1CTCS2级列控系统结构图 2020 3 30 15 地面设备由轨道电路 车站电码化传输连续列控信息 由点式应答器 车站列控中心传输点式列控信息 动车组车载设备根据地面设备提供的信号动态信息 线路静态参数 临时限速信息及有关动车组数据 生成控制速度和目标距离模式曲线 控制列车运行 同时 记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录 2020 3 30 16 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 2020 3 30 17 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 2020 3 30 18 2 CTCS2车站列控中心系统技术原理 1 CTCS2列控中心系统的组成车站列控中心设置于车站信号楼 是CTCS2地面设备的核心 以ZPW 2000系列轨道电路 应答器配合安全可靠的车载设备 构成点 连式的列车运行控制系统 成为目前铁路列控主要制式进行建设和应用 2020 3 30 19 图7 2 2是CTCS2车站列控中心系统组成框图 2020 3 30 20 车站列控中心分别与车站信号联锁 CTC或TDCS 列车调度指挥系统 微机监测 地面电子单元 LEU 等设备进行信息交换 获得行车命令 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 通过有源应答器及轨道电路传送给列车 实现对运行列车的控制 2020 3 30 21 2 TDCS或CTC行车指挥设备 CTCS2级适应于装备TDCS或CTC行车指挥设备的线路 车站列控中心与CTC或TDCS实现信息交换 按统一时钟进行系统管理和控制 可以获得调度命令 包括接发车信息 临时限速信息 起点里程 长度 速度 车次 起止时间等 运行方向信息等 传送给车载没备 2020 3 30 22 在CTC或TDCS的车站车务终端上设有特定的列控中心人机界面 采用统一的格式 包括输入 确认 显示方式等 CTC或TDCS的车站分机与车站列控中心由通信接口设备连接 且接口及通道有冗余配置 2020 3 30 23 临时限速调度命令 在调度中心以表格形式体现 包括界面 输入 回执 通过计算机网络发往TDCS或CTC车站分机 并在车站车务终端以与调度中心基本相同的形式显示 由车站分机将临时限速传至车站列控中心 适时发往通过列车 2020 3 30 24 3 车站信号联锁设备 CTCS2级适应于装备计算机联锁的车站 CTCS2由列控中心接收联锁设备提供的车站进路和相关信息 包括接车进路 发车进路 通过进路 运行方向 股道号等 在办理通过进路且离去区段有临时限速时 CTCS2车站列控中心根据牵引计算及动车组制动需要 输出进站或进路信号机点黄灯 对应接近区段轨道电路发黄码控制条件 由联锁系统完成联锁 控制及驱动 2020 3 30 25 计算机联锁与车站列控中心采用计算机通信接口设备连接 通信接口及通道有冗余配置 2020 3 30 26 4 车站微机监测系统 车站列控中心与车站微机监测系统接口 向车站微机监测系统传送列控中心的相关监测信息 包括应答器的监测 通道监测 值班员操作过程实时记录等相关信息 2020 3 30 27 5 地面电子单元 LEU LEU接收车站列控中心实际报文 并实时向有源应答器传送 LEU应具有自检测 监测与有源应答器间通信状态等功能 应将检测数据实时传送给车站列控中心 2020 3 30 28 6 应答器 应答器依据在系统中的作用 其安装的位置不同 分别设在进站口 出站口及区间 图7 2 3为应答器布置示意图 2020 3 30 29 2020 3 30 30 图7 2 3应答器布置示意图 进站信号机处设置有源应答器 以提供接车进路参数及临时限速信息 接车进路建立后 进站应答器发送相应的接车进路信息 具有直股发车进路的股道 同时提供直股发车进路及前方一定距离内的线路参数和临时限速信息 2020 3 30 31 各有源应答器具有缺省报文 缺省值按照该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置 当列车通过车站时 进站信号机处的应答器提供发车进路及前方一定距离 离去区段 内的线路参数和临时限速信息 其中还包括该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置 2020 3 30 32 车站出站口处设置无源应答器和有源应答器 无源应答器提供前方一定距离内的线路参数等信息 有源应答器提供前方一定距离内的临时限速等信息 出站信号机处 含股道 原则上不设置应答器 2020 3 30 33 区间间隔3 5km成对设置的应答器分别提供列车运行前方 正向或反向 定距离内的线路参数及定位信息 车载设备可通过成对的应答器识别运行方向 除进出站口外 区间可不设置专用于反向运行的应答器 根据需要可设置特殊用途的无源应答器 如CTCS级间转换等 应答器的正线线路参数交叉覆盖 实现信息冗余 2020 3 30 34 7 车站电码化 CTCS2级区段 ATP车载设备的锁频功能通过应答器信息实现 若应答器信息丢失 由机车乘务员按现行规则手动切换轨道电路载频 2020 3 30 35 车站正线电码化 接车进路和发车进路应采用不同的载频 以下行正线正方向为例 若接车进路为1700Hz 则发车进路应为2300Hz 进站信号机前方轨道电路和接车进路电码化采用不同的载频 2020 3 30 36 3 CTCS2列控系统的车 地通信技术原理 各国列控系统车 地通信的技术手段有 轨道电路 轨道环线 漏泄电缆 应答器和无线通信等 CTCS2列控系统的车 地通信方式采用两种 点式应答器 轨道电路 2020 3 30 37 1 点式应答器技术原理 点式信息发送设备用于为机车信号提供下列信息 改变列车运行方向 列车速度监控 进出ZPW 2000A UM 区域发送开 断TVM300信息 另外 点式设备还产生对点式环线完整与否的检查信息 2020 3 30 38 点式信息发送设备有3种类型 DF型 发监控码和转线码 用于进站处 如DF1 DF4 SK型 发临控码 用于站内股道 如SKl SK4 DK型 发转线码和切断码 用于进 出ZPW 2000A UM 区段 如DK1 DK2 2020 3 30 39 点式信息发送设备的使用原理见图7 2 4 2020 3 30 40 点式信息发送设备的标志设于点式环线外轨中间位置 DF型或SK型为三角形 黄色 DK型为梭形 点式信息发送设备的标志见图7 2 5 2020 3 30 41 图7 2 5点式信息发送设备的标志 2020 3 30 42 点式信息发送设备的原理框图见图7 2 6 a b 图7 2 6 a 2020 3 30 43 图7 2 6 b 点式信息发送设备的原理框图 2020 3 30 44 根据点式信息发送设备的安装位置 使用相应的点式发送器 图7 2 6中编码接点为进站或出站信号开放继电器接点和方向继电器接点 经编码接点可接通发送器EMBO中监控 转线 开 断等频率信号 经放大 通过电缆进入现场的匹配单元TAD BP 提供环线上2A的点式信号 供机车信号接收 2020 3 30 45 点式应答器有5种单频信息 频率意义为 3571Hz 监控频率40 30km h 客车速度 货车速度 3430Hz 接通下行线3290Hz 接通上行线3008Hz 切断车载设备进入非ZPW 2000A UM 区段2445Hz 检查点式设备 2020 3 30 46 进站红灯时 点式环线断线 利用点式继电器接点的落下 使预告信号机转移红灯 这时 预告信号机显示红灯 2020 3 30 47 2 ZPW 2000A移频轨道电路 UM71无绝缘轨道电路是从法国引进的轨道电路制式 UM71的U为通用 M为调制 71为1971年研制成功 以UM71轨道电路构成的自动闭塞称为UM71自动闭塞 2020 3 30 48 UM71自动闭塞设备与TVM300机车信号及超速防护设备组成的多信息区间列车间隔自动调整系统简称为U T系统 U T系统可以在交流电气化区段或非电气化区段使用 在我国铁路郑武线 京郑线 广深线 沈山线等线路上使用着U T系统 机车信号有采用TVM300的 也有采用其他机车信号和自动停车装置的 2020 3 30 49 ZPW 2000A无绝缘移频自动闭塞是在法国UM71无绝缘轨道电路技术引进 国产化基础上 结合国情 进行提高系统安全性 系统传输性能及系统可靠性的技术再开发 2020 3 30 50 ZPW 2000A无绝缘移频轨道电路充分肯定 保持了UM71无绝缘轨道电路整体结构上的优势 并在传输安全性 传输长度 系统可靠性以及结合国情提高技术性能价格比 降低工程造价上 都有了提高 一般表示为ZPW2000A UM 2020 3 30 51 ZPW 2000A UM 移频自动闭塞是以移频轨道电路为基础的自动闭塞 它选用频率参数作为控制信息 采用频率调制的方法 把低频信息 Fc 调制到较高频率 载频f0 上 以形成振幅不变 频率随低频信息的幅度作周期性变化的调制信号 将此信号用两根钢轨作为传输通道来控制通过信号机的显示 达到自动指挥列车运行的目的 2020 3 30 52 在CTCS2区段 ZPW 2000A UM 采用四显示自动闭塞 这是一种新型自动闭塞制式 它增加了 种绿黄显示 通过信号机显示灯位自上而下为绿 红 黄 除了显示绿 黄 红灯外 增加了绿黄灯显示 2020 3 30 53 能预告列车运行前方至少三个闭塞分区的空闲状态 列车从最高速度到停车的制动距离为两个 或多个 闭塞分区 这样既可适当缩短闭塞分区的长度 从而缩短了列车追踪的间隔 增加了区间通过列车的对数 又能满足列车制动距离的要求 因此采用四显示自动闭塞对提高区间通过能力 提高运行速度 保证行车安全都是十分有利的 2020 3 30 54 ZPW 2000A UM 发送器产生的移频信号载频频率为 下行 1700Hz 2300Hz上行 2000Hz 2600Hz载频布置示意图见图7 2 7 2020 3 30 55 图7 2 7ZPW 2000A UM 载频布置示意图 2020 3 30 56 3 低频信息意义 ZPW 2000A UM 发送器发出的低频信息都具有速度的含义 列车速度是分级控制的 连续式机车信号接收设备 接收地面ZPW 2000A UM 信息 以提供列车允许行驶的速度值 机车上装有测速设备 可以测出列车实际行驶速度 列车实际行驶速度若比列车允许行驶速度高7km h时 则无论在哪个速度等级运行 都将产生紧急制动 2020 3 30 57 此前定义的主体化机车信号 小于或等于200km h 的14个低频信息ZPW 2000A UM 系统具共有18个低频信息 此前定义了14个信息使用标准 即 10 3Hz 11 4Hz 12 5Hz 13 6Hz 14 7Hz 15 8Hz 16 9Hz 18Hz 19 1Hz 20 2Hz 22 4Hz 24 6Hz 26 8Hz 29Hz 余4个未作定义 21 3Hz 23 5Hz 25 7Hz 27 9Hz 2020 3 30 58 此前定义的主体化机车信号的14个低频信息 小于或等于200km h 见表7 2 2 2020 3 30 59 表7 2 2主体化机车信号的14个低频信息定义 注 1 U2S码和U2码在采用双红灯防护的自动闭塞区段 地面显示U灯 2020 3 30 60 主体化机车信号的14个低频信息意义如下 L3码 准许列车按规定速度运行 表示运行前方5个及以上闭塞分区空闲 机车信号机显示一个绿色灯 L2码 准许列车按规定速度运行 表示运行前方4个及以上闭塞分区空闲 机车信号机显示一个绿色灯光 2020 3 30 61 L码 准许列车按规定速度运行 机车信号机显示一个绿色灯光 LU码 准许列车按规定速度注意运行 机车信号机显示一个半绿半黄灯光 LU2码 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机 并预告次一架地面信号机显示一个黄色灯光 机车信号机显示一个黄色灯光 2020 3 30 62 U码 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机 机车信号机显示一个黄色灯光 U2S码 要求列车减速到规定的速度筹级越过接近的地面信号机 并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和 个黄色灯光 机车信号机显示一个带 2 字的黄色闪光灯光 2020 3 30 63 U2码 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机 并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光 机车信号机显示一个带 2 字的黄色灯光 2020 3 30 64 U3码 要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机 表示接近的地面信号机显示一个黄色灯光 并预告次一架信号机为进站或出站信号机且显示 个红色灯光 机车信号机显示一卟黄色灯光 仅适用于双红灯防护的自动闭塞区段 2020 3 30 65 UUS码 要求列车限速运行 表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路 且次一架信号机开放经道岔的直向或18号及以上道岔侧向位置进路 或表示列车接近设有分歧道岔线路所的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路 机车信号机显示一个双半苹色闪光灯光 2020 3 30 66 UU码 要求列车限速运行 表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路 机车信号机显示一个双半黄色灯光 HB码 表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机显示容许信号 机车信号机显示一个半红半黄色闪光灯光 2020 3 30 67 HU码 要求及时采取停车措施 机车信号机显示一个半红半黄色灯光 H码 要求立即采取紧急停车措施 机车信号显示一个红色灯光 2020 3 30 68 列车在既有线特殊区段 小于或等于200km h 追踪运行时 信号显示示意图见图7 2 8 2020 3 30 69 图7 2 8列车在既有线特殊区段 小于或等于200km h 追踪运行时信号显示示意图 2020 3 30 70 200km h动车组在既有线CTCS2级区段运行时的低频信息定义 铁道部对200km h动车组在CTCS2区段运行时的低频信息作了初充定义 200km h动车组在既有线CTCS2级区段运行时 修订了2个低频信息定义 即 UU码 18 0Hz 表示进路开通道岔侧向 默认道岔允许速度45km h UUS码 19 1Hz 表示进路开通道岔侧向 默认道岔允许速度80km h 2020 3 30 71 信息修订以后 低频信息意义见表7 2 3 可看出表7 2 3与表7 2 2中的信息名称 信号显示及使用频率都没有变化 只是UU码 UUS码的信息意义不同 2020 3 30 72 表7 2 3200km h动车组在既有线CTCS2级区段运行时信号的14个低频信息定义 2020 3 30 73 注 1 U2S码和U2码在采用双红灯防护的自动闭塞区段 地面显示U灯 2 UU码 18 0Hz 表示进路开通道岔侧向 默认道岔允许速度45km h 3 UUS码 19 1Hz 表示进路开通道岔侧向 默认道岔允许速度80km h 2020 3 30 74 列车在既有线200km h区段CTCS2区间追踪运行时信号显示示意图见图7 2 9 图7 2 9列车在既有线200km h区段CTCS2区间追踪运行时信号显示示意图 2020 3 30 75 200km h动车组在客运专线CTCS2级区段运行时的低频信息定义 铁道部对200km h动车组在客运专线运行时 规定了3个轨道电路低频信息定义 即 L3码 10 3Hz 表示前方5个或至少5个闭塞分区空闲 L4码 23 5Hz 表示前方6个闭塞分区空闲 L5码 21 3Hz 表示前方至少7个闭塞分区空闲 2020 3 30 76 200km h动车组在客运专线CTCS2级区段运行低频信息定义见表7 2 4 2020 3 30 77 注 1 U2S码和U2码在采用双红灯防护的自动闭塞区段 地面显示U灯 2 10 3Hz L3 表示前方5个或至少5个闭塞分区空闲 3 23 5Hz L4 表示前方6个闭塞分区空闲 4 21 3Hz L5 表示前方至少7个闭塞分区空闲 2020 3 30 78 从表7 2 4可看出 在200km h客运专线 增加了2个低频信息 L4和L5 更有利于追踪列车的正常运行 2020 3 30 79 图7 2 10列车在客运专线200km m区段区间追踪运行时的信号显示示意图 2020 3 30 80 三 CTCS2车载列控系统组成原理 1 200km h动车组车载列控系统的组成200km h动车组车载列控系统 同时装备ATP车载设备和列车运行监控装置LKJ 2000 200km h动车组ATP系统由地面和车载设备构成 ATP的控制中心在地面 2020 3 30 81 它以地面控制中心的信息作为列车运行指令的信息源 通过轨道电路和应答器设备获取前方运行区段的运行线路参数信息 以应答器等设备自动校核列车走行位置 实现对列车运行速度的安全监控和列车运行实际参数的采集 记录 车载ATP本身具有主体机车信号 通用式机车信号功能 2020 3 30 82 ATP地面控制中心可与CTC或TDCS联网 实现运输指挥中心对列车的直接控制 达到了车地一体化的列车控制能力 因此 ATP是列控系统的重要组成部分 2020 3 30 83 在CTCS2级区段 由ATP车载设备控车 在CTC0 CTCS1级区段或在CTCS2级区段ATP车载设备特定故障下 LKJ结合ATP车载没备提供的机车信号或主体机车信号功能 控制列车运行 最高速度不超过160km h 2020 3 30 84 两种控车模式的转换通过车载ATP设备实现 两种控车模式下 LKJ通过ATP车载设备接收或记录有关列控状态数据 含进路参数 列车位置等 及其对应的操作状态信息 正常情况下 两种控车模式通过特殊应答器在无需停车条件下自动转换 故障情况下 两种控车模式须停车进行手动转换 2020 3 30 85 ATP车载设备具备设备制动优先 机控优先 与司机制动优先 人控优先 两种模式 通过ATP车载设备内部设置选择其中一种模式 2020 3 30 86 2 200km h动车组ATP车载设备的工作模式 ATP车载设备主要工作模式有完全监控部分监控目视行车调车监控隔离模式等 2020 3 30 87 1 完全监控模式 当车载设备具备列控所需的基本数据 轨道电路信息 应答器信息 列车数据 时 ATP车载设备可工作在完全监控模式 此时由ATP车载设备生成目标距离模式曲线 通过DMI显示列车运行速度 允许速度 目标速度和目标距离等 控制列车安全运行 设备制动优先模式见图7 2 11 2020 3 30 88 图7 2 11设备制动优先模式 2020 3 30 89 2 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 阶梯制动 2020 3 30 90 连续两组及以上应答器的线路数据丢失 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 2020 3 30 91 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 至出站口 控制列车运行 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 2020 3 30 92 3 目视行车模式 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 司机制动优先模式见图7 2 12 7 2 13 2020 3 30 93 图7 2 12司机制动优先模式 2020 3 30 94 图7 2 13司机制动优先下的ATP动作原理 2020 3 30 95 4 调车监控模式 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 2020 3 30 96 5 隔离模式 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 2020 3 30 97 6 反向运行模式 既有线提速反向运行时 按照自动站间闭塞运行 客运专线反向运行时 ATP可反向追踪运行 ATP车载设备的控制方式与正向相同 采用完全监控模式 ATP自动闭塞 2020 3 30 98 3 ATP车载设备操作方式 1 初始化ATP车载设备上电后 设备经初始化进入默认模式 默认模式根据运营要求选择 2020 3 30 99 2 停车 在车站股道两端的适当位置设置动车组停车位置标 经道岔侧向接车时 ATP车载设备根据轨道电路信息和进站有源应答器提供的相应进路信息 形成接车进路终端处速度为0km h的监控速度曲线 进站信号机外方停车或经道岔直向接车时 ATP车载设备根据轨道电路信息和已收到的无源应答器提供的线路信息 形成出口速度为0km h的监控速度曲线 2020 3 30 100 手信号引导接车时 根据行车管理办法 含调度命令 转为目视行车模式 区间停车时 ATP车载设备根据轨道电路信息和已收到的线路参数 形成出口速度为0km h的监控速度曲线 停车后 若地面设备为故障状态 可转为目视行车模式 2020 3 30 101 3 发车 经道岔侧向发车时 因为信息不完整 ATP车载设备按照部分监控模式运行 在列车进入区间并接收到轨道电路信息和应答器信息后 转入完全监控模式 经道岔直向发车时 ATP车载设备按照完全监控模式运行 2020 3 30 102 4 列控ATP与LKJ 2000的信息交互 动车组在非提速区段运行的速度防护 司机按地面信号显示运行 列车运行监控记录装置监控列车安全 ATP车载设备提供机车信号或主体机车信号功能 向列车运行监控记录装置输出机车信号信息 列车运行监控记录装置根据机车信号给出的灯位信息及车上储存的线路信息生成距离模式曲线 监控列车运行 2020 3 30 103 5 列控系统故障处理方式 ATP车载设备特定故障下 LKJ结合ATP车载设备提供的机车信号或主体机车信号功能 控制列车运行 最高速度不超过160km h 如果列控中心故障 受到直接影响的是临时限速 2020 3 30 104 ATP车载设备默认无临时限速 在无临时限速的情况下 正线直向接车不受影响 侧线接车时 按最不利接车进路参数控车 有临时限速时 通过调度命令实施 司机凭调度命令按原有方式行车 2020 3 30 105 地面有源应答器发送环节能实时监测与应答器间的通信通道的状态和信息的正确性 一旦监测到通信通道中断或发送数据有误 将报警 并使设备导向安全控制 地面列控设备故障时 CTCS2系统具有安全防护措施 列控中心采用二乘二取二安全冗余结构 外部通信接口及通道也进行冗余配置 因此具有高可靠性和高可用性 2020 3 30 106 四 临时限速 1 临时限速调度命令传送临时限速由调度中心集中管理 通过CTC或TDCS向临时限速管辖车站及邻站下达调度命令 两站一区间范围内只允许设置一处区间或站内临时限速 若遇两处及以上限速 调度中心应将其视为一处连续的限速 并按最低限速值下达调度命令 2020 3 30 107 为提高临时限速调度命令传输的准确性 便于车站列控中心从调度命令中自动获取控制信息 临时限速调度命令在调度中心以统一的 窗口方式 输入 显示 确认及回执 临时限速设置情况在运行图终端和站场显示终端上有明确显示 2020 3 30 108 在CTC或TDCS的车站车务终端上增加了列控中心人机界面 在CTC或TDCS调度中心与车站失去联系或需对临时限速命令进行修正时 车站车务终端进行人工输入 其输入方式采用与调度中心基本相同的 窗口方式 临时限速设置情况显示在车务终端上 2020 3 30 109 临时限速调度命令须经车站值班员签收后 方可由CTC或TDCS车站设备传至列控中心 车站值班员签收时确认限速起点里程 速度 长度 车次 执行时间等 调度命令格式 对于CTC无人职守车站 按规定在车站综合维修终端进行签收 对于站内正线临时限速 系统须前方站签收后 本站方可签收 若前方站为无人职守车站 本站签收后 由CTC中心设备向前方站下达临时限速调度命令并直接向列控中心发送 临时限速调度命令通过无线调度命令系统向列车发送时维持既有方式 命令格式同上 2020 3 30 110 2 临时限速设置精度 动车组限速区起点精度100m 限速区长度8档 100 300 500 800 1000 1200 1500 2000m 限速速度5档 45 60 80 120 160km h 限速区长度超过2000m时 可按区间限速处理 若遇限速速度小于45km h的特殊情况 由司机按调度命令控车 2020 3 30 111 3 应答器临时限速管辖范围及关系 站内正线有临时限速时 前方站出站口应答器 本站进站口应答器分别发送相应临时限速报文 办理正线通过且离去区段有临时限速时 进站口 出站口应答器分别发送相应临时限速报文 2020 3 30 112 CTCS级间转换处 应答器临时限速管辖范围应向外延伸 延伸长度为线路允许速度到45km h的制动距离 在区间其余地点有临时限速时 出站口应答器发送相应临时限速报文 进站口应答器的报文中有限速预告信息 2020 3 30 113 同一临时限速由不同的应答器发送报文时 其报文含义具有一致性 各应答器报文的限速区速度 长度完全一致 限速区起点之间有固定的数学关系式 应答器报文的选择建立对应逻辑关系 有源应答器的报文存储在列控中心 2020 3 30 114 4 车站临时限速控制范围 建立车站临时限速控制范围内线路里程 线路长度与临时限速区起点的对应关系 按临时限速调度命令确定所设限速区起点与对应应答器之间的距离 车站值班员临时限速管辖范围示意图见图7 2 14 2020 3 30 115 图7 2 14车站值班员临时限速管辖范围示意图 2020 3 30 116 根据限速区起点与对应应答器之间的距离 限速区长度 限速区速度 进路及信号机状态等信息 选择存在列控中心中的报文 根据临时限速调度命令中的执行时间 进路办理情况等信息 经计算确定应答器报文的发送时机 实时将所选的报文向对应的LEU传送 特殊情况下 由车站值班员在车务终端上确定发送时机 2020 3 30 117 进站口应答器 在进站信号机开放时控制LEU向应答器发送报文 直至列车完全越过进站信号机 出站口应答器 在其有效时段内连续控制LEU向应答器发送报文 LEU实时接收列控中心传送的数据报文并发送给对应有源应答器 实时更新有源应答器的数据 实现应答器对变化数据的发送 2020 3 30 118 相邻两个车站之间一个运行方向仅考虑一个临时限速区 通过有源应答器向ATP车载设备提供临时限速信息 临时限速信息纳入轨道电路发码条件 临时限速区前方的地面信号显示应根据不同的临时限速等级进行相应降级显示 如LU U等 并根据需要可重复显示 临时限速应答器控制范围示意图见图7 2 15 a b 2020 3 30 119 图7 2 15 a 临时限速应答器控制范围示意图 2020 3 30 120 图7 2 15 b 临时限速应答器控制范围示意图 2020 3 30 121 装备CTC系统区段 临时限速可在调度中心由调度员设置 向车站列控中心传输 也可由车站值班员直接通过车站列控中心设置 未装备CTC系统的区段 临时限速应由车站值班员通过车站列控中心设置 原则上车站值班员负责设置本站站内及本站出站口至接车站进站信号机 含反向 范围内的临时限速 2020 3 30 122 车站站内 经道岔侧向发车时车站1离去区段等特殊区段的临时限速应通过调度命令实施 在通过进路建立且离去区段有临时限速时 根据制动需要 进站信号机显示黄灯 对应接近区段轨道电路发U码 其他区段的临时限速不纳入轨道电路发码条件 2020 3 30 123 装备TDCS系统的区段 临时限速可在调度中心由调度员设置 向车站列控中心传输 车站值班员需对临时限速的设置和撤销进行确认 临时限速也可由车站值班员直接通过车站列控中心设置 为提高临时限速的设置精度 应答器信息报文采用列控中心储存或动态组帧方式 车站正线接车进路临时限速时 可通过进站信号机外方设置相应的临时限速确保安全 2020 3 30 124 5 应答器与临时限速逻辑关系 1 临时限速目标距离计算参数的取值按下列取值 根据牵引计算 确定动车组从规定速度制动到限速速度的目标距离 L目 规定速度 200km h 制动量 制动特性最差动车组的常用制动 制动系数 0 8 2020 3 30 125 坡度 既有线提速200km h区段 包括新建客货共线200km h铁路 线路设计主要技术标准的限坡一般不大于6 坡度取6 下坡 当大于6 时 取实际坡道计算 安全余量 5 2020 3 30 126 2 办理正线通过且离去区段有临时限速时 为保证进站口应答器与出站口应答器临时限速报文的一致性 必须满足 L进 L出 L站 限速区速度及长度完全一致 正线通过时临时限速区段逻辑关系见图7 2 16 2020 3 30 127 图7 2 16正线通过时临时限速区段逻辑关系 2020 3 30 128 在L区 L目条件下 离去区段临时限速逻辑关系如下 当L出 0时 按站内临时限速逻辑执行 当L出 0 L进 L目时 进站口及出站口应答器同时发送临时限速报文 控制进站信号机显示黄灯 2020 3 30 129 当L出 L目 L进 L目时 进站口及出站口应答器同时发送临时限速报文 进站信号机正常显示 当L出 L目时 按区间临时限速逻辑执行 出站口应答器发送临时限速报文 进站口应答器的报文中应有预告信息 2020 3 30 130 3 站内正线临时限速逻辑关系 办理正线接车及通过且站内正线有临时限速时 前方站出站口应答器 本站进站口应答器配合完成临时限速设置 必须满足 L前出 L进 L区 限速区速度及长度完全一致 站内正线临时限速逻辑关系见图7 2 17 2020 3 30 131 图7 2 17站内正线临时限速逻辑关系见 2020 3 30 132 在L区 L目条件下 站内正线临时限速逻辑关系如下 当L进 0时 按区间临时限速逻辑执行 当0 L进 L接时 前方出站口及本站进站口应答器同时发送临时限速报文 当L接 L进 L接 L发时 进站口应答器发送临时限速报文 进站信号机显示黄灯 当L进 L接 L发时 按离去区段临时限速逻辑执行 2020 3 30 133 注 两站一区间范围内只允许设置一处站内或区间临时限速 反向运行时限速区起点取其终点里程 在L区 L目 甚至L站 L区 L目情况下 临时限速设置应再向前方应答器前移 或采取特殊措施 2020 3 30 134 五 200km h动车组ATP车载设备人机交互界面 1 ATP车载设备人机交互界面技术条件ATP车载设备人机交互界面按照铁道部确定的界面和司机操作规程进行统一设计 DMI显示界面能够以字符 数字及图形等方式同时显示列车运行速度 允许速度 目标速度和目标距离 确保现行的动车组和列控技术能够实现 显示界面适应我国的铁路行车组织体系及司机操纵习惯 2020 3 30 135 ATP车载设备人机交互界面具备独立的输入手段 全部信息可通过ATP车载设备输入 由ATP车载设备对输入信息进行合理性判断 并由ATP车载设备将司机输入的有关信息传输给列车运行监控记录装置 为避免司机对不同车载设备重复输入相同信息 非安全信息由LKJ提供 2020 3 30 136 1 DMI显示界面的内容 车载设备显示界面包含以下显示内容 列车当前速度 列车限制速度 前方目标速度 前方目标距离 控车模式和运行等级等 控车模式指车载列控系统当前所处的 完全监控 部分监控 调车 目视行车 隔离 等状态 运行等级指车载系统当前处于 CTCS2级 CTCS0级 等情况 2020 3 30 137 ATP制动显示ATP系统正在进行 常用制动 紧急制动 缓解或允许缓解 报警信息显示 机车信号显示 完全监控模式除外 时间显示 2020 3 30 138 2 输入信息 机车乘务员应当通过人机交互界面提供的数据输入接口 输入以下内容的数据 列车长度 司机号 车次号及其它信息 2020 3 30 139 3 DMI显示界面 显示界面总体上分为两个显示层 基本显示层和数据输入层 基本显示层主要用于列车运行过程中向乘务员提供列车 车载设备的状态信息和控制命令 以及来自地面设备的信息 数据输入层向乘务员提供了有关列车数据的输入界面 2020 3 30 140 2 DMI基本显示界面 1 基本显示界面的布置基本显示层总体上分为八个显示区域 分别是制动信息显示 线路参数信息显示区 地理信息 速度信息显示区 运行等级显示区 控制模式显示区 其他信息显示区 报警信息显示区 机车信号显示区 与线路参数显示区相互切换 和按钮区 基本显示界面的布置如图7 2 18 2020 3 30 141 图7 2 18基本显示界面的布置 2020 3 30 142 2 数据输入界面的布置 数据输入层用于帮助乘务员输入与控制有关的列车数据 数据输入层包括已完成及待完成数据区 当前输入区 帮助区 软键盘区和按钮区 如图7 2 19所示 2020 3 30 143 图7 2 19数据输入显示界面的布置 2020 3 30 144 3 距离信息的显示 距离信息显示包括两个方面的内容 目标距离 和 ATP动作之前的预警时间 目标距离 以纵向条形方式显示在A2区 A3显示区保留 距离信息的显示见图7 2 20 其中 目标距离 的最大显示距离为6000米 用于200km h动车组 2020 3 30 145 图7 2 20距离信息的显示 2020 3 30 146 4 速度信息显示 速度信息显示区主要通过双针速度表显示列车当前速度 当前限制速度和前方目标速度 同时 可以给出开口速度 控制模式等信息 速度信息的显示见图7 2 21 2020 3 30 147 图7 2 21速度信息的显示 2020 3 30 148 列车当前速度以数字的方式显示在B1区 同时 速度表的指针也指示了列车的当前速度 列车的限制速度 目标速度和开口速度在B2区显示 B6区以数字方式显示开口速度 B0 B3 B4 B5B7预留 2020 3 30 149 5 运行等级显示和控制模式的显示 在运行等级显示区显示的数据主要是ATP设备当前的运行等级 具体显示内容为 CTCS 0 CTCS 1 CTCS 2 控制模式的具体显示内容为 完全监控模式 部分监控模式 目视行车模式 调车监控模式和隔离模式 运行等级及控制模式的显示见图7 2 22 2020 3 30 150 6 报警信息的显示 各种故障信息 报警信息等文本数据显示在E19至E23的区域中 E24和E25分别显示用来滚动E19至E23区域中报警信息的按钮 报警信息的显示见图7 2 23 2020 3 30 151 图7 2 23报警信息的显示 2020 3 30 152 图7 2 22运行等级及控制模式的显示 2020 3 30 153 7 非完全监控模式下 在机车信号显示区内的机车信号显示见图7 2 24 图7 2 24机车信号显示 2020 3 30 154 8 距离信息的显示 地理信息 在完全监控模式下 在距离信息显示区显示来自地面应答器的前方地面数据见图7 2 25 2020 3 30 155 7 2 25距离信息的显示 2020 3 30 156 D0区预留 D1区用来显示距离坐标 D2 D3 D4区用来显示线路前方的特殊情况和命令 如桥梁 隧道 鸣笛等 D5区用来显示线路坡度 D6区用来显示速度变化等特殊信息 D7区用来显示线路固定限速 D8区指示开始实施制动的地理位置 2020 3 30 157 9 时间显示时间经校准后 显示在屏幕的右下脚E17区 见图7 2 26 图7 2 26时间的显示 2020 3 30 158 3 控车模式和运行等级界面的显示 1 完全监控模式的显示界面见图7 2 27 图7 2 27完全监控模式的显示界面 2020 3 30 159 2 非完全监控模式的显示界面见图7 2 28 图7 2 28非完全监控模式的显示界面 2020 3 30 160 3 机车信号的界面见图7 2 29 图7 2 29机车信号的显示界面 2020 3 30 161 六 CTCS级间转换 CTCS级间转换原则上在区间自动转换 并给司机提供相应的声光警示 由司机按压确认按钮 解除警示 自动转换失效时 司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警示信息 手动转换 2020 3 30 162 CTCS级间转换分别设置具有预告 执行 检查功能的固定信息应答器 原则上执行点设置在车站正向的1离去或2离去信号点 预告点和检查点随运行方向改变功能 各应答器内同时提供前方一定距离内的线路数据 且各应答器位置信息提供给列车运行监控记录装置 2020 3 30 163 级间转换的预告点与执行点设置间距约为240m 动车组越过预告点 ATP车载设备进行语音及图形提示 越过执行点且自动实现级间转换后 机车乘务员应根据提示信息按压确认按钮 级间转换应答器可与区间应答器合用 2020 3 30 164 在级间转换时 应保证控车权可靠平稳交接 控车权的交接以ATP车载设备为主 级间转换时若已触发制动 则应保持制动作用完成 停车或发出缓解指令后 由手动或自动转换 为保证ATP与LKJ的正常转换 级间转换点前后的适当距离 动车组自160km h到0km h所需的制动距离 均采用ZPW2000 UM 系列轨道电路 区分人控 机控 2020 3 30 165 七 反向运行 既有提速线反向按照自动站间闭塞运行 区间轨道电路接收 发送端根据列车运行方向相应改变 贯通发码 接近区段长度应满足列车由反向最高规定运行速度紧急制动到0km h的要求 列车反向运行 ATP车载设备采用完全监控模式 反向临时限速的设置方案与正向运行相同 2020 3 30 166 既有线反向按照自动站间闭塞运行 在车站反向出站口的有源和无源应答器提供至运行前方车站的线路参数 既有线CTCS2级区段 动车组ATP车载设备控制的反向最高速度可按线路允许速度设置 2020 3 30 167 反向正线发车进路建立后 出站信号机后方的电码化设备应发送与相应区间轨道电路相同的低频信息 低频信息可以是正常的列车追踪码序或27 9Hz 反向运行时 若27 9Hz掉码 ATP车载设备比照正向运行时允许信号掉码处理 CTCS2级区段地面设备改造 有条件时 正反向区间轨道电路采用相同的发码规则 2020 3 30 168 八 列控ATP车载设备与各动车组列车的接口 1 制动接口 ATP车载设备与动车组的制动接口均采用继电器接口 ATP车载设备输出继电器接点 动车组与ATP车载设备的制动接口为 制动接口包括紧急制动 三种等级的常用制动和卸载 各种信息均用1个接点 紧急制动采用失电制动方式 2020 3 30 169 2 测速传感器 头车及尾车的非动力轴的两端轴头均安装速度传感器 动力轴仅一端安装速度传感器 ATP车载设备单独使用速度传感器 LKJ可与动车组合用速度传感器 2020 3 30 170 3 速度传感器 日立ATP车载设备在两个轴头上安装四个速度传感器 各3通道 型号AG43 CSEEATP车载设备在两个轴头上 安装两个速度传感器 使用维冈效应速度传感器 各6通道 2020 3 30 171 LKJ在两个轴头上 安装两个速度传感器 动车组制造厂在各轴上均安装速度传感器 川崎重工 四方厂的动车组 ATP车载设备的速度传感器安装在头车及尾车的第2 3轴 BSP动车组ATP车载设备的速度传感器 AG43 安装在头车及尾车的第2 3轴 2020 3 30 172 ALSTOM 长客厂的动车组ATP车载设备的速度传感器安装在头车及尾车的第1 4轴 安装日立ATP车载设备的5列动车组 速度传感器型号AG43 LKJ的速度传感器安装在2 3轴 2020 3 30 173 4 各种连续和点式信息感应器的安装 点式信息接收感应器和轨道电路信息接收感应器安装在车体下部 轨道电路信息接收感应器安装于头车及尾车第1轴前方 2020 3 30 174 5 DMI显示器安装位置 ATP车载设备与LKJ的DMI单独设置 其中ATP车载设备的DMI安装在司机座椅的正前方 LKJ的DMI与ATP车载设备的DMI相邻 2020 3 30 175 6 ATP车载设备电源 动车组负责向ATP车载设备提供电源 电压波动范围DC77V 137 5V 2020 3 30 176 九 LKJ 2000与ATP CTCS的联系与区别 ATP以保障运行安全为目的 以监测运行速度为手段 对列车运行进行控制的系统 称为列车自动防护系统ATP AutomaticTrainProtectionSystem 通常 这种系统由运行指令信息传递 运行所处线路参数信息传递 列车自身运行状况信息的采集等信息获取环节和对信息进行处理并做出控制的主机组成 2020 3 30 177 ATP是由轨道电路 机车自动信号 自动停车等各项技术逐步发展而来的 随着铁路运输要求的提高和现代电子技术的发展 原来单纯以保障行车安全为目的的相对独立的ATP系统 正在被扩展为既保障行车安全 又提高运输效率 并且改善运营管理的铁路运输控制 管理系统 如欧洲的ERTMS或北美的ARES 2020 3 30 178 列车运行监控装置以电务机车信号设备作为列车运行指令的信息源 以线路数据预置于主机的方式获取运行线路参数信息 辅助于人工校准列车走行位置 实现通常意义的列车超速防护功能 同时 监控装置完成了机车运行管理和机车操纵规范化所需的列车运行实际参数的采集 记录工作 为实现机车运行管理自动化和进一步发展铁路运输管理系统提供了基础条件 2020 3 30 179 CTCS是中国列车运行控制系统 它包括铁路运输管理层 网络传输层 地面设备层和车载设备层 因此 CTCS涵盖的范围更加宽泛 2020 3 30 180 结束 谢谢 THANKS